一种基于双胍聚合物的抗菌剂及其制备方法和应用与流程

本技术涉及抗菌剂的，尤其是涉及一种基于双胍聚合物的抗菌剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、细菌是一种能够作为多种病原体的生物，它可以通过接触、消化道、呼吸道、昆虫叮咬等途径在人体间高效传播疾病，对人类活动的影响很大。在众多途径中，尤其以纺织物接触人体这一途径的传播最为高效，这是因为纺织物具有疏松的纤维结构，对于细菌的附着、繁殖都十分适宜。因此，为了降低细菌对于人体健康的危害程度，如何得到环保、安全、高效的抗菌性物质并加以利用在纺织物上这一话题，始终是科研领域的热点。

2、目前发现的可用于灭活有害菌的抗菌剂物质的种类很多，而近年来研究较多的有机高分子抗菌剂当属具有低毒性和无刺激性的胍盐类聚合物。这是一种带正电的聚合物，可以通过与细菌细胞表面的阴离子形成静电吸附来阻碍细胞的溶菌酶作用，破坏细菌的细胞膜从而达到抗菌效果。

3、值得关注的是，虽然双胍聚合物具有抗菌效果佳、抗菌范围广的优势，但也存在热稳定性差导致其使用寿命短的问题，严重限制了双胍聚合物的广泛应用。由此，技术人员考虑通过将其他热稳定性较好的物质（如银离子抗菌剂）与双胍聚合物混合，使得最终得到的混合抗菌剂具有一定的热稳定性，但是经研究表明，虽然银离子抗菌剂能够与双胍聚合物良好地相容，但是银离子与纺织物的结合效果较差，同时纺织物在使用过程中不免会与人体或其他物品产生摩擦，因此带有一定毒性的银离子有可能从纺织物中脱出并渗入人体细胞，引起细胞生理活性与功能的变化，安全性较差，并不适用于常接触人体的纺织物的抗菌处理。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本技术提供一种基于双胍聚合物的抗菌剂及其制备方法和应用。

2、第一方面，本技术提供了一种基于双胍聚合物的抗菌剂，采用如下的技术方案：

3、一种基于双胍聚合物的抗菌剂，包括以下重量份的组分：双胍聚合物15-20份；纳米氧化锌5-6份；壳聚糖3-4份。

4、通过采用上述技术方案，本技术向双胍聚合物中加入了热稳定性高、抗菌能力较强且无毒性的纳米氧化锌，提升了抗菌剂的热稳定性；又加入了同样具有高抗菌性、无毒性的壳聚糖，在带有正电的双胍聚合物体系内，壳聚糖的抗菌能力会受正电荷影响而得到提升，同时壳聚糖与纳米氧化锌的相容性很高，能够与纳米氧化锌形成稳定的抗菌体系，又能够与双胍聚合物形成高度相容体系，因此壳聚糖不仅能够在本技术中的抗菌剂的体系内发挥出更高的抗菌能力，还能够与纳米氧化锌、双胍聚合物均高度相容，提升了整体抗菌剂的相容性，进而提升了抗菌剂的热稳定性。综上，本技术利用安全无毒的壳聚糖、纳米氧化锌以及双胍聚合物制得了体系相容性高、抗菌能力强、热稳定性好的抗菌剂，适用于常接触人体的纺织物的抗菌处理。

5、优选的，所述双胍聚合物采用以下方法疏水处理：

6、将重量比为（25-30）:27.5的双胍聚合物和疏水助剂混合均匀，在40-45℃的温度下搅拌4.5-5h，过滤得到固体物质，将固体物质干燥后得到疏水双胍聚合物。

7、优选的，所述疏水助剂包括重量比为（1.2-1.4）:（0.8-0.9）的苯磺酸和十二烷基苯磺酸。

8、优选的，所述苯磺酸和十二烷基苯磺酸的重量比为1.25:0.85。

9、通过采用上述技术方案，本技术利用疏水助剂与双胍聚合物在一定条件下反应后制得了疏水双胍聚合物，其中本技术采用疏水助剂提升了双胍聚合物的疏水性，进而提升了抗菌剂的耐水洗性，使得抗菌剂处理后的纺织物在水洗中的抗菌能力更加稳定。

10、本技术采用了苯磺酸和十二烷基苯磺酸作为疏水助剂，利用了苯磺酸和十二烷基苯磺酸均具有疏水基团，又利用了苯磺酸较强的抗菌能力和较高的热稳定性，在制得了疏水双胍聚合物的同时还能够进一步提升双胍聚合物抗菌能力和热稳定性，使抗菌剂能够在纺织物上呈现出比较稳定的疏水效果。

11、由于十二烷基苯磺酸与双胍聚合物的反应活性强于苯磺酸，因此本技术还控制了苯磺酸和十二烷基苯磺酸的重量比，使疏水双胍聚合物的抗菌能力、热稳定性和疏水能力趋于平衡，若是苯磺酸用量过大，则疏水双胍聚合物的疏水能力提升程度不够明显；若是十二烷基苯磺酸用量过大，则疏水双胍聚合物的抗菌能力、热稳定性的提升程度不够明显。经实验数据证明，苯磺酸和十二烷基苯磺酸的重量比为1.25:0.85时，双胍聚合物的抗菌能力、热稳定性和疏水性能够达到最优平衡。

