抗菌固體材料表面及其製造方法
2023-05-28 02:53:41
專利名稱：抗菌固體材料表面及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種具有殺菌功能的固體材料表面及其製造方法。
背景技術：
日常生活中，人們觸摸到的很多物體，比如門把手，鍵盤，公用電話，兒童玩具等， 其表面往往會附著有害的微生物。接觸以後，有害微生物就會轉移到了人身上，如果有害微 生物有機會侵入到人體內部，就會引起疾病的發生。我們可以用一定的方法處理這些我們 日常要接觸的物體的表面，使這些表面具備抗菌防菌的功能，減少有害微生物的接觸轉染。 比如，用聚乙二醇和其他的聚合物處理過的表面有防菌的功能，但沒有殺菌的功能；還有一 些有殺菌作用的處理方法，比如使用抗生素、季銨鹽、銀離子，或碘，但這些藥劑都必須在需 要的時候施加到處理對象的表面上殺滅有害微生物，且類似的方法受到時效性的限制，另 一方面，這些方法只能在水溶液中起作用，在非親水性的環境中沒有作用，這些方法不能殺 滅在空氣傳播的有害微生物。
發明內容
為了解決上述問題，本發明提供了一種抗菌固體材料表面及其製造方法，由本發 明的方法製得的抗菌固體材料表面具有顯著的殺菌功能，在空氣中或水中能夠殺滅99%以 上和該抗菌固體材料表面接觸的細菌，包括革蘭氏陽性細菌和革蘭氏陰性細菌。
本發明為了解決其技術問題所採用的技術方案是 —種抗菌固體材料表面，固體材料表面共價結合有聚(N-烷基_乙烯滷化吡啶)，
聚(N-烷基-乙烯滷化吡啶)的通式如下式(A): 其中取代基R至少是氫、烷基、烯烴基、炔基、醯基、芳香基、羧酸鹽、烷氧基羰基、 芳香氧基羰基、烷氧基氨基、炔基氨基、醯基氨基、烷氧基、醯氧基、羥烷基、烷氧基烷基、氨
基烷基、烷基氨基烷基、硫代、烷基硫代、硫代烷基、烷基硫代烷基、氨甲醯基、尿素、硫代尿 素、磺醯基、磺酸鹽、磺酸醯氨基、磺酸氨基和磺醯氧基中的一種；取代基團R'為直鏈烷基， 且碳原子數《10個；Z為氯離子、溴離子和碘離子中的一種；n為31 1500 ;聚(N-烷 基_乙烯滷化吡啶)的平均分子量為60000 150000。
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所述固體材料表面採用高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯、聚醯胺尼龍和聚酯 材料中的一種。 所述聚(N-烷基_乙烯卣化妣啶)為聚(4-乙烯基-N-溴化烷基妣啶)。
—種抗菌固體材料表面的製造方法，按下述步驟進行 ①、引入二氧化矽層用噴槍在空氣中燃燒由丙烷、丁烷和四甲基矽烷組成的混 合氣體，混合氣體中丙烷和丁烷的體積比為7 : 3，四甲基矽烷的體積佔混合氣體體積的 0.6%，混合氣體燃燒的火焰觸及固體材料表面，並在固體材料表面形成納米級的二氧化矽 層，若固體材料表面本身具有二氧化矽層，如玻璃等，此步驟省略； ②、引入氨基基團二氧化矽層表面與周圍環境中的水自然水合成的矽羥基基與 3-氨丙基三乙氧基矽烷進行水解反應，在固體材料表面形成氨基基團，若固體材料表面有 氨基基團，此步驟省略； ③、引入醯基基團固體材料表面的氨基基團與丙烯醯氯進行縮合反應，在固體材 料表面形成具有不飽和雙鍵結構的丙烯醯胺基團； 、引入乙烯基吡啶固體材料表面的丙烯醯胺基團中的不飽和雙鍵結構與乙烯 基吡啶發生共聚反應，形成共聚化合物； ⑤、吡啶環氮原子烷基化將共聚化合物中吡啶環與烷基化劑進行反應，烷基化劑 為碳原子個數《10的1-滷化直鏈烷烴，滷素是氯、溴和碘中的一種，直鏈烷基連接於吡啶 環上的氮原子上，在固體材料表面形成帶正電荷的共聚化合物，此帶正電荷的共聚化合物 是聚(N-烷基_乙烯滷化吡啶)。本發明所述抗菌固體材料表面所具有的殺菌功能由帶正 電荷的共聚化合物中帶正電荷的活性作用基團實現，帶正電荷的活性作用基團可以破壞細 菌的細胞膜並伸入細菌內部，從而殺滅細菌，如果直鏈烷基的碳鏈過長會在固體材料表面 形成聚合物的堆積或直鏈烷基的碳鏈交錯，導至帶正電的活性氮原子無法和細菌接觸，從 而無法殺滅細菌。當烷基化劑為l-溴丙烷、l-溴丁烷或l-溴己烷時，經處理的固體材料表 面有顯著的殺菌效果。 本發明所述的固體材料表面可以是醫療器械的內、外表面，醫療器械可以是骨科
