[发明专利]抗菌的聚合化合物及其纤维

说明书

技术领域

本发明涉及抗菌的聚合化合物，并且特别是，虽然不是排它地，涉及由这种抗菌化合物制作的纤维和滤芯，以及涉及由这种抗菌化合物制作的膜和涂层。

背景技术

申请人了解的现有技术采用了两种不同方法中的一种以获得规定的抗菌化合物。在第一种方法中，抗菌化合物被植入纤维性的聚合物结构中并从该纤维中滤出，从而为该滤芯，膜或涂层提供抗菌特性。

在第二种方法中，聚合物本身具有抗菌特性。据申请人已经尽可能确定的这些聚合物全部是季铵盐，例如已知的聚（N,N-二甲基氨基乙烷基甲基丙烯酸酯）的1-溴-辛烷基季铵盐。

发明目的

本发明的一个目的是提供显示出抗菌特性的可选的聚合化合物。

本发明的另一个目的是提供可以被形成为纤维，特别是纳米纤维的聚合化合物，由其可以生产滤芯或膜或涂层或它们中的任何两种或全部。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种具有下式的抗菌的聚合化合物其中选择R以为该化合物提供可接受的特性。

本发明的另一个特征是提供被选择的R，R选自具有从1个到15个碳原子并且通常具有不超过4个或6个碳原子的简单的烷基链；具有从1个到15个碳原子并且通常具有不超过4个或6个碳原子的短链烷基的叔胺基；具有仅仅一个芳香环的芳香族化合物，该芳香环具有例如氢氧化物的一个或多个简单的取代基；和季铵盐，其中该取代基具有从1个到15个碳原子并且通常具有不超过4个或6个碳原子的短链烷基，通常具有溴化物，氯化物或碘化物的阴离子；R最优选的具有选自下面的式：

提交本申请时最优选的取代基R是季胺化合物，其中阴离子是溴或碘，苯酚和叔胺。

该化合物可以被分类为聚苯乙烯-马来酰亚胺基共聚物。

根据本发明的第二方面，提供了如上述以纤维形式定义的化合物。

本发明的这一方面的其它特征提供了用于成为纳米纤维的纤维；通过静电纺丝形成该纤维；通过将该纤维在基底上形成进行静电纺丝，特别是可以通过将该纤维在例如尼龙支撑体的支撑体上面纺丝或者可以通过使用例如尼龙的适合的支撑材料进行同轴纺丝；并且将该纤维形成用于空气或水净化的抗菌的滤芯。

根据本发明的第三方面，上述定义的化合物可以被形成为用作抗菌膜或涂层的薄膜。

本发明还提供了一种将如上述定义的包括共聚的苯乙烯和马来酸酐的化合物生产形成苯乙烯-马来酸酐共聚物的方法。随后，该苯乙烯-马来酸酐共聚物可以在形成该化合物的任何纤维或薄膜之前或之后被改性为苯乙烯-N-(N’,N’-二甲基氨基丙基)-马来酰亚胺。

为了更加完整地理解本发明的说明书，下面通过参考附图说明本发明的各个实施例。

附图说明

在附图中：

图1显示了（A）SMA，（B）酸酐开环产物和（C）SMI（苯乙烯-二甲基氨基丙基马来酰亚胺）-P（50:50的苯乙烯：马来酸酐）的傅里叶变换红外光谱（FTIR）；和

图2是使用静电纺丝以由产生的共聚物产生纤维的示意图。

具体实施例

为了制备中间体苯乙烯-马来酸酐共聚物（SMA），将20g（mol）的苯乙烯和18.78g（mol）的马来酸酐放置于含有作为溶剂的250ml的甲基乙基酮（MEK）的500ml的三颈烧瓶中。随着氮气（N₂）的流动，在烧瓶中添加0.65g的偶氮二异丁腈（AIBN）（基于单体1%mol）。

15分钟的清洗之后，该烧瓶被浸没于通过温度控制器被设定在60℃的温度的预先加热的油浴中。15小时之后停止该反应，并且在甲醇中沉淀该共聚物以产生大约39g的苯乙烯-马来酸酐共聚物。

使用尺寸排阻色谱（SEC）获得数量平均分子量和多分散度（PDI）。结果是M_n=220，000g/mol并且PDI=3.9。

聚合的化学反应如下：

随后，通过使用3-二甲基氨基丙胺（DMAPA）处理产生的该中间体苯乙烯-马来酸酐制备相应的苯乙烯-二甲基氨基丙基马来酰胺（SMI）。

将15g的苯乙烯-马来酸酐放置于1L的锥形瓶中并且添加400ml的四氢呋喃（THF）以溶解该共聚物。将30ml的DMAPA放置于具有100ml的四氢呋喃的滴液漏斗中。室温超过30分钟逐滴地添加DMAPA溶液并且随后再搅拌2小时。在这一步骤中，酸酐基团快速与游离的DMAPA的胺反应引发开环并形成根据下面反应的酰胺键。