專利名稱：一種抗菌材料的制作方法
技術領域：
本發明涉及材料技術，特別提供了一種抗菌材料。
背景技術：
抗菌材料是指具有殺滅和抑制微生物生長繁殖及其活性的一類新型功能材料。隨著人們抗菌意識的不斷提高，抗菌材料的開發與應用，已經成為舉世關注的社會持續性發展課題的不可缺少的內容之一。
抗菌材料包括天然抗菌材料、有機(高分子)抗菌材料、無機抗菌材料(包括光催化納米抗菌材料)、有機-無機復合抗菌材料。其中，天然抗菌材料主要為動植物的提取物，目前已很難滿足市場多用途和大用量的需求。而80年代開發出的無機抗菌材料具有無毒、廣譜抗菌、抗菌時效長、不產生耐藥性等特點。特別是納米抗菌材料(包括光催化納米抗菌材料)大大拓寬了抗菌材料的應用范圍。但光催化抗菌材料的抗菌效果僅局限在自然光或紫外光條件下。
有機抗菌材料包括除菌劑、殺菌劑、防腐劑、防霉劑、除藻劑等。有機抗菌劑的優點是初始殺菌力強、殺菌效果和抗菌廣譜性好，無論是粉狀或液態，都能比較容易地分散使用；價格也相對便宜。但是通常的有機抗菌材料也有諸多致命弱點，比如化學穩定性差，不耐熱，遇熱、光或水等容易揮發，難以實現長效；在許多高聚物的高溫、高壓、高剪切加工條件下易分解失效甚至可能產生有毒的分解產物，特別是在塑料中使用時易遷移，導致抗菌壽命短(使用壽命只有2-3年)，成本高。另外，普通抗菌材料功能單一，適應性差；人們期待新型多功能抗菌材料的出現和使用，以滿足很多情況下的需求。
發明內容
本發明的目的是將聚苯胺用于制作抗菌材料。具體內容可以理解如下用于制作抗菌材料的可以是高純度的聚苯胺材料，也可以是聚苯胺與其他物質成分制成的復合材料，它們都具有優良的抗菌性能。
本發明提供了一種抗菌材料，所述材料是聚苯胺導電高分子材料及其相關復合材料；其在自然光、弱光或無光的條件下都具有明顯的抗菌性。其中，不僅高純度的聚苯胺材料具有抗菌性能，聚苯胺與其他物質成分復合制成的材料也具有優良的抗菌性能。
本發明一種抗菌材料，其特征在于所述抗菌材料具有微米、亞微米和納米尺度的微觀結構；所述材料具有顆粒、纖維和膜三種宏觀形態；所述材料聚合度約為100～10000。我們可以將其制成粉末材料、膜材料或塊體材料。根據不同的使用情況，我們可以進行靈活選用。
本發明一種抗菌材料，其特征在于所述抗菌材料是具有共軛π鍵的高分子材料——這是導電高分子的通常特征，其具有導電性，電導率范圍是10-9～104S/cm。所述材料的電導率可以在絕緣體到金屬態之間的較寬范圍內變化。其導電性非常優良，具有極大的潛在應用價值。
本發明一種抗菌材料，其特征在于所述抗菌材料經化學或電化學“摻雜”后可以改變其導電率范圍，所述抗菌材料可由絕緣體(本征態)轉變為導體(摻雜態)。這就使得本材料的導電性可以根據需要進行方便靈活的應用。
本發明一種抗菌材料，其特征在于所述抗菌材料具有良好的可溶和熔融的加工性。這為使用帶來了極大的方便。
本發明一種抗菌材料，其特征在于所述新型多功能抗菌材料可以應用在自然光、弱光或無光條件下作抗菌材料。同時，本發明多功能抗菌材料，還具有良好的耐腐蝕性及電磁屏蔽性能；其具有良好的導電性能、光電性能、電磁性能、氣體鑒別和分離性能。
本發明一種抗菌材料，具有如下優點1、作為抗菌材料的環境適應性極好其在自然光、弱光或無光的條件下都具有明顯的抗菌性；2、獨特的化學和電化學性能其具有良好的導電性能，其電導率可以在10-9～104S/cm的較寬范圍內變化；經化學或電化學“摻雜”后可由絕緣體(本征態)轉變為導體(摻雜態)；3、材料尺度和形態多樣所述抗菌材料具有微米、亞微米和納米尺度，可以具有顆粒、纖維和膜三種形態；4、具有良好的可溶和熔融的加工性；5、具有良好的耐腐蝕性；6、具有良好的光電性能、電磁性能、氣體鑒別和分離性能；7、本材料用途廣，功能多，使用方便，發展潛力極大。
圖1亞微米(直徑)尺度聚苯胺纖維材料示意圖；圖2納米(直徑)尺度聚苯胺纖維材料示意圖；
圖3顆粒形貌聚苯胺材料示意圖；圖4混合法制備的聚苯胺/聚乙烯醇膜示意圖；圖5混合法制備的聚苯胺/聚苯乙烯復合膜示意圖；圖6聚苯胺粉末樣品的抗菌實驗(抑菌環法)效果示意圖一；圖7聚苯胺粉末樣品的抗菌實驗(抑菌環法)效果示意圖二；圖8聚苯胺復合膜抗大腸杠菌實驗(覆膜法)效果示意圖；圖9聚苯胺復合膜的抗金黃色葡萄球菌實驗(覆膜法)效果示意圖。
