[发明专利]具有表面迁移特性的多官能团硅烷杀菌剂及其制备和应用

说明书

本发明提供一种具有表面迁移特性的多官能团硅烷杀菌剂，具有通式(Ⅰ)所示的结构，并给出了具体制备方法和应用，该化合物含有性能互补、具有协同作用的卤胺和季铵盐多官能团，且优化了卤胺和季铵盐的比例，另外，杀菌剂中的含氟卤代烷的张力小、刚性强，具有表面迁移特性，能将季铵盐和卤胺携带到材料表面，有利于接触杀菌，且能更容易地插入病菌的细胞壁，提升杀菌效果。

技术领域

本发明属于功能高分子领域，具体地说，涉及一种含一季铵盐/双卤胺多官能团，且具有表面迁移特性的硅烷杀菌剂的制备和应用。

背景技术

性能优越的杀菌剂，是保护人类健康，制备高附加值的功能材料的保障。杀菌剂的性能，主要体现在两个方面：

首先，病菌的种类繁多，结构各异，单一的杀菌基团很难对所有的病菌都有良好的灭菌效果。制备含有性能互补杀菌基团的杀菌剂，是取得良好杀菌效果的关键策略。季铵盐水溶性好，通过其正电中心吸引、穿破带负电的病菌而杀菌，杀菌不消耗，但是杀菌效率较低；卤胺通过释放卤正离子，氧化病菌细胞内物质而杀菌，效率高,但是水溶性差且杀菌时消耗。因此，将季铵盐和卤胺组合到一起，形成复合杀菌基团，季铵盐会改善卤胺憎水的缺陷，并通过静电吸引病菌加速到达卤胺附近，从而使得高效的卤胺充分发挥作用，获得协同杀菌效应。由于在此类复合杀菌基团中，卤胺是杀菌的主要贡献者，因此发明新的、卤胺含量和比例高的杀菌剂，能提升杀菌效率、丰富杀菌剂的种类。

其次，杀菌能力是一种表面能力，只有位于表面的杀菌基团才能接触和杀灭病菌。为了降低渗入人体的危险，并增加使用的稳定性，杀菌剂在实施时一般是以聚合物形式存在。季铵盐和卤胺都属于强极性基团，从热力学的理论可知，它们容易被张力小的聚合物主链和其它成分埋覆在下面，因而不能接触杀菌。发明杀菌基团易于到达表面的杀菌剂，从而参与到杀菌过程中，是杀菌领域的另一个创新要素。

发明内容

基于上述分析，本发明的硅烷杀菌剂含有一个季铵盐和两个卤胺，即增加了杀菌能力强的卤胺的数量和比例；其次，碳氟化合物具有已知最低的表面张力，本发明利用碳氟化合物构建季铵盐/双卤胺复合杀菌基团，季铵盐/双卤胺随着低表面张力的碳氟化合物迁移到杀菌层的最外表面，有利于接触和杀灭病菌。另外，碳氟结构刚性强，容易插入病菌的细胞壁，形成更强大的杀菌性能。

本发明所述的一种具有表面迁移特性的一季铵盐/双卤胺硅烷杀菌剂，具有通式(Ⅰ)所示的结构：

其中，R为甲基、乙基或丙基中的任意一种；

X为Cl或Br中的任意一种；

m为2～7之间任意整数。

n为2～6之间任意整数。

本发明同时提供了上述一种具有表面迁移特性的一季铵盐/双卤胺硅烷杀菌剂的制备方法，包括：

(1)将含氟醇与通式为(II)的物质反应，生成含氟卤代烷；

其中，X＝Cl,Br(Ⅱ)

(2)将3–(N,N–二甲基)-5-羟基苯甲醛与2,4,6–嘧啶三酮经过Knoevenagel反应，生成含有一个叔胺，两个酰亚胺型N–H的杀菌前驱物；

(3)将步骤(2)生成的杀菌前驱物与通式如(III)的硅烷反应，生成硅烷杀菌前驱物；

其中，R为甲基、乙基或丙基中的任意一种

(4)使用(1)生成的含氟卤代烷，将步骤(3)生成的硅烷杀菌前驱物中的叔胺转化为杀菌的季铵盐；

(5)将步骤(4)所生成的产物，用卤化试剂，卤化生成卤胺杀菌基团；