（化学工艺专业论文）硫酸聚六亚甲基胍及中间体胺基胍的合成与性能研究.pdf

摘要 胍类杀菌消毒剂因具有良好的杀菌性能、高效广谱、低毒并且环境友好，越来 越受到关注。本文在文献调研的基础上，确定以硫酸聚六亚甲基胍作为研究对象， 进行了中间体1 ，6 - - 己二胺硫酸盐、胺基胍的制备及硫酸聚六亚甲基胍合成工艺、 分析方法以及杀菌性能等的研究。 以硫酸和l ，6 一己二胺反应，通过蒸发结晶法制备了l ，6 一己二胺硫酸盐。对 过程中硫酸滴加条件、用量，反应温度进行了探讨。 以二氯胺钠和1 ，6 - - 己二胺硫酸盐反应，合成了胺基胍。研究了溶剂、反应时 间、不同后处理方法以及干燥温度、干燥时间等对胺基胍收率的影响。 进行了由中间体胺基胍和1 ，6 一已二胺硫酸盐合成硫酸聚六亚甲基胍的研究。 研究了反应温度、反应时间、原料配比以及助剂的加入等对最终产品的影响。 应用热失重分析、差示扫描量热法对聚合过程进行了研究。计算了聚合反应焓 值、反应级数，并对聚合机理进行了初步的探讨，获得了机理的函数表达式。 对产品硫酸聚六亚甲基胍的杀菌效果进行了初步研究。 关键n ：i ，6 一己二胺硫酸盐硫酸聚六亚甲基胍聚合机理函数 a b s t r a c t t h eb i g u a m d eb a c t e r i c i d e sh a v eb e e np a i dm o r ea t t e n t i o nb e c a u s eo ft h e i r f a v o r a b l eb a c t e r i c i d a lp r o p e r t i e s ，h i g he f f i c i e n c y , b r o a ds p e c t r u m , l o wp o i s o na n d g o o de n v i r o n m e n t a lc o m p a t i b i l i t i e s i nt h i sw o r k , p r e p a r a t i o no fp o l yc u e x a m 砌a n e b i s g u a n i d e ) ，( p h m 8 h 2 s 0 4 ) a sw e l l 雏t h ei n t e r m e d i a t e s ，h e x a m e t h y l c n e d i a m i n e s u l f u r i ca c i d ( h m d a - h 2 s 0 4 ) a n dh e x a m e t h y l e n e - b i s c y a n o g u a n i d e ( h m b c o ) ，w c l e s t u d i e d h m d a h 2 s 0 4w a ss y n t h e s i z e db yr e a c t i o nb e t w e e n 驯【1 如r i c a c i da n d h e x a m e t h y l e n e d i a m i n e ，f o l l o w e db ye v a p o r a t i o nc r y s t a l l i z a t i o n t h ei n f l u e n c e so f t h e a d d i t i o nw a y sa n dt h ea m m o t m to fs u l f u r i ca c i d , r e a c t i o nt e m p e r a t u r eo rt h ey i e l do f t h es y n t h e s i sw e r es t u d i e d h m b c gw a sp r e p a r e db yr e a c t i o nb e t 、眦h m d a h e s 0 4a n ds o d i u md i c y a n i m i d e t h ee f f e c t so fs o l v e n t , r e a c t i o nt i m e ，p o s tt r e a t m e n tm e t h o d s ，d r y i n gt e m p e r a t u r ea n d t i m eo nt h ey i e l do f t h ep r o d u c tw e r es t u d i e d i nt h es y n t h e s i so fp h m b h z s 0 4b yt h er e a c t i o nb e t v v e nh m d a h 2 s 0 4a n d h m b c gt h ee f f e c t so fr e a c t i o nt e m p e r a t u r e ，r e a c t i o nt i m e ，r e a c t a n tr a t i o sa n dt h e a d d i t i o no f p r o m o t e r so i lt h ef i n a lf r o d u c tw f f f es t u d i e