[发明专利]一种纳米聚苯胺/ZnO复合抗菌剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚苯胺/ZnO复合抗菌剂及其制备方法，属于抗菌材料及制备领域。

技术背景

   健康是人们一直以来最为关注的课题之一。人们在日常工作和生活中频繁接触大量的细菌，这些细菌多为致病菌，直接威胁人们的身体健康。为了保护人类的健康，研发和应用抗菌材料是一种行之有效的方法。但随着抗生素、消毒剂和杀菌剂等化学药物的大量使用，由抗药性引起的细菌变异种群越来越多，由此引发的全球性细菌灾害事件频频发生。为了防止细菌灾害事件的发生，研发和应用新型抗菌材料势在必行。无机抗菌材料具有安全性高，耐药性和持久性良好，且不易产生抗药性等优点。自20世纪90年代以来开始纳米氧化锌（ZnO）抗菌剂的研究和应用开发。其中，纳米氧化锌具有较强抑菌、杀菌作用及其广谱的抗菌性，且由于量子效应、小尺寸效应和具有较大比表面积，因而具有传统无机抗菌剂无法比拟的抗菌效果，成为很有发展前景的新一代抗菌材料。为了降低纳米氧化锌团聚现象的发生，常常在纳米氧化锌里面加入表面活性剂或者将纳米氧化锌负载于各种载体上。虽然目前对纳米氧化锌的研究已经取得不少成果，但仍存在一些关键技术问题需进一步研究解决。主要表现在：对合成纳米氧化锌及其复合物的过程机理缺乏深入的研究，对控制微粒的形状、分布、粒度、性能及团聚体的控制与分散等技术的研究还很不够；工艺的稳定性、质量可重复性的控制及纳米粉体的保存、运输技术问题还没有很好地解决；对纳米氧化锌的应用技术开发力度不够等。鉴于此，加强纳米氧化锌物理化学性能方面的研究，尤其是分散性能的优化，加强工业化生产水平，尤其是与其他纳米复合材料或非纳米材料的复合添加技术研究，将对纳米氧化锌应用于抗菌领域具有重要意义。

   聚苯胺早在1862年就被H.Letheby发现，一直以来都是作为染料来使用和研究。直到20世纪80年代，被美国宾夕法大学的化学家MacDiarmid等重新开发以来，以其良好的热稳定性，化学稳定性和电化学可逆性，优良的电磁微波吸收性能，潜在的溶液和熔融加工性能，原料价廉易得，合成简便，独特的氧化还原体系及许多独特的光、电、磁性能，因此在许多领域显示出广阔的应用前景。聚苯胺被广泛用于电极材料，防静电材料，电磁屏蔽材料，防腐涂料，防污材料，选择性透过膜，发光二极管，光学器件及非线形光学器件。也有的研究证明苯胺具有良好的生物相容性，同时由于聚苯胺分子链中具有的π-π共轭双键，可能本身就具有杀菌性能。因此，本专利首先有效利用聚苯胺分子链上的亚胺基与硝酸锌等可溶性锌进行配位，然后采用均匀沉淀的方法，得到了一种具有特殊结构的新型抗菌材料，该材料以聚苯胺为载体，聚苯胺以纳米纤维的形式存在，其直径为50~200nm，氧化锌以直径为20~200nm的球型结构分散在聚苯胺纤维上，有效阻止了纳米氧化锌的团聚，发挥了纳米氧化锌与纳米聚苯胺对细菌的协同抗菌性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种纳米聚苯胺/ZnO复合抗菌剂，其以聚苯胺为载体，聚苯胺以纳米纤维的形式存在，其直径为50~200nm，氧化锌以直径为20~200nm的球型结构分散在聚苯胺纤维上。

本发明另一目的是提供一种制备工艺简单，快速混合法合成具有抗菌性能优异、热稳定性好、生物相容性优良的聚苯胺/ZnO复合抗菌剂的方法，扩大了聚苯胺的应用领域，发展了负载型纳米氧化锌抗菌剂的制备方法。本发明利用聚苯胺本身具有的抗菌性，采用快速混合法一步合成聚苯胺/ZnO复合抗菌剂的前驱体聚苯胺/Zn(OH)₂，再干燥得到聚苯胺/ZnO复合抗菌剂。

    本发明具体方法步骤如下：

（1）配制摩尔浓度为0.5~4.0mol/L的氢氧化钠溶液，将苯胺加入氢氧化钠溶液中，在室温下搅拌均匀，形成A液，其中苯胺摩尔浓度为0.1~2.0mol/L；将过硫酸铵和可溶性锌盐溶解于蒸馏水中，并搅拌均匀，形成B液，其中可溶性锌盐浓度为苯胺摩尔浓度的1:20~1，苯胺与过硫酸铵的摩尔比为10:1~1:1；将B液在室温下快速倒入A液中，然后在室温下静置4 ~12 h； 

（2）利用减压过滤分离1）步形成的体系，并依次用蒸馏水、乙醇洗涤，直至过滤的PH=7为止；

（3）将步骤（2）获得的固体在60~80 ℃下真空干燥6~12 h；

（4）将步骤（3）获得的固体进一步在150~180 ℃下真空干燥6~12h，即得纳米聚苯胺/ZnO复合抗菌剂。

本发明中可溶性锌盐为硝酸锌、氯化锌、硫酸锌、乙酸锌中一种。

同现有技术相比，本发明有如下优点或积极效果：