一种膨润土负载抗菌剂及在抗菌纤维中的应用的制作方法

本发明涉及抗菌纤维，具体为一种膨润土负载抗菌剂及在抗菌纤维中的应用。

背景技术：

1、聚丙烯抗菌纤维广泛应用在医疗用品、卫生用品、日常生活等各方面，通常是将抗菌剂添加到聚丙烯材料，赋予其聚丙烯材料优良的抗菌性能；如文献《抗菌双向拉伸聚丙烯薄膜的制备》，将聚六亚甲基胍盐酸盐作为抗菌添加剂，利用熔融共混与聚丙烯基料混合均匀，得到抗菌性的聚丙烯薄膜；将抗菌剂与聚丙烯等材料共混，会存在抗菌剂易流失和迁移的问题，影响材料的长效抗菌性能。

2、传统的抗菌剂主要有如纳米银、苯并咪唑类、胍类、季铵盐类等；膨润土的比表面积高，可以对纳米银等无机抗菌剂进行负载，同时可以与阳离子抗菌剂化合物进行离子交换，从而对抗菌化合物交换至膨润土层间，使得膨润土在抗菌材料中有着广阔的应用前景；如论文《聚六亚甲基胍改性膨润土与在乳液聚合中的应用》，利用聚六亚甲基可抗菌剂对膨润土进行改性，并负载上胍基官能团，制备出具有抗菌性的膨润土，应用于淀粉和聚乙烯醇膜抗菌材料中；本发明将胍类、季铵盐类抗菌剂负载在膨润土表面，与聚丙烯纤维复合，得到抗菌性优良的纤维材料。

技术实现思路

1、（一）解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种含有膨润土负载抗菌剂的聚丙烯抗菌纤维，解决了聚丙烯纤维长效抗菌性不好的问题。

3、（二）技术方案

4、为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：一种膨润土负载抗菌剂，按照如下步骤制备：向n,n-二甲基甲酰胺中加入氯代羟基膨润土，分散均匀后加入盐酸胍丙基咪唑，加热至80-110 ℃，反应18-36 h，过滤溶剂，依次用去离子水、乙醇洗涤并干燥，制得膨润土负载抗菌剂。

5、优选的，所述氯代羟基膨润土和盐酸胍丙基咪唑的重量比为1:3-8。

6、优选的，所述盐酸胍丙基咪唑按照如下步骤制备：向乙醇中加入重量比为2.5-3.5:1的1-(3-氨基丙基)咪唑和单氰胺，并滴加10-15%的盐酸溶液，在70-85 ℃中反应6-18h，减压浓缩除去乙醇，加入乙酸乙酯和去离子水，萃取分离并将有机层干燥除水，粗产物溶解到乙醇中重结晶，得到盐酸胍丙基咪唑。

7、优选的，所述氯代羟基膨润土按照如下步骤制备：

8、（1）向盐酸溶液中加入膨润土进行酸化，得到酸改性膨润土并分散到乙醇中，加入kh560并搅拌反应，过滤，洗涤并干燥，得到kh560改性膨润土。

9、（2）向硫酸溶液中加入kh560改性膨润土，在40-70 ℃中搅拌水解12-24 h，过滤，去离子水洗涤并干燥，得到羟基膨润土。

10、（3）向1,4-二氧六环中加入羟基膨润土，分散均匀后加入环氧氯丙烷和三氟化硼乙醚，在75-90 ℃中反应5-10 h，过滤，依次用去离子水、乙醇洗涤并干燥，得到氯代羟基膨润土。

11、优选的，所述（2）硫酸溶液的质量分数为1.5-3%。

12、优选的，所述（3）中羟基膨润土、环氧氯丙烷和三氟化硼乙醚的重量比为1:4-12:0.3-1。

13、优选的，所述膨润土负载抗菌剂在抗菌纤维中的应用。

14、优选的，所述抗菌纤维按照如下步骤制备：

15、（1）将聚丙烯、聚丙烯接枝马来酸酐和膨润土负载抗菌剂在双螺杆挤出机中在180-200 ℃中熔融挤出，将母粒加入到n,n-二甲基甲酰胺中，配置成质量分数为12-18%的纺丝液，进行静电纺丝，纺丝电压控制为15-20 kv，纺丝液流速控制为0.3-0.8 ml/h，纺丝得到抗菌纤维。

