一种香茅醇基抗菌聚合物及其制备方法和应用

本发明属于高分子合成化学领域，具体涉及一种香茅醇基抗菌聚合物及其制备方法和应用。

背景技术：

1、目前，已经有许多研究证实了微生物可以在人工表面上附着、增殖，如衣物、医疗器械、食品包装等。尽管在抗菌和防污染表面的开发方面取得了重大进展，但微生物粘附以及由此导致生物膜在人工合成表面的粘附性仍然是人类面临的一个主要问题。同时，抗生素的广泛使用导致了对抗生素产生抗药性的细菌的出现。由于取代无效抗生素的新抗生素开发缓慢，抗药性细菌对公众健康构成了重要威胁。通过减少抗生素的消耗，微生物耐药性的影响可以大大降低。因此，需要开发新的高效、不易受到细菌耐药性影响的抗菌化合物来减少抗生素的使用。而可再生资源作为开发定制生物活性聚合物的前体，已经引起了一些研究者的关注，因此，需要在目前的研究基础上继续开发绿色可再生、高效且不产生耐药性的抗菌聚合物。

2、聚(甲基丙烯酸二甲氨乙酯)(pdmaema)由于含有丰富的叔氨基，其溶解在酸性介质中时带正电荷，可以通过与二价阳离子交换导致细胞死亡，来破坏细菌膜的稳定性，其作为阳离子杀菌剂已被证明可以杀死大多数革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌。pdmaema可以附着在各种平面基材上，包括玻璃、聚苯乙烯和聚丙烯等，从而使这些材料具有一定的抗菌性能，而且抗菌效果随着pdmaema接枝密度的增加而增强，但物理黏附的平面基材的抗菌性无法持久。而聚(甲基丙烯酸羟乙酯)(phema)是一种广泛应用和研究的生物相容性聚合物，其每个重复单元都有一个羟基(oh)基团，这使得聚合物有望通过化学键固定在基底表面，从而得到长久抗菌的聚合物。香茅醇是一种天然的单萜醇，具有玫瑰般的气味，广泛存在于各种芳香植物的精油中。许多研究表明，香茅醇具有抗细菌、抗真菌、抗高血压、血管舒张、抗氧化和抗炎等多种药理功能。然而，不溶于水的缺点限制了它的应用，为使其在医学上得到更广泛的应用，迫切需要克服这一缺点。

技术实现思路

1、为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种香茅醇基抗菌聚合物。

2、本发明的另一目的在于提供上述香茅醇基抗菌聚合物的制备方法，本发明对天然植物精油成分香茅醇进行改性合成香茅醇基引发剂，来引发甲基丙烯酸酯类单体甲基丙烯酸二甲氨乙酯(dmaema)和甲基丙烯酸羟乙酯(hema)通过atrp聚合，从而将香茅醇的抗菌性能与pdmaema的抗菌性能以及与phema的生物相容性相结合，得到香茅醇基抗菌聚合物。

3、本发明的再一目的在于提供上述香茅醇基抗菌聚合物的应用，利用二异氰酸酯将香茅醇基抗菌聚合物与棉布通过共价键相连，得到了耐淋洗的抗菌棉布，在医用棉织物领域发挥更大的应用价值。

4、本发明目的通过以下技术方案实现：

5、一种香茅醇基抗菌聚合物，其特征在于：香茅醇与酰卤通过酯化反应改性合成香茅醇基引发剂，引发dmaema和hema通过atrp一步聚合得到。

6、其中dmaema的重复单元数是5～13，hema的重复单元数是3～4，优选的，dmaema的重复单元数是11，hema的重复单元数是3。

7、所述香茅醇基抗菌聚合物的制备方法，包括下述步骤：

8、(1)在惰性气体下，以香茅醇和酰卤为原料，通过酯化反应合成香茅醇基引发剂；

9、(2)将步骤(1)所得的香茅醇基引发剂、甲基丙烯酸酯类单体、配体和催化剂按比例加入并分散到溶剂体系中，冻脱气进行除氧处理后，加热搅拌条件下进行聚合反应，制备香茅醇基抗菌聚合物；

10、步骤(1)所述酯化反应具体为：在惰性气体下，将香茅醇、三乙胺加入有机溶剂中溶解后，冰水浴并冷凝回流下滴加酰卤；滴加结束后撤去冰水浴，室温冷凝回流，反应一段时间后，提纯，旋蒸得到香茅醇基引发剂；

