CN101519516A

CN101519516A - 纳米改性聚氯乙烯复合材料

Info

Publication number: CN101519516A
Application number: CN200910020025A
Authority: CN
Inventors: 李忠志; 夏欣瑞; 朱雪真
Original assignee: Shandong Weigao Group Medical Polymer Co Ltd
Current assignee: Shandong Weigao Group Medical Polymer Co Ltd
Priority date: 2009-03-24
Filing date: 2009-03-24
Publication date: 2009-09-02

Abstract

本发明涉及一种纳米改性聚氯乙烯复合材料，其由聚氯乙烯(PVC)树脂粉主料、增塑剂邻苯二甲酸酯类、复合纳米改性剂、稳定剂、润滑剂组成，组成配方中每100重量份聚氯乙烯(PVC)树脂粉中含有增塑剂邻苯二甲酸酯类50～70份，复合纳米改性剂1～3份，稳定剂环氧大豆油(ESO)5～8份，稳定剂硬脂酸钙(CaSt)0.5～1份，稳定剂硬脂酸锌(ZnSt)0.1～0.5份，润滑剂乙撑双硬脂酰胺(EBS)0.2～0.9份。本发明配方合理，工艺简单，性能稳定，可以在净化车间进行大批量生产，通过使用复合纳米无机氧化物改性PVC材料，用在一次性使用输血输液器中具有抗菌、抗静电功能。

Description

纳米改性聚氯乙烯复合材料

技术领域

本发明涉及一种高分子材料，具体地说是一种改进的输血输液器具专用纳米改性聚氯乙烯复合材料。其适用于作一次性使用功能式输血输液器具，使输液输血器具有抗菌、抗静电功能。

背景技术

我们知道，聚氯乙烯(PVC)价格便宜，综合物理机械性能优良，在国内外普遍用作一次性输液器具、输血器具的生产原料。由于聚氯乙烯塑料本身较硬，不适合做导管、滴斗等输液器组件，因而需要在其中加入大量的增塑剂及其他助剂，使其变得柔软和有弹性。聚氯乙烯塑料中常用的添加剂，例如增塑剂、淀粉填料、增稠剂、润滑剂和油脂很容易受到微生物生长的威胁。而在增塑聚氯乙烯(增塑PVC)中所使用的增塑剂则容易受到真菌类微生物的攻击。真菌类微生物将增塑剂和其他成分作为碳源，会使材料变色、产生异味、出现粘性并最终导致脆化，这导致产品的耐用性和使用寿命的下降。另外一次性输血输液器用PVC等高分子材料制造，生产过程中配件、半成品和成品均产生静电吸附灰尘，易进入病人体内造成危害。

我们还知道，银、铜、锌作为传统的无机抗菌材料，在与细菌接触时，金属离子缓慢释放出来，由于金属离子具有氧化还原性，并能与有机物(硫代基、羧基、羟基)反应，能与细菌细胞膜及膜蛋白结合，破坏其结构，进入细胞后破坏电子传递、系统的酶并与DNA反应，达到杀菌目的。现有的载银纳米改性剂，除具有传统的无机抗菌作用外，由于无机纳米粒子达到纳米级，具有纳米粒子的量子尺寸效应，小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应。如载银二氧化钛抗菌剂在医学领域应用的新材料不仅持久缓释抗菌，而且在自然环境中自然催化，普通银系抗菌材料虽然能杀死细菌，但细菌杀死后尸体会释放出能引起伤寒、霍乱等疾病的内毒素物质。TiO₂载银抗菌剂是将金属Ag+的抗菌效果与纳米TiO₂的光催化抗菌性能相结合，它不仅能杀死细菌，而且能穿透细胞膜，破坏细胞膜机构，并降解内毒素引起的后期污染。所以，它不同于一般抗菌材料的抗菌性能随着杀菌剂消耗而降低甚至消失，而会产生持久的抗菌性。纳米ATO粉均匀分散的导电纳米超微粒子的相互作用形成导电膜，导电膜中电荷移动可实现高透射率和防静电。当纳米粉体在聚合物材料中添加后，它的＂隧道效应＂所形成的导电通道，可使制品抗静电性能不减退、不老化。ATO纳米超微粒子对可视光(400nm-800nm)的吸收率极弱，而且对可视光难以散射的大小粒子组成，所以有着透明性。

