有机硅季铵盐抗菌剂的研究进展.pdf

普资汛hp:/www.cqip.con
第37卷第4期
化工技术与开发
Vol 37 No 4
2008年4月
Technology Development of Chemical Industry
Apr.2008
有机硅季铵盐抗菌剂的研究进展
谢瑜,张昌辉,徐旋
陕西科技大学化学与化工学院,陕西西安710021)
苏长江衡
摘要:综述了有机硅季铵盐抗菌剂的抗菌机理、合成方法及应用性能,并对其今后的发展做了展望。有机硅
季铵盐主要通过季铵化,硅氢化加成和平衡或缩聚等反应制得。该产品具有抗菌、抗静电、柔软、滑爽等特点,可广
泛用作织物抗菌整理剂,柔软整理剂以及防腐剂,头发调理剂等。由于其与被处理材料的表面以化学键结合,因而
不易脱落,是一种安全高效的新型阳离子表面活性剂,具有广阔的应用前景。
中国十佳
关键词:有机硅季铵盐;抗菌剂;抗茵机理;合成;应用
中图分类号:TQ423.12
文献标识码:A
文章编号:1671-9905(2008)04-002504
牌
由于各种传染性病菌在自然界分布非常广泛,时又进行了亚急性毒性、致突变性、促畸形性、粘膜电
因此人类的健康受到严重威胁。由细菌传播感染产刺激性试验以及林子穿着试验,都充分认定它的安子
生的疾病,引起广泛关注。另一方画随着人们对健全性和耐久性。此外,有机硅季盐在应用时无需「吊
康和环境保护意识的不断增强,对抗菌织物提出了添加反应性树脂,不存在抗药性菌出现和织物抗菌
新的要求,包括以下几个方面:选择性杀死有害失效的问题,日益受到人们的重视。近年来,随着各
微生物;至少以半渗透的方式将抗菌剂施加到织物种传染性病菌的流行,有机硅季铵盐及其整理的抗
上;抗菌剂对织物的黏附不会抑制其抗菌性;不会对菌织物可望为人们的身心健康提供有效保障。
秤电子
人体和环境造成伤害和污染;微生物在生命周期内
目前,国内使用的有机硅季铵盐类抗菌剂大多汽
不会对抗菌剂产生免変力抗菌性能优异;不影响织数从国外进口,致使用户使用不便和生产成本升高。车
物的其它优良性能。
因此,研究并生产以低成本资源为原料的高质量抗「衡
季铵盐化合物能吸附带负电荷的细菌,具有良菌剂,在实际生产中有着重要意义。然而,有机硅季「
好的杀菌作用,在国际上使用广泛。但是,普通季铵铵盐的研究起步晚,进展慢,在国内尤为突出。因
各
盐化学活性较低,应用时基本以游离态存在,毒性相、此,我们对有机硅季铵盐抗菌剂的合成及应用进行种
对较大,刺激性也强,将其作为抗菌剂应用在纺织品研究是很有必要的。
上是溶出型的,易洗脱,且易在人体表面逐渐富集,
长期使用易产生病变。如果将硅氧烷引人季铵盐结1抗菌机理
专用秤
构中制得有机硅季铵盐,可使其性能发生巨大变化。
有机硅季铵盐的优良抗菌抑菌性能是经过实践
在众多类型的纺织品抗菌剂中,有机硅季袋盐证明的。有研究表明,将其用于纯棉织物整理,网电
是一类综合性能较理想的抗菌剂。此抗菌剂整理织发现对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠球菌址话
物时不需要高温烘焙,一般烘干后就可产生持久的24h后的抑菌率分别达到98:12%、96。8%、
抗菌效果。整理后的织物不仅具有优良的抗菌性95.14%,显示出广谱抗菌效果和较高抗菌率且安全?a
能,而且还具备良好的吸水吸汗性、柔软性、平滑性、无毒、无致酶反应。黄作等研究了带有苄基二ラ
回弹性、防静电性和抗污染性。该表面活性剂对人甲基硅丙基氯化铵侧基的聚硅氧烷在纯棉床单布上ト
体皮肤无刺激和致癌作用,各项指标都符合国内外的吸附性能及其对大肠杆菌与金黄色葡萄球菌的杀
对抗菌纺织品的要求。经EPA(美国环保署)检查,菌活性,结果表明杀菌活性很强。日本专利报
