专利名称：一种聚胍吡啶硫酮酸盐抗菌剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种抗菌剂及其制备方法。具体说，涉及一种聚胍吡啶硫酮酸盐抗 菌剂及其制备方法。技术背景
随着人们生活水平的提高和卫生意识的增强以及近年来多种传染病的流行，使 得人们对各种抗菌材料制品的要求不断提高。近年来，一种基于胍基的聚合物(聚胍) 由于其高效、广谱、无毒、无刺激、稳定性好、热分解温度较高，已经成为了抗菌领域 的一个研究热点。聚胍的种类较多，包括聚六亚甲基胍的无机酸盐和有机酸盐；聚六亚 甲基双胍的无机酸盐和有机酸盐；聚氧乙烯基胍的无机酸盐和有机酸盐；也包括其他一 些具有特殊结构的胍基聚合物的无机酸盐和有机酸盐，例如，专利CN1111556C提到的 分子链上带有不饱和双键的酰类或酯类等基团的胍基聚合物，专利CN1569923A中提到 的分子链上带有活性基团的酰胺基、烷基、酰基、胺基等基团的胍基聚合物。最近，研 究者一方面在努力提高胍基聚合物的分子量(例如，专利CN101173041A)，以提高其杀 菌性和稳定性；另一方面，再根据需要，通过选取不同的前驱物，不断调整胍基聚合物 的分子结构(例如 CN1227219C，CN100366647C, US4831423)。
在大部分聚胍化合物合成时，通常都会使用胍的无机酸盐，例如硝酸胍、盐酸 胍、磷酸胍、碳酸胍等，因此在最终合成的聚胍化合物中都会含有相应的酸根(NO” Cl_，PO3 , C03_等)。专利CN101037503公开了一种丙酸聚六亚甲基胍的制备方法， 克服了聚六亚甲基胍盐酸盐等吸湿性大，做成粉末状固体困难的缺点，同时可以提高 对霄菌白勺杀灭效果。 文献 Synthesis and antimicrobial activity of polymeric guanidine and biguanidine salts, Polymer 40(1999)6189-6198 报道了聚六亚甲基(双)胍盐酸盐在 80°C 下与硬脂酸钠反应制备了不溶于水的聚六亚甲基(双)胍硬脂酸盐，并发现二者在的温度下，聚六亚甲基(双)胍盐酸盐和聚六亚甲基(双)胍硬脂酸盐对多种细菌和真菌 仍具有很好的杀菌效果，因此可以用于聚丙烯、尼龙等聚合物的抗菌处理。
聚六亚甲基(双)胍盐酸盐、聚六亚甲基(双)胍丙酸盐等水溶性的聚胍，当将 其加入聚丙烯、聚乙烯等塑料后，得到的抗菌塑料对金黄葡萄球菌和大肠杆菌等细菌具 有很好的抗菌效果，但是当将其浸于水中，特别是热水中，浸泡较长时间后，抗菌塑料 的抗菌效率将会下降很大，甚至消失。这说明，水溶性的聚胍在热水中会逐渐从塑料基 体中析出，扩散到水中，逐渐失去抗菌效果。因此，对于会经常接触大量水分的抗菌塑 料，就需要添加厌水性的聚胍作为抗菌剂。目前，对于已知的水不溶性聚六亚甲基(双) 胍硬酯酸盐，在水煮之后仍能保持较好的抗菌效果。但是，仍存在的问题是，聚六亚甲 基(双)胍硬酯酸盐的抗菌效率相对于聚六亚甲基(双)胍盐酸盐或者聚六亚甲基(双) 胍丙酸盐要差很多，通常需要在塑料中加入双倍甚至更多于前者的质量才能达到同样的 抗菌效果。原因可能是，一方面引入的硬酯酸根分子量比盐酸根和丙酸根等无机酸根的 分子量要大得多；另一方面，硬酯酸根可能会削弱聚胍的抗菌作用。
