防细菌聚合物复合材料制造技术

本文提供了包括接枝有机硅聚醚和多孔无机纳米颗粒的母料、包括母料的防细菌聚合物复合材料及其制备方法。合材料及其制备方法。合材料及其制备方法。

【技术实现步骤摘要】
防细菌聚合物复合材料


[0001]本公开涉及对聚合物进行化学改性以改善聚合物表面的抗生物黏附性的 方法。具体而言，本专利技术涉及防细菌聚合物复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]具有抗微生物功能的聚合物的开发不仅对基础研究具有重要意义，而且 在实际应用中也具有重要意义。已经报道了许多具有抗微生物特性的活性成 分。用于聚合物组合物中的典型抗微生物剂包括银基纳米颗粒、季铵盐、壳 聚糖和多酚。然而，对这种聚合物组合物中所用的抗微生物剂的安全性的关 注日益增加。例如，据报道，银纳米颗粒可以进入大脑，并且随着时间的流 逝会引起神经元变性和坏死。另一报告披露，纳米银具有使鱼的胚胎发生突 变的风险。此外，过度暴露于抗生素/抗微生物剂的细菌会产生抗细菌抗性。 内华达州的公共卫生官员报告了美国内华达州死于不治之症的病例。测试表 明，散布在患者体内的超级细菌对26种不同的抗生素具有抗性。
[0003]因此，非常需要开发使用安全、非浸出、无污染的方法制备的可防止细 菌附着而不是杀死细菌的防细菌聚合物复合材料。根据早期的基础研究，聚 合物基材的表面能在细菌黏附到聚合物表面上起着至关重要的作用。当基材 表面的初始表面张力为20
‑
30mN/m(即低能量表面)时，微生物的长期黏附性 最低。硅酮和含氟聚合物是两种众所周知的防污有机化合物，由于其表面能 较低的特性，它们被用作涂料的基本成分。由于它们的亲水性和对各种生物 流体(例如蛋白质、细菌和病毒)的空间位阻，聚乙二醇涂层也广泛用作防污 改性剂。聚合物的常规防污改性通常通过在模压成型后进行表面改性和在聚 合物表面上涂覆亲水层来实现。
[0004]因此，需要解决或克服至少一些上述挑战的改进的防细菌聚合物复合材 料及其制备方法。
[0005]专利技术概述
[0006]因此，本公开提供了由可商购获得的硅橡胶制备防细菌聚合物复合材料 的方法，该方法赋予硅橡胶抗生物黏附性能。
[0007]在第一方面，本文提供了包含接枝有机硅聚醚和多孔无机纳米颗粒的母 料。
[0008]在某些实施方案中，接枝有机硅聚醚包含一种或多种选自以下的聚醚： 接枝到聚(C1‑
C6)烷基硅氧烷上的脂肪醇聚氧化亚烷基醚、聚氧化亚烷基脂肪 酸、聚氧化亚烷基山梨聚糖、聚氧化亚烷基山梨聚糖脂肪酸酯、聚亚烷基二 醇及其组合。
[0009]在某些实施方案中，接枝有机硅聚醚是接枝到一种或多种聚醚上的聚甲 基硅氧烷，该聚醚选自聚乙二醇、聚丙二醇或其共聚物，其中一种或多种聚 醚各自的数均分子量为300
‑
50,000Da。
[0010]在某些实施方案中，多孔无机纳米颗粒选自二氧化硅、氧化铝、炭黑、 氧化锌、氧化亚铁及其混合物。
[0011]在某些实施方案中，多孔无机纳米颗粒的比表面积为50
‑
500m2/g。
[0012]在某些实施方案中，接枝有机硅聚醚是接枝到一种或多种聚乙二醇的聚 甲基硅氧烷，并且多孔无机纳米颗粒是二氧化硅。
[0013]在第二方面，本文提供了包含本文所述母料和至少一种基础聚合物的防 细菌聚合物复合材料。
[0014]在某些实施方案中，相对于接枝有机硅聚醚、至少一种基础聚合物和多 孔无机纳米颗粒的重量,多孔无机纳米颗粒以至少5％wt/wt的重量比存在。
[0015]在某些实施方案中，至少一种基础聚合物选自热塑性聚氨酯(TPU)、苯 乙烯
‑
乙烯
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丁烯
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苯乙烯(SEBS)、聚烯烃弹性体(POE)、热塑性聚酯弹性体 (TPEE)、热塑性硫化橡胶(TPV)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、 苯乙烯丙烯腈树脂(SAN)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚对苯二甲酸乙二 醇酯
‑
1,4
‑
环己烷二甲醇酯(polycyclohexylenedimethylene terephthalate glycol, PCTG)、聚乳酸(PLA)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二醇 酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基戊烯(PMP)、聚酰胺(PA)、聚氯乙烯(PVC)、 乙烯
‑
乙酸乙烯酯(EVA)、甲基丙烯酸甲酯丁二烯苯乙烯(MBS)、硅橡胶及其 共混物和共聚物。
[0016]在某些实施方案中，至少一种基础聚合物是硅橡胶。
[0017]在某些实施方案中，至少一种基础聚合物选自液体硅橡胶(LSR)或热固 化橡胶(HCR)。
[0018]在某些实施方案中，母料包含接枝到一种或多种聚乙二醇上的聚甲基硅 氧烷和二氧化硅。
[0019]在某些实施方案中，至少一种基础聚合物是硅橡胶。