用鋼針或螺栓、固定用金屬板、腦室腹腔引流管、血液透析引流管、心臟瓣膜、心臟起搏器、
體內給藥泵、人造血管、血管支架、縫合線、假體、隆胸用矽膠假體、組織擴張器、接觸角膜
鏡、人造喉、呼吸科用插管、腸胃科用插管、膽汁引流管、導尿管、醫用繃帶或醫用膠布等等。 本發明的有益效果是由本發明的方法製得的抗菌固體材料表面具有顯著的殺菌
效果，其殺菌功能由固體材料表面結合的帶正電荷共聚化合物聚(N-烷基-乙烯滷化吡啶)
中的帶正電荷的活性作用基團實現，帶正電荷的活性作用基團可以破壞細菌的細胞膜並進
伸入細菌內部，從而殺滅細菌，該抗菌固體材料表面在空氣中或水中能夠殺滅99%以上和
該抗菌固體材料表面接觸的細菌，包括革蘭氏陽性細菌和革蘭氏陰性細菌。
具體實施例方式實施例一種抗菌固體材料表面，固體材料表面共價結合有聚(N-烷基-乙烯滷化
吡啶)，聚(N-烷基-乙烯滷化吡啶)的通式如下式(A):formula see original document page 5 其中取代基R至少是氫、烷基、烯烴基、炔基、醯基、芳香基、羧酸鹽、烷氧基羰基、 芳香氧基羰基、烷氧基氨基、炔基氨基、醯基氨基、烷氧基、醯氧基、羥烷基、烷氧基烷基、氨
基烷基、烷基氨基烷基、硫代、烷基硫代、硫代烷基、烷基硫代烷基、氨甲醯基、尿素、硫代尿 素、磺醯基、磺酸鹽、磺酸醯氨基、磺酸氨基和磺醯氧基中的一種；取代基團R'為直鏈烷基， 且碳原子數《10個；Z為氯離子、溴離子和碘離子中的一種；n為31 1500 ;聚(N-烷 基_乙烯滷化吡啶)的平均分子量為60000 150000。 所述固體材料表面採用高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯、聚醯胺尼龍和聚酯 材料中的一種。 所述聚(N-烷基-乙烯卣化妣啶)為聚(4-乙烯基-N-溴化烷基妣啶)。
—種抗菌固體材料表面的製造方法，按下述步驟進行 ①、引入二氧化矽層用噴槍在空氣中燃燒由丙烷、丁烷和四甲基矽烷組成的混 合氣體，混合氣體中丙烷和丁烷的體積比為7 : 3，四甲基矽烷的體積佔混合氣體體積的 0.6%，混合氣體燃燒的火焰觸及固體材料表面，並在固體材料表面形成納米級的二氧化矽 層，若固體材料表面本身具有二氧化矽層，如玻璃等，此步驟省略； ②、引入氨基基團二氧化矽層表面與周圍環境中的水自然水合成的矽羥基基與 3-氨丙基三乙氧基矽烷進行水解反應，在固體材料表面形成氨基基團，若固體材料表面有 氨基基團，此步驟省略； ③、引入醯基基團固體材料表面的氨基基團與丙烯醯氯進行縮合反應，在固體材 料表面形成具有不飽和雙鍵結構的丙烯醯胺基團； 、引入乙烯基吡啶固體材料表面的丙烯醯胺基團中的不飽和雙鍵結構與乙烯 基吡啶發生共聚反應，形成共聚化合物； ⑤、吡啶環氮原子烷基化將共聚化合物中吡啶環與烷基化劑進行反應，烷基化劑 為碳原子個數《10的1-滷化直鏈烷烴，滷素是氯、溴和碘中的一種，直鏈烷基連接於吡啶 環上的氮原子上，在固體材料表面形成帶正電荷的共聚化合物，此帶正電荷的共聚化合物 是聚(N-烷基_乙烯滷化吡啶)。本發明所述抗菌固體材料表面所具有的殺菌功能由帶正 電荷的共聚化合物中帶正電荷的活性作用基團實現，帶正電荷的活性作用基團可以破壞細 菌的細胞膜並伸入細菌內部，從而殺滅細菌，如果直鏈烷基的碳鏈過長會在固體材料表面 形成聚合物的堆積或直鏈烷基的碳鏈交錯，導至帶正電的活性氮原子無法和細菌接觸，從 而無法殺滅細菌。當烷基化劑為l-溴丙烷、l-溴丁烷或l-溴己烷時，經處理的固體材料表 面有顯著的殺菌效果。 本發明所述的固體材料表面可以是醫療器械的內、外表面，醫療器械可以是骨科
