登录站点

用户名

密码

季铵盐类杀菌剂的发展简介

已有 670 次阅读  2009-06-29 22:12   标签盐类  季铵  杀菌剂  简介  发展 

1季铵盐类杀菌剂的发展概况

    季铵盐聚合物杀菌剂并非是一种具体的产品,而是泛指在结构中含有多个阳离子的一类聚合物。季铵盐是一类有机铵盐,高效低毒伙不仅杀菌能力强,而且具有粘泥剥离能力强和宽的pH值适用范围等特点。季铵盐类抗菌剂由于价格低廉,杀菌速度快,己经被人们广泛研究和利用。

    1915年Jocobs首次合成季铵盐类表面活性剂,并指出这种化合物有一定的杀菌作用,但未引起人们的注意。1935年Doma沙进一步研究了其杀菌作用及其化学结构关系,后来进行了临床消毒试验后逐步引起了重视。迄今,含阳离子表面活性剂型杀菌剂已被广泛应用,但它们在使用过程中的毒性、余毒和刺激性问题还有待解决,尤其当大分子阴离子化合物存在时会降低其菌活性。为了改善阳离子表面活性剂的杀菌性能,尤其是降低它对环境和人畜的刺激性和毒性,把杀菌官能团固载到水不溶性载体上是一个很好地研究方向。近年来人们在季铵盐杀菌剂的研究方向上还侧重于向疏水链上引入氧、硫等杂原子,以提高抗菌活性。从目前的水不溶性杀菌剂合成路线来看,普遍倾向聚合单体连接抗菌活性官能团后再进行聚合。季铵盐类杀菌剂由于具有较好的杀菌灭藻剥离效果,受到国内外水处理工作者的重视和青睐。

    近年来含氮阳离子(如季铵盐)型杀菌剂研究的最重要进展之一是聚季铵盐杀菌剂的出现,这类产品以其是否溶于水,分为水溶性聚季铵盐型杀菌剂和水不溶性聚季铵盐杀菌剂。迄今,国内外已经成功开发了不少不同结构的水溶性聚季铵盐型杀菌剂,并且已开始在工业循环水系统适用。

    国际上已经开发出的四代都是具有典型意义的季铵盐抗菌剂。这类抗菌剂的抗菌能力和毒性随结构变化的一般规律是:同类季铵盐抗菌剂含短烷基链的毒性要比一长烷基链的大;在烷基链长相同时,带节基的毒性要比带甲基的小;单烷基的毒性要比双烷基的大。烷基链长短对抗菌力影响较大,当烷基链中碳原子数少于10或大于16时,抗菌剂对细菌的杀伤力不大;而当碳原子数为14时,抗菌剂的抗菌力最大。烷基链为节基及其衍生物时抗菌力要比为甲基时高得多。Kourai等于1995年报导了一些含有不饱和烷基季铵盐抗菌剂,它们均具有高效、广谱的抗菌性,并且认为季铵盐中引入不饱和烷基有助于提高抗菌活性。由于一些传统的季铵盐类抗菌剂长期使用会产生一定的抗药性和使用后的残余物产生一定的毒性,于是新的、对环境友好的抗菌剂引起广泛关注。1980年Bode:等人提出了软抗菌剂的概念并制备出了一系列的软抗菌剂。软抗菌剂是指具有抗菌活性并容易在环境中生物降解为无毒、对环境友好的物质,随后各种各样的软抗菌剂得到广泛的发展。

    同时NageH等人合成了一系列新的双季铵盐,由于1个分子中有2个季铵盐离子,电荷密度更高,比典型的单季按盐有更强的抗细菌和抗霉菌活性,并且几乎不受pH值和温度的影响,这些抗菌剂都是用一CONH一和一COO一、一S一联接2个季氮离子。因此,在环境中能降解成无毒的物质,这些可生物降解的抗菌剂都是理想的抗菌药物和消毒剂。

2活性阳离子杀菌剂的发展概况

    由于细菌表面通常带负电,所以使用最早最多的杀菌剂是阳离子型的。国外如Nalco公司的Nalco一7326,前苏联油田使用的HNPTAH,C一85等,都是季铵盐型杀菌剂。而我国多是1227和以1227为主的复配型杀菌剂,品种少,药效单一,相比而言。国外众多公司生产的产品无论在品种和杀生性能上,大多优于国内。

    在阳离子表面活性剂中用作杀菌剂的主要是季铵盐。自从半个多世纪前DomagkG发现含有长链烷基的季铵盐具有强力的杀菌性能以来,阳离子活性杀菌剂的合成研究一直是杀菌剂研究比较活跃的领域之一,品种筛选一直围绕着以下七个方面进行:

