抑菌型聚砜材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于聚砜材料技术领域，具体涉及一种抑菌型聚砜材料及其制备方法和应用。所述抑菌型聚砜材料的制备方法，先将交链孢酚甲醚溶于有机溶剂中，滴加K2CO3或Na2CO3溶液进行反应，得到高纯度交链孢酚甲醚盐；再将聚砜、多聚甲醛、盐酸加入有机溶剂中，混合均匀，加入催化剂，再和交链孢酚甲醚盐进行接枝反应，得到抑菌型聚砜聚合液；将抑菌型聚砜聚合液在乙醇中进行沉淀析出，得到抑菌型聚砜材料。本发明专利技术的抑菌型聚砜材料，同时对绿脓杆菌、大肠杆菌、乳酸链球菌、金黄色葡萄球菌均有极好的抑制性，确保了单体接枝的均匀性和稳定性，不仅赋予了聚砜膜抑菌效果，还提高了聚砜膜的亲水性和力学性能，延长了膜的使用寿命。延长了膜的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
抑菌型聚砜材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于聚砜材料
，具体涉及一种抑菌型聚砜材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]聚砜是一类耐高温以及高机械强度的工程塑料，具有优异的抗蠕变性，在双酚A类聚砜材料出现后成为继纤维素衍生物之后成为现阶段最重要生产量最大的制膜材料。聚砜类成膜材料大致可以分为：双酚A型聚砜、聚醚砜、聚芳砜、聚苯硫醚砜等几类，砜总体上呈线性大分子，分子链由砜基、亚苯基、二苯基砜、醚基及异丙基组成。不同的基团在分子链中被赋予不同的功能，由处于最高价的硫原子的砜基与苯基构成的二苯基砜，构成高度共轭体系，增加了分子链的稳定性，提供大分子的热氧化稳定性、刚性、强度和尺寸稳定性；聚砜分子链以刚性为主，同时醚链又赋予了分子链一定的韧性、柔性、加工性、溶解性和易流动性；而丙基则使分子链具有亲油性，同时会影响分子链的热定稳定性。
[0003]虽然聚砜具有诸多优点，但是随着人们使用需求提高，目前的聚砜材料不能满足特定方向使用，如在超滤膜方面，聚砜的抑菌功能较差，使超滤膜在使用过程中效果不佳。因此我们需要制备出具备抑菌功能的聚砜。专利CN112876682A公开了一种季铵盐聚砜抑菌液、制备方法及其应用，该季铵盐聚砜抑菌液对大肠杆菌有好的抑制效果，但是其抑菌种类相对单一，使用效果受限，而且水溶性聚砜在膜领域使用过程中易溶解，影响膜通量及膜的使用寿命，因此季铵盐聚砜在膜领域使用受限。
[0004]聚砜膜在使用过程中，生物污染是影响膜性能和使用寿命的重要因素，主要有以下三种影响：（1）由于微生物吸附在膜表面形成生物膜，导致膜运行期间效率下降；（2）细菌细胞和其代谢产物会造成二次污染；（3）为克服生物膜阻碍，增加运行能耗，膜通量下降。因此，制备一种同时可以抑制多种细菌的聚砜材料变得尤为重要。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是：提供一种抑菌型聚砜材料，同时对绿脓杆菌、大肠杆菌、乳酸链球菌、金黄色葡萄球菌均有极好的抑制性；本专利技术还提供其制备方法，确保了单体接枝的均匀性和稳定性；本专利技术还提供其在膜材料中的应用，不仅赋予了聚砜膜抑菌效果，还提高了聚砜膜的亲水性和力学性能，延长了膜的使用寿命。
[0006]本专利技术的目的之一是：提供一种抑菌型聚砜材料的制备方法，包括以下步骤：（1）交链孢酚甲醚盐的合成：将交链孢酚甲醚溶于有机溶剂中，升温至50～60℃，滴加K2CO3或Na2CO3溶液进行反应，得到交链孢酚甲醚盐；（2）接枝合成：将聚砜、多聚甲醛、盐酸加入有机溶剂中，混合均匀，加入催化剂，通氮气保护，再加入交链孢酚甲醚盐，在50～60℃进行接枝反应，得到抑菌型聚砜聚合液；将抑菌型聚砜聚合液在乙醇中进行沉淀析出，然后过滤、洗涤、干燥，得到抑菌型聚砜材料。
[0007]本专利技术步骤（1）中：所述交链孢酚甲醚和K2CO3或Na2CO3的摩尔比为1:1.1～1:1.2。
[0008]所述有机溶剂为N,N
‑
二甲基甲酰胺（DMF）、乙腈、丙酮中的一种或多种。
[0009]所述K2CO3或Na2CO3溶液的质量浓度为5～10wt%，所用溶剂为体积比1:1～1:2的反应体系溶剂和水的混合液。
[0010]在滴加K2CO3或Na2CO3溶液时，优选2～3h内滴加完；滴加完毕后，继续反应5～6h后结束反应，通过层析柱分离得到交链孢酚甲醚盐溶液，再经重结晶得到交链孢酚甲醚盐。
[0011]优选地，所述层析柱选择氧化铝填料，分离流动相为体积比3:7～4:6的氯仿和环己烷混合溶剂。
[0012]优选地，将交链孢酚甲醚盐溶液置于有机溶剂中，在50～60℃下进行热溶解，待溶解澄清，以10℃/h的降温速度冷却至室温，结晶后得到高纯度交链孢酚甲醚盐，再经研磨、200目过筛得到晶型与粒径均一的交链孢酚甲醚盐。
