一种聚合物型季铵盐光催化剂的制备方法及其抗菌用途与流程

本发明是关于抗菌应用领域，特别涉及聚合物型季铵盐光催化剂在抗菌方面的应用。

背景技术：

水是生命之源，是人类赖以生存和发展的重要资源之一，因此水环境的清洁与人类健康息息相关。近年来，由于人类生产、生活产生的大量废弃物被排入水中，造成水体微生物污染严重。在各种水体微生物污染中，致病茵或条件致病茵占绝大多数，例如出血性大肠杆菌，沙门氏菌及枯草芽抱杆菌等。

在一定时间内，使某些微生物(细菌、真菌、酵母菌、藻类及病毒等)的生长或繁殖保持在必要水平以下的化学物质称为抗菌剂。随着生活水平的提高，人们对生存环境的要求也越来越高。抗菌剂和抗菌材料的生产已成为一个新兴的产业，世界各国对抗菌剂的研究更加重视。我国抗菌剂和抗菌材料的研究还处于发展的初期，具有很广阔的研究前景，在经济发展的趋势下，抗菌剂及抗菌材料必将展现出蓬勃的市场生机。

现有技术公开过离子液体抗菌材料的使用，但存在对酸碱不稳定，不容易分离，抑菌效果差，且可能对人体有害等缺点。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术存在的不足，提供一种新型聚合物型季铵盐光催化剂在抗菌方面的应用。

为解决上述技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种聚合物型季铵盐光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将第一反应物分散于溶剂中，搅拌均匀后，再加入偶氮二异丁腈(aibn)；

所述第一反应物是下述任意一种：苯乙烯、苯乙烯吡啶，或者是苯乙烯与苯乙烯吡啶任意比例的混合物；偶氮二异丁腈与第一反应物的摩尔比为0.01～10；

(2)在50～200℃下进行聚合反应8～50h，反应结束后冷却至室温，得到液体状的聚合物型季铵盐光催化剂产品。

本发明中，将步骤(2)得到的产物与任意比例的含有两个卤素的交联有机物进行混合，得到经交联的液体状的聚合物型季铵盐光催化剂产品。

本发明中，进一步将所得液体状的聚合物型季铵盐光催化剂静置或加热使溶剂挥发，得到片状薄膜状或粉末状的聚合物型季铵盐光催化剂产品。

本发明中，所述溶剂是下述的任意的一种：四氢呋喃、二氯甲烷、三氯甲烷、乙酸乙酯、二甲基甲酰胺、丙酮、甲苯、乙醚、二氧六环、乙腈、二甲亚砜、乙醇或甲醇。

本发明中，所述含有两个卤素的交联有机物是下述的任意一种：1,4-二(氯乙基)苯、1,4-二(溴乙基)苯、1,4-二(碘乙基)苯、1-溴-4-(1-溴乙基)苯、1-氟-4-(2-溴乙基)苯、1-(2-溴乙基)-4-氯苯或4,4-二溴联苯。

本发明提供了制备获得的聚合物型季铵盐光催化剂在消除水中细菌中的用途。

本发明提供了制备获得的聚合物型季铵盐光催化剂的应用方法，是将液体状的聚合物型季铵盐光催化剂涂覆在载体上，然后将载体置于水中，用于消除水中的细菌。所述载体是下述的任意一种：钢网、碳布、玻璃、纸或塑料膜。或者，将片状薄膜状或粉末状的聚合物型季铵盐光催化剂产品直接放入水中，用于消除水中的细菌。

本发明的聚合物型季铵盐光催化剂，可以有效消除水中的包括大肠杆菌、霍乱弧菌、沙门氏菌、志贺氏菌等，实现水中的细菌消除率达到90％以上。

发明原理描述：

离子液体表面活性剂是由有机阳离子和无机或有机阴离子构成的、在室温或室温附近呈液体状态的盐类，它同时具有离子液体和表面活性剂的性质。离子液体表面活性剂与传统阳离子表面活性剂相似，具有优良的抑菌和杀菌性能，特别是对与人体健康相关的微生物，如球菌、杆菌和真菌具有广谱性。机理是作用于微生物的细胞壁和细胞膜系统，导致细胞结构受损，致使胞内物质外泄，或影响与膜有关的呼吸链电子传递系统。

