[发明专利]一种N-卤胺型丙烯酰胺/聚乙烯醇基抗菌水凝胶及其制备方法

说明书

本发明公开一种N‑卤胺型丙烯酰胺/聚乙烯醇基抗菌水凝胶及其制备方法，制备方法包括将含有聚乙烯醇、N‑异丙基丙烯酰胺、交联剂、引发剂的溶液混合均匀后，在一定温度条件下反应得到半互穿网络水凝胶。以三聚氯氰为主要原料，采用三聚氯氰水解法制备出卤胺抗菌剂前驱体，接枝到聚N‑异丙基丙烯酰胺/聚乙烯醇半互穿网络水凝胶上，通过氯化作用得到N‑卤胺型丙烯酰胺/聚乙烯醇基抗菌水凝胶。本发明利用引发剂引发N‑异丙基丙烯酰胺上的碳碳双键进行自由基聚合，通过聚N‑异丙基丙烯酰胺的氨基和聚乙烯醇的羟基的静电络合作用将聚N‑异丙基丙烯酰胺与聚乙烯醇交联，形成具有一定机械性能的半互穿网络水凝胶。各组分之间协同配合，具有抗菌性强的优点。

技术领域

本发明涉及一种N-卤胺型丙烯酰胺/聚乙烯醇基抗菌水凝胶及其制备方法，属于污水处理技术领域。

背景技术

细菌、霉菌及病毒一直在威胁人类健康，特别是最近病毒的大规模传播，对人们生活方式及经济水平都产生巨大的影响。在各种抗菌材料中，抗菌水凝胶因其具有吸水性，抗氧化性，自愈合性等多种优良性能，在抑制细菌繁殖等方面受到人们的广泛关注。N-卤胺型抗菌材料价格相对低廉，抗菌性能好且可重复利用。随着工业化的发展，水处理也逐渐成为全球性的研究课题。因此，亟需开发一种具有高效杀菌性能，广谱的抗菌及吸水性的抗菌材料。

水凝胶是一类具有三维网络的高度水合高分子材料，其优良特性在抗菌领域受到广泛关注。通常由天然或合成聚合物制备而成，具有高吸水率，可调节机械性能等优点。通常采用物理交联或化学交联的方式制备，天然高分子水凝胶材料力学性能较弱，合成高分子水凝胶需外添加抗菌剂。

N-卤胺型抗菌剂通常含有一个或者多个N-X键(X为Br、I和Cl)，其中N-Cl键较为常见，由次卤酸盐进行氧化，使得N-H键转化为N-X键，在抗菌结束后可以重新浸泡次卤酸钠以达到再一次杀菌的效果，循环利用性强。

N-异丙基丙烯酰胺与聚乙烯醇是两种常见且方便可得的基材，添加N-异丙基丙烯酰胺使得水凝胶具有pH及温度双重敏感性。同时，将聚N-异丙基丙烯酰胺与聚乙烯醇结合所制备的半互穿网络水凝胶具有较好的力学性能。水凝胶与抗菌剂结合后，利用水凝胶可塑性的特点可以更好的应用于水处理、抗菌涂层材料及材料表面抗菌。

发明内容

本发明的目的在于提供一种N-卤胺型丙烯酰胺/聚乙烯醇基抗菌水凝胶及其制备方法，以解决现有技术问题。本发明通过自由基聚合反应制备出聚N-异丙基丙烯酰胺/聚乙烯醇半互穿网络水凝胶，将三聚氯氰采用水解法制备出卤胺前驱体接枝到聚N-异丙基丙烯酰胺/聚乙烯醇半互穿网络水凝胶上，在氯化作用下得到所需的抗菌水凝胶。合成的水凝胶具有合成工艺简单，反应条件温和，广谱抗菌,机械性能可调等特点。

为实现上述目的。本发明采用如下的技术方案：

一种N-卤胺型丙烯酰胺/聚乙烯醇基抗菌水凝胶的制备方法，包括如下步骤：

(1)配制一定量的聚乙烯醇水溶液，在烧杯中加入定量的N-异丙基丙烯酰胺、引发剂、交联剂、去离子水和配制好的聚乙烯醇水溶液，搅拌均匀后在恒温水浴锅中反应，将制备好的水凝胶在去离子水中净化，再将溶胀净化后的水凝胶进行冻干；

(2)称取定量的三聚氯氰、氢氧化钠、去离子水加入烧杯中，搅拌均匀，将烧杯置于冰浴条件下，将冻干的凝胶加入烧杯中，滴加NaOH溶液，反应完全后将水凝胶浸泡净化再进行冷冻干燥；

(3)将水凝胶在室温条件下置于NaClO溶液中氯化浸泡，再在去离子水中净化，即得所述N-卤胺型丙烯酰胺/聚乙烯醇基抗菌水凝胶。

优选地，步骤(1)中，所述的聚乙烯醇水溶液的质量百分比浓度为3％，所述的定量N-异丙基丙烯酰胺为2g/100ml。

优选地，步骤(1)中，所述的引发剂为过硫酸铵，交联剂为N,N′-亚甲基双丙烯酰胺。反应体系中引发剂的质量浓度为0.2％，交联剂的质量浓度为0.02％。