5用鋼針或螺栓、固定用金屬板、腦室腹腔引流管、血液透析引流管、心臟瓣膜、心臟起搏器、 體內給藥泵、人造血管、血管支架、縫合線、假體、隆胸用矽膠假體、組織擴張器、接觸角膜 鏡、人造喉、呼吸科用插管、腸胃科用插管、膽汁引流管、導尿管、醫用繃帶或醫用膠布等等。
權利要求
一種抗菌固體材料表面，其特徵在於固體材料表面共價結合有聚(N-烷基-乙烯滷化吡啶)，聚(N-烷基-乙烯滷化吡啶)的通式如下式(A)其中取代基R至少是氫、烷基、烯烴基、炔基、醯基、芳香基、羧酸鹽、烷氧基羰基、芳香氧基羰基、烷氧基氨基、炔基氨基、醯基氨基、烷氧基、醯氧基、羥烷基、烷氧基烷基、氨基烷基、烷基氨基烷基、硫代、烷基硫代、硫代烷基、烷基硫代烷基、氨甲醯基、尿素、硫代尿素、磺醯基、磺酸鹽、磺酸醯氨基、磺酸氨基和磺醯氧基中的一種；取代基團R』為直鏈烷基，且碳原子數≤10個；Z為氯離子、溴離子和碘離子中的一種；n為31～1500；聚(N-烷基-乙烯滷化吡啶)的平均分子量為60000～150000。F2009100290427C0000011.tif
2. 根據權利要求1所述的一種抗菌固體材料表面，其特徵在於所述固體材料表面採 用聚乙烯、聚丙烯、聚醯胺尼龍和聚酯材料中的一種。
3. 根據權利要求l所述的一種抗菌固體材料表面，其特徵在於所述聚(N-烷基-乙 烯滷化吡啶)為聚(4-乙烯基-N-溴化烷基吡啶)。
4. 一種抗菌固體材料表面的製造方法，其特徵在於按下述步驟進行① 、引入二氧化矽層用噴槍在空氣中燃燒由丙烷、丁烷和四甲基矽烷組成的混合氣體，混合氣體中丙烷和丁烷的體積比為7 : 3，四甲基矽烷的體積佔混合氣體體積的0.6%， 混合氣體燃燒的火焰觸及固體材料表面，並在固體材料表面形成納米級的二氧化矽層；② 、引入氨基基團二氧化矽層表面與周圍環境中的水自然水合成的矽羥基基與3-氨 丙基三乙氧基矽烷進行水解反應，在固體材料表面形成氨基基團；③ 、引入醯基基團固體材料表面的氨基基團與丙烯醯氯進行縮合反應，在固體材料表 面形成具有不飽和雙鍵結構的丙烯醯胺基團；④ 、引入乙烯基吡啶固體材料表面的丙烯醯胺基團中的不飽和雙鍵結構與乙烯基吡 啶發生共聚反應，形成共聚化合物；⑤ 、吡啶環氮原子烷基化將共聚化合物中吡啶環與烷基化劑進行反應，烷基化劑為碳 原子個數《10的i-滷化直鏈烷烴，滷素是氯、溴和碘中的一種，直鏈烷基連接於吡啶環上 的氮原子上，在固體材料表面形成帶正電荷的共聚化合物，此帶正電荷的共聚化合物是聚 (N-烷基-乙烯卣化妣啶)。
全文摘要
本發明公開了一種抗菌固體材料表面及其製造方法，由本發明的方法製得的抗菌固體材料表面其固體材料表面共價結合有聚(N-烷基-乙烯滷化吡啶)，該抗菌固體材料表面具有顯著的殺菌效果，其殺菌功能由固體材料表面結合的帶正電荷共聚化合物聚(N-烷基-乙烯滷化吡啶)中的帶正電荷的活性作用基團實現，帶正電荷的活性作用基團可以破壞細菌的細胞膜並進伸入細菌內部，從而殺滅細菌，該抗菌固體材料表面在空氣中或水中能夠殺滅99％以上和該抗菌固體材料表面接觸的細菌，包括革蘭氏陽性細菌和革蘭氏陰性細菌。
文檔編號C08F226/06GK101781405SQ20091002904
公開日2010年7月21日 申請日期2009年1月16日 優先權日2009年1月16日
發明者任浩明, 姚敏, 紀俊玲 申請人:任浩明;姚敏;紀俊玲