①杀菌的广谱性,即产品对多种微生物具有较强的杀灭和抑制能力,且杀菌速度要快,杀菌力要强,甚至对病毒也得有较高的杀灭活性;

②产品的毒性要小,生物降解性要好,对环境没有不良影响;

③在使用浓度范围内对皮肤、粘膜和创伤面无刺激,对人畜无毒副作用,没有令人不快的臭味;

④产品在水中溶解性能要好,适用PH值范围要宽,耐光和热,贮存稳定性要好。

⑤对织物和人体皮肤不着色,对手术器械(无论是金属材质的还是橡胶或塑料的)和家具无腐蚀;

⑥表面张力要小,浸润、渗透性要强,且兼具有一定的去拿介旨力;

⑦用于循环水处理与其他水处理剂的配伍性要好。

    时至目前阳离子活性杀菌剂已经发展到第五代。它们广泛用作外科手术和医疗器械的杀菌消毒,工业循环水处理的杀菌灭藻,油田水回注的处理剂,林业和建筑行业的防腐剂,养蚕业消毒杀菌剂,家庭个人、公共卫生和硬表面的洗涤消毒剂,家畜的消毒洗净剂,肉类、蛋类和其他食品加工设备的洗净杀菌剂,有些品种还可用作防虫剂。

    季铵盐类阳离子杀菌剂除具有表面活性剂的表面吸附、降低表面张力及在溶液中聚集等基本特性外,还具有抑制和杀灭微生物等生物效应。发现季铵盐类杀菌剂的杀菌作用并作为杀菌剂应用已具有近百年历史,经过研究开发,现已有很多种季铵盐类(单链和双链化合物)杀菌剂和卫生产品问世。由于季铵盐类杀菌剂使用浓度低,对人体毒性低、刺激性轻、腐蚀性小和价格低廉,在医疗卫生、食品和日用化工等领域得到广泛应用。

    虽然季铵盐类阳离子杀菌剂己被广泛应用,但它们作为有机小分子,存在各种缺陷,如:易挥发、化学稳定性差、毒性和刺激性较大,特别是当大分子阴离子化合物存在时会显著降低其杀菌活性;人们发现在同一体系中长期使用一种阳离子活性杀菌剂,微生物会产生抗药性,所以研究者为此寻求一代又一代产品,力求降低微生物对它们的抗药性。

    随着人们深入研究发现带有长链烷基的季铵盐基团就有很强的抗菌性能。带有抗菌基团的有机高分子化合物恰好能克服小分子的上述缺点,而且高分子抗菌剂不会渗透进入皮肤,同时还具有比小分子抗菌剂更好的抗菌性能。因此高分子抗菌剂的合成和应用正成为当今研究和开发的一个热点。

    为了改善阳离子表面活性剂型杀菌剂的性能,尤其是降低它对环境、人畜的刺激性和毒性。近年来人们己经广泛关注于把阳离子表面活性剂制成水不溶性聚合物杀菌剂。这类杀菌剂以其不溶于水也不溶于有机溶剂的性质避免了在使用过程中的毒性、余毒、刺激性及使用安全性等问题。这一优点决定了它尤其适用于工业及民用水处理以及其它流体介质的杀菌消毒。此外,根据新近人们对这类不溶性聚合物杀菌剂的研究表明:这类杀菌剂还具有缓释、长效及重复使用的性能,因此将大大降低这类杀菌剂的成本。许多聚季铵盐型水不溶性杀菌剂已报道。高分子杀菌剂在一些重要领域受到越来越多的重视,例如,作为低毒性的缓释药物、必腐涂料、用于纤维的终处理、用于空气和水的杀菌。可溶性小分子和高分子生物杀菌剂经常会带来毒性或残余物的问题。尤其是应用于水处理、食品和包装材料时,如果将杀菌剂通过共价键与聚合物载体相联或联到其它不溶性材料上,就可使之不溶从而解决余毒的问题。除此之外不溶性聚合物杀菌剂还有如下优点:它们可以过量使用,可以采用过滤的方法很方便地从溶液中分离出来并重复使用,可以用来持续地给液体消毒,可以用来持续地给液态消毒,适用于那些由于高毒性而被禁用于食物杀菌的药剂。

    综上所述,季铵盐杀菌剂近年来有不少新的进展,主要表现在对其杀菌作用、消毒机理、影响因素的研究和对季铵盐的协同作用以及单、双链季铵盐的联合应用。

分享 举报