双季铵盐改性医用PVC抗菌材料

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2021.07.009

中国塑料 ›› 2021, Vol. 35 ›› Issue (7): 53-57.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.07.009

双季铵盐改性医用PVC抗菌材料

张耀成¹, 吴勇振², 李阳², 赵竹², 王国胜², 丁雪佳¹()

^1.北京化工大学生物医用材料北京实验室，北京 100048
^2.河南驼人医疗器械集团有限公司，河南新乡 453000

收稿日期:2020-10-09 出版日期:2021-07-26 发布日期:2021-07-21
基金资助:
国家重点研发计划植/介入医用导管及器械表面超亲水超润滑改性研究(2020YFC1107300);国家重点研发计划隐形矫治器材料(2017YFC1104304)

Gimini Quaternary Ammonium Salt⁃modified PVC⁃based Antibacterial Materials for Medical Use

ZHANG Yaocheng¹, WU Yongzhen², LI Yang², ZHAO Zhu², WANG Guosheng², DING Xuejia¹()

^1.Beijing Laboratory of Biomedical Materials，Beijing University of Chemical Technology，Beijing 100048，China
^2.Henan Tuoren Medical Equipment Group Co，Ltd，Xinxiang 453000，China

Received:2020-10-09 Online:2021-07-26 Published:2021-07-21
Contact: DING Xuejia E-mail:dingxj@mail.buct.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

为了解决聚氯乙烯（PVC）医用耗材在使用过程中易被细菌感染问题，采用一步法合成了一种新型抗菌剂——C_8?6?8双季铵盐（GQAS），并将其作为添加剂与PVC粒料进行物理共混和压片，制成了一种抗菌性能良好的改性PVC材料。采用核磁共振波谱仪（¹H?NMR）、热重分析仪（TG）、菌落计数仪和电子万能材料试验机对GQAS的结构和热稳定性以及改性PVC材料的抗菌性能、溶出能力和力学性能进行了表征。结果表明，GQAS与PVC共混时不会因加热而分解；GQAS含量为5 %（质量分数，下同）的改性PVC材料可以有效抑制大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的生长；在被浸泡7 d后，GQAS含量为5 %的改性PVC材料仍具有不错的抗菌能力；2 %或5 %GQAS改性PVC材料的拉伸强度（23.3或18.9 MPa）和断裂伸长率（318.8 %或295.3 %）与纯PVA（24.6 MPa，341.5 %）相比均有所下降，但总体仍在可接受范围。

关键词: 双季铵盐, 聚氯乙烯, 抗菌, 共混, 溶出

Abstract:

To solve the problem that poly（vinyl chloride）（PVC） medical consumables are easily infected by bacteria during the use， a new type of antibacterial agent， C_8?6?8 gimini quaternary ammonium salt （GQAS）， was synthesized. This new quaternary ammonium salt was then used as an additive to blend with PVC physically. The resultant blends were compressed to pellets as a type of modified PVC materials with good antibacterial properties. The structure and thermal stability of GQAS and the antibacterial properties， dissolution capacity and mechanical properties of modified PVC materials were characterized using nuclear magnetic resonance spectrometer， thermogravimetric analyzer， colony counter， and electronic universal material testing machine. The results indicated that GQAS did not decompose with heating when blended with PVC. The modified PVC material containing 5 wt% GQAS can effectively inhibit the growth of E.coli and S.aureus. After soaked for 7 days， the modified PVC materials containing 5 wt% GQAS still had a good antibacterial capability. The modified PVC materials showed a decrease in tensile strength（22.3 or 18.9 MPa） and elongation at break（318.8 % or 295.3 %） comparing with pure PVC（24.6 MPa，341.5 %）， which was still in an acceptable range.

Key words: gimini quaternary ammonium salt, poly（vinyl chloride）, antibacterial, blending, migration

中图分类号:

TQ325.3

张耀成, 吴勇振, 李阳, 赵竹, 王国胜, 丁雪佳. 双季铵盐改性医用PVC抗菌材料[J]. 中国塑料, 2021, 35(7): 53-57.

ZHANG Yaocheng, WU Yongzhen, LI Yang, ZHAO Zhu, WANG Guosheng, DING Xuejia. Gimini Quaternary Ammonium Salt⁃modified PVC⁃based Antibacterial Materials for Medical Use[J]. China Plastics, 2021, 35(7): 53-57.

图/表 6

图1 C8?6?8 GQAS的1H?NMR谱图

Fig.1 1H?NMR spectrum of C8?6?8 gimini quaternary ammonium salt

图2 GQAS的TG曲线

Fig.2 TG curve of GQAS

图3 改性PVC贴膜法抗菌照片

Fig.3 Antibacterial photos of modified PVC

图4 抗菌PVC浸泡0、1、3、5、7 d后的抑菌圈

Fig.4 Inhibition zones of antibacterial PVC after being soaked for 0， 1， 3， 5 and 7 days

GQAS

含量/%

表1 抗菌PVC的抑菌圈直径 (mm)

Tab.1 Statistics of the diameter of the inhibition zones

项目	GQAS含量/%
项目	0	2	5
拉伸强度/MPa	24.6±1.5	22.3±2.6	18.9±2.8
断裂伸长率/%	341.5±15.9	318.8±32.0	295.3±35.2

表2 不同GQAS含量的改性PVC的拉伸强度和断裂伸长率

Tab.2 Tensile strength and elongation at break of modified PVC with different content of GQAS

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双季铵盐改性医用PVC抗菌材料

Gimini Quaternary Ammonium Salt⁃modified PVC⁃based Antibacterial Materials for Medical Use

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