一種十二烷基三甲基溴化銨抗菌固體石蠟的製備方法
2023-05-26 17:12:16 1
專利名稱：一種十二烷基三甲基溴化銨抗菌固體石蠟的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種十二烷基三甲基溴化銨(DTAB)抗菌固體石蠟的製備方法，具體涉及一種以固體石蠟為原料，以DTAB為抗菌劑，以硬脂酸為DTAB的分散改性劑，採用低溫和高溫兩步混熔方法，使DTAB均勻分散在固體石蠟中，適用於一種抗菌性能優良的DTAB抗菌固體石蠟製備。
背景技術：
微生物是一類在自然界廣泛分布，而且形體小、種類繁多、數量龐大、代謝繁殖快、易變異且適應能力強的生物。部分微生物能引發人及動植物的病害，歷史上曾發生的傳染病瘧疾一年就使8000萬人死亡[1]。一些病原微生物至今仍在嚴重威脅著人類的健康及農牧業的生產。聯合國世界衛生組織(WH0)1998年統計表明，全球每年因細菌感染造成1600萬死亡。2003年的SARS病毒造成全球近千人死亡，一度引起世界的恐慌。由於有害微生物與人類的健康聯繫如此之緊密，因此人類有必要在抗菌、殺菌及消毒領域進行廣泛而深入的研就究。 [2]另一方面，隨著社會的發展，科技的進步，人們的生活水平日益提高，人們對生活環境的認識和要求不斷提高，特別是健康的意識不斷增強。人類生存環境直接關係到人類的健康。因此，WHO將「健康與環境」作為21世紀全球的主題。正是在這種背景之下，抗菌劑及抗菌材料的研究和應用得到極大的發展。
1、石蠟及其用途簡介
石蠟是從石油中提煉出來的固體結晶產品之一。石蠟是一種脂肪烴類，是多種碳氫化合物，即不同分子量烴類的混合物，主要由正構烷烴組成，此外還含有一些固體異構烷烴、 環烷烴以及少量的芳烴；其特點是直接或分支碳鏈，並含有正構烷烴，通用公式CnH2n+2，η是烴鏈中碳原子數(η=17 36)，分子結構圖如
圖1。石蠟結晶層組成的分子具有平面鋸齒形構象，分子長度和熔點只取決於的η。石蠟是白色，半透明，無味，無臭的固體組成的混合物， 固體碳氫化合物的相對分子質量比較高，蒸餾範圍350 5000C，沸點為350 550°C，密度 0. 86 0. 94g/cm3,分子量為 240 450。根據外觀形態不同，可將石蠟分為液體石蠟和固體石蠟。熔點是石蠟最主要的質量指標之一。液體石蠟熔點低於27°C，固體石蠟熔點為觀 701。固體石蠟的牌號以熔點來劃分的，我國的石蠟產品以熔點間隔2°C而分為50號、52號、54號、56號、58號、60號、 62號、64號、66號、68號和70號。石蠟具有防水、防潮、防微生物和抗分解等優良特性，低毒性，無異常氣味和顏色， 並具有良好的密封性、絕緣性、可塑性、潤滑性及可燃性等特點，具有防潮、防鏽、防老化、絕緣、防揮發乾燥、防變形，以及燃燒和助燃、潤滑、粘合、塑型等作用，用途極為廣泛。目前，用量較大的是紙製品和製造蠟燭，也用於橡膠、火柴、紡織、防水布、醫藥、文教用品、上光蠟、電訊材料、木材加工、食品、鑄造、防鏽及潤滑等方面。需要指出的是，發明人的研究結果表明，固體石蠟還能用作金沙和三星堆出土古象牙文物保護，是一種具有重要應用前景的文物保護材料[3]。
2、抗菌材料的研究現狀
抗菌材料是一類能夠殺滅或妨礙微生物生長、繁殖及其活性的材料。現代抗菌材料的大規模應用始於第二次世界大戰時期，德軍穿用經抗菌整理加工的軍服，減少了傷員的細菌感染和傷病減員。20世紀60年代以後，抗菌衛生織物開始在民用產品中推廣。用於抗菌整理的抗菌劑主要是添加有機錫和氯代酚等強抗菌性化學物質。80年代中期後開發出多種季銨鹽類矽烷杭菌整理劑。20世紀80年代，抗菌纖維的成功開發使抗菌紡織品的長效性得到更好的保證。在合成纖維加工時，添加特定抗菌劑於化工原料中製造出抗菌纖維。抗菌劑可以是有機抗菌劑，也可以是無機抗菌劑。