纳米无机氧化物颗粒的比表面积越大，容易发生团聚。如TiO₂在制备纳米二氧化钛复合材料的过程中，一方面纳米TiO₂粒径小、比表面大、表面能高，纳米粒子很容易团聚；另一方面纳米TiO₂与表面能比较低的基体的亲和性差，二者在相互混合时不能相溶，导致界面出现空隙，存在相分离现象。为了确保纳米TiO₂粒子在材料中以纳米级的尺寸存在，纳米TiO₂的表面改性成为必然。纳米TiO₂的表面改性就是利用一定的化学物质通过一定的工艺方法使其与纳米TiO₂表面上的羟基发生反应，消除或减少表面醇羟基的量，接枝或包覆其他化学物质，使产品由亲水变为疏水，从而增加与高分子材料的相容性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种配方合理，性能稳定，工艺简单的纳米改性聚氯乙烯复合材料及其改性剂制备方法。其用纳米复合材料改性聚氯乙烯塑料制备具有抗菌抗静电功能的高分子材料，可用于一次性使用输血输液器具的制作。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种纳米改性聚氯乙烯复合材料，其特征是：其由聚氯乙烯(PVC)树脂粉主料、增塑剂邻苯二甲酸酯类、复合纳米改性剂、稳定剂、润滑剂组成，组成中每100重量份聚氯乙烯(PVC)树脂粉中含有增塑剂邻苯二甲酸酯类50～70份，复合纳米改性剂1～3份，稳定剂环氧大豆油(ESO)5～8份，稳定剂硬脂酸钙(CaSt)0.5～1份，稳定剂硬脂酸锌(ZnSt)0.1～0.5份，润滑剂乙撑双硬脂酰胺(EBS)0.2～0.9份。

该复合纳米改性剂为载银无机氧化物。载银纳米抗菌剂是无机抗菌剂中效果最好、应用最广的一类，其是由载银纳米二氧化钛、纳米锡掺二氧化锡(ATO)两种氧化物组成。主要成分的重量比为载银纳米二氧化钛：纳米锡掺二氧化锡＝1：0.5-1.0。

该复合纳米改性剂的制备方法为：(1)将载银纳米二氧化钛、纳米锡掺二氧化锡按重量比＝1：0.5-1.0加入混合容器中，按固液重量比1：10加入去离子水，并用超声波分散；(2)再加入NaOH溶液将PH值调为10，同时加入一定比例的表面活性剂烷基苯磺酸钠、硬脂酸，用超声波分散约10分钟，得到分散均匀的悬浮液，最后将悬浮液在80℃恒温水浴中高速搅拌2-4小时制的混合纳米改性浆料；(3)将混合纳米改性浆料烘干并研磨成粉体状，得到复合纳米改性剂。

本发明所用邻苯二甲酸酯增塑剂可以是邻苯二甲酸二庚酯或邻苯二甲酸二正辛酯或邻苯二甲酸二癸酯或邻苯二甲酸二异癸酯等。首选邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯(DEHP)。

本发明所用聚氯乙烯树脂粉的聚合度为1000～4000。

本发明通过将复合纳米改性剂添加到PVC中制成复合材料，纳米颗粒的加入不但可以起到改善力学性能的作用，还能使其具有抗菌和抗静电功能。将该材料用于一次性使用输血输液器中，不但可以提高其保存期限，还可以使得输血输液器表面保持清洁和卫生的状态，避免使其受到诸如细菌、真菌、藻类微生物的侵袭，进而避免塑料产品发生不必要的化学和物理性质的变化，从而提高产品的使用寿命。降低医院使用中的感染风险。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述：

本发明用于一次性输血输液器的纳米改性聚氯乙烯复合材料，其由聚氯乙烯(PVC)树脂粉主料、增塑剂邻苯二甲酸酯类增塑剂、复合纳米改性剂、稳定剂、润滑剂组成，组成配方中每100重量份聚氯乙烯(PVC)树脂粉中含有增塑剂邻苯二甲酸酯类50～70份，复合纳米改性剂1～3份，稳定剂环氧大豆油(ESO)5～8份，稳定剂硬脂酸钙(CaSt)0.5～1份，稳定剂硬脂酸锌(ZnSt)0.1～0.5份，润滑剂乙撑双硬脂酰胺(EBS)0.2～0.9份。