d t h ep o l y m e r i z a t i o np r o c e s sw a sa n a l y s i z e db yt h e r m o g r a v i m e t r i ca n a l y s i sa n d d i f f e r e n t i a ls c a n n i n gc a l o r i m e t r y t h ee n t h a l p ya n dr e a c t i o no r d e rw e r ec a l c u l a t e d t h em e c h a n i s me q u a t i o nw a sa l s oo b t a i l l c d t h es t e r i l i z i n ge f f e c to fp h m b h 2 s 0 4w a se v a l u a t e dt h r o u g hav e r ys i m p l e m e t h o d k e yw o r d s ：h e x a m e t h y l e n e d i a m i n es u l f u r i ca c i d , p o l yo a e x a m e t h l e u eb i s g u 趾i d e s u l f u r i ca c i d ) ，p o l y m e r i z a t i o n , m e c h a n i s me q u a t i o n 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研 究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰 写过的研究成果，也不包含为获得基盎盘茎或其他教育机构的学位或证书而使 用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确 的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：狠彰 签字日期：多年工, e l1 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解叁茎盘茎有关保留、使用学位论文的规定。特 授权岙鲞盘茎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并 采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有 关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：；之秀 签字日期：调磊2 月 功 导师签名： 豆秀兹 签字日期：伊o d ) 年2 月彦武日 前言 刖吾 目前化学消毒剂种类繁多，常用的主要类型有：一、卤素类消毒剂【l 捌其杀菌 原理是通过氧化、卤代反应破坏细胞壁、细胞膜，使细胞质漏出，细胞核也被破坏。 也可以解释为其细胞结构、蛋白质、酶系统被氧化、卤代、分解、破坏。缺点是有 效期较短，刺激性大；二、氧化荆类消毒剂【3 】是通过氧化作用破坏细胞壁、细胞膜 及其酶系统等杀灭病菌的。它的缺点是不稳定，易分解失效；对物品有一定腐蚀和 漂白作用；药物未分解前对人体有刺激性和毒性；三，醛类消毒剂【4 】醛类属于还原 性，是通过凝固蛋白质杀灭病菌的。但是，使用浓度大，气味大，作为器械消毒不 错，作为环境消毒受到成本的限制，有一定致癌作用；四、酚类消毒剂【习是通过 与蛋白质作用杀死病菌。复合酚还有酸性杀病毒作用，以及属于中性分子易接近病 原微生物，能杀灭口蹄疫病毒和猪水泡病病毒。由于酚可能造成环境污染，其使用 会逐步受到限制；五、醇类消毒剂阿可凝固蛋白质，导致微生物死亡，可杀灭细菌繁 殖体，破坏多数亲脂性病毒，不能杀灭芽胞。主要用于医用消毒，到目前为止没有见 到用于环境消毒的报道；六、季铵盐类消毒剂【_ 7 】其杀菌原理是季铵离子带正电， 能主动接近带负电的病菌微粒，并将其包裹。由于季铵离子有亲油的长链，能包住 有脂质的细胞膜，并穿透膜深入到细胞内部，使病菌被窒息、被破坏而死。病毒的 结构特殊，但只要病毒是有囊膜的，是脂溶性的，季胺盐就能将其包裹杀灭。对无 囊膜的病毒，季胺盐就无能为力了。 基于现有杀菌消毒剂的不足，专家提出理想的杀菌消毒剂应具有以下特点：无毒 无害、广谱杀菌、无刺激性气味和腐蚀性、价格适中，有效时间长、便于运输、不 燃不爆等优点。硫酸聚六亚甲基胍是一种新型高效的胍类消毒剂i s ，其中的胍基使 得聚合物在水溶液中呈正电性，故极易被通常呈电负性的各种细菌和病毒所吸附， 从而抑制细菌分裂，使其丧失生殖能力。另外，聚合物形成的薄膜堵塞了微生物的 呼吸孔道，使其迅速窒息死亡故而具有很高的活性，对格兰氏阳性菌、格兰氏阴 性菌、酵母菌等各类菌和病毒( 艾滋病毒) 均有很强的杀灭和抑制作用，而且杀、 抑菌浓度很低，仅为2 9 p g m 1 1 8 7 5 p g m l ，无毒副作用和刺激性、腐蚀性，广谱高 效，有效期长。是一种理想的杀菌消毒剂，是国内外研究的热点【9 ，1 0 】。 