本发明开发的新型聚合物型季铵盐光催化剂，类似于固体的离子液体，具有大π键共轭体系的富电子共轭有机固体，有着制备简单、成本低廉、结构稳定等优点，可以涂敷到包括但不限于钢网上，碳布上，玻璃上，纸上，塑料膜上，也可以挥发干溶剂后得到片状薄膜或粉末。产品可以有效消除水中的包括大肠杆菌，霍乱弧菌，沙门氏菌，志贺氏菌等，实现水中的细菌消除率达到90％以上，并且抗酸碱，不溶于水，易于分离，不会造成二次污染。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的制备过程操作简单、成本低廉、结构稳定。

2、本发明所得的聚合物型季铵盐光催化剂，可以涂敷到包括但不限于钢网上，碳布上，玻璃上，纸上，塑料膜上，也可以挥发干溶剂后得到片状薄膜或粉末。

3、本发明的聚合物型季铵盐光催化剂可有效消除水中的包括大肠杆菌、霍乱弧菌、沙门氏菌、志贺氏菌等，实现水中的细菌消除率达到90％以上。

4、本发明的聚合物型季铵盐光催化剂具有抗酸碱，不溶于水，易于分离，不会造成二次污染等优势。

附图说明

图1为实施例4制备获得的聚合物的表面光电压图；

图2为实施例6制备获得的聚合物的热重图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

下面的实施例可以使本专业的专业技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

实施例1

将摩尔比为1的苯乙烯和苯乙烯吡啶分散于四氢呋喃中，搅拌均匀后，再加入偶氮二异丁腈(aibn),偶氮二异丁腈与“苯乙烯和苯乙烯吡啶”的摩尔比为0.01。装入高温反应釜中，50℃放置50h。取出放至室温后，加入与苯乙烯吡啶摩尔比为1的1,4-二(氯乙基)苯，与得到的聚合物进行交联。得到的液体，可以涂敷到钢网上。将其放入水中，可以对水中的大肠杆菌消除率达到90％以上。

实施例2

将苯乙烯分散于丙酮中，搅拌均匀后，再加入偶氮二异丁腈(aibn),偶氮二异丁腈与苯乙烯的摩尔比为10。装入高温反应釜中，200℃放置8h。得到的液体，可以涂敷到碳布上。将其放入水中，可以对水中的霍乱弧菌消除率达到95％。

实施例3

将苯乙烯吡啶分散于二氯甲烷中，搅拌均匀后，再加入偶氮二异丁腈(aibn),偶氮二异丁腈与苯乙烯吡啶的摩尔比为0.03装入高温反应釜中，125℃放置29h。取出放至室温后，加入与苯乙烯吡啶摩尔比为2的1,4-二(碘乙基)苯，与得到的聚合物进行交联。得到的液体，可以涂敷到玻璃上。将其放入水中，可以对水中的沙门氏菌消除率达到97％。

实施例4

将摩尔比为10的苯乙烯和苯乙烯吡啶分散于乙酸乙酯中，搅拌均匀后，再加入偶氮二异丁腈(aibn),偶氮二异丁腈与“苯乙烯和苯乙烯吡啶”的摩尔比为5，装入高温反应釜中，80℃放置20h。取出放至室温后，加入与苯乙烯吡啶摩尔比为0.5的1-溴-4-(1-溴乙基)苯，与得到的聚合物进行交联。得到的液体，可以涂敷到塑料膜上。将其放入水中，可以对水中的志贺氏菌消除率达到95％。

实施例5

将摩尔比为0.5的苯乙烯和苯乙烯吡啶分散于乙醚中，搅拌均匀后，再加入偶氮二异丁腈(aibn),偶氮二异丁腈与“苯乙烯和苯乙烯吡啶”的摩尔比为0.05，装入高温反应釜中，100℃放置24h。取出放至室温后，加入与苯乙烯吡啶摩尔比为5的1-氟-4-(2-溴乙基)苯，与得到的聚合物进行交联。得到的液体，挥发干溶剂后得到片状薄膜。将其放入水中，可以对水中的大肠杆菌消除率达到95％。

实施例6

将摩尔比为20的苯乙烯和苯乙烯吡啶分散于二甲基甲酰胺中，搅拌均匀后，再加入偶氮二异丁腈(aibn),偶氮二异丁腈与“苯乙烯和苯乙烯吡啶”的摩尔比为1，装入高温反应釜中，150℃放置12h。取出放至室温后，加入与苯乙烯吡啶摩尔比为10的1,4-二(溴乙基)苯，与得到的聚合物进行交联。得到的液体，挥发干溶剂后得到片状薄膜。将其放入水中，可以对水中的大肠杆菌消除率达到97％。