该复合纳米改性剂为载银无机氧化物。其是由载银纳米二氧化钛、纳米锡掺二氧化锡(ATO)两种氧化物组成。主要成分的重量比为载银纳米二氧化钛：纳米锡掺二氧化锡＝1：0.5-1.0。该复合纳米改性剂的制备方法为：(1)将载银纳米二氧化钛、纳米锡掺二氧化锡按重量比＝1：0.5-1.0加入混合容器中，按固液重量比1：10加入去离子水，并用超声波分散；(2)再加入NaOH溶液将PH值调为10，同时加入一定比例的表面活性剂烷基苯磺酸钠、硬脂酸，用超声波分散约10分钟，得到分散均匀的悬浮液，最后将悬浮液在80℃恒温水浴中高速搅拌2-4小时制的混合纳米改性浆料；(3)将混合纳米改性浆料烘干并研磨成粉体状，得到复合纳米改性剂。

本发明所用邻苯二甲酸酯增塑剂可以是邻苯二甲酸二庚酯或邻苯二甲酸二正辛酯或邻苯二甲酸二癸酯或邻苯二甲酸二异癸酯等。首选邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯(DEHP)。本发明所用聚氯乙烯树脂粉的聚合度为1000～4000。

本发明的制作过程是：将PVC和各种助剂加入到高速混合机中，待物料达到设定温度15分钟后，加入复合纳米改性剂高速混合10分钟，再经低速搅拌冷却制的预混料，将上述预混料输送到PVC锥双造粒机中。设定挤出机沿加料口至口模方向温度为130～170℃，口模温度为160℃。共混物经口模挤出、切粒、冷却，得到纳米改性PVC粒料。各具体实施例的组成配方及实验结果见表1。

表1 各实施例的重量组成配方及物理机械性能

抗菌性能技术指标：(1)细菌杀抑率：99％以上；(2)抗菌有效期：≥10年。抗菌检测参照轻工业部行业标准QB/T 2591-2003。

按照上述各实施例制成的纳米改性PVC粒料在正常成型加工条件制成制品。所得制品柔软透明，热稳定性好，耐热性能好。其用纳米复合材料改性聚氯乙烯塑料制备具有抗菌抗静电功能的高分子材料，可用于一次性使用输血输液器具的制作。

以实施例2为例，对纳米改性PVC粒料作化学性能和生物性能检测，结果如下表2和表3所示。

表2 材料化学性能

表3 材料生物学性能

本发明各实施例配方各种原料混合均匀，然后在PVC造粒机中造粒，这样可以直接在十万级净化车间内的挤出机、注塑机和吹塑机进行成型加工，得到一次性输血输液制品。所得制品色泽均匀，外观良好，具有抗菌抗静电功能，可用于一次性使用输血输液器具的制作。

Claims

1.一种纳米改性聚氯乙烯复合材料，其特征是：其由聚氯乙烯(PVC)树脂粉主料、增塑剂邻苯二甲酸酯类、复合纳米改性剂、稳定剂、润滑剂组成，组成中每100重量份聚氯乙烯(PVC)树脂粉中含有增塑剂邻苯二甲酸酯类50～70份，复合纳米改性剂1～3份，稳定剂环氧大豆油(ESO)5～8份，稳定剂硬脂酸钙(CaSt)0.5～1份，稳定剂硬脂酸锌(ZnSt)0.1～0.5份，润滑剂乙撑双硬脂酰胺(EBS)0.2～0.9份。

2.根据权利要求1所述的纳米改性聚氯乙烯复合材料，其特征是：复合纳米改性剂为纳米级无机氧化物，其是由载银纳米二氧化钛、纳米锡掺二氧化锡(ATO)两种氧化物组成。

3.根据权利要求2所述的纳米改性聚氯乙烯复合材料，其特征是：复合纳米改性剂平均颗粒在5-100nm，主要成分的重量比为载银纳米二氧化钛：纳米锡掺二氧化锡＝1：0.5-1.0。

4.根据权利要求1所述的纳米改性聚氯乙烯复合材料，其特征是：增塑剂是邻苯二甲酸二庚酯或邻苯二甲酸二正辛酯或邻苯二甲酸二癸酯或邻苯二甲酸二异癸酯。

5.根据权利要求1所述的纳米改性聚氯乙烯复合材料，其特征是：聚氯乙烯(PVC)树脂粉的聚合度为1000～4000。