硫酸聚六亚甲基胍( p o l y h e x a m e t h y l e n g u a n i d i n es u l f u r i ca c i d ) 是在国外己经开 始运用，国内尚未深入研究和推广使用的类广谱消毒剂l l ”。杀菌广谱、易溶于水， 前言 水溶液无色无味，不燃不爆，有极强的杀灭细菌和病毒的能力，而且广谱高效，并 具有长期抑菌作用，对各种金属材料，具有无腐蚀作用，可降解，对环境没有污染， 毒性低，使用安全由于具有以上特点，因此硫酸聚六亚甲基胍在各个领域应用非 常广泛【1 2 1 。该消毒剂为各种表面的念珠菌的消毒杀菌剂，并可用做日用防霉剂允许 在民众中销售：广泛应用于饮料及食品加工行业，饮用水和游泳池，湖水、水塘、冷 却塔、喷泉、除藻、石油开采、建筑材料防霉添加剂，养殖场消毒，以及可用于纺 织业、造纸业、木材加工业、橡胶工业、农业、食品等方面，也可以作为污水处理 的絮凝剂 1 3 , 1 4 j 。 2 第一章文献综述 第一章文献综述 1 1 硫酸聚六亚甲基胍简介 硫酸聚六亚甲基胍是一种白色无定形粉末，无特殊气味，易溶于水。水溶液无 色至淡黄色、无味，不燃不爆，对于各种金属材料基本无腐蚀，分解温度大于 4 0 0 。c ， 分子式为( c 7 h 1 削3 h s 0 4 ) n 、对所处理表面无漂白现象，两年不会变质，o 1 浓度的 水溶液具有微苦的味道【9 】。 1 2 合成方法 1 2 1 熔融聚合法和乳液聚合法 e a s t 等人 1 5 】在八十年代提出了用含胺基团和含氰基团物质合成胍基物的一系列 方法。主要分为熔融聚合法和乳液聚合法，具体包括：此方法分为两个步骤，首先 二氰胺钠和l ，6 一己二胺硫酸盐反应生成中间体胺基胍，反应方程式如下 一点c 一1 ：一卜一吼一暑崖唧曼十蝴 n h 。n 兰c n h 一8 一n h r n h c n h c 三兰n + 2 心m 厂史一n h 2 h 2 s 0 4 n h h s 0 4 n h n hn h h s 0 4 ；竺f n h 一址n h 一8 一n h - r n h - - o j - - n h - - c - - n h - - r 斗；= = 兰十 一c n h c n h r 一 十 反应温度控制在1 2 0 - - 1 3 5 。c 之间，以氮气作保护气，反应8 小时，回流时间为6 小时。反应结束后过滤，用纯水、乙醇和丙酮洗涤滤饼，干燥待用，收率8 3 2 。 第二步，用胺基胍和1 ，6 一己二胺硫酸盐在加热台中按下列方程式反应，油浴，控 制温度在1 6 5 - - 1 7 5 。c 之间，强力机械搅拌，氮气保护，反应时间1 2 小时。得淡黄色 3 第一章文献综述 吸湿性易碎固体。此方法所得产品收率高，粘度大，但是中间体收率不高，而且反 应过程中副反应多，影响产品的纯度。 乳液聚合法与熔融聚合法的前一步相同，先合成中间体胺基胍，最后用胺基胍 和1 ，6 - - 己二胺硫酸盐进行乳液聚合。以n 一甲基一2 一毗咯烷作溶剂，氮气保护， 机械搅拌，反应时长1 4 小时，反应结束后除去溶剂层，将残留物在6 0 0 c 下真空干燥 2 天。所得产品较纯净，但由于溶剂的作用，使得产品收率变低。 1 2 2 二氰胺钠和1 ，6 己二胺硫酸盐直接合成法 二氰胺钠和1 ，6 一己二胺硫酸盐按摩尔比i ：l 直接反应得到硫酸聚六亚甲基胍嗍 反应方程式如下： n s d c 协酬啪卜岬鼢= + 吼一舻c 一嘲一吼十+ n a 2 s 0 4 、 l h n - i i - i s 0 4 该方法又可分为熔融法和溶剂法。熔融法需控制温度在1 6 0 一1 7 0 。c 之间，反应 时间达1 5 d 时，形成不透明液体，冷却后即得固体产品。溶剂法用二甘醇作溶剂， 控制温度在1 5 0 一1 6 0 。c 之间，反应对间1 5 j , 时，形成一种悬浊液加入丙酮过滤得到 产品，7 0 一8 0 0 c 下真空干燥3 天得到类似玻璃状的固体产品。该方法无论熔融聚合 和乳液聚合，其收率都不是很高( 熔融聚合7 3 ，乳液聚合5 4 ) ，而且产品粘度小， 分子量低；副产物硫酸钠难以除去，影响产品质量。 1 2 3 双氰双胺和l ，6 一己二胺硫酸盐直接合成法 双氰双胺( d c d a ) 和l ，6 一己二胺硫酸盐( h m d a 。h 2 s o d 直接反应，得到 副产物氯化铵和产品1 9 】。反应采用熔融结晶法，温度控制在在1 6 0 一1 7 0 。c ，反应1 6 个小时。可得纤维状低粘度的固体。该反应耗时长，所得产品粘度很低。表1 1 是 对某些方法所得产品的比较 曲姒+ 2 曲d a 一铫十c 热一硼? 一n h 一呱t 州凰煳 4 第一章文献综述 表1 1 不同合成硫酸聚六亚甲基胍方法比较 t a b l e1 - lc o m p a r a t i o no f t h es y n t h e t i cm e t h o d sf o rp h m b h 2 s 0 4 m o n o m e r ( r a m 0 1 ) s 篱鬻高。