CN103980665A - 一种水溶性抗菌复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种水性抗菌复合材料及其制备方法。首先通过聚乙二醇(PEG)对环氧树脂(EP)进行改性，得到水溶性的环氧树脂(EP-PEG)；然后以水溶性改性环氧树脂(EP-PEG)即作为还原剂又作为稳定剂，水为反应介质，还原硝酸银的方法制备出Ag/(EP-PEG)(水溶性的改性环氧树脂)溶胶，获得了分散稳定的高分子包载纳米银粒子的抗菌复合材料乳液。制得的乳胶粒径均一，水溶性好，无明显团聚，能有效抑制并杀死各种细菌。
Description
技术领域
本发明涉及一种水溶性抗菌复合材料及其制备方法，属于高分子材料制备领域。
背景技术
随着生活水平的提高，人们对生存环境的质量和卫生水平提出了更高的要求，特别是对健康的意识也在不断增强。另一方面，各种各样的致病微生物在自然界分布非常广泛，并在一定条件下生长、繁殖，甚至变异，不仅会引起各种材料的分解、变质和腐败，还威胁着人类的健康。因而催生了抗菌剂的大量产生，同时也促进抗菌技术与抗菌材料的快速发展。
抗菌材料或抗菌制品是通过添加抗菌剂制得，抗菌剂根据其材料的不同，可分为无机抗菌剂、有机抗菌剂、天然抗菌剂和高分子抗菌剂等四种类型。
无机抗菌剂是利用银、铜、锌、钦等金属及其离子的杀菌或抑菌能力制得的一类抗菌剂。目前无机抗菌剂通常是由具有抗菌活性的金属离子和载体组成的体，主要以银系抗菌剂为主，具有抗菌能力强，抗菌期长，毒性低等优点，但容易变色、制造困难、使用成本高等原因限制了它的使用。
有机抗菌剂主要是有机酸、醋、醇、酚等物质，与溶出型无机抗菌剂相比，有机抗菌剂开发应用要早得多，具有加工方便、种类繁多的特点，广泛应用于塑料、纤维、纸张、橡胶、树脂、涂料以及水处理等工业领域。
在现代化工生产中，污染问题不但来源于原料，而且源自生产过程中使用的物质，主要是在反应、分离过程中使用的溶剂。最普遍使用的溶剂是可挥发性有机化合物，在使用过程中会引起水资源的污染。因此开发和使用无毒无害的溶剂替代可挥发性溶剂的合成方法成为绿色化学的重要研究方向之一。
发明内容
本发明提供了一种水溶性抗菌复合材料及其制备方法，以解决现有技术中存在的上述问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种水溶性抗菌复合材料，为包载有银纳米粒子的水溶性环氧树脂的溶胶。
一种如本发明所述的水溶性抗菌复合材料的制备方法，其包括如下步骤：将水溶性环氧树脂乳液溶于水中，在20～60℃下搅拌以形成均一的溶液后逐滴加入硝酸银溶液，继续搅拌至出现微黄色或黄绿色溶胶，停止加热，调温至室温后继续搅拌10～20分钟，出料，其中，所述水溶性环氧树脂乳液的制备是将聚乙二醇和环氧树脂加入水中，再加入浓盐酸，升温至45～70℃，搅拌反应，得到水溶性环氧树脂乳液。
作为优选方案，反应液中，硝酸银与水溶性环氧树脂的干重之比为1：(15～50)。
作为优选方案，所述聚乙二醇为市售各种分子量的聚乙二醇，优选PEG-2000；所述环氧树脂为市售各种分子量的环氧树脂，优选E-20。
作为进一步优选方案，所述聚乙二醇与环氧树脂的摩尔比为1:(2～5)。
本发明的优点在于：制得的Ag/(EP-PEG)(水溶性的环氧树脂)溶胶颗粒小，分散良好，颗粒之间没有明显的团聚，平均粒径大小为70nm左右；Ag/(EP-PEG)(水溶性的环氧树脂)溶胶对金黄色葡萄球菌最小抑菌浓度(MIC)可达到0.06μg.mL-1以下，最小杀菌浓度达到0.15μg.mL-1以下；对大肠杆菌的最小抑菌浓度和最小杀菌浓度达到都达到0.03μg.mL-1左右。