12、优选的，所述壳聚糖采用以下方法改性处理：

13、将壳聚糖分散于乙酸中制得壳聚糖浓度为2-2.2wt%的壳聚糖-乙酸溶液，再将双(2-乙己基)磺基丁二酸钠分散于水中制得双(2-乙己基)磺基丁二酸钠浓度为1.5-1.8wt%的双(2-乙己基)磺基丁二酸钠-水溶液中，按照（0.8-1）:1的重量比将壳聚糖-乙酸溶液和双(2-乙己基)磺基丁二酸钠-水溶液混合均匀后加入交联剂，在58-60℃的条件下反应1.5-1.8h后干燥2-3h，得到改性壳聚糖，其中交联剂用量为壳聚糖-乙酸溶液和双(2-乙己基)磺基丁二酸钠-水溶液总量的0.4-0.42wt%。

14、优选的，所述壳聚糖-乙酸溶液和双(2-乙己基)磺基丁二酸钠-水溶液的重量比为0.9:1。

15、通过采用上述技术方案，本技术利用具有疏水基团的双(2-乙己基)磺基丁二酸钠对壳聚糖进行了改性处理，制得的改性壳聚糖同样具有疏水性，因此相比于未经改性的壳聚糖，改性壳聚糖凭借其疏水性能够与疏水双胍聚合物之间达到更佳的相容性。因此本技术通过对壳聚糖进行改性处理，进一步提升了改性壳聚糖与疏水双胍化合物的相容性，从而整体提升了抗菌剂的耐水洗能力和热稳定性。经实验证明，当壳聚糖-乙酸溶液和双(2-乙己基)磺基丁二酸钠-水溶液的重量比为0.9:1时，制得的改性壳聚糖与疏水双胍化合物的相容性最佳，抗菌剂的耐水洗能力和热稳定性提升程度最佳。

16、优选的，所述纳米氧化锌采用以下方法制得：

17、将乙酸锌分散于水中得到乙酸锌浓度为9.0-9.5wt%的乙酸锌-水溶液，再将油酸钠分散于无水乙醇中得到油酸钠浓度为0.08-0.085wt%的油酸钠-无水乙醇溶液，按照（1-1.05）:1的重量比将乙酸锌-水溶液滴入油酸钠-无水乙醇溶液中，并在71-77℃的温度下反应40-45min后静置，沉淀得到固体物质，过滤后将固体物质洗涤2-3次，离心，干燥后得到粒径为4.25±0.08nm的纳米氧化锌。

18、优选的，所述反应温度为72℃。

19、通过采用上述技术方案，本技术在油酸钠作为表面活性剂、一定温度以及一定反应时间的条件下，采用乙酸锌-水溶液制得了小粒径纳米氧化锌，相比于其他粒径的纳米氧化锌抗菌剂，小粒径的纳米氧化锌热稳定性更佳，从而提升了抗菌剂的热稳定性；另外，由于纳米氧化锌是通过与细菌表面接触并破坏细菌生物结构的方式来实现抗菌的，本技术制得的纳米氧化锌与一定数量的纺织物结合后会具有更大的比表面积接触细菌，进而并破坏其生物结构，综上小粒径的纳米氧化锌能够进一步提升本技术抗菌剂的抗菌能力和热稳定性。

20、本技术还通过控制反应温度来控制了纳米氧化锌的粒径波动范围，若是温度过高或者过低，纳米氧化锌的粒径波动范围则会增大；同时经实验数据证明，当反应温度为72℃时纳米氧化锌的粒径波动范围最小，此时纳米氧化锌在体系内的融合效果最佳，抗菌剂的热稳定性以及抗菌能力提升程度最大。

21、第二方面，本技术提供了一种基于双胍聚合物的抗菌剂的制备方法，采用如下的技术方案：

22、一种基于双胍聚合物的抗菌剂的制备方法，包括以下步骤：

23、将全部原料混合后在85-90℃的温度下熔融共混得到抗菌剂。

24、通过采用上述技术方案，本技术在一定温度下将全部原料熔融共混后得到了抗菌剂，本技术中的制备方法步骤简单、原料易得，具有很高的广泛使用价值。

25、第三方面，本技术提供了一种基于双胍聚合物的抗菌剂的应用，采用如下的技术方案：

26、一种基于双胍聚合物的抗菌剂的应用：

27、将上述制备方法制得的抗菌剂分散于水中得到浓度为13.5-14.3wt%的抗菌液，然后将纺织物按照1:（80-85）的浴比浸没于抗菌液中浸泡25-30min后取出，将纺织物烘干后得到轧余率为55-60%的抗菌处理纺织物。

28、通过采用上述技术方案，本技术将抗菌剂分散于水中得到抗菌液，并采用浸渍的方式对纺织物进行抗菌处理，本技术中的抗菌剂应用不仅步骤简单、便于操作，并且抗菌处理的效果很好；最终得到的抗菌处理纺织物的大肠杆菌抗菌率可达99.992-99.993%，热处理下降率为2.34-2.36%，金黄色葡萄球菌抗菌率可达99.995-99.996%，热处理下降率为1.49-1.50%，经试验证明，本技术的处理方式几乎能够达到与熔融共混的抗菌处理方式一样的抗菌效果与热处理后的稳定抗菌能力。

29、综上所述，本技术具有以下有益技术效果：

30、本技术利用疏水双胍聚合物、壳聚糖和纳米氧化锌制得的抗菌剂具有抗菌能力高、热稳定性强以及安全无毒的优点，同时还具有良好的耐水洗性，十分适用于常接触人体的纺织物的抗菌处理；

31、本技术的抗菌剂的制备方法步骤简单、原料易得，具有很高的广泛使用价值；

32、本技术的抗菌剂的应用步骤简单、便于操作，抗菌处理效果很好。