一种抗菌剂的制备方法与流程

1.本发明是指塑料抗菌技术领域，具体是指一种抗菌剂的制备方法。


背景技术：

2.抗菌剂是指可以将微生物生长有效控制或者是可以把微生物直接杀灭的物质。本技术方案合成了一种掺杂ce
2+
的cus量子点类型的新型抗菌剂，使用它能够很好的提升热塑性塑料复合材料的抗菌性能。这种抗菌剂至今尚未见于报道，这对于扩展抗菌剂的种类与应用具有非常重要的现实意义。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种抗菌剂的制备方法，以改善热塑性塑料的抗菌性能。
4.为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
5.一种抗菌剂的制备方法，包括以下步骤：
6.s1、称取设定量的十八烷基苯磺酸钠、环戊烷、乙醇及去离子水，将它们加入至反应器皿中，常温下搅拌反应6
‑
8h，得溶液a；
7.s2、称取设定量的乙酸铜、硝酸铈、硫化钾及溶液a，将它们加入至反应器皿中，120
‑
180℃搅拌反应12
‑
16h，得溶液b；
8.s3、用丙酮和乙醇依次反复清洗4次，去除残余的十八烷基苯磺酸钠，过滤干燥即得掺杂ce
2+
的cus前驱体；
9.s4、称取设定量的掺杂ce
2+
的cus前驱体和去离子水，将它们加入至反应器皿中，120
‑
180℃搅拌反应12
‑
16h，自然冷却到室温后，离心收集沉淀物，用蒸馏水和无水乙醇依次反复清洗4次除去杂质，过滤干燥即得掺杂ce
2+
的cus 量子点类型的抗菌剂。
10.进一步的，步骤s1中的十八烷基苯磺酸钠、环戊烷、乙醇及去离子水的质量比是(2
‑
4)：(1
‑
3)：(60
‑
80)：(160
‑
200)。
11.进一步的，步骤s2中的乙酸铜、硝酸铈、硫化钾及溶液a的质量比是 (30
‑
40)：(0.2
‑
0.4)：(20
‑
30)：(180
‑
240)。
12.进一步的，步骤s4中的掺杂ce
2+
的cus前驱体与去离子水的质量比是 (20
‑
30)：(160
‑
200)。
13.本发明的有益效果有：
14.本技术方案中的纯乙酸铜与硫化钾反应，生成乙酸钾和硫化铜，即可获得 cus的前驱体，再通过高温水热反应，形成cus量子点，之后经过真空冷冻干燥机干燥，就获得了颗粒较小，并且拥有较大比表面积的cus抗菌剂。如反应方程式：
15.cu(ch3coo)2+na2k＝2kch3coo+cus
↓
16.由于ce
2+
掺杂在cus量子点中，可以有效降低cus量子点的宽带间隙，能使cus量子点在可见光下产生大量的活性氧簇(ros)，提高它的抗菌活性。
17.ce
2+
也有一定的抗菌性能，它通过与细胞壁的巯基(
‑
sh)的相互作用导致细菌表面
蛋白失活，从而导致细胞膜通透性降低。
具体实施方式
18.以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方案的限制。
19.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
20.本技术各实施例中所使用的试剂、仪器或设备等，除了特别说明外，均能够通过商业购买获得。即使是本技术中提及的特定企业生产的试剂或组分，其也仅是在本技术的实验阶段的使用，同类的产品也可以从其它企业中获得。
21.本发明的实施例中所用的部分原料来源如下：
22.十八烷基苯磺酸钠(smbs)，济南世纪通达化工有限公司；环戊烷，济南朋多化工有限公司；乙酸铜，山东亿伟安化工科技有限公司；硝酸铈，山东豪顺化工有限公司；硫化钾，河南佰悦化工；丙酮，济南鑫伟达化工有限公司；去离子水，北京百奥莱博科技有限公司；乙醇，山东华宜化工；pbt(型号 2002u)，日本宝理；pp(型号z30s),茂名石化；pe(型号5070)，盘锦乙烯； pa6(型号cm1017)，日本东丽；ps(型号350)，中国台湾省国乔化工。
23.本发明所用的测试仪器如下：
24.zsk30型双螺杆挤出机，德国w&p公司；jl
‑
1000型拉力试验机，广州市广才实验仪器公司生产；htl900
‑
t
‑
5b型注射成型机，海太塑料机械有限公司生产；xcj
‑
500型冲击测试机，承德试验机厂生产；qt
‑
1196型拉伸测试仪，东莞市高泰检测仪器有限公司；qd
‑
gjs
‑
b12k型高速搅拌机，北京恒奥德仪器仪表有限公司。
25.本技术用于热塑性塑料为聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)、聚苯乙烯(ps)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)、聚酰胺6(pa6)中的一种。
26.制备例1
27.(1)称取20g十八烷基苯磺酸钠(smbs)、10g环戊烷、600g乙醇、1.6kg 去离子水，将它们加入至反应器皿中，常温下搅拌反应6h，得溶液a。
28.(2)称取300g乙酸铜、2g硝酸铈、200g硫化钾、1.8kg溶液a，将它们加入至反应器皿中，120℃搅拌反应12h，得溶液b。
