[发明专利]甜菜碱型抗菌高吸水性树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种抗菌型高吸水性树脂及其制备方法，属于功能高分子材料领域。

背景技术

高吸水树脂(SAP)又称高吸水剂、保水剂、保湿剂，是一种具有高吸水保水能力的轻度交联的功能高分子材料。目前SAP广泛应用于妇女儿童卫生材料、水溶胀密封材料、包装材料、建筑材料、农林业保水抗旱材料等。其中市场最大的是在婴儿尿不湿和妇女卫生巾领域。以前的专利提出了利用不同原料和方法制备高吸水性树脂，包含了树脂洗液率和洗液速度改善的问题。但作为在工业、农林、日用化工行业广泛使用的SAP，按照其用途所要求的性能特点各不相同。据报道，目前世界上作为女性卫生巾和化妆品用的SAP占总产量的80％以上，它不但要求较高的吸水性和保水性，而且需要一定的抗菌杀菌性能。研究表明，妇女的一生中，70％以上的人会感染细菌造成妇科疾病，这与卫生巾用吸水树脂不具备抗菌性具有很大的关系。同时，婴儿和老人在使用此类卫生用过程中，对细菌的抵抗能力弱，细菌的滋生对他们的健康也极为不利。

市场上为了使吸水树脂得到更广泛的应用，人们在其中添加抗菌剂，从而获得抗菌高吸水树脂。使用的抗菌剂课归纳为无机类、有机类和天然类。天然抗菌剂因来源、提取水平、成本等条件的限制，其应用推广有一定的困难，同时天然抗菌剂存在稳定性差，有色度等问题，应用范围窄。无机抗菌剂多数含有银离子。首先，银离子成本价格高。其次，贴身时可能会透过皮肤进入人体内部，由于其与人体的亲和力较大，容易在体内沉积影响健康。而且，银离子易变成棕色氧化银，降低抗菌性。目前市场上应用的抗菌材料多数仍为有机抗菌剂，有机类抗菌剂存不但耐热性、稳定性较差，其分解产物和挥发物可能对人体有害；而且有机小分子易迁移，毒理安全性差。因此，如果在功能高分子上引入一定量的有机抗菌性基团，不仅功能高分子原来的性能不变；而且稳定性提高、毒理性降低。该新型功能高分子改善了有机抗菌剂的缺点，开拓了日化应用新领域。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高吸水性树脂及其制备方法，该树脂由不饱和甜菜碱、丙烯酸类和丙烯酰胺类单体共聚交联而成，因此，既具有优异的耐盐性，又同时具有较好的抗菌杀菌性能。

本发明所述的抗菌型高吸水性树脂是采用自由基水溶液共聚合法制备的。该共聚树脂的聚合单体包括两性离子单体不饱和甜菜碱、由碱部分中和的丙烯酸阴离子性单体和非离子性单体丙烯酰胺。聚合引发体系为氧化还原引发体系，氧化剂为过硫酸铵，还原剂为亚硫酸氢钠，交联剂为N，N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)。

其重量百分比为：

共聚单体：中和度为60～70％的丙烯酸60～80；丙烯酰胺0～20；不饱和类甜菜碱10～20；

交联剂：N，N’-亚甲基双丙烯酰胺0.01～0.20；

引发剂：过硫酸铵0.5～1.0；亚硫酸氢钠0.4～0.8。

该抗菌型高吸水性树脂的制备方法包括下列步骤：

(a)不饱和甜菜碱的合成

将甲基丙烯酸二甲氨乙酯(DMAEMA)或二甲胺基丙基甲基丙烯酰胺(DMAPMA)加人到装有电动搅拌器、通氮管和冷凝管的反应瓶中，依次加入阻聚剂、氯乙酸钠(由氯乙酸和NaOH中和反应制得)和蒸馏水，体系为悬浮浑浊液.反应温度控制在50～80℃，调节溶液的pH为7～8.随着反应的进行，浑浊液逐渐变得澄清，反应至预定时间结束.用丙酮和无水乙醚的混合物提纯，得到白色固体，产物真空干燥，得到丙烯酸甜菜碱单体。

(b)共聚交联反应

常温常压条件下，用碱溶液将丙烯酸中和至pH 5.0～7.0；加入丙烯酰胺、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺、不饱和甜菜碱，充分搅拌至完全溶解，冷却至室温；向混合液中加入亚硫酸氢钠和过硫酸铵，搅拌，控制反应温度60～90℃，体系粘度逐渐加大并伴有放热现象。反应20～60min后，得到聚合物。将聚合物凝胶切粒、干燥、粉碎、过筛，得到甜菜碱型抗菌高吸水性树脂。

该抗菌型高吸水性树脂采用溶液共聚法制备，在氧化还原引发体系中进行。该产品对多种霉菌有抑制作用，具有较宽的抑菌谱；而且合成采用两性离子单体、阴离子性单体和非离子单体多元共聚制备的高吸水性树脂，吸水率、耐盐性和吸水速度比均聚物或二元共聚物明显提高。

本发明树脂的抗菌性能按如下方法测试：