急性毒性LD为12,27g'kg-(老風口服),对兔子道,将三甲氧基硅基取代的异氧脲化合物、含有に0
没有刺激性,鮭鱼的鱼毒性To为56mg-L-1,同Co-季铵基团的三甲氧基硅烷以及CHュC2配成台
基金项目:陕西省教育厅自然科学专项基金资助(05JK158);威阳市科技计刘发展项目资助(XKO6010-7)
作者简介:谢瑜(1931),女,陕西科技大学化学与化工学院有机化学专业研究生,目前从事有机硅阳离子表面活性剂的合成及自8
应用研究,电话:13488183947,E-mail05xieyu(@sust.edu.cn
收稿臼期:2007-10-22
维普资讯htp:/www.cavip
化工技术与开发
第37卷
整理剂,用来处理聚酯织物,100℃热处理10min是,叔胺与γ氯丙基硅烷的反应属于典型的SN2亲
后可使织物具有优异的抗菌及耐洗性。
核取代历程,基团之间的空间位阻较大,进攻试剂叔
有机硅季铵盐是一类新型阳离子表面活性剂,胺与CX键带部分正电中心的碳原于接触相对困
它具有耐高温、耐水洗、持久的效果,抑菌范围广,能难,因而反应速率较低。所以如何提高反应速率成
有效地抑制革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、酵母菌和为该反应的核心研究问题。蒋波等阴发现,无机碘
真茵。其杀菌机理是:以有机在作为媒介,将具有杀化物可作为一种反应物参与该季铵化反应,加速其
菌性能的铵阳离子基团强有力地吸附于细茵的表初期反应速率。 Bruno Mebes0,安秋凤等人认
面,改交细菌细胞壁的通透性,使菌体内的酶、辅酶为无机碘化物(如KI,NaI,Mgl2)可以作为该类有
和代谢中间产物溢出,致使微生物停止呼吸功能而机硅季铵盐合成的催化剂,并对该季铵化反应的工
致死,从而达到杀菌、抑菌的作用,即发生了“接触死艺条件进行了研究,合成了N,N二甲基N十八烷
基氨基丙基三甲氧基硅煷季铵盐(简称季铵化硅烷
现今最优秀的抗菌整理剂?是美国 Dow Corn-BFS)o
ing公司研制出的DC5700,这和国内许多单位研制2.2氨基硅油(硅烷)的季铵化
的有机硅季铵盐抗菌剂结构类似,都是三烷氧基硅
氨基硅油(硅烷)中的氨基与不同的季铵化试剂
烷的季铵盐。该类抗菌剂的结构通式如下
反应,可以得到不同季铵基团的硅油。周建华等12?
以a,ひ-二羟基聚二甲基硅氧烷(WS-62M)、N-3-氨
R-S-R-N--R2?X
乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷(SG-Si900)和3-氯-2
羟丙基三甲基氯化铵( HPTA)为原料,合成了聚硅
R
氧烷季铵盐抗菌柔软整理剂。经该有机硅季铵盐整
结构中R为活性基团,如-OH3い理后的织物具有较好的抗菌性和耐洗性,并可赋予
O2H;等,可水解成易起交联反应的硅羟基,与
织物柔软的手感和较高的白度。吕艳萍等[13]用油
织物表面上的羟基脱水缩合,由共价键将它附着和酸甲酯对DL-602进行酰胺化,再经碗酸二甲酯季
固定在织物表面,同时又通过有机硅的接枝聚合,形
铵化,制备了有机硅季铵盐类抗菌整理剂ASQA,用
成一层能够杀菌抑菌的牢固的薄膜。此薄膜无毒,于棉布整理有一定的抗菌效果和耐洗性。李俊英
无刺激性气味,对人体无害,安全可靠。R1为烃基
等1用叔胺基硅油与氯化苄反应制得的聚硅氧烷
含氧或含氮基团,如一(CH2)3NHCH2CH2ー,
季铵盐对大肠杆菌的抑菌率达到了100%,对菌
一CH2CO?Cュー,-CH日-等;R为含碳原也有一定的抑制作用。
子1~20个的烃基;X汋酸根阴离子。
2.3含氢硅油(硅烷)的硅氢化加