29.(3)用丙酮和乙醇反复清洗4次，去除残余的smbs，过滤干燥即得掺杂 ce
2+
的cus前驱体。
30.(4)称取200g掺杂ce
2+
的cus前驱体、1.6kg去离子水，将它们加入至反应器皿中，120℃搅拌反应12h，自然冷却到室温后，离心收集沉淀物，用蒸馏水和无水乙醇反复清洗4次除去杂质，过滤干燥即得掺杂ce
2+
的cus量子点类型的抗菌剂p1。
31.应用例1
32.取4份p1加入到96份pp中，经高混机搅拌10min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到pp复合材料x1。
33.其中，双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，第一温度区的温度为200℃，第二温度区的温度为230℃，第三温度区的温度为230℃，第四温度区的温度为230℃，第五温
度区的温度为230℃，第六温度区的温度为230℃，双螺杆挤出机的机头温度为230℃，螺杆转速为200r/min。
34.对比例1
35.取96份pp，经高混机搅拌10min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到pp复合材料d1。
36.上述应用例1及对比例1制备的pp复合材料的抗菌性能数据如下表所示:
[0037][0038]
由上表可以看出，x1比d1的抗菌性好，这说明加入本发明的抗菌剂后， pp复合材料的抗菌性能更好。
[0039]
制备例2
[0040]
(1)称取40g十八烷基苯磺酸钠(smbs)、30g环戊烷、800g乙醇、2.0kg 去离子水，将它们加入至反应器皿中，常温下搅拌反应8h，得溶液a。
[0041]
(2)称取400g乙酸铜、4g硝酸铈、300g硫化钾、2.4kg溶液a，将它们加入至反应器皿中，180℃搅拌反应16h，得溶液b。
[0042]
(3)用丙酮和乙醇反复清洗4次，去除残余的smbs，过滤干燥即得掺杂 ce
2+
的cus前驱体。
[0043]
(4)称取300g掺杂ce2+的cus前驱体、2.0kg去离子水，将它们加入至反应器皿中，180℃搅拌反应16h，自然冷却到室温后，离心收集沉淀物，用蒸馏水和无水乙醇反复清洗4次除去杂质，过滤干燥即得掺杂ce2+的cus量子点类型的抗菌剂p2。
[0044]
应用例2
[0045]
取4份p2加入到96份聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)中，经高混机搅拌 10min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到pbt复合材料x2。
[0046]
其中，双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，第一温度区的温度为 200℃，第二温度区的温度为260℃，第三温度区的温度为260℃，第四温度区的温度为260℃，第五温度区的温度为260℃，第六温度区的温度为260℃，双螺杆挤出机的机头温度为260℃，螺杆转速为300r/min。
[0047]
对比例2
[0048]
取96份pbt，经高混机搅拌10min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到pbt复合材料d2。
[0049]
上述应用例2及对比例2制备的pbt复合材料的抗菌性能数据如下表所示:
[0050][0051]
由上表可以看出，x2比d2的抗菌性好，这说明加入本发明的抗菌剂后， pbt复合材
料的抗菌性能更好。
[0052]
制备例3
[0053]
(1)称取30g十八烷基苯磺酸钠(smbs)、20g环戊烷、700g乙醇、1.8kg 去离子水，将它们加入至反应器皿中，常温下搅拌反应7h，得溶液a。
[0054]
(2)称取350g乙酸铜、3g硝酸铈、250g硫化钾、2.1kg溶液a，将它们加入至反应器皿中，150℃搅拌反应14h，得溶液b。
[0055]
(3)用丙酮和乙醇反复清洗4次，去除残余的smbs，过滤干燥即得掺杂 ce
2+
的cus前驱体。
[0056]
(4)称取250g掺杂ce
2+
的cus前驱体、1.8kg去离子水，将它们加入至反应器皿中，120
‑
180℃搅拌反应12
‑
16h，自然冷却到室温后，离心收集沉淀物，用蒸馏水和无水乙醇反复清洗4次除去杂质，过滤干燥即得掺杂ce
2+
的cus 量子点类型的抗菌剂p3。
[0057]
应用例3
[0058]
取4份p3加入到96份聚乙烯(pe)中，经高混机搅拌10min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到pe复合材料x3。
[0059]
其中，双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，第一温度区的温度为 120℃，第二温度区的温度为180℃，第三温度区的温度为180℃，第四温度区的温度为180℃，第五温度区的温度为180℃，第六温度区的温度为180℃，双螺杆挤出机的机头温度为180℃，螺杆转速为300r/min。