附图说明
图1为本发明制备的包载银的水溶性环氧树脂溶胶的透射电镜照片。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细阐述。
本发明中所用的浓盐酸为市售浓盐酸。
实施例1
一、在反应釜中加入1mol的PEG2000、2mol的环氧树脂E-20和5L去离子水，再加入2mL的浓盐酸，升温至50℃，搅拌反应2.5小时，得水溶性环氧树脂乳液，备用；
二、在1L的锥形瓶中加入200mL去离子水，取一定量水溶性环氧树脂溶解于其中，在60℃下剧烈搅拌使其形成均一的溶液，逐滴加入50mL0.01mol·L-1的硝酸银溶液，控制体系中硝酸银与水溶性环氧树脂的干重比例为1：40，充分搅拌至出现微黄色或黄绿色溶胶，说明银离子被还原为单质银，停止加热，降温至室温后继续搅拌15分钟后，即得银/水溶性环氧树脂复合物溶胶。
本实施例得到的银/水溶性环氧树脂复合物溶胶的透射电镜照片如图1所示，溶胶颗粒小，分散良好，颗粒之间没有明显的团聚，平均粒径大小为70nm左右。
本实施例得到的银/水溶性环氧树脂复合物溶胶的抗菌性能如表1所示，
表1银/EP-PEG溶胶对不同细菌的最小抑菌浓度(MIC)和最小杀菌浓度(MBC)
| 金黄色葡萄球菌 | 大肠杆菌 | |
| MIC(μg.mL-1) | 0.06213 | 0.03187 |
| MBC(μg.mL-1) | 0.11852 | 0.03062 |
实施例2
一、在反应釜中加入1mol的PEG4000、3mol的环氧树脂E-20和5L去离子水，再加入2mL的浓盐酸，升温至60℃，搅拌反应3小时，得水溶性环氧树脂乳液，备用；
二、在1L的锥形瓶中加入250mL去离子水，取一定量水溶性环氧树脂溶解于其中，在60℃下剧烈搅拌使其形成均一的溶液，逐滴加入50mL0.1mol·L-1的硝酸银溶液，控制体系中硝酸银与水溶性环氧树脂的干重比例为1:50，充分搅拌至出现微黄色或黄绿色溶胶，说明银离子被还原为单质银，停止加热，降温至室温后继续搅拌30分钟后，即得银/水溶性环氧树脂复合物溶胶。
实施例3
一、在反应釜中加入1.5mol的PEG2000、4mol的环氧树脂E-51和5L去离子水，再加入2mL的浓盐酸，升温至60℃，搅拌反应2.5小时，得水溶性环氧树脂乳液，备用；
二、在1L的锥形瓶中加入300mL去离子水，取一定量水溶性环氧树脂溶解于其中，在65℃下剧烈搅拌使其形成均一的溶液，逐滴加入50mL0.01mol·L-1的硝酸银溶液，控制体系中硝酸银与水溶性环氧树脂的干重比例为1:30，充分搅拌至出现微黄色或黄绿色溶胶，说明银离子被还原为单质银，停止加热，降温至室温后继续搅拌20分钟后，即得银/水溶性环氧树脂复合物溶胶。
实施例4
一、在反应釜中加入1mol的PEG2000、1mol的环氧树脂E-44和5L去离子水，再加入2mL的浓盐酸，升温至60℃，搅拌反应2小时，得水溶性环氧树脂乳液，备用；
二、在1L的锥形瓶中加入200mL去离子水，取一定量水溶性环氧树脂溶解于其中，在60℃下剧烈搅拌使其形成均一的溶液，逐滴加入50mL0.01mol·L-1的硝酸银溶液，控制体系中硝酸银与水溶性环氧树脂的干重比例为1:20，充分搅拌至出现微黄色或黄绿色溶胶，说明银离子被还原为单质银，停止加热，降温至室温后继续搅拌20分钟后，即得银/水溶性环氧树脂复合物溶胶。
实施例5
