專利名稱：一種殼聚糖季銨鹽/有機(jī)蒙脫土納米復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種殼聚糖季銨鹽/有機(jī)蒙脫土納米復(fù)合材料及其制備方法，屬納米材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
殼聚糖是自然界儲(chǔ)存量最豐富的惟一堿性多糖，具有良好的生物相容性和生物可降解性。由于其天然的抗菌性能而在醫(yī)學(xué)、印染、化工、食品和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域有著廣泛而獨(dú)特的應(yīng)用價(jià)值.但是，殼聚糖只能在酸性條件下溶解，使其應(yīng)用受到限制。而殼聚糖季銨鹽是殼聚糖的一種水溶性衍生物，其在酸性、中性甚至偏堿性條件下都有抗菌性。但殼聚糖及其衍生物作為抗菌劑雖然具有安全、無毒的優(yōu)點(diǎn)，但相對(duì)無機(jī)抗菌劑來說，其抗菌能力有限，特別是對(duì)真菌的抑制作用不夠強(qiáng)。而蒙脫土由于其表面特殊的物理化學(xué)性質(zhì)，具有很強(qiáng)的吸附、離子交換能力，對(duì)各種病毒、細(xì)菌、真菌以及所產(chǎn)生的毒素(起選擇性固定、抑制作用)等有優(yōu)良的吸附能力。如果將殼聚糖季銨鹽和蒙脫土結(jié)合用作抗菌劑，將為抗菌劑開辟新的發(fā)展方向，但目前現(xiàn)有技術(shù)中尚未出現(xiàn)將殼聚糖季銨鹽和蒙脫土等無機(jī)材料相結(jié)合的復(fù)合材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是使殼聚糖季銨鹽有機(jī)抗菌劑的優(yōu)點(diǎn)與蒙脫土無機(jī)抗菌劑的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合，提供一種殼聚糖季銨鹽/有機(jī)蒙脫土納米復(fù)合材料及其制備方法。殼聚糖季銨鹽/有機(jī)蒙脫土納米復(fù)合材料為有機(jī)/無機(jī)雜化材料的抗菌劑，它的抗菌性能比純殼聚糖季銨鹽更優(yōu)異，且在酸性、中性甚至偏堿性條件下都有較強(qiáng)的抗菌性。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為殼聚糖季銨鹽/有機(jī)蒙脫土納米復(fù)合材料的組分包括殼聚糖季銨鹽和有機(jī)蒙脫土，兩組分所占總重量百分比分別為殼聚糖季銨鹽50-80％、有機(jī)蒙脫土20-50％，殼聚糖季銨鹽位于改性的有機(jī)蒙脫土層間。其中所用的殼聚糖季銨鹽其分子量為1.1×105-1.5×105，取代度為75-95％，所用有機(jī)蒙脫土為用十六烷基三甲基溴化銨、十八烷基三甲基氯化銨或雙十烷基二甲基氯化銨改性的有機(jī)化蒙脫土。
本發(fā)明提供的殼聚糖季銨鹽/有機(jī)蒙脫土納米復(fù)合材料的制備方法包括以下步驟按配比確定殼聚糖季銨鹽和有機(jī)蒙脫土的量后，將有機(jī)蒙脫土制成w/v比為1-2％的懸浮液，攪拌并加熱至70-80℃，然后按殼聚糖季銨鹽∶有機(jī)蒙脫土質(zhì)量比為1∶2-1∶1的量取殼聚糖季銨鹽制成w/v比為0.25-0.5％的殼聚糖季銨鹽水溶液滴加到蒙脫土懸浮液中攪拌反應(yīng)1-2d，再將其余殼聚糖季銨鹽制成w/v比為0.5-1％殼聚糖季銨鹽水溶液滴加到正在反應(yīng)的溶液中，繼續(xù)攪拌1-2d，最后冷凍干燥即得殼聚糖季銨鹽/有機(jī)蒙脫土納米復(fù)合材料。
所用有機(jī)蒙脫土可按如下步驟制備將蒙脫土分散在蒸餾水中制成1-2％的懸浮液，滴加w/v比為1-3％的十六烷基三甲基溴化銨溶液、十八烷基三甲基氯化銨溶液或雙十烷基二甲基氯化銨溶液，升溫至85-95℃并恒溫4-6h，抽濾，用蒸餾水洗滌，直至用硝酸銀檢測(cè)至無溴離子后，干燥至恒重，即得有機(jī)蒙脫土。
