一种电子束辐照接枝季铵盐的长效抗菌材料的制备方法与流程

本发明涉及抗菌功能材料，具体是一种电子束辐照接枝季铵盐的长效抗菌材料的制备方法。

背景技术：

1、抗菌材料在医疗卫生、公共防护等领域具有广泛应用需求。季铵盐类化合物因其带正电荷，能与带负电荷的细菌细胞膜发生静电吸附并破坏膜结构，具有广谱、高效、不易产生耐药性等优点，是目前研究和应用最广泛的有机抗菌剂之一。

2、利用电子束辐照技术将季铵盐接枝于高分子基材表面，是制备抗菌功能材料的有效手段。然而，现有技术仍存在以下不足：

3、（1）基材适用性受限。 已有报道的电子束辐照接枝季铵盐方法多针对棉织物、聚酯纤维织物或特定无纺布设计（如201610166316.7、202480001629.x），尚未见能够同时普适性适用于纺织面料、无纺布及高分子膜材料等多种形态高分子基材的统一方法，限制了该技术的应用范围。

4、（2）抗菌组分结合不牢，耐久性不足。 共混纺丝法虽有一定耐洗性，但大量抗菌剂被包裹于纤维内部无法发挥效用，且成本高、纺丝难度大；后整理涂层法依靠物理吸附或弱相互作用，在洗涤或摩擦过程中抗菌组分易脱落。即便采用化学接枝，也往往因接枝效率低、层不均匀而难以实现长效抗菌。

5、（3）接枝工艺繁琐，不利于工业化。 现有电子束辐照方案多采用“先辐照预处理、后浸渍接枝”的两步法，步骤繁琐，且辐照产生的活性位点在转移过程中易衰减或淬灭，导致接枝效率低、均匀性差，难以实现连续化生产。

6、（4）季铵盐功能未能充分发挥。 部分技术将季铵盐与光触媒微粒、卤胺类化合物或银离子等复合使用，增加了配方复杂性和潜在安全风险，未能充分发挥季铵盐自身作为单一接枝功能单体时安全、广谱、高效的抗菌优势。

技术实现思路

1、针对上述现有技术的不足，本发明提供一种电子束辐照接枝季铵盐的长效抗菌材料及其制备方法，旨在解决基材普适性差、抗菌持久性不足、工艺复杂以及季铵盐功能未充分发挥等问题。

2、为实现上述目的，本发明技术方案如下：

3、一种电子束辐照接枝季铵盐的长效抗菌材料的制备方法，包括以下步骤：

4、s1将高分子基材进行清洗、干燥预处理；

5、s2配制含有季铵盐单体的接枝溶液；

6、s3将预处理后的高分子基材浸渍于步骤s2配制的接枝溶液中，通过浸渍、浸轧或浸泡使其充分浸润；

7、s4将经步骤s3处理后的高分子基材进行电子束辐照，引发季铵盐单体与高分子基材发生接枝反应；

8、s5将辐照后的高分子基材进行洗涤、干燥后处理，去除未反应的单体及均聚物，即得抗菌材料。

9、进一步的，所述高分子基材为纯棉机织物、涤纶织物、聚丙烯纺粘无纺布、聚偏氟乙烯微滤膜、聚醚砜膜或聚丙烯膜中的任意一种。

10、进一步的，步骤s1中所述清洗为将基材置于去离子水中超声清洗10～30分钟，所述干燥为于50～80℃烘箱中干燥1～3小时。

11、进一步的，步骤s2中所述季铵盐单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基溴化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基溴化铵、二甲基二烯丙基氯化铵、二甲基二烯丙基溴化铵、烯丙基三甲基氯化铵、烯丙基三甲基溴化铵、(3-氯-2-羟丙基)三甲基氯化铵、2,3-环氧丙基三甲基氯化铵中的一种或多种。

12、进一步的，步骤s2中所述接枝溶液中季铵盐单体的质量浓度为5%～20%。

13、进一步的，步骤s3中所述浸渍为将基材浸入接枝溶液中充分浸润后，通过轧辊轧压，控制轧余率为70%~90%，重复浸轧1~3次；对于高分子膜材料，浸渍方式为将膜材料完全浸没于接枝溶液中浸泡20~60分钟，不进行轧压。

