[发明专利]一种卤胺抗菌剂包覆改性纳米二氧化钛复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米材料科学技术领域，尤其是涉及一种以纳米二氧化钛为核，双键卤胺抗菌剂前驱体为壳的纳米复合物的制备方法。

背景技术

纳米二氧化钛具有氧化活性高、稳定性强、无毒、无味、对身体无危害，资源丰富，价格便宜，化学性质稳定，抗紫外线，抗菌，自清洁等特性，纳米二氧化钛被广泛应用在不同的领域内，包括在纺织品，化妆品，陶瓷、塑料制品以及涂料等领域。纳米二氧化钛在紫外光照射的条件下，价带电子跃迁到导带中，生成的价带空穴具有极强的氧化性能，可以将大多数的有机污染物如细菌、真菌等分解为无机物、二氧化碳和水等无害物质。

但是纳米二氧化钛在黑暗条件下不能发生光催化反应，从而不能生成能够抗菌的活性组分，再加上纳米二氧化钛本身不具有抗菌作用，但细菌恰恰在无光潮湿的条件下更容易生长和繁殖，所以改善纳米二氧化钛在无光条件下的抗菌性能，进而提高其实用性，是目前研究的重要方向。

卤胺抗菌剂具有高效广谱、抗菌性能持久以及抗菌可再生等优点，但研究发现部分卤胺抗菌剂在UVA的照射下不稳定，容易发生断裂，从而使基材由于失去环状的卤胺化合物而使得抗菌性能下降。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本申请人提供了一种卤胺抗菌剂包覆改性纳米二氧化钛复合材料及其制备方法。本发明在纳米二氧化钛表面包覆一层卤胺抗菌剂前驱体和甲基丙烯酸甲酯聚合单体，形成具有核壳结构的纳米复合颗粒，制备出既使得卤胺抗菌剂具有耐紫外性能，又改善纳米二氧化钛在无光条件下的抗菌性能的复合材料，具有十分重要的意义。

本发明的技术方案如下：

一种卤胺抗菌剂包覆改性纳米二氧化钛复合材料，其制备方法为：

(1)将2-20g的纳米二氧化钛分散在含有分散剂的水溶液中，所述分散剂的质量为纳米二氧化钛质量的10-50％，加水补满100g，在细胞粉碎机中超声分散均匀，作为A相；

(2)将质量为纳米二氧化钛质量的30-150％的聚合单体卤胺抗菌剂前驱体烯丙基海因和甲基丙烯酸甲酯的混合物作为B相；

(3)在机械搅拌作用下将B相缓慢滴加到A相中，然后置于超声波细胞粉碎机中超声分散，制成分散均匀的细乳液，将细乳液转移至带有冷凝回流和搅拌装置的烧瓶中，滴加质量为聚合单体卤胺抗菌剂前驱体烯丙基海因和甲基丙烯酸甲酯总质量的0.5-5％的引发剂进行反应；

(4)反应结束后，洗涤、烘干、氯化、制得成品。

卤胺抗菌剂前驱体烯丙基海因为式(Ⅰ)所示结构。

式中，X选自氯或溴。

所述分散剂为非离子型表面活性剂。

优选的，所述分散剂为聚氧乙烯脂肪醇缩合物平平加O-10、平平加O-20、聚氧乙烯烷基酚缩合物OP-10、OP-15、聚氧乙烯多元醇醚脂肪酸酯Tween40、Tween80中的一种。

所述聚合单体卤胺抗菌剂前驱体烯丙基海因的用量为聚合单体卤胺抗菌剂前驱体烯丙基海因和甲基丙烯酸甲酯总质量的5-30％。

所述引发剂为水溶性引发剂过硫酸钾、过硫酸钠或过硫酸铵。

步骤(3)所述的反应的温度为60-80℃，反应时间为1-5h。

将步骤(4)中反应结束后所得到的溶液在8000rpm下离心20min，所得到的粉末分别用乙醇和蒸馏水洗涤三次，用0.5wt％的次氯酸钠溶液氯化1h，取出固体颗粒后用蒸馏水彻底洗净，然后置于烘箱中与45℃烘干2h，即得到所需的含有双键的卤胺抗菌剂包覆纳米二氧化钛。

本发明有益的技术效果在于：

本发明所用的方法原料种类少，操作方法简便，工艺简单，反应时间短，所制备的纳米二氧化钛具有高效可重复再生的抗菌功能，同时可以提高卤胺化合物的紫外稳定性，具有很高的实际应用价值。

本发明中，采用细乳液聚合的方法制备有机/无机纳米复合粒子，实现了有机材料和无机材料间的优势互补，细乳液聚合分为两个过程：1、细乳化过程，将油相的单体加入到含有分散剂的水相中，通过超声波将单体分散成均匀的纳米级或亚微米级液滴。2、聚合过程，升高反应温度，被小液滴吸附的引发剂产生自由基，然后在液滴内引发聚合。