隨著石油化工的迅速發展，塑料製品已成為日常生活不可或缺的必需品。據報導， 1997年全世界塑料產量高達1. 35億噸，且每年遞增5%。80年代以來抗菌塑料的開發及其在家電、廚衛設施、通訊、日用品、汽車、建材、玩具等產業中的廣泛應用，使抗菌材料進入了一個飛速發展階段。其中，歐美國家主要用於日用品、玩具等終端產品上。日本則在家電、 日用品、汽車、廚衛設施、通訊產品等領域全方位應用抗菌材料。日本在無機抗菌劑的開發和應用在國際上居領先地位。石冢硝子、品川燃料、東亞合成、撞紡和松下等幾大製造商的抗菌劑市場佔有率為整個日本市場的80%以上。1999 年，抗菌劑銷售額達280億日元，其中無機抗菌劑佔60億日元。抗菌劑的價格從1994年的 12000 13000日元/kg已降至1999年的7600日元/Kg。日本1996年抗菌塑料約!35000t， 1999年達到約74000t(6000億日元)，人均水平大大高於歐美。歐美地區的抗菌材料主要採用有機抗菌劑。如瑞士的Ciki精化、美國的 Microban> Morton> Acros> ARP> Hue 1 s> Ferro> Troy 司。^^ Ciba> Dupont &司也推出無機抗菌劑。抗菌材料在衛生陶瓷、塗料、油漆等方面的應用是一大新的領域。Τ0Τ0、 INAX等日本公司在衛生潔具、整體衛生間等設施中已推出抗菌產品。有資料推測，如果以日本使用的抗菌劑為100計，歐美則為1，中國僅0. 1 1。日本早在1993年就成立了抗菌製品技術協議會，其抗菌劑和抗菌塑料的研製、生產和用戶等企業會員達250多個。據日本方面預計，今後歐美等國際抗菌產品市場的容量是其國內市場的10倍。我國十多年前就開始跟蹤研究抗菌劑和抗菌防黴材料，但由於研究條件和投入的起點較低，長期以來未能形成自己的研究開發體系，零星的研究結果與國際水平有較大差距。另一方面，長期以來我國經濟相對於西方發達國家落後很多，人民生活水平不高，所以抗菌材料的市場發展緩慢。近年來，我國的抗菌材料產業發展較快，在無機抗菌劑、有機抗菌劑、光觸媒抗菌劑等領域形成全方位開發應用的勢頭。據統計，我國現在從事專業抗菌劑、抗菌材料生產商、貿易商20多家，用戶300餘家，遍布家電、櫥衛、日用、衛生保健、玩具、 食品、農業、建材，紡織化纖、信息通訊等十幾個行業。
3、抗菌固體石蠟材料的研究現狀目前，對於抗菌石蠟材料的研究鮮有報導。張富山等(1999)以「一種抗菌石蠟製品的製造方法」申請了國家專利M，其技術工藝如下實施例取基礎材料(包括水)100kg，將蠟和樹脂加熱溶解，加油溶性燃料和乳化劑，升溫至100°C後，攪拌下徐徐加至上述油相中，使之成為水包油性的蠟乳濁液，降溫至室溫，加入其它的水相材料，充分攪拌使混合，過濾，濾液即為成品。從張富山的專利實施例中可知，此方法最終制抗菌石蠟材料在常溫下為液態，並不是本發明的固體石蠟。另外，由上海滬正科技有限公司提供的一種抗菌石蠟添加劑，其產品說明稱納米銀石蠟添加劑是含有3000ppm高濃度納米銀的，用於生產具有納米銀抗菌功能的固體石蠟或液體石蠟的添加劑，用戶購買後，通過簡便的方法可以直接添加到固體石蠟或液體石蠟中，即可實現新產品的抗菌功能M。為此，本專利發明人專門購買了所述產品用於實驗，結果表明這種所謂的「抗菌石蠟添加劑」只能懸浮在固體石蠟熔液表面，不能有效添加到固體石蠟中，因而不能用於抗菌固體石蠟的製備。
4、抗菌固體石蠟製備主要技術問題
(1)抗菌劑的選擇抗菌材料是通過抗菌劑來實現抗菌功能的。抗菌劑是抗菌材料研製和生產的關鍵技術之一 [6]。通常抗菌劑按其化學組成可分為有機抗菌劑和無機抗菌劑兩大類[7_9]。無機抗菌劑和有機抗菌劑的抗菌性能及使用效能如表1所示[7]。從表1可知， 無機抗菌劑在持久性、廣譜性和使用的耐熱性、安全性等方面優於有機抗菌劑，而有機抗菌劑在即效性和溶解性方面表現較好。目前，無機抗菌機主要應用於耐高溫的陶瓷、塑料及金屬等[1°]，而有機抗菌劑主要應用在對溫度要求不高的塑料製品中(如抗菌菜板、抗菌牆紙、 抗菌地板等)。因此，如何根據固體石蠟的特點，選擇效果優良的抗菌劑，是本專利的一個關鍵問題。
