CN103012962A

CN103012962A - 新型纳米Ag/TiO2改性抗菌、阻燃聚丙烯塑料的制备方法

Info

Publication number: CN103012962A
Application number: CN2012104454428A
Authority: CN
Inventors: 高润宝
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-11-09
Filing date: 2012-11-09
Publication date: 2013-04-03

Abstract

本发明公开了一种新型纳米Ag/TiO₂改性抗菌、阻燃聚丙烯塑料的制备方法，将共聚聚丙烯、十溴二苯醚、分散剂和抗氧剂在高速混合机中混合，再分多次缓慢加入纳米Ag和纳米TiO₂混合物，继续混合5h；混合物加入双螺杆挤出机，于170～220℃下挤出造粒，粒料在90℃烘干10h。通过添加纳米粒子，提高了聚丙烯材料的抗菌性能，并通过添加卤系阻燃剂，有效地提高了材料的阻燃性能。

Description

新型纳米Ag/TiO2改性抗菌、阻燃聚丙烯塑料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种聚丙烯塑料的制备方法，特别涉及一种采用纳米Ag/TiO₂改性的具有抗菌以及阻燃性能的聚丙烯塑料的制备方法。

背景技术

进入21世纪以来，塑料制品已成为人们的日常生活中必不可少的一部分，其广泛应用于我们生活的每一个细节，例如在人们日常接触的各种家用电器（电话、洗衣机、电脑、电器开关等）当中已经大量采用了塑料制品。另一方面由于环境污染等原因的影响，这些人们日常接触的这些塑料制品的表面往往会带有大量的细菌，成为一个个细菌污染源和疾病传播源。据统计，全世界每年死亡人数中大约有1700万人是因细菌传染而引起的。那么发展和研究具有抗菌性能的新型塑料制品，对于改善人们的生活环境，减少疾病发生率、保护人类身体健康等方面都具有十分重要的现实意义。

抗菌塑料是一类具有抑菌和杀菌性能的新型材料，是指在塑料中添加抗菌剂，使塑料制品本身具有抑菌性，在一定时间内将粘在塑料上的细菌杀死或抑制其繁殖。制备抗菌塑料一般采用向树脂中添加抗菌剂或抗菌母料的方法。抗菌母料是由抗菌剂加工成的高浓度母粒。将抗菌母料加入塑料中进行加工。有利于抗菌剂的分散，能够充分发挥其抗菌效果。

塑料用抗菌剂主要分为有机和无机抗菌剂，以及近年来发展的无机-有机复合抗菌剂。无机类抗菌剂多为金属离子类抗菌剂，由载体和抗菌成分组成。这种抗菌剂利用离子交换、吸附、沉淀等方法将金属离子附着在沸石、二氧化钛、陶瓷、磷灰石等载体上。抗菌成分为银离子、锌离子、铜离子等，其中由于银离子抗菌力最强，所以应用较多。但其化学性质活，易转变为棕色的氧化银或经紫外光催化还原为黑色的单质银，制约了其在更多范围的应用。

无机抗菌剂可以直接添加到树脂中，又可先制成抗菌母料。这种抗菌剂耐热温度可达270℃以上，能够用于PE、PP、PVC、PS、ABS聚酯等塑料中。无机抗菌剂具有长效、不产生耐药性等优点，在塑料用抗菌剂的发展中占有很大优势。无机抗菌剂的杀菌和抑菌机理是，无机抗菌剂中重金属离子易与蛋白质结合，所以当生长在塑料表面的微生物接触到塑料中的抗菌成分时，金属离子强烈吸附细菌。由于金属离子与细菌细胞中酶的结合，破坏了酶的空间结构和活性，使微生物的新陈代谢不可能进行，从而起到杀菌和抑菌的作用。

有机抗菌剂包括天然和合成两大系列。天然抗菌剂主要是从动植物中提炼精制而成的，例如山嵛、孟宗竹、薄荷、柠檬叶等的提取物，蟹和虾中提炼的壳聚糖等。有机抗菌剂灭菌速度快，有的能有效杀抑霉菌，但其除使用的安全性较差外，还存在耐热性差、易水解、使用寿命短等问题。