鬻潞啄爰d s d c ( 1 0 ) h m d a 2 h c i ( 1 0 ) n o n e1 6 0 1 7 0 1 57 3 10 3 74 0 - 5 0 s d c ( 1 0 ) h m d a 2 h c i ( i d e g 1 5 0 - 1 6 01 55 4 70 2 73 5 - 4 5 h m b c g ( 1 0 ) h m d a 2 h c i ( 1 0 ) n o n e1 6 5 1 7 51 2 9 9 11 1 64 5 - 6 0 h m b c g f l 0 ) h m d a 2 h c i ( 1 0 ) n m p ( 1 0 ) 1 4 5 1 5 5 1 46 8 71 1 04 0 5 2 q 。c 为比浓粘度；t b 为玻璃化温度 1 2 4 硫酸亚胺脲和六亚甲基二胺直接合成法 专利【1 6 h 杀菌消毒剂原料硫酸聚六亚甲基胍及其制备方法”提到用硫酸亚胺脲 4 2 - - 4 4 ，六亚甲基二胺( 1 ，6 一己二胺) 5 2 - - 5 4 ，聚乙二醇3 - - 5 ，甲苯一4 一 磺酸0 0 0 5 一o 0 0 9 * 4 ，所得硫酸聚六亚甲基胍用蒸馏水稀释2 0 0 一1 0 0 0 0 倍后，即可作 为杀菌剂使用，具有无毒、无色、无嗅、无刺激、无腐蚀、高效广谱、稳定性好等 特点。具体是将硫酸亚胺脲、六亚甲基二胺加入反应釜加热搅拌，待到反应釜温度 达n l o o o c 时加入甲苯一4 一磺酸。原料加完以后，逐步升温1 0 0 一1 5 0 0 c 保持o 一4 小 时，继续反应，最后可得淡黄色固体，其有效成分达1 0 0 。 1 2 5 双氰双胺和六亚甲基二胺间接合成法 专利l l7 j “一种高分子聚合物及制备方法”中提到，双氰双胺( d c d a ) 和硫 化胺首先合成硫酸胺基胍，再以硫酸胺基胍和六亚甲基二胺聚合得到。合成硫酸胺 基胍的过程中，保持温度在1 5 0 - - 2 0 0 。c 之间，用氮气作保护气。聚合成硫酸聚六亚 甲基胍步骤中采用逐步升温法，即保持1 0 0 1 3 0 。c 一小时；保持1 3 0 1 5 0 。c 一小时； 保持1 5 0 一1 8 0 0 c 一小时；1 8 0 - - 2 1 0 c 保持- - d , 时，然后加入1 3 的中止剂，即得 硫酸聚六亚甲基聚合物。 1 3 硫酸聚六亚甲基胍杀菌及应用研究 1 3 1 杀菌机理 第一章文献综述 硫酸聚六亚甲基胍的杀菌机理可解释为由于在硫酸聚六亚甲基胍中的胍基有很 高的活性，使聚合物成正电性l l ”。故很容易被通常里负电性的各类细菌、病毒所吸 附，从而抑制了细菌病毒的分裂功能，使细菌病毒丧失了生殖能力加上聚合物形成 的薄膜堵塞了微生物的呼吸通道，使微生物迅速窒息而死。同时，由于硫酸聚六亚 甲基胍是聚合物结构，能使胍基的有效活性得以提高，所以硫酸聚六亚甲基胍的杀 菌效力大大高于其他胍类化合物( 如洗必泰) 。 1 3 2 杀灭水中细菌真菌 许多工业上的循环水系统，比如冷却塔、游泳池、温泉、装饰性池塘以及其它 的水面，制铅工业，管道工程管等等，是细菌、藻类【1 5 j 。酵母、真菌等微生物的高 感染区。这些有机物本身就是病原体或者潜在病原体。因此，必须向水中投入消毒 剂以抑制其生长。而且，从审美学的角度来看，也很有必要消除这些可能使水及与 水接触的表面变色的有害的藻类、真菌等微生物。许多消毒剂已经被投放使用到了 循环水系统中i l w 。常用的消毒剂是含溴或氯的消毒剂，具有代表性的是在水中形成 l 到5p p m 浓度卤素的消毒剂。卤素是通过氯气、次氯酸钙、次氯酸钠的直接释放， 或者通过氰脲酸氯、氯( 溴) 处理的己内酰脲中氯素的脱离来进行杀菌的。其它已经 使用的杀菌剂有臭氧、臭氧形成的化合物、过氧化氢形成的化合物、可提供铜或银 离子的铜盐或银盐( 水中浓度0 1 到1 0 p p m ) 、季铵盐以及硫酸聚六亚甲基胍。硫酸聚 六亚甲基胍在循环水中的浓度为6 1 0p p m 。 1 3 2 1 杀灭游泳池中菌类 游泳池水因循环多次使用，则水中细菌不断增加，因此，必须对池水进行消毒。 对游泳池水消毒是一个非常重要的环节，这个环节如果处理不好，游泳池便有可能 成为传播疾病的场所。从而影响运动员进行训练和人们锻炼身体的积极作用。游泳 池水温适宜，水中又有充分的有机物来源，是伤寒、痢疾、肝炎、急性结膜炎、脓 疱病等致病菌的适宜生长环境。此外，除了细菌还有许多种病毒的危害，例如：肝 炎病毒及性病病毒等往往是通过水的途径来传播疾病的。因此，对游泳池水消毒的 必要性是十分明显的游泳池消毒药品( 设备) 有许多种，其选择应符合下列要求： ( 1 ) 所采用的消毒方式，必须具有强烈的杀菌作用，即在3 0 秒内消灭9 9 9 9 的 微生物。 ( 2 ) 灭菌效果应有合理的延续时间，能使游泳者带入池中的污染物被有效地控 制住。 6 第一章文献综述 ( 3 ) 在消毒的同时不能有二次污染，即对人体或环境造成新的危害。 ( 4 ) 管理操作方便，投加量必须容易控制。 ( 5 ) 设备投资和运行费用必须具有合理的经济性。 n - - 卤化己内酰脲一直以来被认为对循环水系统是最有效的杀菌剂。1 9 6 4 年美 国帕特森市披露1 2 0 1 ，当此类消毒剂中含有溴或氯时，相比其它杀菌剂有更好的杀菌 效果。但是该系列杀菌剂一直以来有着严重的问题。那就是此类消毒剂在运输和销 售过程中一直使用大块包装，这样就使得在投放使用时只有固定的一部分可以暴露 在水中，杀菌耗时长，效率不高。