一種纖維素基胍鹽抑菌功能材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種纖維素基胍鹽抑菌材料及其制備方法。使用含不飽和鍵的改性胍鹽低聚物在離子液體中對(duì)纖維素進(jìn)行均相接枝，制備出無(wú)污染、成本低，自然可降解的抑菌功能材料。制備的抑菌材料中天然纖維素為安全可降解基質(zhì)，起抑菌效果的基團(tuán)為聚單胍或聚雙胍重復(fù)單元，聚合度為11～19，對(duì)細(xì)菌和霉菌均具有優(yōu)越的抑制效果，以離子液體為均相介質(zhì)對(duì)纖維素的胍基接枝率15～80%。制備的纖維素抑菌功能材料可以加工成薄膜、纖維或其他形式，用在食品和藥品包裝，紡織及衛(wèi)生品領(lǐng)域，能夠抑制源病菌的生長(zhǎng)，且符合消費(fèi)者心理和產(chǎn)品制造商的需求，具有較大的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。
【專利說(shuō)明】一種纖維素基胍鹽抑菌功能材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種抑菌材料，尤其是一種纖維素基胍鹽抑菌功能材料及其制備方法，特別適用于食品，藥品包裝，紡織，衛(wèi)生品等領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]纖維素屬于環(huán)境友好型材料，自然中含量非常豐富，以纖維素為基礎(chǔ)做成的材料，不僅性能好、成本低，使用過(guò)后還可以生物降解，尤其面對(duì)當(dāng)前石油資源的短缺和嚴(yán)峻的環(huán)境問(wèn)題。然而因葡萄糖組成大分子多糖，使得纖維素不溶于一般溶劑，很難直接利用，只有通過(guò)特殊加工或處理，如使用銅氨Cu (NH3)4 (OH)2溶液、銅乙二胺[NH2CH2CH2NH2]Cu (OH)2溶液等制備纖維素溶液，過(guò)程中存在嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題，并且制備的纖維素材料易感染微生物導(dǎo)致使用范圍較窄。為此尋找對(duì)環(huán)境有益的功能纖維素制備工藝，在解決環(huán)境污染問(wèn)題的同時(shí)擴(kuò)寬其應(yīng)用范圍。
[0003]隨著社會(huì)的進(jìn)步，人們?cè)絹?lái)越來(lái)關(guān)注衛(wèi)生安全問(wèn)題和綠色生活。食品作為人類活動(dòng)中最基本的需要和最根本的需求，其安全衛(wèi)生問(wèn)題卻是最突出的。一方面是食品在存儲(chǔ)狀態(tài)自身病菌引發(fā)的的質(zhì)變；另一方面人為因素投機(jī)取巧、不能正確認(rèn)識(shí)其后果的嚴(yán)重性，使用不合格的包裝材料等。此外，藥品的包裝問(wèn)題、紡織材料的各種性能，特別針對(duì)病人和嬰幼兒的應(yīng)用以及衛(wèi)生品的安全性問(wèn)題等成了目前亟待解決的一個(gè)重要問(wèn)題。
[0004]目前國(guó)內(nèi)外對(duì)食品抑菌方法主要有；物理抑菌和化學(xué)抑菌。常見(jiàn)的氣調(diào)抑菌、低溫抑菌、調(diào)壓抑菌等物理抑菌，由于技術(shù)消耗能源大和成本高的缺陷，限制其發(fā)展。而脫氧乙酸、山梨酸、SO2等化學(xué)抑菌技術(shù)雖然在延長(zhǎng)食品貨架期和保鮮方面取得了一定的成就，但一些化學(xué)殘留長(zhǎng)期使用會(huì)對(duì)人體帶來(lái)一定的傷害。尤其食品安全已成為人們當(dāng)下關(guān)注的焦點(diǎn)。隨著科技的快速發(fā)展，人們已研發(fā)出多種含有天然抑菌材料的抗菌材料。如中國(guó)專利200610015785.5公布了一種具有抗菌作用的天然植物香辛料及其制備方法，包含大蒜等25種香辛料，該方法的抑菌成分較多，有些組分的抗菌效果并不理想，且采用提取液，未進(jìn)行分離提純，對(duì)于新鮮果蔬的外觀形態(tài)及氣味有一定影響，但是暫未公布具體的保鮮技術(shù)及其具體用途。因此，需要研究出一種新型、綠色、環(huán)保并且價(jià)格低廉的功能抑菌材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種纖維素基胍鹽抑菌功能材料及其制備方法，采用離子液體為反應(yīng)介質(zhì)，對(duì)纖維素進(jìn)行均相胍基接枝，制備無(wú)污染、成本低、可降解的纖維素基胍鹽抑菌材料。
