一种多酰胺抗菌剂、制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种多酰胺抗菌剂、制备方法及其应用。它以氨烷基硅烷偶联剂为原料，与丁二酸酐反应生成N-(三烷氧基硅烷基)-羧丙基甲酰胺,再由羧基与乙二胺反应得到含两个酰胺基的N-(三烷氧基硅烷基)-N′-氨乙基-丁二酰胺，将伯胺基与异氰酸酯反应生成脲基、得到N-(三烷氧基硅烷基)-N′-(N′″-烷基脲-N″-乙基)丁二酰胺，产物为具有线性结构的脂肪族多酰胺。由于在分子结构中引入多个氮氢键（N-H），用于织物整理时将N-H卤化可在纤维表面获得多个氮卤键（N-X），在低浓度时具有很强的杀菌效果。同时，多酰胺硅烷结构中的三个烷氧基硅基活性基团可与纤维表面反应，提供耐水洗、耐久性，及优越的综合整理性能。

【技术实现步骤摘要】
一种多酰胺抗菌剂、制备方法及其应用
本专利技术涉及一种抗菌剂、制备方法及其应用，特别涉及一种多酰胺抗菌剂、制备方法及应用于对织物进行抗菌整理。
技术介绍
常用的纺织品抗菌剂主要有季铵盐、季膦盐、金属及其氧化物、壳聚糖和卤胺抗菌剂等，其中大多数抗菌剂都存在一些缺点或不足之处，比如耐洗性、稳定性较差，有一定毒性等，这使它们的应用受到很大限制。季铵盐类抗菌剂杀菌效率较低、细菌有抗药性、不易降解等缺点；金属及其氧化物大多数对身体和环境具有较大的毒性。壳聚糖及其衍生物虽然是环境有好的，但是其抗菌性能受环境酸碱性的影响较大。酰胺（或酰脲）类纺织品整理剂由于受阻胺氮原子可以被卤化，形成的N-卤键活泼、分解释放的卤正离子可杀灭细菌和病毒等微生物，因此作为杀菌表面的活性物质应用于织物整理时,具有杀菌效率高、杀菌速度快等优点。5，5-二甲基海因是一种经典的受阻胺杀菌剂，其为具有五元杂环结构的化合物，分子结构中的酰胺官能团很容易和氯气、溴素、次氯酸钠或次溴酸钠等卤化试剂发生反应生成1，3-二氯-5，5-二甲基海因（DCDMH)、1，3-二溴-5，5-二甲基海因（DBDMH）、1-溴-3-氯-5，5-二甲基海因（BCDMH）。由海因杂环可提供两个不同的杀菌N-卤键，具有良好的杀菌活性，这些卤化的5，5-二甲基海因是白色或橘黄色结晶粉末，其活性卤素含量很高，在干燥情况下相当稳定；在水中则有较小的溶解度，可缓慢释放出卤素正离子而具有很强的杀菌功效。美国奥本大学化学与生物学工程实验室、聚合物与纤维工程实验室以及营养学与食品工程实验室在最近二十年里合成了大量的杂环结构用作杀菌剂，如乙内酰脲类、恶唑烷酮类、咪唑烷酮类、三嗪类等。这些杀菌剂对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、念珠菌等细菌的抗菌效果非常明显，可快速杀死细菌，并且其耐洗、耐磨和耐紫外光性能也得到较大的提高和改善。与海因结构相同，奥本大学的科研工作者们主要从杂环结构研究卤胺抗菌剂，且所合成的抗菌剂中一般包含1~2个氮氢键（N-H），如合成的恶唑烷酮类和咪唑烷酮类等可以形成的氮卤键（N-X）最多只有两个。（参见文献：RenXH等人.JournalofBiomedicalMaterialsResearchPartA.2008年,第385页-390页和RenXH等人.ColloidsandSurfacesA:Physicochem.Eng.Aspects.2008年,第317期,第711页-716页）。