除此之外，还有一些消毒剂，如1 3p p m 氯，3 5 p p m 溴，o 1 1 0p p m 铜盐或银盐，2 - 1 2p p m 烷基或二烷基季铵盐化合物，或者 6 - 1 0p p m 聚六亚甲基胍。聚六亚甲基胍相对于其它类别的消毒剂来说，具有无毒、 无刺激性、无嗅等优点。专利【2 1 】报道在在一个5 0 m 2 ，1 5 0 0 加仑水容量的室内游泳池 中，用2 0 w w 的聚六亚甲基胍溶液进行杀灭海藻的实验。实验从5 月到8 月历时3 个 月，在此期间水温保持1 7 。c 一2 8 。c ，总共接待4 2 0 人游泳。试验证明，此间游泳池 ：内没有观察到大肠杆菌或者藻类的生长。 1 3 2 2 杀灭水产养殖业菌类 含氯消毒剂一壹以来都占据着水产养殖消毒剂的重要位置，从漂白粉到三氯异 氰尿酸、溴氯海因都是以卤素来作为杀菌消毒的主要成分【丑】。这类消毒剂的杀菌机 理是与水发生反应生成小分子的次氯酸，次氯酸扩散到细菌表面，并穿透细胞膜直 接氧化菌体蛋白，从而消灭病原微生物。该类消毒剂的优点是可杀灭各种微生物， 包括细菌繁殖体、病毒、真菌、结核杆菌和抗力较强的芽孢；缺点是无机氯性质不 稳定，易受光、热和潮湿的影响，易丧失其有效成分。比如，三氯异氰尿酸水溶液 稳定性较差，应该现配现用，其杀灭微生物能力随水温的升高而加强，因此在高温 季节要注意其用量，不可盲目增加；其在p h 值高的水体中药效降低，所以在使用前 后不应该施碱性药物( 如生石灰) ：其对水产动物的刺激较大、易引起较强应激反应， 因此对于一些名贵水产类( 如虾、蟹，特别是在其脱壳期) 和鱼体有溃烂症状出现以 及身体较虚弱( 发生疾病一段时间) 的水产动物应慎用，以免引起死亡。在这种情况 下，可选择相对温和、刺激性小的含碘消毒剂和双链季铵盐类消毒，或者聚六亚甲 基胍消毒剂。 聚六亚甲基胍对迟钝爱德华氏菌、嗜水气单胞菌、溶藻弧菌、鳗弧菌等主要的 四种致病菌均很强的抑菌作用，并且抑菌作用优于碘伏和二溴海因。同时，能有效 抑制水中细菌、病毒、真菌的生长和繁殖，防止鱼、虾等水生动物因细菌、病毒感 第一章文献综述 染引发各类疾病，例如：对于虾的红体病、白斑病、烂鳃烂眼病；鳗鱼的弧菌病、出 血、肠炎、烂鳃烂鳍烂尾等病症都有良好的防治效果。 1 3 3 杀灭医学常见病原菌 1 3 3 1 杀灭棘阿米巴角膜炎病原菌 棘阿米巴角膜炎并非罕见，但常因被误诊、误治导致视力丧失。重要的是早期 诊断与抗原虫治疗。金秀英等人 2 3 1 观察分析7 2 5 例棘阿米巴角膜炎感染各阶段的临 床表现，通过角膜细胞学检查、阿米巴分离培养、角膜活检及组织病理学检查确诊， 检测药物对棘阿米巴的抗原虫作用及临床疗效。结果感染自角膜上皮层开始，进行 性侵入基质致盲。细胞学检查见包囊和滋养体( 8 8 9 ) 。棘阿米巴培养阳性率5 7 9 。 洗必泰、甲硝唑滴眼液治疗棘阿米巴角膜炎有良效。抗原虫治疗2 4 例( 2 5 眼) ，治愈 2 1 眼，无复发。 ， a u g u s t o 等a 1 2 卅对3 0 7 4 岁间的六男四女共十个棘阿米巴角膜炎患者( 其中有四 个曾经有过葡萄膜炎病史) 进行实验，所有患者佩戴接触透镜，在有征兆后的 1 2 7 + 7 2 天后进行反棘阿米病毒治疗。用0 1 的硫代硫酸脒、o 0 2 的硫酸聚六亚甲 基胍和广谱抗生素进行逐步实验，当反棘阿米病毒治疗有可书面证明的效果时，进 行局部类固醇治疗。临床治疗效果使得所有病人都很满意，2 到3 周内，所有病人的 疼痛和恐光症都有所减轻，临床症状得到改善。在2 3 个月期间，所有病人的感光 度都有提高，其中有两个病人要求做视觉复原的敏感角膜成形术。结果表明，引进 硫代硫酸脒和硫酸聚六亚甲基胍，并在适当的时候进行类固醇治疗，可以减轻棘阿 米巴角膜炎患者的痛苦，消除炎症。 1 3 3 2 杀灭大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌 为了解含聚六亚甲基胍衍生物的洗手液的杀菌性能，山东省疾病预防控制中心 对其进行了载体定量杀菌试验和毒性试验睇列。结果显示，即时净手液原液对布片上 的大肠杆菌、金黄色葡萄球菌及白色念珠菌作用i m i n ，其杀灭率均达9 9 9 9 ，对 金黄色葡萄球菌和白色念珠菌作用3 m i n ，对大肠杆菌作用5 m i n ，杀灭率均达到 1 0 0 。菌液中含体积分数5 0 j 、牛血清对其杀灭效果无影响。其原液急性经口服 实验证明，l d 5 0 5 0 0 0 m g & g ，蓄积系数 5 ，对家兔皮肤反应积分为0 。结果显示， 即时净手液具有趣好的杀菌效果，属于实际无毒、无刺激性消毒剂。 1 3 4 杀灭棉织物细菌过氧化氢酶及真菌 第一章文献综述 硫酸聚六亚甲基胍与钾的附着物、柠檬酸、e d t a 磷酸二钠盐等组分组成的防 腐组分，浸湿在棉织物上是有效的抗菌剂“叫。据美国美国纺织化学家和染色家协 会评论的一篇文章报道j ，全棉漂白双罗纹织物用2 3 浓度的p h m b h 2 s 0 4 浴液 进行处理后的抗菌效能。试验期间为确保菌种的生长，可选用5 营养液作为接种 体测试结果表明。无论选用哪种菌种，经p h m b 处理后的织物抗菌性能在经过5 次或l o 次机洗并转笼烘干( 阳。