16、优选的，所述聚丙烯、聚丙烯接枝马来酸酐和膨润土负载抗菌剂的重量比为1:0.01-0.03:0.01-0.05。

17、（三）有益的技术效果

18、在盐酸体系中，1-(3-氨基丙基)咪唑和单氰胺发生加成反应，生成盐酸胍丙基咪唑；用kh560对膨润土表面改性，然后环氧基团在硫酸体系中发生水解，成二羟基结构，进一步在三氟化硼乙醚的催化下，其位阻较小，活性更高的伯羟基与环氧氯丙烷发生加成反应，得到氯代羟基膨润土，从而在膨润土表面接枝了氯甲基和丰富的羟基，利用氯甲基与盐酸胍丙基咪唑发生季铵化反应，进一步在膨润土表面接枝负载了季铵盐和胍基抗菌基团，接枝牢度高，有利于克服抗菌剂易流失和迁移的问题。

19、将聚丙烯、聚丙烯接枝马来酸酐、膨润土负载抗菌剂进行熔融共混和静电纺丝，在硫酸水解和环氧氯丙烷加成反应过程中，在膨润土负载抗菌剂表面引入了丰富的羟基，在熔融共混时，可以与聚丙烯接枝马来酸酐的酸酐基团进行反应，从而使聚丙烯接枝马来酸酐作为相容剂，显著改善了膨润土与聚丙烯纤维基体的分散性，克服了两者相容性较差而导致纤维基体中形成相分离的问题，减小膨润土对聚丙烯纤维基体的力学性能造成的影响，膨润土表面负载了季铵盐和胍基基团，具有优异的抗菌性能，并且接枝牢度高，不易流失和迁移，使聚丙烯纤维具有长效优异的抗菌性能，在抗菌性绷带、纱布、面料等医疗卫生领域有着广阔的应用前景。

技术特征：

1.一种膨润土负载抗菌剂，其特征在于：所述膨润土负载抗菌剂按照如下步骤制备：向n,n-二甲基甲酰胺中加入氯代羟基膨润土，分散均匀后加入盐酸胍丙基咪唑，加热至80-110 ℃，反应18-36 h，过滤、洗涤并干燥，制得膨润土负载抗菌剂。

2.根据权利要求1所述的一种膨润土负载抗菌剂，其特征在于：所述氯代羟基膨润土和盐酸胍丙基咪唑的重量比为1:3-8。

3.根据权利要求1所述的一种膨润土负载抗菌剂，其特征在于：所述盐酸胍丙基咪唑按照如下步骤制备：向乙醇中加入重量比为2.5-3.5:1的1-(3-氨基丙基)咪唑和单氰胺，并滴加10-15%的盐酸溶液，在70-85 ℃中反应6-18 h，减压浓缩、萃取分离、重结晶，得到盐酸胍丙基咪唑。

4.根据权利要求1所述的一种膨润土负载抗菌剂，其特征在于：所述氯代羟基膨润土按照如下步骤制备：

5.根据权利要求4所述的一种膨润土负载抗菌剂，其特征在于：所述（2）硫酸溶液的质量分数为1.5-3%。

6.根据权利要求4所述的一种膨润土负载抗菌剂，其特征在于：所述（3）中羟基膨润土、环氧氯丙烷和三氟化硼乙醚的重量比为1:4-12:0.3-1。

7.一种如权利要求1-6任一项所述的膨润土负载抗菌剂在抗菌纤维中的应用。

8.根据权利要求7所述的膨润土负载抗菌剂在抗菌纤维中的应用，其特征在于：所述抗菌纤维按照如下步骤制备：

9.根据权利要求8所述的膨润土负载抗菌剂在抗菌纤维中的应用，其特征在于：所述聚丙烯、聚丙烯接枝马来酸酐和膨润土负载抗菌剂的重量比为1:0.01-0.03:0.01-0.05。

技术总结
本发明涉及抗菌纤维技术领域，且公开了一种膨润土负载抗菌剂及在抗菌纤维中的应用，利用氯甲基与盐酸胍丙基咪唑发生季铵化反应，在膨润土表面接枝负载了季铵盐和胍基抗菌基团。将聚丙烯、聚丙烯接枝马来酸酐、膨润土负载抗菌剂进行熔融共混和静电纺丝，聚丙烯接枝马来酸酐作为相容剂，改善了膨润土与聚丙烯纤维基体的分散性，减小膨润土对聚丙烯纤维基体的力学性能造成的影响，膨润土表面负载了季铵盐和胍基基团，具有优异的抗菌性能，并且接枝牢度高，不易流失和迁移，使聚丙烯纤维具有长效优异的抗菌性能，在抗菌性绷带、纱布、面料等医疗卫生领域有着广阔的应用前景。

技术研发人员：朱卫
受保护的技术使用者：江苏金牛能源设备有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15