教授課題組-立邦交流會(huì)報(bào)告-匯報(bào)

課題名稱：

匯報(bào)人：盧春彬匯報(bào)時(shí)間：2016.6.12雙子座季銨鹽類罐內(nèi)防腐抗菌劑的研究1報(bào)告內(nèi)容

一、項(xiàng)目背景

二、項(xiàng)目進(jìn)展三、下一步計(jì)劃2(一).項(xiàng)目背景：1.課題的意義及重要性2.文獻(xiàn)匯總與綜述3.可行性實(shí)驗(yàn)方案3項(xiàng)目背景1項(xiàng)目背景11.1研究課題的意義及重要性背景：水性涂料以水為分散介質(zhì)并富含各種可被微生物為營(yíng)養(yǎng)利用的添加劑，因此是微生物生長(zhǎng)繁殖的理想溫床。當(dāng)細(xì)菌、霉菌和酵母菌等微生物污染涂料后大量繁殖會(huì)導(dǎo)致涂料產(chǎn)品變質(zhì)、表面變色、顏料沉淀、乳液絮凝、破乳，甚至散發(fā)異味、表面長(zhǎng)霉等現(xiàn)象。現(xiàn)有常用的防腐劑體系有:CMIT+MIT、BIT、MBIT(2-甲基-1，2-苯并異噻唑-3-酮)等一系列防腐劑。在罐內(nèi)貯存以及運(yùn)輸過程中起到的防腐作用，隨著涂料的上墻水份揮發(fā)以后漸漸降解。細(xì)菌菌簇圖真菌在內(nèi)墻乳膠漆表面的嚴(yán)重滋生酵母菌放大圖41.1研究課題的意義及重要性傳統(tǒng)防腐劑的優(yōu)點(diǎn):傳統(tǒng)防腐劑的現(xiàn)狀及限制:1.EUBPD規(guī)范要求涂料中的危害物質(zhì)限量要求(PPM)

CMITMITBIT2010年起1510005002016年起1.55001002.2013年12月12日，歐洲化妝品個(gè)人護(hù)理用品協(xié)會(huì)發(fā)表了關(guān)于停留類化妝品(包括化妝用濕巾)停止使用防腐劑MIT的行業(yè)建議。2015年7月16日起，歐盟禁用該抗菌劑于免洗產(chǎn)品中，對(duì)沖洗型產(chǎn)品使用限量降為0.0015%以下。

廣譜、長(zhǎng)效的殺滅多種細(xì)菌、真菌和酵母菌，用量低。不燃燒，易于運(yùn)輸，使用方便，不含甲醛、VOC。與各種乳化劑、表面活性劑及蛋白質(zhì)成份配伍性好。價(jià)格合理，對(duì)假單胞菌有特效，得到了全世界認(rèn)同。替代品項(xiàng)目背景151.2相關(guān)文獻(xiàn)檢索信息匯總與綜述抗菌劑選擇無(wú)機(jī)抗菌劑有機(jī)抗菌劑天然抗菌劑金屬離子抗菌劑（Ag+、Cu+等）工藝復(fù)雜、成本高碘/碘酒（I2、KI）碘不溶于水，且抗菌效果有限殼聚糖及其衍生物類抗菌活性收到很大限制鹵代胺

雙胍鹽有機(jī)錫季膦鹽季銨鹽季銨鹽早在1915年最先被報(bào)道具有一定的抗菌性能，應(yīng)用領(lǐng)域包括：外科手術(shù)及醫(yī)療器械的殺菌消毒、工業(yè)循環(huán)水的處理、家庭個(gè)人衛(wèi)生和護(hù)理以及各類洗滌殺菌劑等。尋找新型、安全無(wú)毒的涂料罐內(nèi)防腐劑項(xiàng)目背景161.2相關(guān)文獻(xiàn)檢索信息匯總與綜述文獻(xiàn)檢索國(guó)內(nèi)期刊共160