1 d s ) 后仍有效。 1 3 2 稳定性的研究 e a s t 等a t l 5 1 研究了硫酸聚六亚甲基胍稀溶液p h 值在2 5 , - - 1 3 5 之间，在室温下存 放2 4 t j 、时，煮沸l o j 、时，其粘度不变，这说明其有很好的稳定性。硫酸聚六亚甲基 胍稀溶液存放于3 7 0 c 下9 0 天，存放前、后取样进行悬液定量杀菌试验。其对大肠杆 菌平均杀灭率保存前作用1 0m i n 为9 9 9 7 ，保存后为9 9 9 6 ，杀菌效果保持不变 圆。 1 3 3 影响杀菌的因素 1 3 3 1 口h 值的影响 在高于预想的p h 范围时，加入选定的某些阳离子聚合物会意外地提高聚六亚甲 基胍的杀菌作用。由此不仅发现了一种高效的抗菌药剂，同时该药剂组分的杀菌p h 值范围明显的比以前文献中所提到的p h 值要大些。在p h 为5 - 8 的水溶液中，双氯苯 胍己烷的硫酸盐显示了独有的最大生物活性和化学稳定性。碱性条件可增强硫酸聚 六亚甲基胍杀菌效果，酸性条件可降低其杀菌效果。美国专利 ：3 u j 中提到，他们所发 明的抗菌药剂p h 值应用范围是7 5 以上，迸一步讲在7 5 到l o 之间，尤其是在7 5 到9 之间，具有最大的生物活性和稳定性。而且明显不含有害物质，对卫生保健人员和 手工食品操作工等经常要洗手的人群，可以使其避免有害细菌的蔓延。 1 3 3 2 有机物的影响 试验证明p ”，在菌悬液中含有2 5 的小牛血清对含量硫酸聚六亚甲基胍消毒剂 1 0 m g l 的稀释液杀大肠杆菌的作用无影响；含有5 0 b 牛血清对硫酸聚六亚甲基胍 消毒剂含量为1 0 m g l 的稀释液杀大肠杆菌的作用有影响。这表明有机物可以减弱硫 酸聚六亚甲基胍杀菌作用。 9 第一章文献综述 1 3 4 毒性的研究 魏兰芬等人m 1 对硫酸聚六亚甲基胍做了毒理学试验，试验结果表明硫酸聚六 亚甲基胍小鼠急性经口毒性试验，急性经口毒性试验后，试验动物均无不良反应， 亦无动物死亡，硫酸聚六亚甲基胍对雌雄小鼠经口l d 5 0 50 0 0m g k g 体重，根据 急性毒性分级标准，属于实际无毒类。家兔一次皮肤刺激试验家兔皮肤一次接触 硫酸聚六亚甲基胍后，刺激积分值为0 ，属无刺激性；家兔一次眼刺激试验后， 家兔眼粘膜( 角膜、虹膜、结膜) 刺激反应积分为0 ，属无刺激性；豚鼠皮肤致敏试 验后2 4h 、4 8h 豚鼠皮肤试验区域均未见明显红斑及水肿出现，试样致敏率为0 ， 按致敏强度分类，属弱致敏物( i 级) 。 1 4 应用范围 1 、应用于医院、学校、宾馆、公共场所、家庭等物体表面消毒和手、皮肤消毒b 1 0 , 3 2 。 能有效杀灭金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、痢疾杆菌、白色念珠菌等各类细菌病毒，杀 灭率达9 9 9 9 ；本品优点有：无毒副作用，对各类处理表面无腐蚀、不漂白；使用安 全、舒适，对皮肤粘膜及眼睛均无刺激；属于高科技环保产品，不会造成环境污染。 2 、应用于儿童及婴幼儿 包括幼儿手及皮肤消毒：幼儿玩具消毒、幼儿桌椅用具消毒、幼儿围涎、尿布、 衣物消毒、地板、瓷砖、洁具等家庭或幼儿园环境消毒。 3 、用于日用化学品、化妆品、妇女用品、一次性湿毛巾和湿纸巾 例如：化妆品、护肤品、抗菌洗手液、抗菌洗衣液、沐浴露、洗发液、洗面奶、 爽肤水、妇女洗液、婴幼儿皮肤护理品、一次性湿毛巾、湿纸巾等。 4 、用于禽类养殖业 本品无色、无毒、无腐蚀、无污染、不残留、不含有机氯、无刺激气味。产品 使用安全，对人体皮肤无刺激，对肉禽无任何毒副作用，使用本产品后无需空置2 3 个月，使用当天即可进行下一批肉禽饲养。能有效杀灭大肠杆菌、金黄色葡萄 球菌等一般细菌及革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌、沙门氏菌、变性沙门氏菌d t l 0 4 、 白色念珠菌、黑曲霉菌等各类真菌和霉菌。能安全有效地杀灭病原微生物并抑制其 生长繁殖，提高肉禽存活率。适用于禽类皮肤、伤口、粘膜及消化系统，幼禽，器 械，排泄物，饮水和周围环境的灭菌消毒。 5 、用于皮革加工及皮革制成品保存 在制革的整个过程中，清洗和浸水阶段最易出现较严重的微生物问题。浸水和 清水溶液为微生物的大量繁殖提供了最佳条件。生皮发生腐烂的气味和出现脱毛现 1 0 第一章文献综述 象都表明皮革在浸水期间，微生物的繁殖未受到控制。虽然生皮在浸水前所受到的 损害通常难以控制。但是，在浸水过程中用硫酸聚六亚甲基胍类消毒剂能消除生皮 腐烂所导致的进一步损害。 i 5 论文研究工作的提出 硫酸聚六亚甲基胍具有很好的杀菌消毒作用，且容易制各，水溶性好，低毒， p h 适用范围广，化学稳定性好，在国内外市场越来越受到青睬。