[0020]在某些实施方案中，母料包含接枝到一种或多种聚乙二醇上的聚甲基硅 氧烷和二氧化硅；且至少一种基础聚合物选自LSR和HCR，其中相对于接 枝有机硅聚醚、至少一种基础聚合物和二氧化硅的重量，二氧化硅以0.5
‑
2％ 的重量比存在。
[0021]在第三方面，本文提供了制备本文所述防细菌聚合物复合材料的方法， 该方法包括：将接枝有机硅聚醚与多孔无机纳米颗粒合并，从而形成母料； 将母料与至少一种基础聚合物合并，从而形成未固化的聚合物复合材料；固 化未固化的聚合物复合材料，从而形成防细菌聚合物复合材料。
[0022]在某些实施方案中，固化未固化的聚合物复合材料的步骤包括在120℃
‑ꢀ
220℃的温度下加热未固化的聚合物复合材料，或者将固化剂结合到未固化 的聚合物复合材料中，从而在120℃
‑
220℃的温度下形成并加热未固化的聚 合物复合材料。
[0023]在某些实施方案中，相对于接枝有机硅聚醚、至少一种基础聚合物和多 孔无机纳米颗粒的重量，多孔无机纳米颗粒以至少0.5％wt/wt的重量比存在。
[0024]在某些实施方案中，接枝有机硅聚醚是接枝到一个或多个聚乙二醇部分 上的聚甲基硅氧烷；多孔无机纳米颗粒是二氧化硅，至少一种基础聚合物是 硅橡胶。
[0025]在某些实施方案中，相对于接枝有机硅聚醚、至少一种基础聚合物和多 孔无机纳米颗粒的重量，二氧化硅以0.5
‑
1％wt/wt的重量比存在。
[0026]在第四方面，本文提供了制备本文所述防细菌聚合物复合材料的方法， 该方法包括：将官能化聚醚、至少一种硅橡胶基础聚合物以及多孔无机纳米 颗粒合并，从而形成未固化的聚合物复合材料，所述官能化聚醚选自二烷基 氢硅烷封端的聚醚、烯丙基封端的聚
醚和乙烯基封端的聚醚；固化未固化的 聚合物复合材料，使得官能化聚醚接枝到至少一种硅橡胶基础聚合物的至少 一部分上，从而形成防细菌聚合物复合材料。
[0027]根据本专利技术提供的方法和组成，可以很好地保持改性有机硅的硬度、密 度和机械性能，同时它们还满足不同应用领域的各种标准。例如，由于添加 到本专利技术的改本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.母料，包含接枝有机硅聚醚和多孔无机纳米颗粒。2.根据权利要求1所述的母料，其中所述接枝有机硅聚醚包含一种或多种选自以下的聚醚：接枝到聚(C1‑
C6)烷基硅氧烷的脂肪醇聚氧化亚烷基醚、聚氧化亚烷基脂肪酸、聚氧化亚烷基山梨糖醇酐、聚氧化亚烷基山梨糖醇酐脂肪酸酯、聚亚烷基二醇及其组合。3.根据权利要求1所述的母料，其中所述接枝有机硅聚醚是接枝到一种或多种聚醚上的聚甲基硅氧烷，所述聚醚选自聚乙二醇、聚丙二醇或其共聚物，其中所述一种或多种聚醚各自的数均分子量为300
‑
50,000Da。4.根据权利要求1所述的母料，其中所述多孔无机纳米颗粒选自二氧化硅、氧化铝、炭黑、氧化锌、氧化亚铁及其混合物。5.根据权利要求1所述的母料，其中所述多孔无机纳米颗粒的比表面积为50
‑
500m2/g。6.根据权利要求1所述的母料，其中所述接枝有机硅聚醚是接枝到一种或多种聚乙二醇上的聚甲基硅氧烷，并且所述多孔无机纳米颗粒是二氧化硅。7.防细菌聚合物复合材料，包含权利要求1所述的母料和至少一种基础聚合物。8.根据权利要求7所述的防细菌聚合物复合材料，其中相对于所述接枝有机硅聚醚、所述至少一种基础聚合物和所述多孔无机纳米颗粒的重量，所述多孔无机纳米颗粒以至少5％wt/wt的重量比存在。9.根据权利要求7所述的防细菌聚合物复合材料，其中所述至少一种基础聚合物选自热塑性聚氨酯(TPU)、苯乙烯
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乙烯
‑
丁烯
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苯乙烯(SEBS)、聚烯烃弹性体(POE)、热塑性聚酯弹性体(TPEE)、热塑性硫化橡胶(TPV)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、苯乙烯丙烯腈树脂(SAN)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚对苯二甲酸乙二醇酯
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1,4
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环己烷二甲醇酯(polycyclohexylenedimethylene terephthalate glycol,PCTG)、聚乳酸(PLA)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基戊烯(PMP)、聚酰胺(PA)、聚氯乙烯(PVC)、乙烯
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乙酸乙烯酯(EVA)、甲基丙烯酸甲酯丁二烯苯乙烯(MBS)、硅橡胶及其共混物和共聚物。10.根据权利要求7所述的防细菌聚合物复合材料，其中所述至少一种基础聚合物是硅橡胶。11.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：武友，区浩文，赵艳华，江凯君，宋西子，黄维中，宋卓能，李远发，
申请(专利权)人：嘉瑞塑胶科技有限公司，
类型：发明
国别省市：