实施例7

将摩尔比为500的苯乙烯和苯乙烯吡啶分散于甲苯中，搅拌均匀后，再加入偶氮二异丁腈(aibn),偶氮二异丁腈与“苯乙烯和苯乙烯吡啶”的摩尔比为0.5，装入高温反应釜中，200℃放置8h。取出放至室温后，加入与苯乙烯吡啶摩尔比为0.2的1,4-二(溴乙基)苯，与得到的聚合物进行交联。得到的液体，挥发干溶剂后磨碎成粉末。将其放入水中，可以对水中的霍乱弧菌消除率达到97％。

实施例8

将摩尔比为0.8的苯乙烯和苯乙烯吡啶分散于乙醇中，搅拌均匀后，再加入偶氮二异丁腈(aibn),偶氮二异丁腈与“苯乙烯和苯乙烯吡啶”的摩尔比为0.2，装入高温反应釜中，50℃放置50h。取出放至室温后，加入与苯乙烯吡啶摩尔比为0.3的1,4-二(溴乙基)苯，与得到的聚合物进行交联。得到的液体，可以涂敷到碳布上。将其放入水中，可以对水中的包括沙门氏菌消除率达到90％。

实施例9

将摩尔比为0.6的苯乙烯和苯乙烯吡啶分散于乙醚中，搅拌均匀后，再加入偶氮二异丁腈(aibn),偶氮二异丁腈与“苯乙烯和苯乙烯吡啶”的摩尔比为0.6，装入高温反应釜中，120℃放置10h。取出放至室温后，加入与苯乙烯吡啶摩尔比为0.9的1,4-二(溴乙基)苯，与得到的聚合物进行交联。得到的液体，可以涂敷到玻璃上。将其放入水中，可以对水中的包括大肠杆菌消除率达到97％。

实施例10

将摩尔比为1的苯乙烯和苯乙烯吡啶分散于二氧六环中，搅拌均匀后，再加入偶氮二异丁腈(aibn),偶氮二异丁腈与“苯乙烯和苯乙烯吡啶”的摩尔比为0.06，装入高温反应釜中，100℃放置20h。取出放至室温后，加入与苯乙烯吡啶摩尔比为3的1-(2-溴乙基)-4-氯苯，与得到的聚合物进行交联。得到的液体，可以涂敷到钢网上。将其放入水中，可以对水中的志贺氏菌消除率达到90％。

实施例11

将摩尔比为4的苯乙烯和苯乙烯吡啶分散于乙腈中，搅拌均匀后，再加入偶氮二异丁腈(aibn),偶氮二异丁腈与“苯乙烯和苯乙烯吡啶”的摩尔比为0.08，装入高温反应釜中，80℃放置30h。取出放至室温后，加入与苯乙烯吡啶摩尔比为5的1,4-二(溴乙基)苯，与得到的聚合物进行交联。得到的液体，可以涂敷到玻璃上。将其放入水中，可以对水中的大肠杆菌消除率达到95％。

实施例12

将摩尔比为40的苯乙烯和苯乙烯吡啶分散于二甲亚砜中，搅拌均匀后，再加入偶氮二异丁腈(aibn),偶氮二异丁腈与“苯乙烯和苯乙烯吡啶”的摩尔比为0.2，装入高温反应釜中，80℃放置20h。取出放至室温后，加入与苯乙烯吡啶摩尔比为50的1,4-二(溴乙基)苯，与得到的聚合物进行交联。得到的液体，可以涂敷到玻璃上。将其放入水中，可以对水中的霍乱弧菌消除率达到97％。

实施例13

将摩尔比为10的苯乙烯和苯乙烯吡啶分散于甲醇中，搅拌均匀后，再加入偶氮二异丁腈(aibn),偶氮二异丁腈与“苯乙烯和苯乙烯吡啶”的摩尔比为0.2，装入高温反应釜中，180℃放置10h。取出放至室温后，加入与苯乙烯吡啶摩尔比为1的4,4-二溴联苯，与得到的聚合物进行交联。得到的液体，挥发干溶剂后得到片状薄膜。将其放入水中，可以对水中的包括大肠杆菌消除率达到95％。

最后，需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。