14、进一步的，步骤s4中所述电子束辐照的吸收剂量为5～15 kgy，辐照在氮气保护下进行。

15、进一步的，步骤s5中所述洗涤为用去离子水反复洗涤3～10次，每次5～20分钟；所述干燥为于50～80℃烘箱中干燥至恒重。

16、进一步的，步骤s2中所述接枝溶液中还添加有交联剂，所述交联剂为n,n'-亚甲基双丙烯酰胺，其质量为季铵盐单体质量的1%～5%。

17、进一步的，当所述高分子基材为疏水性基材时，步骤s1中所述清洗干燥预处理后，还包括对基材进行等离子体预处理的步骤，所述等离子体处理为低温等离子体处理，工作气体为空气，处理功率为100～150 w，处理时间为2～3分钟。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

19、基材适应范围广。 本发明可同时适用于纺织面料、无纺布及高分子膜材料等多种形态的高分子基材，实施例1～7均实现了99%以上的初始抑菌率，突破了现有技术仅限于单一基材类型的局限，具有良好的普适性和通用性。

20、季铵盐以共价键方式牢固接枝于基材表面及内部，形成非释放型抗菌层。实施例1～7经50次标准洗涤后，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率仍保持在97%以上，而对比例4经50次洗涤后抑菌率骤降至25%～30%，充分证明了本发明产品具有显著优异的长效抗菌性能。

21、本发明采用基材浸渍季铵盐单体溶液后直接进行电子束辐照的一步法工艺，无需预先辐照预处理，步骤简洁、操作便捷，避免了活性位点在转移过程中的衰减或淬灭。对比例2的抑菌率仅为75%～80%，远低于本发明一步法实施例的99%左右，验证了一步法在提高接枝效率和均匀性方面的优越性，且更有利于连续化生产。

22、本发明仅以季铵盐作为抗菌功能组分，不添加光触媒微粒、卤胺类化合物或金属离子等其他抗菌剂，从源头避免了复合抗菌剂可能带来的潜在安全风险和环境污染问题。对比例3虽初始抑菌率可达99%，但经50次洗涤后降至52%～65%，且纳米银存在生物安全性争议，本发明在保障高效抗菌的同时兼具更好的安全性。

1.一种电子束辐照接枝季铵盐的长效抗菌材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高分子基材为纯棉机织物、涤纶织物、聚丙烯纺粘无纺布、聚偏氟乙烯微滤膜、聚醚砜膜或聚丙烯膜中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中所述清洗为将基材置于去离子水中超声清洗10～30分钟，所述干燥为于50～80℃烘箱中干燥1～3小时。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中所述季铵盐单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基溴化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基溴化铵、二甲基二烯丙基氯化铵、二甲基二烯丙基溴化铵、烯丙基三甲基氯化铵、烯丙基三甲基溴化铵、(3-氯-2-羟丙基)三甲基氯化铵、2,3-环氧丙基三甲基氯化铵中的一种或多种。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中所述接枝溶液中季铵盐单体的质量浓度为5%～20%。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s3中所述浸渍为将基材浸入接枝溶液中充分浸润后，通过轧辊轧压，控制轧余率为70%~90%，重复浸轧1~3次；对于高分子膜材料，浸渍方式为将膜材料完全浸没于接枝溶液中浸泡20~60分钟，不进行轧压。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s4中所述电子束辐照的吸收剂量为5～15 kgy，辐照在氮气保护下进行。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s5中所述洗涤为用去离子水反复洗涤3～10次，每次5～20分钟；所述干燥为于50～80℃烘箱中干燥至恒重。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中所述接枝溶液中还添加有交联剂，所述交联剂为n,n'-亚甲基双丙烯酰胺，其质量为季铵盐单体质量的1%～5%。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，当所述高分子基材为疏水性基材时，步骤s1中所述清洗干燥预处理后，还包括对基材进行等离子体预处理的步骤，所述等离子体处理为低温等离子体处理，工作气体为空气，处理功率为100～150 w，处理时间为2～3分钟。