表1無機抗菌劑、有機抗菌劑性能比較[11]
權利要求
1.一種十二烷基三甲基溴化銨(DTAB)抗菌固體石蠟的製備方法，以固體石蠟為原料， 以DTAB為抗菌劑，以硬脂酸為DTAB的分散改性劑，採用低溫和高溫兩步混熔方法，使DTAB 均勻分散在固體石蠟中，製備一種抗菌性能優良的DTAB抗菌固體石蠟，其特徵是(1)石蠟熔化稱取一定量的固體石蠟並放置於燒杯中，採用萬用電爐，將固體石蠟緩慢加熱至熔化，並最終使熔體溫度有效控制和穩定在80 90°C，待用；(2)硬脂酸稱取按DTAB:硬脂酸=1:5 10的比例，稱取硬脂酸並放置於燒杯中；(3)硬脂酸熔化採用萬用電爐，將燒杯中的硬脂酸緩慢加熱至熔化，並最終使熔體溫度有效控制和穩定在80 90°C，待用；(4)DTAB稱取按DTAB添加量佔固體石蠟重量的0. 6%，稱取DTAB ；(5)DTAB分散改性將DTAB加入80 90°C的硬脂酸熔體中，用玻璃棒攪拌，使DTAB 均勻分散在硬脂酸熔體中，得到DTAB+硬脂酸的混熔物，在此過程中應適當加熱，並最終使熔體溫度有效控制和穩定在80 90°C，待用；(6)低溫混熔將DTAB+硬脂酸的混熔物加入80 90°C的固體石蠟熔體中，用玻璃棒緩慢攪拌，在此過程中應適當加熱，並最終使熔體溫度有效控制和穩定在80 90°C，得到呈渾濁狀態的DTAB +硬脂酸+固體石蠟混熔物；(7)高溫混熔將呈渾濁狀態的DTAB+硬脂酸+固體石蠟混熔物緩慢加熱至100 1IO0C，用玻璃棒緩慢攪拌混熔物至澄清為止，得到呈透明澄清狀態的DTAB +硬脂酸+固體石蠟混熔物；(8)冷凝固化將呈透明澄清狀態的DTAB+硬脂酸+固體石蠟混熔物在空氣中自然冷卻至室溫，即得到一種由DTAB +硬脂酸+固體石蠟組成的抗菌固體石蠟，簡稱DTAB抗菌固體石蠟。
2.根據權利要求1所述的一種十二烷基三甲基溴化銨抗菌固體石蠟的製備方法，其特徵是(1)所述的固體石蠟是指主要由正構烷烴組成的熔點為觀 70°C的白色無味的固體混合物，其分子式通式為CnH2n+2，式中η代表烴鏈中碳原子數(n=17 36)；(2)所述的十二烷基三甲基溴化銨是一種呈淡黃色顆粒狀的季銨鹽抗菌劑，其化學式為 CH3 (CH2) nN (CH3) 3Br,簡稱 DTAB ；(3)所述的硬脂酸是一種熔點為56°C的白色片狀固體物質，其化學式為 CH3(CH2)16C00H。
全文摘要
本發明涉及一種十二烷基三甲基溴化銨(DTAB)抗菌固體石蠟的製備方法，以固體石蠟為原料，以DTAB為抗菌劑，以硬脂酸為分散改性劑，第1是將固體石蠟緩慢加熱至熔化，恆溫80～90℃；第2是按DTAB:硬脂酸=1:5～10比例稱取硬脂酸；第3是將硬脂酸緩慢加熱至熔化，恆溫80～90℃；第4是按DTAB用量佔固體石蠟重量的0.6%稱取DTAB；第5是將DTAB加入80～90℃的硬脂酸熔體中，攪拌均勻；第6是將DTAB+硬脂酸混熔物加入80～90℃的石蠟熔體中，攪拌均勻；第7是將渾濁的DTAB+硬脂酸+石蠟混熔物加熱至100～110℃，緩慢攪拌至澄清透明；第8是將混熔物自然冷卻至室溫，得到DTAB抗菌固體石蠟。抗菌性能優良，安全性好，工藝簡單，成本低廉，易於推廣應用，用途廣泛，社會經濟效益顯著。
文檔編號A01N25/30GK102550555SQ20111026551
公開日2012年7月11日 申請日期2011年9月8日 優先權日2011年9月8日
發明者汪靈, 王衝, 舒正偉, 範博文 申請人:成都理工大學