一种抗菌除臭的高吸水树脂材料及其制备方法

本发明属于高分子材料改性合成领域，具体涉及一种抗菌除臭的高吸水树脂材料及其制备方法。

背景技术：

1、高吸水树脂是一种特殊的功能高分子材料，它是一种经适当的交联而具有三维网络结构的高分子聚合物，因其三维结构中含有羧基、氨基、羟基等强吸水性基团而具有吸水性和保水性。目前，全世界80％以上的高吸水性树脂都用于一次性卫生用品领域，应用于这方面的高吸水树脂会直接与人体接触，并且由于使用环境极易细菌滋生，不利于身体健康；另外，排泄物中含有氨气等异味源，一次性卫生用品在使用过程中会产生异味，刺激人体的嗅觉感官，给人的生理和心理带来潜在伤害。因此开发一种抗菌兼具除臭功能的高吸水树脂应用于一次性卫生用品领域对于人类身体健康具有重要意义。

2、现有的技术中也有相应的抗菌、除臭的高吸水树脂的研究，专利cn114854161a《一种抗菌除异味高吸水树脂及其制备方法》公开了一种抗菌除异味高吸水树脂复合材料，该高吸水树脂具有优异的抗菌、除异味性能，但是所述抗菌除异味组合材料通过雾化的形式复合在所述高吸水树脂上，存在抗菌、除臭成分不稳定、容易溶出的问题，达不到长效抗菌的效果；专利cn219099033u《一种抗菌除臭的高吸水性树脂》选用茶叶粉体和益母草粉体为抗菌除臭剂，制备特定的核-壳结构抗菌、除臭高吸水树脂，存在原材料成分及含量复杂，以及核-壳层结构高吸水树脂制备工艺难度大；专利cn110862635a《一种抗菌耐盐高吸水树脂及其制备方法和应用》公开了一种抗菌耐盐高吸水树脂及其制备方法和应用，该方法通过加入ag-sio2复合抗菌剂插层石墨烯抗菌组合物来达到抗菌效果，但此类释放型抗菌材料具有抗菌持久性差，无机抗菌剂生物安全性差等问题。还有的研究只是单纯地通过添加抗菌成份来达到抗菌除臭的效果，抗菌功能仅能通过抑制细菌的繁殖而减少臭味的产生，然而排泄物自身所带的气味抗菌剂是无法消除的，因此这类产品并不能祛除异味。

技术实现思路

1、针对目前抗菌除臭高吸水树脂存在的制作工艺复杂，抗菌持久性差，无机抗菌剂生物安全性差等问题，本发明设计并实现了一种长效抗菌并兼具除臭功能的高吸水树脂。

2、本发明的目的在于提供一种长效抗菌并兼具除臭功能高吸水树脂及其制备方法，通过加成聚合反应在高吸水树脂三维结构上接枝阳离子或两性离子，使高吸水树脂获得持久的抗菌性能，并加入除臭组分使其具有除臭功能。解决了目前高吸水树脂抗菌周期短、生物安全性低、改性操作复杂的不足。

3、本发明制备的高吸水树脂除了具备长效抗菌功能之外，由于具有抗菌功能的基团含有的阴、阳离子可以通过静电相互作用结合大量水分子，从而树脂吸水性提升，并因除臭组分的存在具有除异味功能，因而可以应用于纸尿裤和卫生巾等一次性卫生用品领域。

4、本发明的目的通过以下技术方案实现。

5、一种长效抗菌并兼具除臭功能的高吸水树脂的制备方法，具体包括以下制备步骤：

6、在装有温度计、冷凝管、顶置搅拌器、通氮玻璃管的四口开口反应器中加入一定量疏水性溶剂和分散剂，加热至40-50℃搅拌分散15-30min得到油相。用氢氧化钠溶液在冷水浴条件下中和丙烯酸，得丙烯酸钠溶液，将抗菌组分和除臭组分加入丙烯酸钠溶液中得到水相。将上述配制的水相加入反应器中，同时通氮气鼓泡驱氧，升温至60℃-80℃加热搅拌1.5h-5h，在聚合过程中抗菌单体与树脂发生加聚反应，将具有阳离子和两性离子的抗菌材料接枝到树脂上，后放入烘箱于80-120℃干燥4-12h，得到抗菌除臭的高吸水树脂。

7、所述抗菌组分为抗菌单体，具体为含有阳离子或两性离子的烯烃不饱和单体通过引发剂引发双键自由基聚合反应生成的抗菌聚合物。

8、进一步地，所述的含有阳离子或两性离子的烯烃不饱和单体为甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、磺酸甜菜碱甲基丙烯酸酯、羧酸甜菜碱甲基丙烯酸酯、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、n-(2-丙烯酰氧乙基)-n-苄基-n,n-二甲基氯化铵中的一种或多种。所述的含有阳离子或两性离子的烯烃不饱和单体质量占丙烯酸质量的1％-20％。

9、进一步地，步骤(2)中，所述的交联剂为n,n’-亚甲基双丙烯酰胺、聚乙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯中的一种或多种；所述的引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、亚硫酸氢钠中的一种或多种；所述水相溶液中，交联剂占含有阳离子或两性离子的烯烃不饱和单体总质量的0.5‰-3.0‰，引发剂占不含有阳离子或两性离子的烯烃不饱和单体总质量的0.5‰-3‰。

10、进一步地，丙烯酸钠溶液中的羧基中和度为65％-85％。

11、进一步地，所述的疏水性溶剂为环己烷、正己烷、环戊烷、正戊烷、石油醚中的一种或多种。

12、进一步地，所述的分散剂为span40、span60、span80、tween80、op-10的一种或多种。所述分散剂组分质量占疏水性溶剂质量的0.5％-5％。

