專利名稱：一種聚胍吡啶硫酮酸鹽抗菌劑及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種抗菌劑及其制備方法。具體說，涉及一種聚胍吡啶硫酮酸鹽抗 菌劑及其制備方法。技術背景
隨著人們生活水平的提高和衛生意識的增強以及近年來多種傳染病的流行，使 得人們對各種抗菌材料制品的要求不斷提高。近年來，一種基于胍基的聚合物(聚胍) 由于其高效、廣譜、無毒、無刺激、穩定性好、熱分解溫度較高，已經成為了抗菌領域 的一個研究熱點。聚胍的種類較多，包括聚六亞甲基胍的無機酸鹽和有機酸鹽；聚六亞 甲基雙胍的無機酸鹽和有機酸鹽；聚氧乙烯基胍的無機酸鹽和有機酸鹽；也包括其他一 些具有特殊結構的胍基聚合物的無機酸鹽和有機酸鹽，例如，專利CN1111556C提到的 分子鏈上帶有不飽和雙鍵的酰類或酯類等基團的胍基聚合物，專利CN1569923A中提到 的分子鏈上帶有活性基團的酰胺基、烷基、酰基、胺基等基團的胍基聚合物。最近，研 究者一方面在努力提高胍基聚合物的分子量(例如，專利CN101173041A)，以提高其殺 菌性和穩定性；另一方面，再根據需要，通過選取不同的前驅物，不斷調整胍基聚合物 的分子結構(例如 CN1227219C，CN100366647C, US4831423)。
在大部分聚胍化合物合成時，通常都會使用胍的無機酸鹽，例如硝酸胍、鹽酸 胍、磷酸胍、碳酸胍等，因此在最終合成的聚胍化合物中都會含有相應的酸根(NO” Cl_，PO3 , C03_等)。專利CN101037503公開了一種丙酸聚六亞甲基胍的制備方法， 克服了聚六亞甲基胍鹽酸鹽等吸濕性大，做成粉末狀固體困難的缺點，同時可以提高 對霄菌白勺殺滅效果。 文獻 Synthesis and antimicrobial activity of polymeric guanidine and biguanidine salts, Polymer 40(1999)6189-6198 報道了聚六亞甲基(雙)胍鹽酸鹽在 80°C 下與硬脂酸鈉反應制備了不溶于水的聚六亞甲基(雙)胍硬脂酸鹽，并發現二者在的溫度下，聚六亞甲基(雙)胍鹽酸鹽和聚六亞甲基(雙)胍硬脂酸鹽對多種細菌和真菌 仍具有很好的殺菌效果，因此可以用于聚丙烯、尼龍等聚合物的抗菌處理。
聚六亞甲基(雙)胍鹽酸鹽、聚六亞甲基(雙)胍丙酸鹽等水溶性的聚胍，當將 其加入聚丙烯、聚乙烯等塑料后，得到的抗菌塑料對金黃葡萄球菌和大腸桿菌等細菌具 有很好的抗菌效果，但是當將其浸于水中，特別是熱水中，浸泡較長時間后，抗菌塑料 的抗菌效率將會下降很大，甚至消失。這說明，水溶性的聚胍在熱水中會逐漸從塑料基 體中析出，擴散到水中，逐漸失去抗菌效果。因此，對于會經常接觸大量水分的抗菌塑 料，就需要添加厭水性的聚胍作為抗菌劑。目前，對于已知的水不溶性聚六亞甲基(雙) 胍硬酯酸鹽，在水煮之后仍能保持較好的抗菌效果。但是，仍存在的問題是，聚六亞甲 基(雙)胍硬酯酸鹽的抗菌效率相對于聚六亞甲基(雙)胍鹽酸鹽或者聚六亞甲基(雙) 胍丙酸鹽要差很多，通常需要在塑料中加入雙倍甚至更多于前者的質量才能達到同樣的 抗菌效果。原因可能是，一方面引入的硬酯酸根分子量比鹽酸根和丙酸根等無機酸根的 分子量要大得多；另一方面，硬酯酸根可能會削弱聚胍的抗菌作用。