一、在反应釜中加入1mol的PEG600、3mol的环氧树脂E-20和5L去离子水，再加入2mL的浓盐酸，升温至60℃，搅拌反应3小时，得水溶性环氧树脂乳液，备用；
二、在1L的锥形瓶中加入250mL去离子水，取一定量水溶性环氧树脂溶解于其中，在60℃下剧烈搅拌使其形成均一的溶液，逐滴加入50mL0.01mol·L-1的硝酸银溶液，控制体系中硝酸银与水溶性环氧树脂的干重比例为1:40，充分搅拌至出现微黄色或黄绿色溶胶，说明银离子被还原为单质银，停止加热，降温至室温后继续搅拌15分钟后，即得银/水溶性环氧树脂复合物溶胶。
实施例6
一、在反应釜中加入1mol的PEG6000、3mol的环氧树脂E-51和5L去离子水，再加入2mL的浓盐酸，升温至60℃，搅拌反应3小时，得水溶性环氧树脂乳液，备用；
二、在1L的锥形瓶中加入250mL去离子水，取一定量水溶性环氧树脂溶解于其中，在60℃下剧烈搅拌使其形成均一的溶液，逐滴加入50mL0.01mol·L-1的硝酸银溶液，控制体系中硝酸银与水溶性环氧树脂的干重比例为1:25，充分搅拌至出现微黄色或黄绿色溶胶，说明银离子被还原为单质银，停止加热，降温至室温后继续搅拌15分钟后，即得银/水溶性环氧树脂复合物溶胶。
实施例7
一、在反应釜中加入1mol的PEG400、4mol的环氧树脂E-31和5L去离子水中，再加入2mL的浓盐酸，升温至60℃，搅拌反应2.5小时，得水溶性环氧树脂乳液，备用；
二、在1L的锥形瓶中加入200mL去离子水，取一定量水溶性环氧树脂溶解于其中，在60℃下剧烈搅拌使其形成均一的溶液，逐滴加入50mL0.1mol·L-1的硝酸银溶液，控制体系中硝酸银与水溶性环氧树脂的干重比例为1:20，充分搅拌至出现微黄色或黄绿色溶胶，说明银离子被还原为单质银，停止加热，降温至室温后继续搅拌15分钟后，即得银/水溶性环氧树脂复合物溶胶。
最后有必要说明的是：以上实施例只用于对本发明的技术方案作进一步详细的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种水溶性抗菌复合材料，其特征在于：为包载有单质纳米银的水溶性环氧树脂的溶胶。
2.一种如权利要求1所述的水溶性抗菌复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将水溶性环氧树脂乳液溶于水中，在20～60℃下搅拌以形成均一的溶液后逐滴加入硝酸银溶液，继续搅拌至出现微黄色或黄绿色溶胶，停止加热，调温至室温后继续搅拌10～20分钟，出料，其中，所述水溶性环氧树脂乳液的制备是将聚乙二醇和环氧树脂加入水中，再加入浓盐酸，升温至45～70℃，搅拌反应，得到水溶性环氧树脂乳液。
3.根据权利要求1所述的水溶性抗菌复合材料的制备方法，其特征在于：所述硝酸银溶液的摩尔浓度为0.01～0.1mol.L-1。
4.根据权利要求1所述的水溶性抗菌复合材料的制备方法，其特征在于：反应液中，硝酸银与水溶性环氧树脂的干重之比为1：(15～50)。
5.根据权利要求1所述的水溶性抗菌复合材料的制备方法，其特征在于：所述聚乙二醇为市售各种分子量的聚乙二醇，所述环氧树脂为市售各种分子量的环氧树脂。
6.根据权利要求4所述的水溶性抗菌复合材料的制备方法，其特征在于：所述聚乙二醇与环氧树脂的摩尔比为1:(2～5)。
7.根据权利要求5所述的水溶性抗菌复合材料的制备方法，其特征在于：所述聚乙二醇为PEG-2000，所述环氧树脂为E-20。
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