对于某些经常与水接触的抗菌制品，其耐水性是很重要的，因此，怎样能使聚 胍难溶于水，同时又能保持或者提高聚胍的杀菌效果是一个很值得研究的问题。专利 CN1149926C抗微生物组合物和使用其杀菌的方法，公开了一种将3-异噻唑酮和聚六亚 己基胍磷酸盐复合协调杀菌，提供了一种提高杀菌效率和杀菌广谱性的方法，但是该方 法无法解决聚胍的水溶性的问题。发明内容
本发明人通过大量的试验研究发现，将胍基聚合物与羟基吡啶硫酮钠反应制备 出一种聚胍吡啶硫酮酸盐抗菌剂，该抗菌剂难溶于水，又具有高效杀菌率，其兼备了胍 基和吡啶硫酮酸两种基团的杀菌效应。同时该抗菌剂的制备方法简单，易于工业化。
因此本发明的目的是提供了一种聚胍吡啶硫酮酸盐抗菌剂，该抗菌剂可以广泛 应用于抗菌塑料、抗菌涂料等领域。
本发明的另一目的是提供所述的聚胍吡啶硫酮酸盐抗菌剂的制备方法。
本发明的聚胍吡啶硫酮酸盐抗菌剂，由包含有以下步骤制备而得
a、将聚胍无机酸盐水溶液和羟基吡啶硫酮钠水溶液混合，搅拌均勻，得到混合 物；
b、将上述混合液干燥，粉碎；
其中所述的聚胍无机酸盐为聚六亚甲基双胍盐酸盐、聚六亚甲基双胍硝酸盐、 聚六亚甲基双胍碳酸盐、聚六亚甲基胍盐酸盐、聚六亚甲基胍硝酸盐、聚六亚甲基胍碳 酸盐、聚氧乙烯基胍盐酸盐、聚氧乙烯基胍硝酸盐或聚氧乙烯基胍碳酸盐；其中所述的 聚胍有机酸盐为聚六亚甲基双胍丙酸盐、聚六亚甲基胍丙酸盐或聚氧乙烯基胍丙酸盐。
其中所述的聚胍无机酸盐或有机酸盐水溶液中的胍基与羟基吡啶硫酮钠水溶液 中的羟基吡啶硫酮钠摩尔比为1 0.1 4，优选为1 0.5 3。
其中所述的羟基吡啶硫酮钠为熟知的商品，它通常如美国专利US3159640所描 述的，是通过将2-氯吡啶-N-氧化物与NaSH和NaOH反应而制备。羟基吡啶硫酮钠是 一种强效水溶性防霉防腐剂，具有高效、广谱、低毒、稳定的特点，它已被广泛地应用 于医药、日化、金属加工、农产品、防腐涂料、皮革制品、纺织、造纸等领域。但是由 于其良好的水溶性，也无法用于要求耐水性的抗菌塑料中。
在本发明中，对聚胍无机酸盐或有机酸盐水溶液的浓度和羟基吡啶硫酮钠水溶 液的浓度没有严格的限制，但是如果浓度过高，会造成聚胍粘度过大，在搅拌会造成混 合不均勻，使反应不充分；而浓度过低会，造成干燥时水和热源的浪费，同时也会延长 时间，因此，优选聚胍水溶液百分比浓度为10% 60%，羟基吡啶硫酮钠水溶液百分比 浓度为15% 70%。
本发明中，将聚胍无机酸盐或有机酸盐和羟基吡啶硫酮钠反应，使聚胍无机酸 盐或有机酸盐的原有酸根完全或部分替代为吡啶硫酮酸根，生成厌水性的抗菌剂，在反 应中聚胍无机酸盐或有机酸盐中胍基与羟基吡啶硫酮酸钠的摩尔比为1 0.1 4，优选 为1 0.5 3。如果羟基吡啶硫酮酸钠比例过高，会造成不必要的浪费；如果羟基吡啶 硫酮酸钠比例过低，将难以起到厌水的效果。如果聚胍无机酸盐或有机酸盐中胍基与羟 基吡啶硫酮酸钠的摩尔比低于1 1时，那将会使将聚胍无机酸盐或有机酸盐中的酸根完全替代为羟基吡啶硫酮酸根，这时优选的添加顺序是将聚胍无机酸盐或有机酸盐水溶液 添加到过量的羟基吡啶硫酮酸钠水溶液中，这样可以使取代进行的更加完全。如果聚胍 无机酸盐或有机酸盐中胍基与羟基吡啶硫酮酸钠的摩尔比高于1 1，那将会使将聚胍无 机酸盐或有机酸盐中的酸根部分替代为羟基吡啶硫酮酸根，仍有部分的与胍基连接的原 有的无机酸根或有机酸根。但是，值得一提的是，即便是部分取代的聚胍吡啶硫酮酸盐 仍将具有一定的厌水性，而且可以尽可能多的保留原有聚胍的杀菌特性，成本也可以降 低。因此，部分取代的聚胍吡啶硫酮酸盐在某些用途中，更值得优选。对于合成部分取 代的聚胍吡啶硫酮酸盐，值得注意的是，合成过程中，优选将羟基吡啶硫酮酸钠逐渐加 入到聚胍无机酸盐，并且要剧烈搅拌。