[0060]
对比例3
[0061]
取96份pe，经高混机搅拌10min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到pe复合材料d3。
[0062]
上述应用例3及对比例3制备的pe复合材料的抗菌性能数据如下表所示:
[0063][0064]
由上表可以看出，x3比d3的抗菌性好，这说明加入本发明的抗菌剂后， pe复合材料的抗菌性能更好。
[0065]
制备例4
[0066]
(1)称取35g十八烷基苯磺酸钠(smbs)、25g环戊烷、750g乙醇、1.9kg 去离子水，将它们加入至反应器皿中，常温下搅拌反应8h，得溶液a。
[0067]
(2)称取380g乙酸铜、3g硝酸铈、280g硫化钾、2.3kg溶液a，将它们加入至反应器皿中，125℃搅拌反应15h，得溶液b。
[0068]
(3)用丙酮和乙醇反复清洗4次，去除残余的smbs，过滤干燥即得掺杂 ce
2+
的cus前驱体。
[0069]
(4)称取295g掺杂ce
2+
的cus前驱体、1.7kg去离子水，将它们加入至反应器皿中，125℃搅拌反应15h，自然冷却到室温后，离心收集沉淀物，用蒸馏水和无水乙醇反复清洗4次除去杂质，过滤干燥即得掺杂ce
2+
的cus量子点类型的抗菌剂p4。
[0070]
应用例4
[0071]
取4份p4加入到96份聚酰胺6(pa6)中，经高混机搅拌10min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到pa6复合材料x4。
[0072]
其中，双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，第一温度区的温度为 230℃，第二温度区的温度为260℃，第三温度区的温度为260℃，第四温度区的温度为260℃，第五温度区的温度为260℃，第六温度区的温度为260℃，双螺杆挤出机的机头温度为260℃，螺杆转速为320r/min。
[0073]
对比例4
[0074]
取96份pa6，经高混机搅拌10min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到pa6复合材料d4。
[0075]
上述应用例4及对比例4制备的pa6复合材料的抗菌性能数据如下表所示:
[0076][0077]
由上表可以看出，x4比d4的抗菌性好，这说明加入本发明的抗菌剂后， pa6复合材料的抗菌性能更好。
[0078]
制备例5
[0079]
(1)称取38g十八烷基苯磺酸钠(smbs)、29g环戊烷、650g乙醇、1.95kg 去离子水，将它们加入至反应器皿中，常温下搅拌反应7h，得溶液a。
[0080]
(2)称取380g乙酸铜、4g硝酸铈、290g硫化钾、2.3kg溶液a，将它们加入至反应器皿中，125℃搅拌反应13h，得溶液b。
[0081]
(3)用丙酮和乙醇反复清洗4次，去除残余的smbs，过滤干燥即得掺杂 ce
2+
的cus前驱体。
[0082]
(4)称取270g掺杂ce
2+
的cus前驱体、1.9kg去离子水，将它们加入至反应器皿中，120
‑
180℃搅拌反应12
‑
16h，自然冷却到室温后，离心收集沉淀物，用蒸馏水和无水乙醇反复清洗4次除去杂质，过滤干燥即得掺杂ce
2+
的cus 量子点类型的抗菌剂p5。
[0083]
应用例5
[0084]
取4份p5加入到96份苯乙烯(ps)中，经高混机搅拌10min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到ps复合材料x5。
[0085]
其中，双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，第一温度区的温度为 160℃，第二温度区的温度为200℃，第三温度区的温度为200℃，第四温度区的温度为200℃，第五温度区的温度为200℃，第六温度区的温度为200℃，双螺杆挤出机的机头温度为200℃，螺杆转速为280r/min。
[0086]
对比例5
[0087]
取96份ps，经高混机搅拌10min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到ps复合材料d5。
[0088]
上述应用例5及对比例5制备的ps复合材料的抗菌性能数据如下表所示:
[0089][0090]
由上表可以看出，x5比d5的抗菌性好，这说明加入本发明的抗菌剂后， ps复合材料的抗菌性能更好。
[0091]
本技术方案描述了一种新型抗菌剂的制备方法，且用它制得的热塑性塑料材料在抗菌性能方面也有一定程度的提高，这大大扩展了抗菌剂的种类与应用领域，具有非常重要的意义。
[0092]
以上公开的仅为本技术的几个具体实施例，但本技术并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本技术的保护范围内。