篇國(guó)外期刊共

142篇學(xué)術(shù)論文共36篇中文書籍共

52本外文書籍共14本總計(jì)共404篇文獻(xiàn)信息匯總與綜述總結(jié)并發(fā)現(xiàn):項(xiàng)目背景11.Gemini(雙子座)季銨鹽具有抗菌的功效2.總結(jié)出傳統(tǒng)防腐劑的作用原理71.2.1Gemini(雙子座)表面活性劑的結(jié)構(gòu)Spacer:Hydrophobic

chainionic

or

polar

group::優(yōu)點(diǎn)：(1).具有更高的表面活性。(2).對(duì)皮膚、眼睛的刺激相對(duì)較低。

(3).能更強(qiáng)烈地吸引電中性的或帶相反電荷的表面活性劑。

據(jù)研究表明，季銨鹽型的表面活性劑，可以將復(fù)雜的蛋白質(zhì)分子分裂為若干多肽鏈，對(duì)細(xì)菌的活性產(chǎn)生抑制作用。研究發(fā)現(xiàn),隨著CMC值的降低,季銨鹽型表面活性劑的殺菌能力呈直線增加。項(xiàng)目背景181.3可行性實(shí)驗(yàn)方案考慮將傳統(tǒng)低毒防腐劑結(jié)構(gòu)與季銨鹽Gemini結(jié)構(gòu)共同結(jié)合兩條思路：分子類改性—合成分子間改性—復(fù)配潛在優(yōu)點(diǎn)：增強(qiáng)防腐抗菌性減少環(huán)境危害性項(xiàng)目背景19(二).項(xiàng)目進(jìn)展1.項(xiàng)目初步摸索（季銨鹽的合成、抗菌應(yīng)用分析）2.實(shí)驗(yàn)深入研究（篩選最優(yōu)樣品）3.新型防腐劑性能檢核（是否符合目標(biāo)要求）4.項(xiàng)目總結(jié)5.聚季銨鹽探索102.1項(xiàng)目初步摸索合成雙子座季銨鹽結(jié)構(gòu)的表活劑項(xiàng)目進(jìn)展211配方：20%水溶液失敗原因分析:季銨鹽殺菌劑的本身限制沒有很好的瞬時(shí)抗菌性，對(duì)一些菌種的抗菌性不是很好.所以考慮復(fù)配增效，即其他常見防腐劑+季銨鹽的體系。解決方案:提升快速抗菌效果!復(fù)配日化品中常用的快速殺菌防腐劑+Gemini雙子座季銨鹽表活劑項(xiàng)目進(jìn)展2122.1項(xiàng)目初步摸索項(xiàng)目進(jìn)展2在MatexM600配方測(cè)試細(xì)菌挑戰(zhàn)性實(shí)驗(yàn).測(cè)試結(jié)論:1.所有樣品具有較好的長(zhǎng)效防腐穩(wěn)定性.2.所有樣品具有快速防腐功效.根據(jù)比較，選定M1進(jìn)行下一步實(shí)驗(yàn)方向M1132.1項(xiàng)目初步摸索項(xiàng)目進(jìn)展2在MatexM600配方測(cè)試細(xì)菌挑戰(zhàn)性實(shí)驗(yàn).測(cè)試結(jié)論:1.所有樣品具有較好的長(zhǎng)效防腐穩(wěn)定性.2.與對(duì)比樣相比,只有樣品B1、C1、C2、H1有快速防腐功效.根據(jù)比較，選定吡啶季銨鹽進(jìn)行下一步實(shí)驗(yàn)方向H1組分百分比A4.00%DBNPA0.33%H2O95.67%A142.1項(xiàng)目初步摸索合成路線A：一鍋法合成:Gemini吡啶季銨鹽