13、进一步地，所述除臭组分为石墨烯、活性炭、丝兰提取物、红三叶草提取物、蓖麻油辛酸酯中的一种或多种。所述除臭组分质量占含有阳离子或两性离子的烯烃不饱和单体总质量的0.4％-10％。

14、本发明所述的一种具有抗菌除臭性能的高吸水树脂，通过以上方法制备得到。

15、本发明中使用的具有阳离子基团的抗菌单体具有广谱抗菌性能，并且适应范围广；本发明中使用的具有阳离子或阴离子基团的抗菌单体具有细胞毒性小和抗菌性能高，尤其含有苯环结构的抗菌单体可与石墨烯之间通过π-π共轭作用组装使二者结合更紧密，具有更加显著的优势。同时除臭组分中既含有吸附剂也含有脲酶抑制剂，可以在抑制异味源生成的同时吸附异味源，通过在防止生成有异味气体和吸附去除有异味气体两方面来达到除臭效果。

16、本发明相对于现有技术具有益以下优点和有益效果：

17、(1)本发明通过加成聚合反应在高吸水树脂上引入阳离子或两性离子抗菌基团，区别于本领域常规的技术手段(不利用化学反应直接添加抗菌剂)，本发明方法制备的高吸水树脂有良好的本体抗菌性能并长久保持材料抗菌性，对大肠杆菌的抑菌率可达99％以上。

18、(2)本发明使用含苯环结构的抗菌单体，与石墨烯之间通过π-π共轭作用组装，从而使抗菌单体与树脂结合更紧密，显示出更强的抗菌性能和更好的长期缓释抗菌性能。

19、(3)本发明的抗菌除臭高吸水树脂具有安全无毒的特点，对皮肤不造成伤害，材料具有良好的抗菌性能和吸液性能，可以应用于一次性卫生用品领域。

20、(4)本发明的高吸水树脂抗菌功能在树脂制备过程中实现，不需要对树脂进行二次处理，制备工艺简单，克服现有抗菌高吸水树脂制备需额外浸泡、雾化喷洒并干燥的复杂工艺，且抗菌物质不易溶出。

21、(5)本发明的抗菌除臭高吸水树脂在能抑制异味源产生的同时吸附异味源，到达除臭的效果。

技术特征：

1.一种抗菌除臭的高吸水树脂材料及其制备方法，其特征在于，具体包括以下制备步骤：

2.根据权利要求1所述的一种抗菌除臭的高吸水树脂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的疏水性溶剂为环己烷、正己烷、环戊烷、正戊烷、石油醚中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种抗菌除臭的高吸水树脂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的分散剂为span40、span60、span80、tween80、op-10的一种或多种；所述分散剂质量占疏水性溶剂质量的0.5％-5％。

4.根据权利要求1所述的一种抗菌除臭的高吸水树脂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述加热搅拌的温度为40-50℃，时间为15-30min。

5.根据权利要求1所述的一种抗菌除臭的高吸水树脂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述抗菌组分为抗菌单体，具体为含有阳离子或两性离子的烯烃不饱和单体通过引发剂引发双键自由基聚合反应生成的抗菌聚合物；所述的含有阳离子或两性离子的烯烃不饱和单体为甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、磺酸甜菜碱甲基丙烯酸酯、羧酸甜菜碱甲基丙烯酸酯、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、n-(2-丙烯酰氧乙基)-n-苄基-n,n-二甲基氯化铵中的一种或多种；所述的含有阳离子或两性离子的烯烃不饱和单体质量占丙烯酸质量的1％-20％。

6.根据权利要求1所述的一种抗菌除臭的高吸水树脂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的交联剂为n,n’-亚甲基双丙烯酰胺、聚乙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯中的一种或多种；所述的引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、亚硫酸氢钠中的一种或多种；所述水相溶液中，交联剂占含有阳离子或两性离子的烯烃不饱和单体总质量的0.5‰-3.0‰，引发剂占不含有阳离子或两性离子的烯烃不饱和单体总质量的0.5‰-3‰。

7.根据权利要求1所述的一种抗菌除臭的高吸水树脂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述除臭组分为石墨烯、活性炭、丝兰提取物、红三叶草提取物、蓖麻油锌酸酯中的一种或多种；所述除臭组分质量占含有阳离子或两性离子的烯烃不饱和单体总质量的0.4％-10％。

8.根据权利要求1所述的一种抗菌除臭的高吸水树脂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述加热搅拌的温度为60-80℃，时间为1.5-5h。

9.根据权利要求1所述的一种抗菌除臭的高吸水树脂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述干燥温度为80-120℃，干燥时间为4-12h。

10.权利要求1-9任一项所述的制备方法制备得到的一种抗菌除臭的高吸水树脂。

技术总结本发明公开了一种抗菌除臭的高吸水树脂材料及其制备方法。本发明利用加成聚合反应在高吸水树脂中引入含有阳离子或者两性离子的抗菌单体，使高吸水树脂具有长效抗菌功能。在通过加聚反应向高吸水树脂中引入抗菌基团不仅使树脂具备了长期抗菌性能，还因除臭组分的存在而具备除臭功能。本发明方法制备的高吸水树脂吸水速度快，吸水倍率高，吸盐水性能好，兼具长效抗菌性能和除臭性能于一体。可以应用于日常生活，医疗卫生等多个领域。技术研发人员：徐守萍,袁松涛,程江,皮丕辉,文秀芳受保护的技术使用者：华南理工大学技术研发日：技术公布日：2024/11/18