[发明专利]一种具有抗菌、疏水性的可降解膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有抗菌、疏水性的可降解膜及其制备方法，该方法包括如下步骤：(1)制得5,5‑二甲基海因钠盐；(2)制备5,5‑二甲基‑3‑(3'‑三乙氧基硅丙基)‑海因；(3)分离二氧化硅；(4)分离二氧化硅@二氧化钛纳米核壳颗粒；(5)分离具有抗菌无氟疏水的改性纳米核壳复合颗粒，再将所得改性纳米核壳复合颗粒配制整理液，浸染纤维膜，制成具有抗菌、疏水性的可降解膜。本发明用简单的方法制备了可控尺寸的纳米复合核壳颗粒，且可用来制备绿色可降解的抗菌疏水纤维膜。

技术领域

本发明涉及可降解材料技术领域，尤其是涉及一种无氟、疏水、抗菌的纳米核壳颗粒的合成及其制备的抗菌疏水的纤维膜。

背景技术

据调查，2015年中国消耗了99.22亿个包装箱、169.85亿米的胶带及82.68 亿个塑料袋，这些快递大约会产生400多万吨的垃圾，胶带长度可绕地球425 圈，而这类材料大都化学稳定性较强，在自然环境下难以降解，这些垃圾需要上百年才能完全降解。此外，这些包装物难以处理，极易造成白色污染，滋养细菌等微生物。此外，日常生活存在着各种各样的微生物，其危害甚广。此外，一方面，微生物在温和的条件下容易引起材料的分解和腐败，造成经济方面的重大损失。另一方面，在医学领域方面，细菌感染已成为一个严峻的问题。

目前，常用的抗菌剂包括金属及其氧化物、季铵盐、季鏻盐、双胍类、壳聚糖及其衍生物等，但上述抗菌剂存在种种问题，如产生副产物，有的在自然界中不易降解，有的抗菌速率慢，杀菌效率低等。卤胺类抗菌剂是一种新型绿色有机抗菌剂，很大程度上弥补了上述缺陷，具有高效广谱杀菌、抗菌功能可再生和安全零污染等优点。另一方面，在疏水领域含氟疏水剂和长碳链硅烷疏水剂研究最为广泛。然而部分含氟化合物在使用中对自然友好性不好，会在生物体堆积有一定的危害，使其使用受限。相应的，硅氧烷类疏水剂使用更为普遍，也逐渐代替含氟类。

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具有抗菌、疏水性的可降解膜及其制备方法。本发明用简单的方法制备了可控尺寸的纳米复合核壳颗粒，且可用来制备绿色可降解的抗菌疏水纤维膜。

本发明的技术方案如下：

一种具有抗菌、疏水性的纳米核壳复合颗粒，所述纳米核壳复合颗粒的制备方法包括如下步骤：

(1)将5,5-二甲基海因和氢氧化钠溶解于无水乙醇中并在90℃条件下搅拌反应10min，之后除去溶剂乙醇，真空干燥，制得5,5-二甲基海因钠盐；

(2)将步骤(1)制得的5,5-二甲基海因钠盐溶于N,N-二甲基甲酰胺中，加入γ-氯丙基三乙氧基硅烷，95℃冷凝回流反应8h，过滤、除溶剂，得到5,5-二甲基-3-(3'-三乙氧基硅丙基)-海因；

(3)将四乙氧基硅烷加入氨水与乙醇的混合溶液中，并在60℃条件下反应 2h，之后离心分离出二氧化硅；

(4)将步骤(3)制得的二氧化硅分散在乙醇水溶液中，并加入乳化剂，分散均匀后将钛酸四丁酯滴加到混合溶液中，在50℃条件下反应8h，之后离心分离出二氧化硅@二氧化钛纳米核壳颗粒；

二氧化硅@二氧化钛纳米核壳材料为式(Ⅰ)所示结构的化合物：

(5)将步骤(4)制得的二氧化硅@二氧化钛纳米核壳颗粒在乙醇水溶液中超声分散均匀后，加入步骤(2)制得的5,5-二甲基-3-(3'-三乙氧基硅丙基)-海因和十六烷基三乙氧基硅烷，室温下搅拌8h，之后离心分离出具有抗菌无氟疏水的改性纳米核壳复合颗粒。

步骤(1)中所述5,5-二甲基海因与氢氧化钠的摩尔比为1:1。

步骤(2)中所述5,5-二甲基海因钠盐与γ-氯丙基三乙氧基硅烷的摩尔比为1:1。