對于某些經常與水接觸的抗菌制品，其耐水性是很重要的，因此，怎樣能使聚 胍難溶于水，同時又能保持或者提高聚胍的殺菌效果是一個很值得研究的問題。專利 CN1149926C抗微生物組合物和使用其殺菌的方法，公開了一種將3-異噻唑酮和聚六亞 己基胍磷酸鹽復合協調殺菌，提供了一種提高殺菌效率和殺菌廣譜性的方法，但是該方 法無法解決聚胍的水溶性的問題。發明內容
本發明人通過大量的試驗研究發現，將胍基聚合物與羥基吡啶硫酮鈉反應制備 出一種聚胍吡啶硫酮酸鹽抗菌劑，該抗菌劑難溶于水，又具有高效殺菌率，其兼備了胍 基和吡啶硫酮酸兩種基團的殺菌效應。同時該抗菌劑的制備方法簡單，易于工業化。
因此本發明的目的是提供了一種聚胍吡啶硫酮酸鹽抗菌劑，該抗菌劑可以廣泛 應用于抗菌塑料、抗菌涂料等領域。
本發明的另一目的是提供所述的聚胍吡啶硫酮酸鹽抗菌劑的制備方法。
本發明的聚胍吡啶硫酮酸鹽抗菌劑，由包含有以下步驟制備而得
a、將聚胍無機酸鹽水溶液和羥基吡啶硫酮鈉水溶液混合，攪拌均勻，得到混合 物；
b、將上述混合液干燥，粉碎；
其中所述的聚胍無機酸鹽為聚六亞甲基雙胍鹽酸鹽、聚六亞甲基雙胍硝酸鹽、 聚六亞甲基雙胍碳酸鹽、聚六亞甲基胍鹽酸鹽、聚六亞甲基胍硝酸鹽、聚六亞甲基胍碳 酸鹽、聚氧乙烯基胍鹽酸鹽、聚氧乙烯基胍硝酸鹽或聚氧乙烯基胍碳酸鹽；其中所述的 聚胍有機酸鹽為聚六亞甲基雙胍丙酸鹽、聚六亞甲基胍丙酸鹽或聚氧乙烯基胍丙酸鹽。
其中所述的聚胍無機酸鹽或有機酸鹽水溶液中的胍基與羥基吡啶硫酮鈉水溶液 中的羥基吡啶硫酮鈉摩爾比為1 0.1 4，優選為1 0.5 3。
其中所述的羥基吡啶硫酮鈉為熟知的商品，它通常如美國專利US3159640所描 述的，是通過將2-氯吡啶-N-氧化物與NaSH和NaOH反應而制備。羥基吡啶硫酮鈉是 一種強效水溶性防霉防腐劑，具有高效、廣譜、低毒、穩定的特點，它已被廣泛地應用 于醫藥、日化、金屬加工、農產品、防腐涂料、皮革制品、紡織、造紙等領域。但是由 于其良好的水溶性，也無法用于要求耐水性的抗菌塑料中。
在本發明中，對聚胍無機酸鹽或有機酸鹽水溶液的濃度和羥基吡啶硫酮鈉水溶 液的濃度沒有嚴格的限制，但是如果濃度過高，會造成聚胍粘度過大，在攪拌會造成混 合不均勻，使反應不充分；而濃度過低會，造成干燥時水和熱源的浪費，同時也會延長 時間，因此，優選聚胍水溶液百分比濃度為10% 60%，羥基吡啶硫酮鈉水溶液百分比 濃度為15% 70%。
本發明中，將聚胍無機酸鹽或有機酸鹽和羥基吡啶硫酮鈉反應，使聚胍無機酸 鹽或有機酸鹽的原有酸根完全或部分替代為吡啶硫酮酸根，生成厭水性的抗菌劑，在反 應中聚胍無機酸鹽或有機酸鹽中胍基與羥基吡啶硫酮酸鈉的摩爾比為1 0.1 4，優選 為1 0.5 3。如果羥基吡啶硫酮酸鈉比例過高，會造成不必要的浪費；如果羥基吡啶 硫酮酸鈉比例過低，將難以起到厭水的效果。如果聚胍無機酸鹽或有機酸鹽中胍基與羥 基吡啶硫酮酸鈉的摩爾比低于1 1時，那將會使將聚胍無機酸鹽或有機酸鹽中的酸根完全替代為羥基吡啶硫酮酸根，這時優選的添加順序是將聚胍無機酸鹽或有機酸鹽水溶液 添加到過量的羥基吡啶硫酮酸鈉水溶液中，這樣可以使取代進行的更加完全。如果聚胍 無機酸鹽或有機酸鹽中胍基與羥基吡啶硫酮酸鈉的摩爾比高于1 1，那將會使將聚胍無 機酸鹽或有機酸鹽中的酸根部分替代為羥基吡啶硫酮酸根，仍有部分的與胍基連接的原 有的無機酸根或有機酸根。但是，值得一提的是，即便是部分取代的聚胍吡啶硫酮酸鹽 仍將具有一定的厭水性，而且可以盡可能多的保留原有聚胍的殺菌特性，成本也可以降 低。因此，部分取代的聚胍吡啶硫酮酸鹽在某些用途中，更值得優選。對于合成部分取 代的聚胍吡啶硫酮酸鹽，值得注意的是，合成過程中，優選將羥基吡啶硫酮酸鈉逐漸加 入到聚胍無機酸鹽，并且要劇烈攪拌。
