一种纤维素基胍盐抑菌功能材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种纤维素基胍盐抑菌材料及其制备方法。使用含不饱和键的改性胍盐低聚物在离子液体中对纤维素进行均相接枝，制备出无污染、成本低，自然可降解的抑菌功能材料。制备的抑菌材料中天然纤维素为安全可降解基质，起抑菌效果的基团为聚单胍或聚双胍重复单元，聚合度为11～19，对细菌和霉菌均具有优越的抑制效果，以离子液体为均相介质对纤维素的胍基接枝率15～80%。制备的纤维素抑菌功能材料可以加工成薄膜、纤维或其他形式，用在食品和药品包装，纺织及卫生品领域，能够抑制源病菌的生长，且符合消费者心理和产品制造商的需求，具有较大的现实应用价值和经济效益。
【专利说明】一种纤维素基胍盐抑菌功能材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种抑菌材料，尤其是一种纤维素基胍盐抑菌功能材料及其制备方法，特别适用于食品，药品包装，纺织，卫生品等领域。
【背景技术】
[0002]纤维素属于环境友好型材料，自然中含量非常丰富，以纤维素为基础做成的材料，不仅性能好、成本低，使用过后还可以生物降解，尤其面对当前石油资源的短缺和严峻的环境问题。然而因葡萄糖组成大分子多糖，使得纤维素不溶于一般溶剂，很难直接利用，只有通过特殊加工或处理，如使用铜氨Cu (NH3)4 (OH)2溶液、铜乙二胺[NH2CH2CH2NH2]Cu (OH)2溶液等制备纤维素溶液，过程中存在严重的环境污染问题，并且制备的纤维素材料易感染微生物导致使用范围较窄。为此寻找对环境有益的功能纤维素制备工艺，在解决环境污染问题的同时扩宽其应用范围。
[0003]随着社会的进步，人们越来越来关注卫生安全问题和绿色生活。食品作为人类活动中最基本的需要和最根本的需求，其安全卫生问题却是最突出的。一方面是食品在存储状态自身病菌引发的的质变；另一方面人为因素投机取巧、不能正确认识其后果的严重性，使用不合格的包装材料等。此外，药品的包装问题、纺织材料的各种性能，特别针对病人和婴幼儿的应用以及卫生品的安全性问题等成了目前亟待解决的一个重要问题。
[0004]目前国内外对食品抑菌方法主要有；物理抑菌和化学抑菌。常见的气调抑菌、低温抑菌、调压抑菌等物理抑菌，由于技术消耗能源大和成本高的缺陷，限制其发展。而脱氧乙酸、山梨酸、SO2等化学抑菌技术虽然在延长食品货架期和保鲜方面取得了一定的成就，但一些化学残留长期使用会对人体带来一定的伤害。尤其食品安全已成为人们当下关注的焦点。随着科技的快速发展，人们已研发出多种含有天然抑菌材料的抗菌材料。如中国专利200610015785.5公布了一种具有抗菌作用的天然植物香辛料及其制备方法，包含大蒜等25种香辛料，该方法的抑菌成分较多，有些组分的抗菌效果并不理想，且采用提取液，未进行分离提纯，对于新鲜果蔬的外观形态及气味有一定影响，但是暂未公布具体的保鲜技术及其具体用途。因此，需要研究出一种新型、绿色、环保并且价格低廉的功能抑菌材料。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种纤维素基胍盐抑菌功能材料及其制备方法，采用离子液体为反应介质，对纤维素进行均相胍基接枝，制备无污染、成本低、可降解的纤维素基胍盐抑菌材料。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种纤维素基胍盐抑菌功能材料，使用含不饱和键改性胍盐低聚物在离子液体中对纤维素进行均相接枝，得到纤维素胍盐低聚物，纤维素胍盐低聚物中起抑菌效果的是聚单胍或聚双胍重复单元，通过不饱和键与纤维素的羟基键合，纤维素基胍盐抑菌功能材料的结构式为:
[0007]
【权利要求】
1.一种纤维素基胍盐抑菌功能材料，其特征在于，使用含不饱和键改性胍盐低聚物在离子液体中对纤维素进行均相接枝，得到纤维素胍盐低聚物，纤维素胍盐低聚物中起抑菌效果的是聚单胍或聚双胍重复单元，通过不饱和键与纤维素的羟基键合，纤维素基胍盐抑菌功能材料的结构式为: 其中，
2.根据权利要求1所述的纤维素基胍盐抑菌功能材料，其特征在于，所述纤维素为棉浆柏、木材浆柏、竹浆柏和草浆柏中的一种或多种混合浆柏中提取的天然纤维素。
3.根据权利要求1所述的纤维素基胍盐抑菌功能材料，其特征在于，所述纤维素胍盐低聚物中的胍盐低聚物为聚六亚甲基胍，其中重复单元为六亚甲基单胍或六亚甲基双胍，其结构式如下:
4.根据权利要求1所述的纤维素基胍盐抑菌功能材料，其特征在于，所述胍盐低聚物中引入的含不饱和键物质为丙烯酸、丙烯酸酯类和甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种。
5.根据权利要求1所述的纤维素基胍盐抑菌功能材料，其特征在于，所述离子液体为咪唑卤化盐离子液体、咪唑醋酸盐离子液体、氨基酸离子液体和吡啶类离子液体中的一种。
6.—种如权利要求1~5任一项所述的纤维素基胍盐抑菌功能材料的制备方法,其特征在于，包括以下步骤: (1)离子液体溶解纤维素:用离子液体溶解纤维素时，温度为60~120°C,搅拌时间为6~10h，离子液体和纤维素的质量比8:1~20:1。 (2)改性胍盐低聚物:异丙醇或异丁醇中加入己二胺盐酸盐和胺盐，其中己二胺盐酸盐和胺盐的质量比为(2~7):1，合成温度为120~160°C，反应时间为16~24h，得到胍盐低聚物，再滴加丙烯酸、丙烯酸酯类或甲基丙烯酸缩水甘油酯，其中丙烯酸、丙烯酸酯类或甲基丙烯酸缩水甘油酯与胍盐低聚物摩尔比为(0.7~1.05):1，反应温度80~140°C，反应时间5~15h，得到含不饱和键的胍盐低聚物。 (3)接枝纤维素:按照胍盐低聚物和纤维素的质量比为1:(0.3~1)，引发剂和纤维素的质量比为(0.1~0.7):1，在步骤(1)得到得纤维素溶液中加入引发剂和步骤(2)得到的改性胍盐低聚物进行接枝，接枝温度为30~100°C，接枝时间为10~130min。 (4)将改性后纤维素溶液经相分离、抽真空、成型加工的工艺，最终制成纤维素基胍盐抑菌功能材料。
7.根据权利要求6所述的纤维素基胍盐抑菌功能材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中引发剂为硝酸铈铵、过硫酸铵、过氧化氢和偶氮二异丁腈中的一种。
8.根据权利要求6所述的纤维素基胍盐抑菌功能材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)为将改性后纤维素溶液利用沉淀剂对其进行相分离，然后抽真空干燥再对其进行成型加工制备出纤维素基胍盐抑菌功能材料。
9.根据权利要求8所述的纤维素基胍盐抑菌功能材料的制备方法，其特征在于，所述沉淀剂为水和其它有机小分子溶剂中的一种。
【文档编号】C08G73/00GK103897199SQ201410112588
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年3月25日 优先权日:2014年3月25日
【发明者】高珊珊, 王建华, 张纪娟 申请人:曲阜师范大学