專利名稱：一種耐熱型復(fù)合抗菌功能材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種抗菌功能材料及其制備方法，特別是涉及一種以離子液體和無 機(jī)載體為原料，合成一種新型耐熱型復(fù)合抗菌功能材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
耐熱型復(fù)合抗菌功能材料是目前抗菌材料研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域，這種材料既具有這 種復(fù)合材料既具有無機(jī)材料耐高溫的特性，又具有有機(jī)抗菌材料光譜抗菌，殺菌效果 好，殺菌速度快的優(yōu)點(diǎn)。醋酸洗必泰等有機(jī)抗菌材料已經(jīng)被成功加入到無機(jī)層狀載體材 料如水滑石、蒙脫土之中，但是這些復(fù)合抗菌材料的耐受溫度不到200°C，在一些需要 耐受高溫的工藝中(如塑料、樹脂等工藝)，還難以達(dá)到工藝所要求的溫度下限。也就 是說該材料的應(yīng)用受到限制。例如參考文獻(xiàn)1(D，Yang. ； P.Yuan. ； J.X.Zhu. ； H.-P. He., Synthesisi and charzcterization of antibacterial compounds suing montmorillonite and chlorhexidine acetate.J.Therm.Anal.Calorim.2007, 89(3)，847-852)所介紹的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于為了充分利用有機(jī)抗菌材料的廣譜抗菌性能，提高有機(jī)抗 菌材料的耐熱性能；從而提供一種將具有良好抗菌性能的離子液體與a-磷酸氨鈦進(jìn)行 插層組裝，合成耐熱型復(fù)合抗菌功能材料。該材料對(duì)敏感菌的抗菌效率在90%以上，具 有能在250°C及以上的溫度保持結(jié)構(gòu)和抗菌性能不變。本發(fā)明的另一目的提供一種制備耐熱型復(fù)合抗菌材料的方法，該制備方法有利 于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，合成成本低、工藝簡(jiǎn)單，而且所合成的產(chǎn)品純度高，產(chǎn)率高。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明提供的一種耐熱型復(fù)合抗菌功能材料，其特征在于其為離子液體與 a-磷酸氨鈦進(jìn)行插層組裝合成得到耐熱型復(fù)合抗菌功能材料，所述的耐熱型復(fù)合抗菌功 能材料的化學(xué)通式如下Ti(A)b(P04)2 ；其中，式中A代表離子液體的陽(yáng)離子，b為1或2;所述的離子液體為咪唑離子液體。在上述的技術(shù)方案中，所述的無機(jī)載體材料為a-磷酸氨鈦(分子結(jié)構(gòu)式為 Ti(NH4P04)2 H20),其合成過程為a-磷酸氫鈦與氨水按照摩爾比1 10 10 1 混合，采用常規(guī)合成工藝進(jìn)行合成，a-磷酸氫鈦層板-OH基團(tuán)上的H+被NH4+取代而 得到a-磷酸氨鈦。本發(fā)明提供的耐熱型復(fù)合抗菌功能材料的制備方法包括以下步驟1)按照離子液體與a -磷酸氨鈦的原料摩爾比為1 10 10 1的比例配料；其中，所述的離子液體為咪唑離子液體；2)在常壓下將步驟1)稱取的離子液體和a -磷酸氫鈦放入溫度為20°C 90°C 的溶劑中，按離子液體和無機(jī)載體材料總量與溶劑的質(zhì)量比為1 1 1 1000的比例