本课题在综合考虑 成本、杀菌效果、推广应用价值及综合效益等方面，以l ，6 一己二胺、二氰胺钠等 为原料，以下列三种产物为目标产物： ( 1 ) 1 ，6 一己二胺硫酸盐 ( 2 ) 胺基胍 ( 3 ) 硫酸聚六亚甲基胍 主要研究内容： ： l 、原料、中间体和产品的合成与提纯 ( 1 )通过文献调研和综合比较确定最佳合成路线； ( 2 ) 最佳合成条件的确定：反应组分配比、反应温度、反应时间等； ( 3 )提纯方法和条件的确定 ( 4 )产品的产率和总收率计算 2 、产品结构鉴定 以红外光谱及热失重、差示扫描量热法确定 3 、产品的杀菌效果实验 对熟米饭中的细菌进行杀灭效果实验 4 、技术关键 产品的最佳合成路线和工艺条件的确定 5 、目标 ( 1 )合成出产品硫酸聚六亚甲基胍 ( 2 )通过结构鉴定确定最终产物为目的产物 ( 3 )通过杀菌实验证明其确有优异的杀菌效果 第二章实验部分 2 1 化学试剂及装置 第二章实验部分 表2 1 实验药品及装置 药品装置生产厂家 纯度型号 第二章实验部分 2 21 ，6 - - 己二胺硫酸盐的制备 2 2 1 实验原理 1 , 6 己二胺在2 8 。c 下与硫酸反应可成盐，具体反应方程式如下： h m d a + h 2 s 0 4 立型h m d a h 2 s 0 4 2 2 2 实验方法 l 、溶液制备 向5 0 0 m l 烧杯中加纯水4 0 克( 4 1 1 0 毫升) ，将8 2 8 3 克l ，6 - 己二胺( 分析纯) 溶于纯水中，搅拌使之溶解，形成淡黄色澄清透明的溶液。将烧杯置于冰水浴中， 将9 8 的硫酸4 1 7 6 毫升( 理论用量3 7 9 6 毫升，过量约1 0 ) 缓慢滴加于l ，6 - 己二 胺溶液中。边滴加边用玻璃棒搅拌，溶解过程放热，滴加必须间断进行，尽量使溶 液温度始终和冰水浴温度一致。滴加完毕，测定溶液p h 值约为l ，使溶液静置约 3 0 分钟。 2 、蒸发结晶 将溶液在电炉上加热蒸发掉其中的水分。蒸发过程中不间断地搅拌，随水分的 减少，溶液颜色变深，粘度增大，产生气泡，这时应加大搅拌力度和速度。蒸发后 期，有白色固体粘在烧杯底部，这时应用小铲将之刮下，防止因局部过热造成产品 熔化。待烧杯中固体只有少量湿团时停止加热，利用电炉余温使水分完全发掉，将 产品收集，在研钵中研成粉末待用。 2 3 中间体胺基胍的制备 2 3 1 实验原理 1 ，6 - 己二胺硫酸盐和二氰胺钠按下列方程式反应可得中间体胺基胍 一点c 三n + 2 n 一卜毗一一耻硼型：卜s 吼 第二章实验部分 2 3 2 实验步骤 将1 , 6 己二胺硫酸盐和= 氰胺钠按一定比例混合，研细，加入5 0 0 m l 单口瓶中， 以一定量正丁醇作溶剂，按图2 - 2 安装好装置。充氩气作保护气，流速控制在两秒 一个气泡，中速搅拌下先通氩气2 0 分钟，调节加热电压至1 0 0 伏开始加热，打开冷 凝水，大约2 0 分钟后开始产生回流，反应8 小时，在反应过程中，溶液始终处于沸 腾状态，温度1 1 1 2 0 0 c ，回流保持在球形冷凝管的l - 3 球。反应结束后，先停止加 热，2 0 分钟后停止搅拌，关闭冷凝水，停止通氩气，将单口瓶自然降至室温。制备 胺基胍的装置如图2 1 所示。 图2 1 中间体胺基胍的制备装置图 f i g u r e2 - ls c h e m a t i cd i a g r a mo f t h ee x p e r i m e n t a ls e t - u pf o rt h ep r e p a r a t i o no f h m b c g 反应结束后，向单口瓶中加入大量纯水，使副产物硫酸钠溶解，真空抽率，先 用一定量丙酮洗涤滤饼，除去未反应的二氰胺钠，再用无水乙醇洗涤，最后用大量 纯水洗涤，除去丙酮和乙醇，干燥滤饼，干燥温度1 2 0 。c ，干燥5 小时，得白色粉末 状胺基胍。 1 4 第二章实验部分 2 4 聚六亚甲基胍聚合物的制备 n h n n 三c n h b n h r - n h c n h c 三n + 2 心i h 厂i 。一n h 2 h 2 s 0 4 2 4 1 实验原理 2 - 3 ： n hh s 0 4 n h n i - i n hh s 0 4 ；：= # n i - i 一址n 肛8 一n 肛r 一一址一8 一硼一4；= = = 十一c - n h c n h r n h c - n h c n h r 十 中间体胺基胍和l ，6 - 己二胺硫酸盐按摩尔比l ：l 按下式反应。实验装置图见图 图2 - 3 熔融聚合反应装置图 f i g u r e2 - 3s c h e m a t i cd i a g r a mo f e x p e r i m e n t a ls e t - u pf o rt h em e l t i n gp o l y m e r i z a t i o n 1t e m l m i t m _ ec o n t r o l l e r ；, 2t h e r m o c , o u p l e ；3f m t h e r m o c o u p l c ；4m a g n e t i cs t i r r e r ；, 5p m s s i i 第二章实验部分 g a u g e ；6o u t l e tv a l v e ；7g a si n l e tv a l v e ；8s a m p l i n gp o r t ；9h e a t i n g j a c k e t ；1 0s a f e t yv a l v e ；i if 琶 b e a k e r 2 4 2 实验步骤 将中间体胺基胍和1 , 6 己二胺硫酸盐按1 ：1 混匀，加入高压釜中，放入转子。 