殼聚糖季銨鹽是殼聚糖的一種水溶性衍生物，可由殼聚糖和環(huán)氧丙烷-三甲基-氯化銨反應(yīng)制備。本發(fā)明提供的殼聚糖季銨鹽/有機(jī)蒙脫土納米復(fù)合材料的插層方法是依靠殼聚糖季銨鹽高分子鏈同改性劑有機(jī)基團(tuán)間的相互作用，以及攪拌的剪切力將高分子鏈插入到硅酸鹽片層將片層進(jìn)一步撐開，使粘土達(dá)到納米尺度的均勻分散，得到的殼聚糖季銨鹽/有機(jī)蒙脫土納米復(fù)合材料是一種高效、安全、廣譜、持久且加工性能良好、成本低廉的有機(jī)/無機(jī)雜化材料的抗菌劑，本發(fā)明提供的殼聚糖季銨鹽/有機(jī)蒙脫土納米復(fù)合材料，不僅結(jié)合了粘土片層對(duì)細(xì)菌的吸附固定作用和殼聚糖季銨鹽的抑菌殺菌作用，其抗菌性能與純殼聚糖季銨鹽相比有大幅度的提高，特別是對(duì)真菌的抑制性大大增強(qiáng)，具有廣譜抗菌性，抗菌時(shí)間長，而且該納米復(fù)合材料在偏酸性、中性甚至偏堿性條件下都有較強(qiáng)的抗菌性，應(yīng)用范圍廣，具有良好的市場前景。
具體實(shí)施例方式
下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，實(shí)施例中所用的殼聚糖季銨鹽其分子量為1.1×105-1.5×105，取代度為75-95％。
實(shí)施例1將蒙脫土分散在蒸餾水中制成2％(w/v)的懸浮液，均勻分散后，高速攪拌30min，得到2％(w/v)的穩(wěn)定的蒙脫土懸浮液。將改性劑十六烷基三甲基溴化銨配成2％(w/v)水溶液滴加熱至90℃的蒙脫土懸浮液中，恒溫5h，抽濾，并用蒸餾水多次洗滌，直至用硝酸銀檢測(cè)無溴離子，于90℃下干燥至恒重，得到有機(jī)蒙脫土。將0.2g有機(jī)蒙脫土制成w/v比為1％的懸浮液，攪拌并加熱至75℃，將0.075g的殼聚糖季銨鹽制成0.25％(w/v)水溶液，滴加到1％(w/v)的有機(jī)蒙脫土懸浮液中，攪拌反應(yīng)1d后，再將其余殼聚糖季銨鹽制成0.5％(w/v)殼聚糖季銨鹽水溶液，滴加到正在反應(yīng)的溶液中，繼續(xù)攪拌1.5d，冷凍干燥后即得殼聚糖季銨鹽/有機(jī)蒙脫土納米復(fù)合材料。該復(fù)合材料的各組分所占總重量百分比分別為殼聚糖季銨鹽50％、蒙脫土50％。
實(shí)施例2有機(jī)蒙脫土的制備方法如實(shí)施例1，所用的改性劑為十八烷基三甲基氯化銨。將0.2g有機(jī)蒙脫土制成w/v比為1.5％的懸浮液，攪拌并加熱至80℃，將0.1g(w/v)的殼聚糖季銨鹽制成0.4％(w/v)水溶液，滴加到1.5％(w/v)的0.2g有機(jī)蒙脫土的懸浮液中，攪拌反應(yīng)1.5d后，再將其余殼聚糖季銨鹽制成0.75％(w/v)殼聚糖季銨鹽水溶液滴加到正在反應(yīng)的溶液中，繼續(xù)攪拌1.5d。冷凍干燥后即得殼聚糖季銨鹽/有機(jī)蒙脫土納米復(fù)合材料。該復(fù)合材料的各組分所占總重量百分比分別為殼聚糖季銨鹽66.7％、蒙脫土33.3％。
實(shí)施例3有機(jī)蒙脫土的制備方法如實(shí)施例1，所用的改性劑為雙十烷基二甲基氯化銨。將0.2g有機(jī)蒙脫土制成w/v比為2％的懸浮液，攪拌并加熱至80℃，將0.2g殼聚糖季銨鹽制成0.5％(w/v)水溶液，滴加到2％(w/v)的0.2g有機(jī)蒙脫土的懸浮液中，攪拌反應(yīng)2d后，再將其余殼聚糖季銨鹽制成1.0％(w/v)殼聚糖季銨鹽水溶液滴加到正在反應(yīng)的溶液中，繼續(xù)攪拌2d。冷凍干燥后即得殼聚糖季銨鹽/有機(jī)蒙脫土納米復(fù)合材料。該復(fù)合材料的各組分所占總重量百分比分別為殼聚糖季銨鹽80％、蒙脫土20％。
在PH＝5.4、中性及PH＝8.0條件下對(duì)實(shí)施例進(jìn)行抗菌性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見下表1(PH＝5.4)、表2(中性)、表3(PH＝8.0)?？咕阅苡米畹鸵志鷿舛龋?w/v)表示。