3混合攪拌，進(jìn)行合成反應(yīng)2小時(shí) 72小時(shí)；離子液體的陽(yáng)離子基團(tuán)與a-磷酸銨鈦層 板-OH上的H+發(fā)生離子交換反應(yīng)，使離子液體得以進(jìn)入到a-磷酸銨鈦的層間，與層板 上的-0—緊密結(jié)合，合成了離子液體插層0-磷酸銨鈦的沉(八\@04)2復(fù)合抗菌材料溶 液；3)然后將步驟2)得到的Ti(A)b(P04)2復(fù)合抗菌材料溶液，進(jìn)行離心分離，再用 水和乙醇充分洗滌，經(jīng)常溫常壓真空干燥，得到Ti(A)b(P04)2的粉末狀的離子液體插層 a-磷酸銨鈦復(fù)合抗菌材料；其中，式中A代表離子液體的陽(yáng)離子，b為1或2。在上述的技術(shù)方案中，所述的a -磷酸氨鈦(分子結(jié)構(gòu)式為Ti(NH4P04)2 H20) 由a-磷酸氫鈦與氨水按照摩爾比1 10 10 1混合，采用常規(guī)合成工藝進(jìn)行合 成，a -磷酸氫鈦層板-OH基團(tuán)上的H+被NH4+取代而得到a -磷酸氨鈦。在上述的技術(shù)方案中，所述的離子液體與a-磷酸氨鈦配料比例，優(yōu)選離子液 體與a-磷酸氨鈦的摩爾比為1 1 1 2。在上述的技術(shù)方案中，所述的溶劑為水和乙醇混合物，水所占的體積比例為 10 90%;乙醇所占的比例為10 90%。本發(fā)明的制備方法提供的耐熱型復(fù)合抗菌功能材料對(duì)抗菌敏感菌的抗菌率在 90%以上。所述的抗菌敏感菌種為革蘭氏陽(yáng)性菌(gram-positive bacteria)和革蘭氏陰性菌 (gram-negative bacteria)。 主要包括大腸埃希式菌屬(Escherichia coli)、金色葡萄球菌屬 (Staphylococcus aureus)、鏈霉菌屬(Streptomyces)、鏈球菌屬(Streptococcus)禾口嗜月市軍團(tuán) 菌(legionella pneumophila)。本發(fā)明的耐熱型復(fù)合抗菌功能材料與現(xiàn)有的抗菌材料相比，其優(yōu)點(diǎn)在于由于本發(fā)明的耐熱型復(fù)合抗菌功能材料是通過將離子液體的陽(yáng)離子基團(tuán)與 a-磷酸氨鈦層板-OH上的-NH4+發(fā)生離子交換反應(yīng)，使離子液體得以進(jìn)入到a-磷酸氨 鈦的層間，與層板上的-0—緊密結(jié)合，所形成的離子液體插層a-磷酸氨鈦的產(chǎn)物。該 離子液體插層a-磷酸氨鈦的產(chǎn)物經(jīng)XRD(X射線衍射)和FTIR (紅外光譜)檢測(cè)，實(shí)驗(yàn) 結(jié)果表明離子液體已經(jīng)成功地嵌入到a-磷酸鋯的層間，TG-FTIR (熱重-紅外聯(lián)用)實(shí) 驗(yàn)證實(shí)了 a-磷酸鋯的存在提高了離子液體的熱反應(yīng)溫度，并且a-磷酸鋯層板和離子液 體之間具有很強(qiáng)的主客體效應(yīng)，使得所合成的耐熱型復(fù)合抗菌功能材料具有很高的耐熱 性；能在250°C及以上的溫度保持結(jié)構(gòu)和抗菌性能不變。該材料具有光譜抗菌、環(huán)境友好、熱穩(wěn)定性好和緩釋效果好。對(duì)敏感菌的抗菌 效率在90%以上。其次，產(chǎn)品價(jià)格低廉，對(duì)所離子液體的用量具有可控性，是一種環(huán)境友好的抗 菌材料。本發(fā)明提供的制備耐熱型復(fù)合抗菌功能材料的方法，從兩個(gè)方面解決了已有技 術(shù)存在的問題(1)將咪唑類離子液體作為抗菌組分(咪唑類離子液體是指一類含有咪唑 基團(tuán)的離子液體的總稱)，國(guó)內(nèi)外研究表明，咪唑類有機(jī)物表現(xiàn)出良好的抗菌性能，同時(shí) 分解溫度一般都在300°C以上，具有良好的耐熱性。(2) a-磷酸氨鈦?zhàn)鳛闊o機(jī)載體。本 發(fā)明中所使用的a-磷酸氨鈦是a-磷酸氫鈦與氨水進(jìn)行插層組裝后得到的一種具有良好 陽(yáng)離子交換能力的層狀化合物，它具有較大的層間距，易于與有機(jī)物進(jìn)行插層組裝。該 方法有利于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。


圖1是本發(fā)明離子液體插層a -磷酸氨鈦的結(jié)構(gòu)示意圖。圖面說明如下
權(quán)利要求