[0006]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種纖維素基胍鹽抑菌功能材料，使用含不飽和鍵改性胍鹽低聚物在離子液體中對(duì)纖維素進(jìn)行均相接枝，得到纖維素胍鹽低聚物，纖維素胍鹽低聚物中起抑菌效果的是聚單胍或聚雙胍重復(fù)單元，通過(guò)不飽和鍵與纖維素的羥基鍵合，纖維素基胍鹽抑菌功能材料的結(jié)構(gòu)式為:
[0007]
【權(quán)利要求】
1.一種纖維素基胍鹽抑菌功能材料，其特征在于，使用含不飽和鍵改性胍鹽低聚物在離子液體中對(duì)纖維素進(jìn)行均相接枝，得到纖維素胍鹽低聚物，纖維素胍鹽低聚物中起抑菌效果的是聚單胍或聚雙胍重復(fù)單元，通過(guò)不飽和鍵與纖維素的羥基鍵合，纖維素基胍鹽抑菌功能材料的結(jié)構(gòu)式為: 其中，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維素基胍鹽抑菌功能材料，其特征在于，所述纖維素為棉漿柏、木材漿柏、竹漿柏和草漿柏中的一種或多種混合漿柏中提取的天然纖維素。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維素基胍鹽抑菌功能材料，其特征在于，所述纖維素胍鹽低聚物中的胍鹽低聚物為聚六亞甲基胍，其中重復(fù)單元為六亞甲基單胍或六亞甲基雙胍，其結(jié)構(gòu)式如下:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維素基胍鹽抑菌功能材料，其特征在于，所述胍鹽低聚物中引入的含不飽和鍵物質(zhì)為丙烯酸、丙烯酸酯類和甲基丙烯酸縮水甘油酯中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維素基胍鹽抑菌功能材料，其特征在于，所述離子液體為咪唑鹵化鹽離子液體、咪唑醋酸鹽離子液體、氨基酸離子液體和吡啶類離子液體中的一種。
6.—種如權(quán)利要求1~5任一項(xiàng)所述的纖維素基胍鹽抑菌功能材料的制備方法,其特征在于，包括以下步驟: (1)離子液體溶解纖維素:用離子液體溶解纖維素時(shí)，溫度為60~120°C,攪拌時(shí)間為6~10h，離子液體和纖維素的質(zhì)量比8:1~20:1。 (2)改性胍鹽低聚物:異丙醇或異丁醇中加入己二胺鹽酸鹽和胺鹽，其中己二胺鹽酸鹽和胺鹽的質(zhì)量比為(2~7):1，合成溫度為120~160°C，反應(yīng)時(shí)間為16~24h，得到胍鹽低聚物，再滴加丙烯酸、丙烯酸酯類或甲基丙烯酸縮水甘油酯，其中丙烯酸、丙烯酸酯類或甲基丙烯酸縮水甘油酯與胍鹽低聚物摩爾比為(0.7~1.05):1，反應(yīng)溫度80~140°C，反應(yīng)時(shí)間5~15h，得到含不飽和鍵的胍鹽低聚物。 (3)接枝纖維素:按照胍鹽低聚物和纖維素的質(zhì)量比為1:(0.3~1)，引發(fā)劑和纖維素的質(zhì)量比為(0.1~0.7):1，在步驟(1)得到得纖維素溶液中加入引發(fā)劑和步驟(2)得到的改性胍鹽低聚物進(jìn)行接枝，接枝溫度為30~100°C，接枝時(shí)間為10~130min。 (4)將改性后纖維素溶液經(jīng)相分離、抽真空、成型加工的工藝，最終制成纖維素基胍鹽抑菌功能材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的纖維素基胍鹽抑菌功能材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中引發(fā)劑為硝酸鈰銨、過(guò)硫酸銨、過(guò)氧化氫和偶氮二異丁腈中的一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的纖維素基胍鹽抑菌功能材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)為將改性后纖維素溶液利用沉淀劑對(duì)其進(jìn)行相分離，然后抽真空干燥再對(duì)其進(jìn)行成型加工制備出纖維素基胍鹽抑菌功能材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的纖維素基胍鹽抑菌功能材料的制備方法，其特征在于，所述沉淀劑為水和其它有機(jī)小分子溶劑中的一種。
【文檔編號(hào)】C08G73/00GK103897199SQ201410112588
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年3月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月25日
【發(fā)明者】高珊珊, 王建華, 張紀(jì)娟 申請(qǐng)人:曲阜師范大學(xué)