表1

表2

表3

權(quán)利要求
1.一種殼聚糖季銨鹽/有機(jī)蒙脫土納米復(fù)合材料，其特征在于殼聚糖季銨鹽/有機(jī)蒙脫土納米復(fù)合材料的組分包括殼聚糖季銨鹽和有機(jī)蒙脫土，兩組分所占總重量百分比分別為殼聚糖季銨鹽50-80％、有機(jī)蒙脫土20-50％，殼聚糖季銨鹽位于改性的有機(jī)蒙脫土層間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的殼聚糖季銨鹽/有機(jī)蒙脫土納米復(fù)合材料，其特征在于所用的殼聚糖季銨鹽的分子量為1.1×105-1.5×105，取代度為75-95％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的殼聚糖季銨鹽/有機(jī)蒙脫土納米復(fù)合材料，其特征在于所用的有機(jī)蒙脫土為經(jīng)過十六烷基三甲基溴化銨、十八烷基三甲基氯化銨或雙十烷基二甲基氯化銨改性所得有機(jī)化蒙脫土。
4.一種權(quán)利要求1所述的殼聚糖季銨鹽/有機(jī)蒙脫土納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于采用如下步驟按配比確定殼聚糖季銨鹽和有機(jī)蒙脫土的量后，將有機(jī)蒙脫土制成w/v比為1-2％的懸浮液，攪拌并加熱至70-80℃，然后按殼聚糖季銨鹽∶有機(jī)蒙脫土質(zhì)量比為1∶2-1∶1的量取殼聚糖季銨鹽制成w/v比為0.25-0.5％的殼聚糖季銨鹽水溶液滴加到蒙脫土懸浮液中攪拌反應(yīng)1-2d，再將其余殼聚糖季銨鹽制成w/v比為0.5-1％殼聚糖季銨鹽水溶液滴加到正在反應(yīng)的溶液中，繼續(xù)攪拌1-2d，最后冷凍干燥即得殼聚糖季銨鹽/有機(jī)蒙脫土納米復(fù)合材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的殼聚糖季銨鹽/有機(jī)蒙脫土納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于將蒙脫土分散在蒸餾水中制成1-2％的懸浮液，滴加w/v比為1-3％的十六烷基三甲基溴化銨溶液、十八烷基三甲基氯化銨溶液或雙十烷基二甲基氯化銨溶液，升溫至85-95℃并恒溫4-6h，抽濾，用蒸餾水洗滌，直至用硝酸銀檢測(cè)至無溴離子后，干燥至恒重，即得有機(jī)蒙脫土。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種殼聚糖季銨鹽/有機(jī)蒙脫土納米復(fù)合材料及其制備方法。殼聚糖季銨鹽/有機(jī)蒙脫土納米復(fù)合材料的組成包括殼聚糖季銨鹽和有機(jī)蒙脫土，由殼聚糖季銨鹽插層進(jìn)入改性的蒙脫土層間而生成。其制備方法是在70－80℃攪拌條件下將一定濃度的殼聚糖季銨鹽溶液分兩次滴加到有機(jī)蒙脫土懸浮液中，冷凍干燥后即獲得殼聚糖季銨鹽/有機(jī)蒙脫土納米復(fù)合材料。這種納米復(fù)合材料結(jié)合了粘土片層對(duì)細(xì)菌的吸附固定作用和殼聚糖季銨鹽的抑菌殺菌作用，其抗菌性能與純殼聚糖季銨鹽相比有大幅度的提高。同時(shí)它還具有廣譜抗菌性、抗菌時(shí)間長的優(yōu)點(diǎn)，且其在酸性、中性甚至偏堿性條件下都有較強(qiáng)的抗菌性。
文檔編號(hào)C08K9/04GK1927924SQ20061012448
公開日2007年3月14日 申請(qǐng)日期2006年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月8日
發(fā)明者杜予民, 王小英 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)