[发明专利]一种含季铵盐的疏水抗菌涂料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种含季铵盐的疏水抗菌涂料及其制备方法与应用。该方法包括：在反应容器中将端羟基聚硅氧烷、硅酸酯、烃基三烷氧基硅烷、氮正离子类硅烷偶联剂、有机溶剂、酸性催化剂混合均匀，反应后得到含季铵盐的疏水抗菌涂料。该涂料在不同基材表面涂覆，固化后得到含季铵盐的抗菌疏水材料。该抗菌涂料提高对大肠杆菌和金黄葡萄球菌的抗菌性能，同时不影响涂料原有的疏水性能，还具有良好的透光性，在加工和应用过程中，可以根据实际的需求来获得预期的颜色且不遮盖原有的基材图样。本发明提供的抗菌涂料对设备的要求不高，制备过程较为便捷可行，适合工业化生产，抗菌涂料在各领域中都有广泛的应用，具有良好的发展前景。

技术领域

本发明属于抗菌涂料技术领域，具体涉及一种含季铵盐的疏水抗菌涂料及其制备方法与应用。

背景技术

细菌在自然界中广泛分布，同时致病菌也无处不在，威胁着人类健康。除了食用被污染的变质食品，我们还可能在就医时接触到带病菌的设备、日常中触摸未有效清洁灭菌的地板墙壁等受到感染。与此同时，随着时代的进步、科技的发展，人们对居住环境和健康生活的要求也逐步提升，因此抗菌材料受到广泛关注。其中涂装抗菌涂料是发展出的多种抗菌方法中，较为便捷、高效、经济的方式，且其可应用的领域也较多，可大范围使用而成本相对较低。

含硅或含氟材料作为低表面材料，因物质在其表面的粘结强度较低，可有效降低有机物在其表面沉积后形成生物膜的概率，但其本身不具备杀菌的能力，还是存在少量细菌在其表面粘附生长繁殖的现象。聚硅氧烷因其结构的特殊性，具有良好的生物相容性、耐候性等特性极具应用前景。目前，已有结合聚硅氧烷材料与两性离子、PEG等一起制得两亲性抗菌涂层，可有效阻隔蛋白质的吸附，但该亲水表面对某些细菌的阻抗性不佳，且亲水部分的引入，可能会对涂层本体性能造成影响降低抗菌长效性。Elisa Martinelli等在玻璃基底先涂装由两层双端羟基封端的聚二甲基硅氧烷为主的涂料，再于表面涂装增加全氟辛基三乙氧基硅烷和3-(甲氧基(聚乙氧基))丙基三甲氧基硅烷、双端羟基封端的聚二甲基硅氧烷组成的涂料，亲水抗蛋白组分3-(甲氧基(聚乙氧基))丙基三甲氧基硅烷仅在表层存在，可以降低对本体材料带来溶胀的现象，引入的氟基团以平衡材料表面的亲疏水性质，但该制备过程较为复杂且全氟硅烷原料价格较高，该涂料的表面结构在与水接触时会发生变化，不利于长期使用的稳定性。

发明内容

为了克服现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种含季铵盐的疏水抗菌涂料及其制备方法与应用。

本发明提供的制备方法，可以有效提高聚硅氧烷涂料的对大肠杆菌和金黄葡萄球菌的抗菌性能，同时不改变涂料原有的疏水性能、低表面能性质、良好的透光性等。

本发明提供的制备方法中，发挥抗菌作用的抗菌剂以共价键的形式存在于涂料内，不会释放到环境中，提高了抗菌涂料的稳定性、抗菌长效性和对环境友好性。该涂料制备过程较为便捷可行，对设备的要求不高，提供了一种不含氟的疏水抗菌低表面能材料。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

本发明提供的含季铵盐的疏水抗菌涂料的制备方法，包括如下步骤：

将端羟基聚硅氧烷、硅酸酯、烃基三烷氧基硅烷、氮正离子类硅烷偶联剂、有机溶剂及酸性催化剂混合均匀，搅拌反应，得到所述含季铵盐的疏水抗菌涂料。

进一步地，所述端羟基聚硅氧烷的分子量为2000g/mol、4200g/mol、10000g/mol、14000g/mol、26000g/mol中的一种以上。所述分子量均指数均分子量。

进一步地，所述硅酸酯为正硅酸四甲酯、正硅酸四乙酯、正硅酸四丙酯、正硅酸四丁酯中的一种以上；所述烃基三烷氧基硅烷为甲基三乙氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、丁基三乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、丁基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷中的一种以上。