1.一種耐熱型復(fù)合抗菌功能材料，其特征在于其為離子液體與α-磷酸氨鈦進(jìn)行 插層組裝合成得到耐熱型復(fù)合抗菌功能材料，所述的耐熱型復(fù)合抗菌功能材料的化學(xué)通 式如下Ti(A)b(PO4)2 ；其中，式中A代表離子液體的陽(yáng)離子，b為1或2;所述的離子液體為咪唑離子液體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐熱型復(fù)合抗菌功能材料的制備方法，其特征在于所述 的α-磷酸氨鈦是由α-磷酸氫鈦與氨水按照摩爾比為1 10 10 1混合，采用合 成工藝將α-磷酸氫鈦層板-OH基團(tuán)上的H+被NH4+取代而制得的α-磷酸氨鈦。
3.—種耐熱型復(fù)合抗菌功能材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟1)按照離子液體與無機(jī)載體的摩爾比為1 10 10 1的比例配料；其中，所述的離子液體為咪唑離子液體；2)在常壓下將步驟1)稱取的離子液體與無機(jī)載體材料，放入溫度為20°C 90°C的溶 劑中，按所稱取離子液體和無機(jī)載體材料的總量與溶劑以1 1 1 1000的質(zhì)量比混 合攪拌反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為2小時(shí) 72小時(shí)，至完全反應(yīng)后，得到離子液體插層α-磷酸 氨鈦耐熱型復(fù)合抗菌功能材料溶液；3)然后將步驟2)得到的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合抗菌材料溶液離心分離，用水和乙醇充分洗 滌，在常溫常壓下進(jìn)行真空干燥，得到粉末狀的離子液體插層α-磷酸氨鈦耐熱型復(fù)合 抗菌功能材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的耐熱型復(fù)合抗菌功能材料的制備方法，其特征在于所述 的離子液體與α-磷酸氨鈦配料比例，優(yōu)選離子液體與α-磷酸氨鈦的摩爾比為1 1 1 2。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的耐熱型復(fù)合抗菌功能材料的制備方法，其特征在于所述 的α-磷酸氨鈦是由α-磷酸氫鈦與氨水按照摩爾比為1 10 10 1混合，采用合 成工藝將α-磷酸氫鈦層板-OH基團(tuán)上的H+被NH4+取代而制得的α-磷酸氨鈦。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的耐熱型復(fù)合抗菌功能材料的制備方法，其特征在于在步 驟2)中所述的溶劑為水和乙醇的混合物，其中，水占總體積的10 90% ；乙醇占總體 積的10 90%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種耐熱型復(fù)合抗菌功能材料及制備方法。該制備方法包括按照離子液體與α-磷酸氨鈦為摩爾比1∶10～10∶1的比例配料；在常壓下將離子液體與α-磷酸氨鈦在溶劑中混合，在攪拌條件下進(jìn)行插層組裝，離心分離，用水和乙醇充分洗滌，經(jīng)常溫常壓真空干燥，制得到粉末狀離子液體插層α-磷酸氨鈦耐熱型復(fù)合抗菌功能材料。該材料具有如下的化學(xué)通式Ti(A)b(PO4)2；式中A為離子液體的陽(yáng)離子，b為1或2。該方法合成成本低、工藝簡(jiǎn)單。該抗菌材料能在250℃及以上的溫度保持結(jié)構(gòu)和抗菌性能不變，對(duì)敏感菌的抗菌效率在90％以上。
文檔編號(hào)A01N43/50GK102007910SQ201010531480
公開日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2010年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者李丹, 陳運(yùn)法 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院過程工程研究所