11、其中香茅醇、三乙胺、酰卤的反应摩尔比为1：1.2-1.5：1.2-1.5。

12、所述的酰卤为2-溴异丁酰溴。

13、所述的有机溶剂为二氯甲烷。

14、所述冰水浴冷凝回流的时间为1-2h；室温冷凝回流的时间为4-6h；

15、步骤(2)中，所述的甲基丙烯酸酯类单体为dmaema和hema。

16、步骤(2)中，所述的溶剂为无水甲苯。

17、步骤(2)中，所述的配体为五甲基二乙烯三胺(pmdeta)。

18、步骤(2)中，所述的催化剂为溴化亚铜。

19、步骤(2)中，所述的香茅醇基引发剂、配体、催化剂、dmaema和hema的反应摩尔比为1：1.2：1.2：(5-15):(1-5)。

20、步骤(2)中，所述聚合反应的温度为60-65℃，聚合反应的时间为12-24h。

21、上述香茅醇基抗菌聚合物在制备抗菌棉织物中的应用，由香茅醇基抗菌聚合物与棉布通过共价键连接得到：将二异氰酸酯和催化剂均匀分散到溶剂中形成混合溶液，将清洗干净的棉布在上述混合溶液中浸泡、固化、洗涤、干燥后得到具有抗菌性能的棉织物。

22、其中香茅醇基抗菌聚合物、二异氰酸酯和催化剂的反应摩尔比为1：1.2-2：0.12。

23、所述的二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯(ipdi)。

24、所述的催化剂为二月桂酸二正丁基锡。

25、所述的溶剂为四氢呋喃。

26、所述的棉布的清洗程序为普通家用洗涤剂溶液搅拌30min，自来水冲洗至无泡沫、蒸馏水浸泡超声20min重复3次、丙酮浸泡超声20min重复3次、乙醇浸泡超声20min重复3次，真空干燥。

27、所述浸泡的时间为30min。

28、所述固化的温度为110-130℃。

29、与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：

30、(1)本发明是一种利用天然产物来合成抗菌聚合物的方法，为合成广谱的环境友好型生物抗菌材料提供了新思路。

31、(2)本发明的抗菌聚合物与棉布表面通过共价键连接，得到的是耐淋洗的抗菌棉织物，能够实现抗菌的长久性。

32、(3)在实验中仅通过简单的浸渍——固化——洗涤——干燥程序，就可以得到具有良好抗菌性能的棉织物，操作简单，耗时短，有望用于工业化生产。

技术特征：

1.一种香茅醇基抗菌聚合物，其特征在于：香茅醇与酰卤通过酯化反应合成香茅醇基引发剂，引发dmaema和hema通过atrp一步聚合得到。

2.根据权利要求1所述的香茅醇基抗菌聚合物，其特征在于：dmaema的重复单元数是5～13，hema的重复单元数是3～4。

3.权利要求1所述香茅醇基抗菌聚合物的制备方法，其特征在于：包括下述步骤：

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述酯化反应的过程为：在惰性气体下，将香茅醇、三乙胺加入有机溶剂中溶解后，冰水浴并冷凝回流下滴加酰卤；滴加结束后撤去冰水浴，室温冷凝回流，反应一段时间后，提纯，旋蒸得到香茅醇基引发剂；

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，香茅醇基引发剂、配体、催化剂、dmaema和hema的反应摩尔比为1：1.2：1.2：(5-15):(1-5)；

7.由权利要求1-6任一项所述方法制得的香茅醇基抗菌聚合物。

8.权利要求7所述的香茅醇基抗菌聚合物在制备抗菌棉织物中的应用，其特征在于：香茅醇基抗菌聚合物溶解于溶剂后，二异氰酸酯和催化剂加入其中形成混合溶液，将清洗过的棉布在混合溶液中浸泡、固化、洗涤、干燥。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：

10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：所述棉布清洗的程序为洗涤剂溶液搅拌30min，自来水冲洗至无泡沫、蒸馏水浸泡超声20min重复3次、丙酮浸泡超声20min重复3次、乙醇浸泡超声20min重复3次，真空干燥；

技术总结
本发明公开一种香茅醇基抗菌聚合物及其制备方法和应用。首先香茅醇与酰卤通过酯化反应合成香茅醇基引发剂，引发DMAEMA和HEMA通过ATRP一步聚合得到；再利用二异氰酸酯将香茅醇基抗菌聚合物与棉布通过共价键相连，得到了耐淋洗的抗菌棉布，在医用棉织物领域发挥更大的应用价值。本发明通过对香茅醇进行改性并与聚合物联用，制得的香茅醇基抗菌聚合物抗菌效果明显增强且与棉布牢固接枝，有望用于工业化生产。

技术研发人员：洪良智,廉丽琴
受保护的技术使用者：华南理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16