[发明专利]聚乙烯亚胺抗菌功能化聚合物及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种抗菌聚合物，具体涉及一种聚乙烯亚胺抗菌功能化聚合物及其制备方法与在造纸中的应用。

背景技术

随着人们生活水平的提高、安全健康意识的增强，对无毒、环保、安全卫生的抗菌防霉材料和产品的追求也更加迫切。目前，用于抑菌和消灭有害微生物的杀菌剂大多为有机抗菌剂（季铵盐类、吡啶类、胍盐类、卤代烷类等）、天然高分子（壳聚糖及其衍生物）和无机抗菌剂（银系抗菌剂等）。目前研究较多的高分子抗菌剂是胍盐聚合物，是一种广谱、高效、无刺激、稳定性好的新型杀菌剂。

近年来，胍盐及其衍生物被引入到高聚物结构中，所得到的胍盐类高分子抗菌剂具有广谱、高效的抗菌性能，良好的水溶性，而且对人体无刺激、安全无毒。胍盐类高分子的抗菌机理：胍盐基团有一正电荷中心[N⁺]，在电场的影响下，细胞膜中酶的代谢功能不活泼，呼吸功能受到破坏；可通过渗透扩散等作用，吸附带负电荷的微生物，并破坏其细胞结构和物质能量代谢，从而起到杀菌的作用。

目前，使用胍盐聚合物作为抗菌剂的方法有两种：一种是简单共混，一种是化学键合。当胍盐聚合物简单共混于树脂等产品中时，容易因其易溶于水而使产品失去长效抗菌性。而利用化学键合的方法将胍盐基团接枝到聚合物基质材料上能够避免因抗菌剂流失而造成的污染及其制品抗菌效果不持久的问题，扩大了其作为抗菌改性剂在塑料、纤维、涂料、纸制品等方面的运用。CN101747363公开了一种有机硅胍盐杀菌剂的制备方法，该有机硅胍盐杀菌剂是独特键结性的非释放型的抗菌剂，可永久键合在物质表面形成抗菌层。利用有机硅与胍盐结合，不仅能够弥补常见的胍类抗菌剂存在耐热性差，易在环境中析出等缺点，同时可以满足一些高纯度产品的需求，从而获得安全高效的新型抗菌材料，也可作为旅游便携杀菌剂、家庭织物杀菌剂以及皮革防腐剂等。

纸制品是人们生产和生活中不可或缺的产品，被广泛应用于日常生活中，而目前工业化的此类产品都不具有抗菌功能。现阶段，在涂料和纸制品方面胍盐类抗菌剂的研究相对广泛和深入。CN102561107A公开了一种抗菌纸涂料及其制备方法，其中抗菌涂料由壳聚糖双胍盐酸盐、纳米二氧化钛、羧基丁苯胶乳等组成。具体方法是在常温常压下，按一定的顺序混合组分再经高速分散制备出固含量为30%的抗菌纸涂料。中国发明专利申请CN102587196A公开了一种基于层间自组装技术制备抗菌纸的方法，它将具有抗菌功能的阳离子聚电解质壳聚糖双胍盐酸盐与阴离子羧甲基纤维素在纤维的表面进行交替沉积，制备层状有序的自组装多层超薄膜，能够赋予纸页良好的抗菌性能的同时提高纸页的强度性能。中国发明专利申请CN103012606公开了一种接枝双胍盐齐聚物的改性淀粉及其制备方法和应用。该方法采用化学键将双胍盐齐聚物接枝到淀粉大分子链上，与天然纸浆、合成纤维或者粘结剂共混制备得到高效广谱抗菌防霉性能，同时对人体健康安全无害的纸张、纺织品或粘结剂，相比较单胍盐齐聚物它的相对成本较低，抗菌有效成分含量更高。但该方法需要利用偶联剂才能将双胍盐齐聚物接枝到淀粉分子上，同时向造纸浆料中添加该产物仅得到具有抗菌防霉性能的纸张，而纸张的强度性能（尤其是湿强性能）变化并不明确。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点和不足，本发明提供一种具有较强抗菌功能，且能改进纸张强度的聚乙烯亚胺抗菌功能化聚合物及其制备方法。

本发明的另一目的是提供聚乙烯亚胺抗菌功能化聚合物在造纸中的应用。

本发明通过分子设计，将具有抗菌功能的胍盐基团接枝到聚乙烯亚胺上，制备了具有抗菌功能的聚乙烯亚胺聚合物。同时通过环氧化物对其进一步改性，反应形成特定增湿强性基团，实现增加纸张湿强的效果。由于聚乙烯亚胺容易改性，同时具有能够良好地附着在纸幅上等优点，相比现有技术中的抗菌剂，本发明所得的抗菌聚合物抗菌性更强、增湿强的效果也更明显，因此，实用性也明显增强。

本发明的目的具体通过下述技术方案得以实现：

一种聚乙烯亚胺抗菌功能化聚合物的制备方法，包括以下步骤：

（1）将胍类物质和高分子聚乙烯亚胺在60℃～120℃下反应2h～12h，控制反应的pH值为2～7，将反应产物进行透析24～48h，得到胍盐化聚乙烯亚胺溶液；或者是将胍类物质和高分子聚乙烯亚胺放在辐射功率为200～700W的微波合成器中，在60℃～90℃下反应10min～60min，控制反应的pH值为2～7，将反应产物进行透析24～48h，得到胍盐化聚乙烯亚胺溶液；