本发明的聚胍吡啶硫酮酸盐抗菌剂的制备方法为将聚胍无机酸盐或有机酸盐 水溶液和羟基吡啶硫酮钠水溶液按所述比例混合均勻，然后将混合物干燥，粉碎。
聚胍无机酸盐水溶液和羟基吡啶硫酮钠水溶液混合均勻后，直接进行干燥，得 到干燥后产物。干燥的方法可以是普通的干燥方法，包括自然晾干，烘箱烘干，或者利 用喷雾干燥法共喷等等。
将上述得到的干燥后产物进行粉碎，粉碎方法也不限制。
本发明的制备方法简单易行，可以在室温下进行，本发明的抗菌剂可以兼备聚 胍和羟基吡啶硫酮酸的抗菌防霉效果，具有更广的抗菌广谱性，应用前景光明。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。本发明的范围不受这些实施例的 限制，本发明的范围在权利要求书中提出。
一、复合抗菌剂的制备
实施例1
称取聚六亚甲基胍丙酸盐(上海高聚，F3000)21.0g(0.098mol)，加入 到200mL去离子水溶液中，搅拌使其溶解；另称取吡啶硫酮钠(杭州万景， NPT)20.0g(0.134mol),加入到200mL去离子水中，搅拌使其溶解；在室温下(约 25°C)，将二者混合，并充分搅拌20分钟，将产物干燥，粉碎，得到完全取代的聚六亚 甲基胍吡啶硫酮酸盐(抗菌剂1)。
实施例2
称取聚六亚甲基双胍盐酸盐(上海山的实业有限公司，PHMB)20g(0.09Imol)， 加入到200mL水溶液中，搅拌使其溶解；另称取吡啶硫酮钠(杭州万景， NPT)35.0g(0.235mol),加入到水中，搅拌使其溶解；在40°C下将二者混合搅拌10分 钟，将产物干燥，粉碎，得到完全取代的聚六亚甲基双胍吡啶硫酮酸盐(抗菌剂2)。
实施例3
称取聚六亚甲基胍盐酸盐(上海高聚，F1000)21.0g(0.133mol)，加入到200mL 水溶液中，搅拌使其溶解；另称取吡啶硫酮钠(杭州万景，NPT)12.0g(0.080mol)，加入 到水中，搅拌使其溶解；在室温下(约25°C)，将二者混合，并充分搅拌20分钟，将产 物干燥，粉碎，得到部分取代的聚六亚甲基胍吡啶硫酮酸盐(抗菌剂3)。
二、聚丙烯组合物的制备
实施例4
聚丙烯(中国石化北京化工研究院2007-15A，共聚，熔融指数7.0) 2000.0g，抗 氧剂(1010与168的复配，其中1010与168的重量比为1 1，瑞士气巴嘉基生产)6.0g， (MMMl)Sg,在高速搅拌机中搅拌均勻，之后放入双螺杆挤出机熔融共混、冷却、切 粒。利用注塑机将上述制成抗菌检测样片。
在进行抗菌测试前，先将聚丙烯样品在50°C水中，煮16小时，备用。
实施例5
除用(抗菌剂2)8g替换(抗菌剂l)8g外，其金同实施例4。测试结果如表1。
实施例6
除用(抗菌剂3)8g替换(抗菌剂l)8g外，其金同实施例4。测试结果如表1。
对比例1
除用聚六亚甲基胍丙酸盐(上海山的实业有限公司，PHMB) 12e替换(抗菌剂 1) 外，其余同实施例4。测试结果如表1。
对比例2
除用聚六亚甲基胍盐酸盐(上海山的实业有限公司，PHMB) 12e替换(抗菌剂 1) 外，其余同实施例4。测试结果如表1。