通入氩气置换出釜内空气，置换三次。反应前一个小时，低速搅拌，保持氩气一边 进入，一边流出。设定釜温度1 2 0 。c ，尽量使得原料中水分等杂质挥发完全。按考 察的反应方式，可分为： 2 4 2 1 逐步反应 前一个小时充分赶走釜内水分等杂质以后，第1 个小时内控制温度在1 6 5 0 c ， 第2 - 4 小时控制温度在1 7 0 。c ，第4 - 6 小时控制温度在1 7 5 0 c ，第6 - 8 小时控温在 1 8 0 0 c 。反应总用时为8 小时。到达预定的反应时间以后，停止搅拌，终止反应， 降温结晶，得淡黄色吸湿性易碎晶体。 2 4 2 2 连续反应 前一个小时充分赶走釜内水分以后，控制体系温度在1 6 5 0 c ，1 7 5 0 c ， 1 8 5 0 c ，1 9 5 0 c 等需要的温度，使反应按所预期的时间连续进行。到达预定的反应 时间以后，停止搅拌，终止反应，降温结晶，得淡黄色吸湿性易碎晶体。 2 5 聚六亚甲基胍的分析 2 5 1 粘度测量 2 5 1 1 粘度法测定高分子聚合物分子量的原理 聚合物溶液与小分子溶液不同，甚至在极稀的情况下，仍具有较大的粘度p 邓4 j 。 粘度是分子运动时内摩擦力的量度，因溶液浓度增加，分子问相互作用力增加，运 动时阻力就增大。表示聚合物溶液粘度和浓度关系的经验公式很多，最常用的是哈 金斯( h u g g i n s ) 公式，见公式( 2 一1 ) c 。【t 1 】+ k 【川c ( 2 - 1 ) 在给定的体系中k 是一个常数，它表征溶液中高分子间和高分子与溶剂分子间 1 6 第二章实验部分 的相互作用。t 1 ，c 是比浓粘度，特性粘度h 】，l n q ，c 是比对数粘度，另一个常用的 式子公式( 2 - 2 ) l n r , c = 【刁卜【刁】2c (2-2) 式中k 与b 均为常数，其中k 称为哈金斯参数。对于柔性链聚合物良溶剂体系， k = 1 3 ，k + b = 1 2 。如果溶剂变劣，k 变大；如果聚合物有支化，随支化度增高而 显著增加。从( 2 1 ) 式和( 2 - 2 ) 式看出，如果用r 或h ，7 ，对c 作图并外推到c o ( 即无限稀释) ，两条直线会在纵坐标上交手l 点，。其共同截距即为特性粘度 n 】， 蔷 罚 田2 - 4 外推法求特性粘致 可 f i g u r e2 - 4i n t r i n s i cv i s c o s i t yb ye x t r a p o l a t i o n 如图2 - 4 所示 l i r a 堡：i 曲盟：m ( 2 - 3 ) 通常式( 2 - i ) 和式( 2 - 2 ) 只是在了比浓粘度r l = 1 2 - 2 0 范围内为直线关系。 当溶液浓度太高或分子量太大均得不到直线。此时只能降低浓度荐做一次。 特性粘度h 】的大小受下列因素影响： ( 1 ) 分子量：线型或轻度交联的聚合物分子量增大，m 增大。 ( 2 ) 分子形状：分子量相同时，支化分子的形状趋于球形，m 】较线型分子的小。 ( 3 ) 溶剂特性：聚合物在良溶剂中，大分子较伸展，m 较大，而在不良溶剂中， 大分子较卷曲，咖较小。 ( 4 ) 温度：在良溶剂中，温度升高，对h 】影响不大，而在不良溶剂中，若温度 升高使溶剂变为良好，则m 增大。 当聚合物的化学组成、溶剂、温度确定以后，m 值只与聚合物的分子量m 有关。常用两参数的马克豪温( m a r k h o u w i n k ) 经验公式表示： 【嘲= x m 4 ( 2 4 ) 1 7 第二章实验部分 式中k 、a 均是常数需经绝对分子量测定方法订定后才可使用。对于大多数聚 合物来说，a 值一般在0 5 1 0 之间，在良溶剂中n 值较大，接近0 8 。溶剂能力减 弱时，口值降低。在0 溶液中，旺= 0 5 。 这个经验公式已有大量的实验结果验证，许多人想从理论上来解释粘度与分子 量大小的关系。他们假定了两种极端的情况，第一种情况是认为溶液内的聚合物分 子线团卷得很紧，在流动时线团内的溶剂分子随着高分子一起流动，包含在线团内 的溶剂就像是聚合物分子的组成部分，可以近似地看作实心圆球，由于是在稀溶液 内线团与线团之间相距较远，可以认为这些球之间近似无相互作用。根据悬浮体理 论，实心圆球粒子在溶液中的特性粘度公式是 矿( 2 - 5 ) 设含有溶剂的线团 刁】= 2 5 三的半径为r ，质量m 为m n ，其中m 是 分子量，n 是阿佛加德罗常数，v = 4 n r 3 3 。因为视为刚性圆球，故可近似用均方根 末端距的三次方( 瑶) - 来表示，( 君是分子链头尾距离的平方的平均值，均方根就是 其开方的值。) 把v 与m 值代入式( 2 5 ) 中得 ”中譬= m 尉。 陆6 式中m 是普适常数；瑶是均方末端距。由于露是在线团卷得很紧的情况下的均 方末端距，在一定温度下，m 是一个常数，式( 2 6 ) 可写成 刎= k m 一2 ( 2 。7 ) 这说明在线团卷得很紧的情况下，聚合物溶液的特性粘度与分子量的平方根成 正比。第二种情况是假定线团是松懈的，在流动时线团内溶剂是自由的。在实际上， 这第二种假设较接近反映大多数聚合物溶液的情况。因为聚合物分子链在