[发明专利]一种基于季膦离子的主链型离子液晶聚合物及其制备方法和在抗菌中的应用

说明书

本发明涉及一种基于季膦离子的主链型离子液晶聚合物及其制备方法和在抗菌中的应用。以D‑樟脑酰氯、2,3‑二溴丁二酰氯、对苯二甲酰氯、对苯二酚为原料，首先采用缩合聚合方法合成了主链型液晶聚合物，其次通过接枝三苯基膦进一步得到含季膦离子的主链型离子液晶聚合物。本发明将液晶聚合物的取向有序结构特性与三苯基膦的抗菌性能相结合，成功制备一种智能温控抗菌新材料。通过调整分子结构调控其抗菌性能，为离子液晶聚合物的功能化和应用提供新思路。

技术领域

本发明涉及离子液晶聚合物领域，具体的说，涉及一种含季膦离子的主链型离子液晶聚合物及其制备方法和在抗菌领域中的应用。

背景技术

微生物污染与人类健康密切相关，如：牙科设备、食品包装与储存、净水系统和家庭卫生等区域存在的有害微生物会使人类产生各种感染和疾病。次氯酸盐、双氧水、季铵化合物、银盐等活性消毒剂被尝试用来保持这些区域不受污染，但其具有作用时间短、环境安全性差的缺点。因此具有长效抗菌作用的大分子抗菌剂(抗菌聚合物)逐渐进入人们的视线，其具有杀灭或抑制材料表面及周围环境中的微生物生长的能力，在降低毒性、减少环境问题、延长寿命等方面优于小分子有机抗菌剂，成为近年来研究的热点。

抗菌聚合物主要分为自身具有抗菌活性的抗菌聚合物和通过化学改性以诱导抗菌活性的抗菌聚合物等。通过化学改性以诱导抗菌活性的聚合物，是指聚合物本身几乎没有抗菌活性，但它们通过连接活性基团或化合物来诱导抗菌活性。季铵盐活性基团具有良好的抗菌性能，含季膦盐抗菌活性基团的抗菌聚合物与含季铵盐类化合物的抗菌机理相似，但在结构上，季膦盐的膦原子比季铵盐的氮原子的离子半径大，极化作用强，季膦盐更容易吸附带负电荷的菌体，同时由于膦元素在元素周期表中位于氮元素的下方，电负性相对较弱，使得季膦盐的抗菌活性强于季铵盐类聚合物。

季膦盐抗菌剂的研究还处于起步阶段，但其优异的性能吸引着越来越多的研究者。基于抗菌聚合物的优点，人们努力将抗菌聚合物应用于医疗设备、纤维和纺织品的接触面，赋予其抗菌性，这些修饰使抗菌聚合物能够广泛应用于各个领域，同时也为科研提供了巨大的机会，因此实现无毒、智能、抗菌活性强、范围广、甚至可重复使用的抗菌材料至关重要。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提供了一种具有抗菌性能的主链型离子液晶聚合物，实现了季膦离子的抗菌性能与液晶高分子高强度、高模量、易取向等优点的完美结合。为制备新型抗菌材料提供了理论与实践素材。

本发明以D-樟脑酰氯、2,3-二溴丁二酰氯、对苯二甲酰氯、对苯二酚为原料，首先采用缩合聚合方法合成了主链型液晶聚合物，其次通过接枝三苯基膦进一步得到含季膦离子的主链型离子液晶聚合物。

本发明采用的技术方案是：一种基于季膦离子的主链型离子液晶聚合物，具有如(I)所示的结构式：

其中，x+y+z＝1，m＝1，n＝107～112，且，x/(x+y)＝0.1-0.5，z/(x+y+z)＝0.5。

一种基于季膦离子的主链型离子液晶聚合物的制备方法，制备方法包括如下步骤：

1)取D-樟脑酰氯、2,3-二溴丁二酰氯、对苯二甲酰氯和对苯二酚，用适量四氢呋喃和吡啶混合液溶解后，在氮气保护下，室温搅拌1h后，升温至66℃，继续反应20h，反应结束后，减压蒸馏去除溶剂，调节所得产物的pH至4，然后用去离子水冲洗产物，得到主链型液晶聚合物；

2)将主链型液晶聚合物和三苯基膦溶于甲苯中，室温搅拌30min后，升温至回流，继续反应10h，反应结束后，静置分层，取下层产物，依次用去离子水和石油醚洗涤后，旋转蒸发，得主链型离子液晶聚合物。

进一步的，上述的制备方法，步骤1)中，所述D-樟脑酰氯的制备方法包括如下步骤：取D-樟脑酸、氯化亚砜和N,N-二甲基甲酰胺，在60℃下反应8h后，升温至80℃进行减压蒸馏，得D-樟脑酰氯。