[发明专利]一种含氟烷基季铵盐的抗菌剂、制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种含氟烷基季铵盐抗菌剂、制备方法及其应用，特别涉及一种含氟烷基季铵盐硅烷、制备方法及对织物的抗菌整理应用。

背景技术

在获得广泛研究与应用的有机类抗菌剂中，季铵盐类抗菌剂是最为人熟知品种，它包括从单烷基季铵盐到双烷基链季铵盐，到 Gemini型季铵盐，以及各种改性季铵盐和聚合物型季铵盐等众多种类。季铵盐抗菌剂通过带正电荷的氮阳离子吸附到带负电荷的细菌细胞表面，再将其长烷基链深入到疏水性的细胞膜内部干扰膜表面以及细胞质中的酶活性，导致细胞代谢受阻而凋亡。

目前，季铵盐抗菌整理剂已成功应用于棉、聚酯等织物抗菌整理。这些用于织物整理的抗菌季铵盐整理剂除了要求具有良好的抗菌性能以外，还要求不影响整理织物的服用性能，且具有耐水洗性等。含季铵官能团的硅烷就是具有良好综合性能的抗菌整理剂品种。其中，应用最为广泛的烷氧基硅季铵盐是三甲氧基硅丙基十八烷基二甲基季铵盐和三乙氧基硅丙基十八烷基二甲基季铵盐，这两种产品利用长碳链季铵官能团提供良好的抗菌活性，且由于烷氧基硅能与纤维反应键合而具有非常优越的耐水洗性。

为了追求更高效的抗菌性能，目前很多研究工作主要集中于对季铵盐抗菌剂进行结构改变以增强其抗菌活性，如在季铵盐烷基链中引入不饱和烷基链时，可提供比单纯含有饱和烷基链的季铵盐更高的抗菌活性；而合成带有季铵盐的高分子化合物可使抗菌表面电荷密度增加而获得更好的抗菌性能。在烷氧基硅季铵盐中引入含氟烷基可以提供更高效的抗菌效果，如Qin Fenling等公开的三甲氧基硅丙酯基含氟烷基季铵盐，以全氟碘烷为原料，经加成、还原、氧化合成全氟烷基羧酸，再通过酯化、季铵化共五步反应制备得到含氟烷基季铵盐产物（参见文献：Hui Shao，Wei-Dong Meng，Feng-Ling Qing. Synthesis and surface antimicrobial activity of a novel per?uorooctylated quaternary ammonium silane coupling agent. Journal of Fluorine Chemistry.125，2004：721–724），这一含氟烷基季铵盐具有良好的抗菌活性，但合成步骤多，合成难度大，且所采用的原料部分难以得到，因此推广应用存在一定的难度。

现有技术广泛使用非含氟烷基化的三烷氧基硅丙基长链烷基季铵盐作为纺织品抗菌整理剂，是因为该产品能提供较好的抗菌效果，以及良好的耐久性等综合性能。研究发现，硅烷季铵盐中引入含氟烷基可提供更高效的抗菌效果。但目前所公开的含氟烷基季铵盐整理剂制备步骤多，工艺复杂不易工业化。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的制备工艺复杂的不足，提供一种抗菌效率高、综合性能优越的含氟烷基季铵盐抗菌整理剂、制备方法及其应用，所制备的抗菌剂具有制备工艺简便，原材料易得，适合于工业化生产的特点。

为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案是提供一种含氟烷基季铵盐抗菌剂，它为N-三烷氧基硅丙基-N，N-二烷基十三氟辛基卤化铵，具有如下结构： 

其中，R 为 -CH₃、-CH₂CH₃ 或 -CH₂CH₂CH₂CH₃中的一种；R′为 -CH₃ 或 -CH₂CH₃；X为Cl 或 Br。

本发明技术方案提供一种含氟烷基季铵盐抗菌剂的制备方法，具体步骤包括如下制备含氟烷基叔胺和季铵化两步：

（1）制备含氟烷基叔胺

①取代反应：按重量计，在反应器中投入10～20份二烷基胺，6～7份氢氧化钠，在温度为50℃～90℃的条件下，滴加20～35份十三氟辛基溴，1～5小时内滴加完毕后，保温条件下取代反应2～48小时；

②萃取操作：取代反应完成后，加入萃取剂萃取，合并萃取液，水洗、干燥得萃取液；

③后处理：萃取液过滤后，滤液减压蒸馏除去萃取剂，得到含氟烷基叔胺产物；

（2）季铵化处理

①季铵化反应：按重量计，在反应器中投入8～15份步骤（1）中得到的含氟烷基叔胺产物和20份乙腈，在温度为 55℃～95℃的条件下，滴加3～8份卤丙基三烷氧基硅烷， 2～12小时内滴加完毕后，保温条件下季铵化反应2～48小时，得到混合物；