[0013]进一步优选地，用于溶解粗品交链孢酚甲醚盐的有机溶剂为N,N
‑
二甲基甲酰胺（DMF）、乙腈、丙酮中的一种或多种，可以与反应体系所用有机溶剂相同，也可以不同。
[0014]本专利技术步骤（2）中：所述聚砜和多聚甲醛的质量比为10:9～10:9.5。
[0015]所述盐酸的质量分数为30～36%；以盐酸所含HCl计，所述聚砜和HCl的摩尔比为1:2.1～1:2.3。
[0016]所述催化剂优选为无水四氯化锡，催化剂的加入量为聚砜质量的15～20%。
[0017]所述聚砜和交链孢酚甲醚盐的摩尔比为10:5～10:8。
[0018]所述有机溶剂为DMF、乙腈、丙酮中的一种或多种。
[0019]优选地，接枝反应时间为10～15h。
[0020]在洗涤操作中，使用水和乙醇的混合溶液进行洗涤，优选水和乙醇体积比1:1的混合溶液，洗涤是为了去除产物中的无机盐、溶剂、未反应完的原料等。
[0021]本专利技术所述的交链孢酚甲醚（AME）作为抑菌部分，是从一种木通科植物猫儿屎内生真菌塔宾曲霉次生代谢产物中提取出的一种香豆素类化合物，结构式如下所示：。
[0022]交链孢酚甲醚对革兰氏阴性菌绿脓杆菌的MIC值是8μg
·
mL
‑1、对大肠杆菌的MIC值是8μg
·
mL
‑1，与阳性药硫酸链霉素的MIC值一致，具有同等水平的抑菌性；交链孢酚甲醚对革兰氏阳性金黄色葡萄球菌MIC值是8μg
·
mL
‑1、乳酸链球菌MIC值是16μg
·
mL
‑1，与阳性药青霉素钠具有同等水平的抑菌性。此外，交链孢酚甲醚还具有亲水基团和刚性骨架，将其接枝在聚砜分子链上，能够赋予聚砜材料更广的应用范围。
[0023]对于交链孢酚甲醚的毒性，文献《Thesubchronic toxicity and teratogenicity of alternariol monomethyl etherproduced by Alternaria solani》中有报道，使用交链孢酚甲醚对叙利亚金色仓鼠进行腹腔注射，剂量为50 mg/kg~100 mg/kg时，不产生毒性效应，但当剂量增大到200 mg/kg时，交链孢酚甲醚对母鼠和胚胎的毒性效应明显，胎鼠平
均体质量减少，内脏严重坏死。因此，交链孢酚甲醚在低于100 mg/kg的使用范围是安全的。
[0024]以采用K2CO3反应为例，本专利技术制备过程的反应式如下：步骤1：；步骤2：；步骤3：；其中，n为大于0的整数。
[0025]本专利技术的目的之二是：提供一种抑菌型聚砜材料，由上述制备方法制备得到。
[0026]本专利技术的目的之三是：提供一种上述抑菌型聚砜材料在膜材料中的应用。
[0027]优选地，将所述抑菌型聚砜材料和致孔剂溶于极性溶剂中，得到铸膜液，然后经过相转化法制得聚砜膜。
[0028]进一步优选地，所述致孔剂为聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、聚乙二醇（PEG）中的一种。
[0029]进一步优选地，所述极性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抑菌型聚砜材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）交链孢酚甲醚盐的合成：将交链孢酚甲醚溶于有机溶剂中，升温至50～60℃，滴加K2CO3或Na2CO3溶液进行反应，得到交链孢酚甲醚盐；（2）接枝合成：将聚砜、多聚甲醛、盐酸加入有机溶剂中，混合均匀，加入催化剂，通氮气保护，再加入交链孢酚甲醚盐，在50～60℃进行接枝反应，得到抑菌型聚砜聚合液；将抑菌型聚砜聚合液在乙醇中进行沉淀析出，然后过滤、洗涤、干燥，得到抑菌型聚砜材料。2.根据权利要求1所述的抑菌型聚砜材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述交链孢酚甲醚和K2CO3或Na2CO3的摩尔比为1:1.1～1:1.2。3.根据权利要求1所述的抑菌型聚砜材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，结束反应后，通过层析柱分离得到交链孢酚甲醚盐溶液，再将交链孢酚甲醚盐溶液置于有机溶剂中，在50～60℃下进行热溶解，待溶解澄清，冷却至室温，结晶后得到高纯度交链孢酚甲醚盐，再经研磨、200目过筛，得到晶型与粒径均一的交链孢酚甲醚盐。4.根据权利要求1所述的抑菌型聚砜材料的制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：高天正，王敏，史碧波，廖广明，
申请(专利权)人：富海东营新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：