92%合成路線B：第一步反應(yīng)：合成溴代烷基酰胺99%第二步反應(yīng)：季銨化成鹽90%項(xiàng)目進(jìn)展2152.2實(shí)驗(yàn)深入研究項(xiàng)目進(jìn)展22.2實(shí)驗(yàn)深入研究A：B：復(fù)配DBNPAH1組分百分比A4.00%DBNPA0.33%H2O95.67%H2組分百分比B4.00%DBNPA0.33%H2O95.67%

單獨(dú)抗菌性

長(zhǎng)效性

高效性凈味1203合1：QK20-0.05%和0.1%；抗菌劑：0.3-0.5%凈味全效：QK20-0.05%和0.1%；抗菌劑：0.3-0.5%凈味1203合1：VFB1-0.3%；抗菌劑-0.3-0.5%凈味全效：VFB1-0.3%；抗菌劑-0.3-0.5%在M600（0.2%-0.5%）、凈味1203合1（0.5%-0.7%）、凈味全效（0.5%-0.7%）16162.2實(shí)驗(yàn)深入研究項(xiàng)目進(jìn)展2H1在添加量為0.5%~0.7%時(shí)，仍保持良好的抗菌性能。H2其抗菌性能則與其存貯時(shí)效性相關(guān)。H1的抗菌長(zhǎng)效性優(yōu)于H2。H1在與QK20復(fù)配的條件下，所有樣品都通過了4輪細(xì)菌挑戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)。H1抗菌高效性不強(qiáng)。H2的快速殺菌性能與其時(shí)效性相關(guān)?？咕L(zhǎng)效性抗菌高效性單獨(dú)測(cè)試結(jié)論：56個(gè)樣品中共40個(gè)樣品通過4輪細(xì)菌挑戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)，通過率72%。H1及H2皆有長(zhǎng)效抗菌的能力，H1優(yōu)于H2。但H1快速殺菌能力較弱，而H2的快速殺菌能力與其時(shí)效性（存貯時(shí)間）有較大影響?？傊?，H1、H2在合成工藝上可工業(yè)化，產(chǎn)率都達(dá)到92%以上，有良好的抗菌性能。172.2實(shí)驗(yàn)深入研究實(shí)驗(yàn)編號(hào)防腐劑代號(hào)添加比例漆樣罐內(nèi)狀態(tài)漆膜外觀防腐劑挑戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)(共4輪)2day7day標(biāo)樣623A0.10%OK光滑平整無(wú)顆粒11H1H10.20%OK光滑平整無(wú)顆粒31H2H20.20%OK光滑平整無(wú)顆粒11備注:得分越低防腐效果越安全

結(jié)論:1.H1及H2都通過了4輪細(xì)菌挑戰(zhàn)測(cè)試，具有高效的抗菌性能，可以替代原抗菌劑。2.H2的抗菌效果略好于H1項(xiàng)目進(jìn)展218H1體系：H2體系：項(xiàng)目進(jìn)展2192.2實(shí)驗(yàn)深入研究2.3新型防腐劑性能檢核實(shí)驗(yàn)1:Gemini雙子座季銨鹽低溫溶解性實(shí)驗(yàn)編號(hào)H1H2溫度1℃3℃5℃8℃1℃3℃5℃8℃結(jié)果√√√√××√√√：在濃度小于5%的水溶液中可以溶解并穩(wěn)定存在×：在濃度小于5%的水溶液中溶解度較差或不能形成穩(wěn)定的體系H1體系：H2體系：結(jié)論:H2體系在0~5℃低溫時(shí)，其水溶液不穩(wěn)定，會(huì)有沉淀析出。而H1表現(xiàn)良好淘汰H2項(xiàng)目進(jìn)展2202.3新型防腐劑性能檢核實(shí)驗(yàn)2:

乳膠漆全性能測(cè)試測(cè)試項(xiàng)目(在M-600體系中)623AH1H2粘度(KU)104.5104.1104.5耐水性(96hrs)OKOKOK耐堿性(1%NaOH)(48hrs)OKOKOK耐擦洗(25℃)(Asbestosboard)10000+10000+10000+耐擦洗(5℃)(Asbestosboard)8747846210000+密度(g/ml/25℃)1.5011.5021.5白度81.2981.1381.27PH9.119.179.17干膜遮蓋力（%/100μm絲棒）92.9892.6092.36干膜遮蓋力（%/150μm濕膜制備器）97.0496.7096.81儲(chǔ)存穩(wěn)定性（55℃/14days）106.8KU;goodin-canflowing106.4KU;goodin-canflowing106.8KU;goodin-canflowing結(jié)論:H1、H2添加至涂料中對(duì)乳膠漆全性能無(wú)影響，可替代傳統(tǒng)防腐劑。項(xiàng)目進(jìn)展2212.4項(xiàng)目總結(jié)季銨鹽抗菌劑配方選用季銨鹽及復(fù)配試劑：復(fù)配配方：成分含量季銨鹽4%DBNPA0.33%水95.67%添加量：等量替換原有配方中的抗菌劑。最佳工藝條件：吡啶與1,4-二溴-2-丁烯投料比：2.1:1；反應(yīng)溶劑：CH3CN；反應(yīng)溫度：90℃；反應(yīng)時(shí)間：8h；重結(jié)晶溶劑：CH3CH2OH；項(xiàng)目進(jìn)展2222.4.1工業(yè)化合成方法工藝放大實(shí)驗(yàn)及抗菌穩(wěn)定性測(cè)試反應(yīng)工藝：1,1'-(2-丁烯基)雙溴化吡啶結(jié)論：將實(shí)驗(yàn)原料吡啶溶液量放大到160mL，原料1,4-二溴-2-丁烯投料為200g；溶劑乙腈放量為500mL。進(jìn)行反應(yīng)，得到粗產(chǎn)品330.5g，通過加入無(wú)水乙醇約400~500ml進(jìn)行加熱重結(jié)晶，冷卻得到吡啶基季銨鹽產(chǎn)品285.3g，即產(chǎn)率為82%。圖

實(shí)驗(yàn)室放大實(shí)驗(yàn)反應(yīng)裝置抗菌穩(wěn)定性重復(fù)測(cè)試

實(shí)驗(yàn)室放大實(shí)驗(yàn)作參考項(xiàng)目進(jìn)展2232.4.2工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)工藝質(zhì)量檢測(cè)及工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)確定圖4.2吡啶基季銨鹽HPLC純度測(cè)試結(jié)論：吡啶季銨鹽15實(shí)驗(yàn)室放大實(shí)驗(yàn)得到的產(chǎn)物純度為98.80%。引用標(biāo)準(zhǔn)GB601化學(xué)試劑

滴定分析（容量分析）用標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備GB6368表面活性劑

水溶液pH值的測(cè)定

電位法GB6682分析實(shí)驗(yàn)室用水規(guī)格和實(shí)驗(yàn)方法GB26369–2010季銨鹽類消毒劑衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GBT11275-2007表面活性劑含水量的測(cè)定吡啶季銨鹽類罐內(nèi)防腐劑的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了乳膠漆罐內(nèi)防腐用雙子座吡啶季銨鹽的技術(shù)要求、試驗(yàn)及工業(yè)化生產(chǎn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則和標(biāo)志、包裝及貯存條件等項(xiàng)目進(jìn)展224理化指標(biāo)項(xiàng)目指標(biāo)優(yōu)等品一等品合格品外觀白色或淡黃色透明液體或固狀物淡黃色或黃色透明液體或固狀物黃色或棕黃色透明液體或固狀物活性物含量%>=30%pH值（4%溶液）4.0-8.5游離胺含量（相對(duì)陽(yáng)離子活性物）,%<=1.0<=2.0<=3.0重金屬含量（以鉛計(jì)）mg/kg<=30-2.4.2工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目進(jìn)展2252.4.3工業(yè)技術(shù)要求試驗(yàn)方法