对比例3:
除用聚六亚甲基双胍盐酸盐(上海山的实业有限公司，PHMB) 1 替换(抗菌剂 丄) 外，其余同实施例4。测试结果如表1。
对比例4:
除用聚六亚甲基胍硬脂酸盐(上海山的实业有限公司，PHGS) 18g替换(抗菌剂 丄) 外，其余同实施例4。测试结果如表1。
抗菌测试步骤，参照抗菌塑料检测标准QB/T 2591-2003进行测试，具体步骤如 下将待测样品用75%乙醇消毒处理并晾干，将菌种用无菌水稀释成适当浓度的菌悬液 备用。取0.2ml的菌悬液滴在样品表面，用0.1mm厚的聚乙烯薄膜(4.0cmX 4.0cm)覆于 其上，使菌悬液在样品和薄膜间形成均勻的液膜。在37°C保持相对湿度90%培养18 M小时。用无菌水将菌液洗下，稀释成适当的浓度梯度，取0.1ml均勻涂布在已制备好 的无菌琼脂培养基上。于37°C培养18 M小时，观察结果。阴性对照用无菌平皿代 替，其他操作相同。
权利要求
1.一种聚胍吡啶硫酮酸盐抗菌剂，由包含有以下步骤制备而得a、将聚胍无机酸盐或有机酸盐水溶液和羟基吡啶硫酮钠水溶液混合，搅拌均勻，得 到混合物；b、将上述混合液干燥，粉碎；其中所述的聚胍无机酸盐为聚六亚甲基双胍盐酸盐、聚六亚甲基双胍硝酸盐、聚 六亚甲基双胍碳酸盐、聚六亚甲基胍盐酸盐、聚六亚甲基胍硝酸盐、聚六亚甲基胍碳酸 盐、聚氧乙烯基胍盐酸盐、聚氧乙烯基胍硝酸盐或聚氧乙烯基胍碳酸盐；其中所述的聚 胍有机酸盐为聚六亚甲基双胍丙酸盐、聚六亚甲基胍丙酸盐或聚氧乙烯基胍丙酸盐；其中所述的聚胍无机酸盐或有机酸盐水溶液中的胍基与羟基吡啶硫酮钠水溶液中的 羟基吡啶硫酮钠的摩尔比为1 0.1 4。
2.根据权利要求1所述的一种聚胍吡啶硫酮酸盐抗菌剂，其特征在于所述聚胍无 机酸盐或有机酸盐水溶液中的胍基与羟基吡啶硫酮钠水溶液的羟基吡啶硫酮钠摩尔比为 1 0.5 3。
3.根据权利要求1所述的一种聚胍吡啶硫酮酸盐抗菌剂，其特征在于所述的聚胍无机 酸盐或有机酸盐水溶液百分比浓度为10% 60%，羟基吡啶硫酮钠水溶液百分比浓度为 15% 70%。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种聚胍吡啶硫酮酸盐抗菌剂的制备方法，是将 聚胍无机酸盐或有机酸盐水溶液和羟基吡啶硫酮钠水溶液按所述比例混合均勻，然后将 混合物干燥，粉碎。
全文摘要
本发明提供了一种聚胍吡啶硫酮酸盐抗菌剂及其制备方法，该抗菌剂是包含有以下步骤制备而得a、将聚胍无机酸盐或有机酸盐水溶液和羟基吡啶硫酮钠水溶液混合，搅拌均匀，得到混合物；b、将上述混合液干燥，粉碎；其中所述的聚胍无机酸盐或有机酸盐水溶液中胍基与羟基吡啶硫酮钠水溶液的羟基吡啶硫酮钠摩尔比为1∶0.1～4。该抗菌剂难溶于水，又具有高效杀菌率可以广泛应用于抗菌塑料、抗菌涂料等领域，并且其制备方法简单、便于工业化。
文档编号A01P1/00GK102017979SQ200910176720
公开日2011年4月20日 申请日期2009年9月18日 优先权日2009年9月18日
发明者刘涛, 吕明福, 吕芸, 尹华, 张丽英, 张师军, 张洪波, 张 浩, 张薇, 徐萌, 李 杰, 李魁, 杨庆泉, 王小兰, 邵静波, 邹浩, 陈力 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司北京化工研究院