具體實施例方式實施例1高純度聚苯胺及其復合材料的制備其一，高純度的聚苯胺材料制備微米(直徑，以下同)聚苯胺纖維(棒)材料的制備見文獻[1]J.Huang，M.Wan.In situ doping polymerization of polyaniline microtubules in thepresence of β-naphthalenesulfonic acid.J Polym Sci APolym Chem.，1999，37151～157；附圖1所示為亞微米尺度聚苯胺纖維(棒)材料，具體制備方法見文獻[2]Xuemei GUO，Kun LUO and Nanlin SHI.Preparation andCharacterization of Polyaniline Nanofibers by Template-free Method.J.Mater.Sci.Tech..2005，21(2)(179～182)；而納米尺度聚苯胺纖維材料參照文獻[3]J.Huang，S.Virji，B.H.Weiller，R.B.Kaner.Polyaniline nanofibersfacile synthesis and chemical sensors.J.Am.Chem.Soc.2003，125，314～315；
附圖3所示參照文獻[4]J.Stejskal，R.G.Gilbert，Polyanilinepreparation of a conducting polymer.Pure Appl.Chem.，2002，74(5)857～867可以合成無定型態聚苯胺材料；膜態聚苯胺的制備參照文獻[5]李永明，萬梅香。浸漬聚合法制備透明導電聚苯胺薄膜的研究。高分子學報，1998，2177～183.制備；其二，聚苯胺與其他物質成分的復合材料制備方法方法一，采用混合法制備聚苯胺/聚乙烯醇復合膜(參見附圖4)。以水做溶劑，取一定量聚苯胺(1～10wt％)和聚乙烯醇(平均相對分子量為1750±50)混合，加熱至聚乙烯醇完全溶解，然后澆鑄成膜(見附圖4)。
方法二，采用混合法制備聚苯胺/聚苯乙烯復合材料。取一定量聚苯胺(1～10wt％)和聚苯乙烯(從市售產品購買得到)混合溶解，澆膜，即得聚苯胺/聚苯乙烯復合材料(見附圖5)。
相應實驗結果表明(見表1，2中及附圖6～8)，自然光和無光條件下，聚苯胺材料抗大腸桿菌和金黃色葡萄球菌率大于99.99％，實施例2自然光條件下聚苯胺復合膜及空白試樣對大腸桿菌的抗菌性能試驗(參見所附表1)菌種大腸桿菌(中國生物藥品檢定所提供)實驗條件自然光，覆膜法抗菌檢測(參照QB/T 2591-2003標準)。
相關說明1#、2#、3#、4#為聚苯胺/聚乙烯醇復合膜；5#膜態聚苯胺；6#為聚苯胺/聚苯乙烯復合膜(實施例1)；7#為空白試樣。
表1聚苯胺復合膜及空白試樣對大腸桿菌的抗菌功能結果
從表1的聚苯胺復合膜及空白試樣對大腸桿菌的抗菌功能結果可以初步得到以下結論在自然光條件下，1-6#樣品幾乎沒有細菌生長，只有在高細菌濃度下2×102cfu/ml下有1～4個菌落生長，聚苯胺對大腸桿菌抗菌率大于99.9％(見附圖8)，這說明聚苯胺復合膜具有很好的抗菌性能。
實施例3聚苯胺粉末樣品抑菌環法的抗菌實驗(參見圖6、7)實驗菌種大腸桿菌(中國生物藥品檢定所提供)；實驗條件黑暗無光條件下，抑菌環法(細菌濃度為8×108cfu/ml)。
樣品相關說明1#、(按實施例1所述制備方法合成)；2#合成是將微纖維態的聚苯胺(實施例1合成)經10％的氨水溶液處理后，過濾洗滌，烘干。
實驗結果效果分析1#(圖6)具有13～33mm抑菌環；2#(圖7)具有2mm的抑菌環；反映了不同聚苯胺樣品在無光條件下具有不同的抗菌效果和抗菌機理。1#樣品具有最強的抗大腸桿菌的效果。
實施例4無光條件下聚苯胺抗金黃色葡萄球菌試驗(參見表2)相關說明1#、2#為聚苯胺(見實施例3的2#)/聚乙烯醇復合膜；3#空白對照樣純聚乙烯醇膜。
使用菌種金黃色葡萄球菌(中國生物藥品檢定所提供)；實驗條件無光、覆膜法抗菌檢測(參照QB/T 2591-2003標準)試驗結果說明，在無光條件下，聚苯胺抗金黃色葡萄球菌率大于99.99％(見圖9)。
表2聚苯胺復合膜在無光條件下抗金黃色葡萄球菌效果
權利要求
1.聚苯胺用于制作抗菌材料。
2.一種抗菌材料，其特征在于所述材料是聚苯胺導電高分子材料及其相關復合材料；其在自然光、弱光或無光的條件下都具有明顯的抗菌性。
全文摘要
本發明涉及聚苯胺，其用于制作抗菌材料。本發明還涉及一種抗菌材料，所述材料是聚苯胺導電高分子材料及其相關復合材料；其在自然光、弱光或無光的條件下都具有明顯的抗菌性。所述抗菌材料具有微米、亞微米和納米尺度的微觀結構；所述材料具有顆粒、纖維和膜三種宏觀形態；所述材料聚合度約為100～10000。本發明具有如下優點作為抗菌材料的環境適應性極好；其還具有優良的導電性能；材料尺度和形態多樣；具有良好的可溶和熔融的加工性；具有良好的耐腐蝕性、光電性能、電磁性能、氣體鑒別和分離性能；用途廣，功能多，使用方便，發展潛力極大。
文檔編號C08L79/02GK1844245SQ20051004618
公開日2006年10月11日 申請日期2005年4月6日 優先權日2005年4月6日
發明者石南林, 郭雪梅, 敬和民, 宮俊, 孫超, 楊柯 申請人:中國科學院金屬研究所