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是克服现有技术存在的卤胺抗菌剂其抗菌活性和耐久性不能兼顾的不足，提供一种抗菌效率高、杀菌功能持久、综合性能优越的多酰胺抗菌剂及其制备方法，并用作抗菌整理剂，应用于对织物进行抗菌整理。为达到上述专利技术目的，本专利技术所采用的技术方案是提供一种多酰胺抗菌剂，它为N-(三烷氧基硅基烷基)-N′-(N‴-烷基脲-N″-乙基)丁二酰胺，具有如下结构：，其中，R为-CH3或-CH2CH3；m为0或1；n为5～17的整数。本专利技术技术方案还包括上述多酰胺抗菌剂的制备方法，具体步骤如下：（1）加成反应①按重量计，在反应器中投入1份丁二酸酐，1～20份溶剂和1～5份氨烷基硅烷偶联剂，在氮气保护、室温条件下进行加成反应；②将得到的反应液以甲醇洗涤，过滤除去固体杂质、蒸馏除溶剂后得到无色透明黏稠物N-(三烷氧基硅基烷基)-羧乙基甲酰胺；（2）酰胺化反应①按重量计，将0.5～2份乙二胺溶解在1～10份溶剂中，得到乙二胺溶液；②按重量计，在反应器中投入3份N-(三烷氧基硅基烷基)-羧乙基甲酰胺和5～20份溶剂，氮气保护下，加入1～3份N,N'-羰基二咪唑，室温条件下进行酰胺化反应1～8小时；③将反应后得到的溶液缓慢滴加到乙二胺溶液中，滴加时间为0.1～3小时;滴加完毕后在氮气保护、室温条件下进行置换反应,反应时间为1～10小时；④减压蒸馏除去溶剂，再用甲苯萃取，过滤、减压蒸馏除去甲苯，得到无色透明黏稠的酰胺化产物N-(三烷氧基硅基烷基)-N′-氨乙基-丁二酰胺；（3）脲基化反应①按重量计，将2～10份异氰酸酯溶解在5份干燥丙酮中，得到异氰酸酯溶液；②按重量计，在反应器中投入6～8份步骤（2）得到的酰胺化产物N-(三烷氧基硅基烷基)-N′-氨乙基-丁二酰胺和35～60份干燥丙酮，再加入0.1～0.5份二月桂酸二丁基锡，升温至40～80℃，缓慢滴加异氰酸酯溶液，保温条件下进行脲基化反应1～12小时；③将得到的反应液进行减压蒸馏后处理，除去丙酮，得到淡黄色油脂状物N-(三烷氧基硅基烷基)-N′-(N‴-烷基脲-N″-乙基)丁二酰胺。本专利技术的一个优选方案是：加成反应中，氨烷基硅烷偶联剂为氨乙基三甲氧基硅烷、氨乙基三乙氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷和氨丙基三乙氧基硅烷中的任意一种；所述的溶剂为乙醚，四氢呋喃和1,4-二氧六环中的任意一种，或任意两种的混合物，加成反应时间为2～36小时。酰胺化反应中,溶剂为乙醚，四氢呋喃和1,4-二氧六环中的任意一种，或任意两种的混合物；所述的滴加时间为0.5～6小时，所述的置换反应时间为1～12小时；酰胺化反应时间为1～12小时。脲基化反应中，异氰酸酯为具有不同碳链长度的烷基异氰酸酯CH3-(CH2)n-N=C=O,其中，n为5～17的整数；所述的异氰酸酯溶液的滴加时间为0.2～2小时；保温条件为温度45～80℃、时间0.5～6小时；减压蒸馏后处理的条件为蒸馏真空度1～10mmHg，温度25～60℃。本专利技术所述的多酰胺抗菌剂的应用，配制乙醇的质量浓度为40%～80%的乙醇/水溶液，将多酰胺抗菌剂配制成质量浓度为1%～5%的乙醇/水溶液的混合液为抗菌整理剂，用于对织物进行整理。