項(xiàng)目進(jìn)展2262.4.3工業(yè)技術(shù)要求試驗(yàn)方法精密度

在重復(fù)性條件下獲得的兩次獨(dú)立測(cè)定結(jié)果的絕對(duì)差值不得超過算術(shù)平均值的3%。檢測(cè)限

本方法最低檢測(cè)量為0.9g/L。標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸、貯存

包裝容器上注明產(chǎn)品名稱、規(guī)格、標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)、批號(hào)、凈重以及生產(chǎn)日期。

產(chǎn)品可采用聚乙烯塑料桶包裝。桶蓋應(yīng)旋緊，避免溶劑揮發(fā)和物料滲漏。

在運(yùn)輸過程中，避免撞擊和日曬雨淋，應(yīng)輕裝輕卸。

貯存時(shí)避免露天堆放，遠(yuǎn)離火源。在標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)輸、貯存條件下，產(chǎn)品保質(zhì)期為三年。項(xiàng)目進(jìn)展2272.5結(jié)論項(xiàng)目進(jìn)展2選用季銨鹽及復(fù)配試劑：復(fù)配配方：成分含量季銨鹽4%DBNPA0.33%水95.67%制定季銨鹽化合物的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及工業(yè)技術(shù)要求。添加量：等量替換原有抗菌劑?？咕Ч和ㄟ^了4輪細(xì)菌挑戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)。28第六代高分子季銨鹽結(jié)構(gòu)示意圖第五代雙子季銨鹽殺菌劑深化有機(jī)小分子殺菌劑易揮發(fā)應(yīng)用時(shí)有殘留不易加工化學(xué)穩(wěn)定性差高分子殺菌劑不會(huì)滲入人的皮膚更好的抗菌性能多基團(tuán)型高分子殺菌劑引入不同的殺菌基團(tuán)協(xié)調(diào)抗菌效應(yīng)總結(jié)：第六代高分子抗菌劑除抗菌性能好之外，還有化學(xué)穩(wěn)定性高，殘余毒性低，容易加工，抗菌效果持久，環(huán)境污染小，且在低的蒸汽壓下不揮發(fā)，不會(huì)滲透進(jìn)入人的皮膚等優(yōu)點(diǎn)。從第五代到第六代季銨鹽的演變過程2.6聚季銨鹽的提出29項(xiàng)目進(jìn)展22.6聚季銨鹽的提出30SampleDMAEMA-BC

DMAEMA-BB

DMAEMA-DB

DMAEMA-HBMonomer(mg/mL)Polymer(mg/mL)

Monomer(mg/mL)Polymer(mg/mL)

Monomer(μg/mL)Polymer(mg/mL)

Monomer(μg/mL)Polymer(mg/mL)E.coli>501.56

>501.56

24>20

12>20S.aureus>501.56

>501.56

12>20

12>20Table3

MBCvaluesofquaternaryammoniumsaltsmonomersandrelatedpolymers長(zhǎng)鏈單體的滅菌濃度遠(yuǎn)高于短鏈相同碳鏈長(zhǎng)度（短鏈），聚合物的滅菌濃度高于單體碳鏈較長(zhǎng)的聚合物存在溶解性的問題項(xiàng)目進(jìn)展22.6.1聚季銨鹽工作1丙烯酸酯類31項(xiàng)目進(jìn)展22離子聚合類嘗試合成了C12、C14和C16的兩種此類聚合物，通過與文獻(xiàn)的核磁比對(duì)，基本確認(rèn)了聚合反應(yīng)的進(jìn)行。此類聚合反應(yīng)方法較為容易，對(duì)反應(yīng)條件的要求不高，可行性較高。但是這類結(jié)構(gòu)之前就有文獻(xiàn)報(bào)道，結(jié)構(gòu)的新穎性不高，但是此種結(jié)構(gòu)并未在涂料的抗菌領(lǐng)域應(yīng)用。2.6.1聚季銨鹽工作32項(xiàng)目進(jìn)展2(三).下一步計(jì)劃1.吡啶季銨鹽