本發明的聚胍吡啶硫酮酸鹽抗菌劑的制備方法為將聚胍無機酸鹽或有機酸鹽 水溶液和羥基吡啶硫酮鈉水溶液按所述比例混合均勻，然后將混合物干燥，粉碎。
聚胍無機酸鹽水溶液和羥基吡啶硫酮鈉水溶液混合均勻后，直接進行干燥，得 到干燥后產物。干燥的方法可以是普通的干燥方法，包括自然晾干，烘箱烘干，或者利 用噴霧干燥法共噴等等。
將上述得到的干燥后產物進行粉碎，粉碎方法也不限制。
本發明的制備方法簡單易行，可以在室溫下進行，本發明的抗菌劑可以兼備聚 胍和羥基吡啶硫酮酸的抗菌防霉效果，具有更廣的抗菌廣譜性，應用前景光明。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明作進一步說明。本發明的范圍不受這些實施例的 限制，本發明的范圍在權利要求書中提出。
一、復合抗菌劑的制備
實施例1
稱取聚六亞甲基胍丙酸鹽(上海高聚，F3000)21.0g(0.098mol)，加入 到200mL去離子水溶液中，攪拌使其溶解；另稱取吡啶硫酮鈉(杭州萬景， NPT)20.0g(0.134mol),加入到200mL去離子水中，攪拌使其溶解；在室溫下(約 25°C)，將二者混合，并充分攪拌20分鐘，將產物干燥，粉碎，得到完全取代的聚六亞 甲基胍吡啶硫酮酸鹽(抗菌劑1)。
實施例2
稱取聚六亞甲基雙胍鹽酸鹽(上海山的實業有限公司，PHMB)20g(0.09Imol)， 加入到200mL水溶液中，攪拌使其溶解；另稱取吡啶硫酮鈉(杭州萬景， NPT)35.0g(0.235mol),加入到水中，攪拌使其溶解；在40°C下將二者混合攪拌10分 鐘，將產物干燥，粉碎，得到完全取代的聚六亞甲基雙胍吡啶硫酮酸鹽(抗菌劑2)。
實施例3
稱取聚六亞甲基胍鹽酸鹽(上海高聚，F1000)21.0g(0.133mol)，加入到200mL 水溶液中，攪拌使其溶解；另稱取吡啶硫酮鈉(杭州萬景，NPT)12.0g(0.080mol)，加入 到水中，攪拌使其溶解；在室溫下(約25°C)，將二者混合，并充分攪拌20分鐘，將產 物干燥，粉碎，得到部分取代的聚六亞甲基胍吡啶硫酮酸鹽(抗菌劑3)。
二、聚丙烯組合物的制備
實施例4
聚丙烯(中國石化北京化工研究院2007-15A，共聚，熔融指數7.0) 2000.0g，抗 氧劑(1010與168的復配，其中1010與168的重量比為1 1，瑞士氣巴嘉基生產)6.0g， (MMMl)Sg,在高速攪拌機中攪拌均勻，之后放入雙螺桿擠出機熔融共混、冷卻、切 粒。利用注塑機將上述制成抗菌檢測樣片。
在進行抗菌測試前，先將聚丙烯樣品在50°C水中，煮16小時，備用。
實施例5
除用(抗菌劑2)8g替換(抗菌劑l)8g外，其金同實施例4。測試結果如表1。
實施例6
除用(抗菌劑3)8g替換(抗菌劑l)8g外，其金同實施例4。測試結果如表1。
對比例1
除用聚六亞甲基胍丙酸鹽(上海山的實業有限公司，PHMB) 12e替換(抗菌劑 1) 外，其余同實施例4。測試結果如表1。
對比例2