对织物进行整理的步骤为：将润湿后的织物浸入到抗菌整理剂中，室温条件下振荡处理后，进行轧液、预烘、焙烘，再经净洗剂洗涤、水洗、室温干燥后，将织物置于次氯酸钠溶液中处理，用盐酸调节pH值为7～8，室温条件下振荡处理后，再经去离子水充分水洗，烘干后得到抗菌织物。本专利技术的机理是：以氨烷基三烷氧基硅烷和丁二酸酐为原料，通过加成反应制备N-(三烷氧基硅基烷基)-羧乙基甲酰胺，再将N-(三烷氧基硅基烷基)-羧乙基甲酰胺与乙二胺反应得到N-(三烷氧基硅基烷基)-N′-氨乙基-丁二酰胺，由N-(三烷氧基硅基烷基)-N′-氨乙基-丁二酰胺与异氰酸酯反应制得N-(三烷氧基硅基烷基)-N′-(N‴-烷基脲-N″-乙基)丁二酰胺。反应式如下式：，其中，R=-CH3或-CH2CH3m=0或1；n=5~17的整数。本专利技术提供的多酰胺抗菌剂，由于在抗菌剂结构中引入了多达四个N-H，与传统的卤胺抗菌剂相比，用于织物抗菌整理时，在抗菌剂低浓度的情况下有很强的杀菌效果。且多卤胺硅烷结构中的三个烷氧基硅基活性基团可与纤维表面反应，能提供非常优越的耐水洗等耐久性，及优越的综合整理性能。与传统的多卤胺不同，本专利技术公开的多酰胺硅烷抗菌剂由于引入的多卤胺具有脂肪族线性结构，常温下为液态，方便在织物整理应用中的分散、整理，有很好的工艺性能。与现有技术相比，本专利技术提供的技术方案其有益效果在于：1、本专利技术提供的多酰胺抗菌整理剂在纤维表面可获得更多的氮卤键（N-X），在抗菌剂低浓度的情况下有很强的杀菌效果。2、多卤胺硅烷结构中的三个烷氧基硅基活性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多酰胺抗菌剂，其特征在于它为N‑(三烷氧基硅烷基)‑N′‑(N ‴‑烷基脲‑ N″‑乙基)丁二酰胺，具有如下结构： ，其中，R 为 ‑CH3 或 ‑CH2CH3 ；m为0或1；n为5～17的整数。

【技术特征摘要】
1.一种多酰胺抗菌剂的制备方法，所述多酰胺抗菌剂为N-(三烷氧基硅基烷基)-N′-(N-烷基脲-N″-乙基)丁二酰胺，具有如下结构：，其中，R为-CH3或-CH2CH3；m为0或1；n为5～17的整数，其特征在于包括加成反应、酰胺化反应和脲基化反应，具体步骤如下：（1）加成反应①按重量计，在反应器中投入1份丁二酸酐，1～20份溶剂和1～5份氨烷基硅烷偶联剂，在氮气保护、室温条件下进行加成反应；②将得到的反应液以甲醇洗涤，过滤除去固体杂质、蒸馏除溶剂后得到无色透明黏稠物N-(三烷氧基硅基烷基)-羧乙基甲酰胺；（2）酰胺化反应①按重量计，将0.5～2份乙二胺溶解在1～10份溶剂中，得到乙二胺溶液；②按重量计，在反应器中投入3份N-(三烷氧基硅基烷基)-羧乙基甲酰胺和5～20份溶剂，氮气保护下，加入1～3份N,N'-羰基二咪唑，室温条件下进行酰胺化反应1～8小时；③将反应后得到的溶液缓慢滴加到乙二胺溶液中，滴加时间为0.1～3小时;滴加完毕后在氮气保护、室温条件下进行置换反应,反应时间为1～10小...

【专利技术属性】
技术研发人员：李战雄，吴林，臧雄，蔡露，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32