浸泡lh后取出纤维膜并用大量清水清洗，于45°C在烘箱中 烘干lh，制得抗菌纤维膜。用碘量法测定该抗菌纤维膜的有效氯含量为0.31 %。
[0077]应用实施例3
[0078]称取8g生物可降解材料聚羟基丁酸酯，0.40g实施例3制备得到的高分子抗菌剂前 驱体PHQS，两者分别溶解于65g氯仿和6.5g N，N-二甲基甲酰胺，然后充分混合，制得静电纺 纺丝液。在室温条件下，采用静电纺丝技术制备抗菌纤维膜，控制静电纺工艺参数为：电压 20kV，接收距离17cm，纺丝液供给速率1.5mL/h，滚筒转速120rpm。将纤维膜浸渍于质量百分 浓度为〇. 5 %的次氯酸钠溶液中，浸泡lh后取出纤维膜并用大量清水清洗，于45°C在烘箱中 烘干lh，制得抗菌纤维膜。用碘量法测定该抗菌纤维膜的有效氯含量为0.41 %。
[0079] 测试例1:纤维膜抗菌性能测试
[0080] 根据修正AATCC 100-2004抗菌性能测试标准所述方法进行测试。
[0081] 按照应用实施例1所述方法制备抗菌纤维膜，取纤维膜两份，经氯化处理的一份样 品为测试样品，未经氯化处理的一份样品为空白样品。接种细菌为金黄色葡萄球菌(ATCC 6538)和大肠杆菌0157: H7(ATCC 43895)，测试结果参见表1。
[0082] 表1抗菌纤维膜对S.aureus和E.coli 0157:H7的抗菌性能
[0083]
[0084] 注:金黄色葡萄球菌的接种浓度：1.00 X 106CFU/sample
[0085] 大肠杆菌 0157 :H7 的接种浓度：1.40 X 106CFU/sample
[0086] 表1的测试数据表明，本发明所制得的抗菌纤维膜具有良好的抗菌性能，抗菌效率 高；与接种细菌接触后，上述抗菌纤维膜未经氯化前30min即可杀死1.61Log的金黄色葡萄 球菌和0.42L 〇g的大肠杆菌;氯化后活性氯含量为0.22%，显示出更加优异的抗菌性能。与 接种细菌接触后，抗菌纤维膜在lmin即可杀死1.94L 〇g(98.86%)的金黄色葡萄球菌和 0.48Log(66.98% )的大肠杆菌，30min杀死2.92Log(99.88% )的金黄色葡萄酒菌和1. OOLog (89.95%)的大肠杆菌。
[0087] 测试例2:抗菌纤维膜耐紫外稳定性测试
[0088]根据AATCC 183-2004抗紫外线辐射性能测试方法，将应用实施例3制备得到的抗 菌纤维膜氯化后作为测试样品，将试验样品放在耐紫外老化剂(美国Q-LAB公司），设置照射 参数为:Type A，315~400nm，0.89W，60°C，照射时间为1-24小时。一段时间后取出样品并滴 定其氯含量或者再次氯化并滴定，测试结果参见表2。
[0089] 表2抗菌纤维膜耐紫外稳定性
[0090]
[0091] 表2的测试数据表明，经紫外照射lh，抗菌纤维膜的氯含量仅损失了 15%，照射24h 后，活性氯含量还剩下超过50%，这远远高于其他卤胺类抗菌剂；重新氯化后，又有部分活 性氯可以恢复。可见，此高分子抗菌剂耐紫外稳定性优异。
[0092] 测试例3:抗菌纤维膜储存稳定性测试
[0093] 将氯化后的抗菌纤维膜作为测试样品，将测试样品放在自封袋里，并且将自封袋 放在黑暗环境中，储存一定时间后拿出样品，滴定或者重新氯化再滴定，测试结果参见表3。
[0094] 表3抗菌纤维膜储存稳定性
[0095]
[0096] 表3的测试数据表明，抗菌纤维膜含氯量随储存时间下降缓慢，储存30天后含氯量 仍然很高，仅下降21%;重新氯化后含氯量基本都可以恢复。可见，此高分子抗菌剂在储存 条件下是很稳定的。
[0097] 以上实施例和应用实施例所涉及原料和试剂均为市售产品，所使用生产设备均为 本领域常规设备，其中，金黄色葡萄球菌和大肠杆菌〇157:H7购自美国模式培养物集存库 (ATCC) 〇
[0098] 以上所述的仅出于解释说明的目的，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域 技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均 应认为包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种含有季铵基团的环状卤胺类高分子抗菌剂，其特征在于:为式α)所示结构的化 合物：(I) 式中，r选自c2~c6亚烷基； X选自氯或溴； x、y为聚合度。2. -种权利要求1所述含有季铵基团的环状卤胺类高分子抗菌剂的制备方法，其特征 在于整个反应过程分为三步： (1)首先合成环状小分子卤胺类抗菌剂前驱体及高分子自聚物，分别为式（II)和式 (ΠΙ)所示结构：(II) 式中，R选自C2~C6亚烷基；式中，η为聚合度； (2) 其次使步骤（1)所得两种产物发生取代反应，制备得到高分子抗菌剂前驱体，为式 (IV)所示结构：(IV) 式中，R选自c2~c6亚烷基； x、y为聚合度； (3) 最终将步骤(2)得到的产物经卤化得到含有季铵基团的环状卤胺类高分子抗菌剂 成品。3. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述环状小分子齒胺类抗菌剂前驱体 的制备方法为： 将5，5_二甲基海因和氢氧化钠溶于乙醇溶液，80~100°C反应10~30min后降温至75~ 85°C，加入卤代烃，冷凝回流反应6~10h;反应结束，旋转蒸发去除产物溶液中的溶剂，经分 液、旋转蒸发、提纯、干燥，得到环状小分子卤胺类抗菌剂前驱体;所述5,5_二甲基海因、氢 氧化钠、卤代烃摩尔比为1:1:1;每〇. lmol5,5-二甲基海因所需乙醇溶液为50~100mL。4. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述高分子自聚物为聚甲基丙烯酸二 甲氨基乙酯，其制备方法为： 将单体甲基丙烯酸二甲氨基乙酯溶于乙醇溶液，以偶氮二异丁氰为引发剂，通氮气15 ~30min后升温至65~75 °C，在氮气保护条件下进行自由基反应4~6h;反应完毕，经旋转蒸 发、提纯、干燥，得到高分子自聚物聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯;所述引发剂偶氮二异丁氰 的重量为单体甲基丙烯酸二甲氨基乙酯重量的〇. 1~2%。5. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述高分子抗菌剂前驱体为含有季铵 基团的环状卤胺类高分子抗菌剂前驱体，其制备方法为： 将所述高分子自聚物与环状小分子卤胺类抗菌剂前驱体按照摩尔比为1:1~1:1.5溶 于N，N-二甲基甲酰胺，加入摩尔量与环状小分子卤胺抗菌剂前驱体相同的KI，80~120°C反 应24~32h;反应结束，经过滤、旋转蒸发、提纯、干燥，得到含有季铵基团的环状卤胺类高分 子抗菌剂前驱体。6. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述含有季铵基团的环状卤胺类高分 子抗菌剂成品的制备方法为： 将所述高分子抗菌剂前驱体加入次氨酸叔丁基酯的二氯甲烷溶液中，室温卤化反应 2h;反应结束，用石油醚洗涤、过滤并烘干，得到高分子抗菌剂成品;所述次氨酸叔丁基酯与 二氯甲烷溶液体积比为1:1~1:10,高分子抗菌剂前驱体质量与次氨酸叔丁基酯二氯的甲 烷溶液体积比为1:100~1:200。7. 权利要求2所述的含有季铵基团的环状卤胺类高分子抗菌剂在制备抗菌材料中的应 用，其特征在于:将式(IV)所示结构的高分子抗菌剂前驱体溶解于N，N-二甲基甲酰胺，并与 基材混合，采用静电纺丝技术或传统铸溶法制备出含有抗菌剂前驱体的膜，浸渍于含有活 性卤素的溶液中进行卤化反应，取出水洗并烘干，制得抗菌材料;所述高分子抗菌剂前驱体 的用量为所述待处理基材重量的3~8%。8. 根据权利要求7所述的应用，其特征在于:所述基材是高分子材料，能够被有机溶剂 溶解或具有成膜性;所述高分子材料溶液的质量百分浓度为5~15%。9. 根据权利要求7所述的应用，其特征在于:所述含有活性卤素的溶液包括次氯酸钠、 次溴酸钠或次氯酸钙溶液，其质量百分浓度为〇. 1~1. 〇 %。10. 根据权利要求7所述的应用，其特征在于:所述静电纺工艺参数为：电压15~20kV， 接收距离10~20cm，纺丝液供给速率0.5~1.5mL/h，滚筒转速60~120rpm。
【专利摘要】本申请人提供了一种含有季铵基团的环状卤胺类高分子抗菌剂及其制备方法和应用。制备方法分为三步：首先合成环状小分子卤胺类抗菌剂前驱体及高分子自聚物；其次使两种产物发生取代反应，制备得到高分子抗菌剂前驱体；最终经卤化得到含有季铵基团的环状卤胺类高分子抗菌剂成品；其应用方法为：将高分子抗菌剂前驱体溶解于N,N-二甲基甲酰胺，并与基材混合，采用静电纺丝技术或传统铸溶法制备出含有抗菌剂前驱体的膜，浸渍于含有活性卤素的溶液中进行卤化反应，取出水洗并烘干，制得抗菌材料。本发明反应条件温和、原料廉价易得、生产成本低，设备简便、工艺操作简单；所得抗菌剂具有优越的抗菌性能，稳定、安全、无毒。
【IPC分类】A01N43/50, C08F8/20, A01P3/00, C08F120/34, A01P1/00, C08F8/44
【公开号】CN105601778
【申请号】CN201610035810
【发明人】任学宏, 范晓燕, 李晓林
【申请人】江南大学
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2016年1月19日