[发明专利]一种光敏性抗菌二氧化硅微球的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种光敏性抗菌二氧化硅微球的制备方法，该方法包括如下步骤：(1)合成巯基功能化的二氧化硅纳米粒子；(2)合成含氟光敏季铵盐单体；(3)将步骤(1)合成的巯基功能化的二氧化硅纳米粒子与步骤(2)合成的含氟光敏季铵盐单体在乙醇溶剂中混合均匀，加入催化剂，在温度为25～80℃条件下反应4～24h，反应产物经过离心、醇洗、干燥制得表面含氟季铵盐功能化的二氧化硅微球，即所述光敏性抗菌二氧化硅微球。本发明所得微球表面含氟链段所具备的自迁移性可使微球迁移至涂层表面，提高涂层抗菌性并增强涂层力学性能，同时本发明制备方法工艺简单，反应条件较温和，原料易得，适合工业化生产。

技术领域

本发明涉及抗菌纳米材料技术领域，尤其是涉及一种表面被含氟季铵盐功能化的光敏性抗菌二氧化硅微球的制备方法及其在光固化涂层中的应用。

背景技术

随着人们生活水平以及对微生物认识的不断提高，人们开始越来越重视周围的环境卫生和自身的健康。在利用微生物有益性的同时，也意识到了其作为病原菌的危害性。细菌、霉菌等病原体一旦接触到物体表面，就容易在物体表面进行繁殖，引起材料的分解损坏以及食物的变质，并且还会对人体和动物体的健康造成了很大的危害，造成很大的健康和经济损失。所以，如何减少甚至避免细菌等病原体对环境以及人体的危害成了人们一直以来希望解决的问题。抗菌涂层是实现物体表面无菌状态的一种常见而快速的方法，在医疗卫生、食品包装、公共器械、家居生活等领域都有不同程度的应用。

季铵盐作为一种优良的非缓释型抗菌剂，早在20世纪30年代就已经为人们所熟知和应用。但是一直以来，针对季铵盐在抗菌领域的研究就一直没有停止过，原因就在于季铵盐是一种制备简单，结构稳定，对人体的刺激性小，并且具有广谱抗菌性的抗菌剂。季铵盐的抗菌机理主要是通过阳离子对细菌产生一定的吸附作用，使细菌与季铵盐充分接触，然后通过季铵盐结构上的长烷基链破坏细菌的结构，从而杀死细菌。有机-无机杂化粒子由于其优良的特性深受学术界和工业界的青睐，它综合了无机粒子刚性强、热稳定性好和有机聚合物柔韧性好、可加工性强等的优点，将其添加到涂层中成为研究制备高性能涂层的一大方向，尤其是纳米无机粒子掺杂的杂化涂层，由于纳米粒子纳米级的尺寸，能够有效提高涂层硬度、耐磨性、热性能、耐划伤性、机械性能、绝缘性能、耐老化性等性能。

目前使用的抗菌涂层远远不能满足人们的需求，一方面是因为目前大部分得到应用的抗菌涂层基本都是通过缓释抗菌剂的方式达到抗菌效果，抗菌效果不持久，另一方面是因为目前的很多抗菌涂层的物理机械性能不能满足实际使用的要求，因此，迫切需要一种能够拥有持久抗菌性能以及能有效增强涂层性能的非缓释抗菌剂。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明申请人提供了一种光敏性抗菌二氧化硅微球的制备方法及其应用。本发明所得微球表面含氟链段所具备的自迁移性可使微球迁移至涂层表面，提高涂层抗菌性并增强涂层力学性能，同时本发明制备方法工艺简单，反应条件较温和，原料易得，适合工业化生产。

本发明的技术方案如下：

一种光敏性抗菌二氧化硅微球的制备方法，该方法包括如下步骤：

(1)合成巯基功能化的二氧化硅纳米粒子；

(2)合成含氟光敏季铵盐单体；

(3)将步骤(1)合成的巯基功能化的二氧化硅纳米粒子与步骤(2)合成的含氟光敏季铵盐单体在乙醇溶剂中混合均匀，加入催化剂，在温度为25～80℃条件下反应4～24h，反应产物经过离心、醇洗、干燥制得表面含氟季铵盐功能化的二氧化硅微球，即所述光敏性抗菌二氧化硅微球。

步骤(1)中所述巯基功能化的二氧化硅纳米粒子合成过程为：

①先将氨水、去离子水、乙醇三者混合均匀，之后加热至40～80℃并保持温度稳定，之后滴加正硅酸四乙酯，滴加前后保持温度恒定反应10～30h，得到二氧化硅纳米粒子的分散液；