除用聚六亞甲基胍鹽酸鹽(上海山的實業有限公司，PHMB) 12e替換(抗菌劑 1) 外，其余同實施例4。測試結果如表1。
對比例3:
除用聚六亞甲基雙胍鹽酸鹽(上海山的實業有限公司，PHMB) 1 替換(抗菌劑 丄) 外，其余同實施例4。測試結果如表1。
對比例4:
除用聚六亞甲基胍硬脂酸鹽(上海山的實業有限公司，PHGS) 18g替換(抗菌劑 丄) 外，其余同實施例4。測試結果如表1。
抗菌測試步驟，參照抗菌塑料檢測標準QB/T 2591-2003進行測試，具體步驟如 下將待測樣品用75%乙醇消毒處理并晾干，將菌種用無菌水稀釋成適當濃度的菌懸液 備用。取0.2ml的菌懸液滴在樣品表面，用0.1mm厚的聚乙烯薄膜(4.0cmX 4.0cm)覆于 其上，使菌懸液在樣品和薄膜間形成均勻的液膜。在37°C保持相對濕度90%培養18 M小時。用無菌水將菌液洗下，稀釋成適當的濃度梯度，取0.1ml均勻涂布在已制備好 的無菌瓊脂培養基上。于37°C培養18 M小時，觀察結果。陰性對照用無菌平皿代 替，其他操作相同。
權利要求
1.一種聚胍吡啶硫酮酸鹽抗菌劑，由包含有以下步驟制備而得a、將聚胍無機酸鹽或有機酸鹽水溶液和羥基吡啶硫酮鈉水溶液混合，攪拌均勻，得 到混合物；b、將上述混合液干燥，粉碎；其中所述的聚胍無機酸鹽為聚六亞甲基雙胍鹽酸鹽、聚六亞甲基雙胍硝酸鹽、聚 六亞甲基雙胍碳酸鹽、聚六亞甲基胍鹽酸鹽、聚六亞甲基胍硝酸鹽、聚六亞甲基胍碳酸 鹽、聚氧乙烯基胍鹽酸鹽、聚氧乙烯基胍硝酸鹽或聚氧乙烯基胍碳酸鹽；其中所述的聚 胍有機酸鹽為聚六亞甲基雙胍丙酸鹽、聚六亞甲基胍丙酸鹽或聚氧乙烯基胍丙酸鹽；其中所述的聚胍無機酸鹽或有機酸鹽水溶液中的胍基與羥基吡啶硫酮鈉水溶液中的 羥基吡啶硫酮鈉的摩爾比為1 0.1 4。
2.根據權利要求1所述的一種聚胍吡啶硫酮酸鹽抗菌劑，其特征在于所述聚胍無 機酸鹽或有機酸鹽水溶液中的胍基與羥基吡啶硫酮鈉水溶液的羥基吡啶硫酮鈉摩爾比為 1 0.5 3。
3.根據權利要求1所述的一種聚胍吡啶硫酮酸鹽抗菌劑，其特征在于所述的聚胍無機 酸鹽或有機酸鹽水溶液百分比濃度為10% 60%，羥基吡啶硫酮鈉水溶液百分比濃度為 15% 70%。
4.根據權利要求1-3中任一項所述的一種聚胍吡啶硫酮酸鹽抗菌劑的制備方法，是將 聚胍無機酸鹽或有機酸鹽水溶液和羥基吡啶硫酮鈉水溶液按所述比例混合均勻，然后將 混合物干燥，粉碎。
全文摘要
本發明提供了一種聚胍吡啶硫酮酸鹽抗菌劑及其制備方法，該抗菌劑是包含有以下步驟制備而得a、將聚胍無機酸鹽或有機酸鹽水溶液和羥基吡啶硫酮鈉水溶液混合，攪拌均勻，得到混合物；b、將上述混合液干燥，粉碎；其中所述的聚胍無機酸鹽或有機酸鹽水溶液中胍基與羥基吡啶硫酮鈉水溶液的羥基吡啶硫酮鈉摩爾比為1∶0.1～4。該抗菌劑難溶于水，又具有高效殺菌率可以廣泛應用于抗菌塑料、抗菌涂料等領域，并且其制備方法簡單、便于工業化。
文檔編號A01P1/00GK102017979SQ200910176720
公開日2011年4月20日 申請日期2009年9月18日 優先權日2009年9月18日
發明者劉濤, 呂明福, 呂蕓, 尹華, 張麗英, 張師軍, 張洪波, 張 浩, 張薇, 徐萌, 李 杰, 李魁, 楊慶泉, 王小蘭, 邵靜波, 鄒浩, 陳力 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司北京化工研究院