另一类抗菌剂是无机-有机复合抗菌剂，其以层状金属氧化物为母体，利用层间插入反应，将银络合物或其它有机抗菌剂置入层间。层状无机-有机抗菌剂除避免了着色不良之外，还具有稳定性好、寿命长、抗菌效率高等特点。

纳米抗菌材料添加在塑料之中，制成纳米抗菌塑料，使塑料制品除保持原有性能之外，还具有优异的纳米材料特性和抗菌功能，具有广阔的应用前景。纳米抗菌塑料与普通抗菌塑料相比，具有耐老化，耐高温，综合性能优良，抗菌性稳定，长久等优点，扩大了应用范围，提高了应用等级。

但是，利用无机抗菌剂都需要解决无机纳米粒子与塑料的相容性问题，尽管目前关于纳米粒子表面改性方法有很多，可以在一定程度上解决无机纳米粒子和塑料的相容性。但事实上无机纳米粒子的表面处理需要花费很长时间和资金，而且很难进行大规模生产。而且目前一般的有机抗菌剂由于分解温度低，加工过程中分解可能性大，对环境可能造成污染。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种新型纳米改性具有抗菌性能，同时兼具阻燃性的聚丙烯塑料的制备方法。

为了实现以上发明目的，本发明采用以下技术方案：一种新型纳米Ag/TiO₂改性抗菌、阻燃聚丙烯塑料的制备方法，于包括以下步骤：

（1）按以下重量配比准备原料：共聚聚丙烯 100份；纳米Ag 2～5份；纳米TiO₂ 1～2份；十溴二苯醚 10～25份；分散剂 1～2份；抗氧剂 1～2份；

（2）将共聚聚丙烯、十溴二苯醚、分散剂和抗氧剂在高速混合机中混合，再分多次缓慢加入纳米Ag和纳米TiO₂混合物，继续混合5h；

（3）混合物加入双螺杆挤出机，于170～220℃下挤出造粒，粒料在90℃烘干10h。

所述纳米TiO₂粒径为10～20nm，所述纳米Ag粒径为20～30nm。

所述分散剂为液体石蜡。

所述抗氧剂为1010或168。

纳米材料因其具有粒径小、比表面积大、粒子微孔多以及吸附能力强等特性，对提高涂料的悬浮稳定性及涂层与基材之间的结合力等方面有明显作用，可显著提高涂膜的致密性、表面平整度和耐洗刷性；利用纳米材料的光催化特性，可以催化降解一些有害的有机化合物，抑制各种菌类的繁殖生长，起到抗菌和杀菌的效果。纳米TiO₂、纳米ZnO、纳米AgO和纳米MgO经实验证明都具有较强的抗菌和杀菌的效果。

由于聚丙烯是一种CH结构的高聚物，含C高达90%，是一种易燃高聚物，因此需要通过添加阻燃剂提高聚丙烯的阻燃性能。卤系阻燃剂作用机理为阻燃剂高温分解与可燃烧物质起反应生成自由基X，产生的HX是不燃性气体，起遮盖表面层的作用，使燃烧物的热氧化难于进行，X作为捕捉剂能捕获燃烧活性自由基，并可降低HO浓度、减慢燃烧速度、抑制火焰扩散、中断化学反应，直到火焰熄灭为止。

本发明具有以下有益效果：通过添加纳米粒子，提高了聚丙烯材料的抗菌性能，并通过添加卤系阻燃剂，有效地提高了材料的阻燃性能，制备方法简单易于操作。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步的说明。

实施例一：

一种新型纳米Ag/TiO₂改性抗菌、阻燃聚丙烯塑料，有如下质量份的组份组成：共聚聚丙烯 100份；纳米Ag 2份；纳米TiO₂ 1份；十溴二苯醚 15份；分散剂液体石蜡 1份；抗氧剂1010 2份。纳米TiO₂粒径为10～20nm，纳米Ag粒径为20～30nm。

实施例二：

一种新型纳米Ag/TiO₂改性抗菌、阻燃聚丙烯塑料，有如下质量份的组份组成：共聚聚丙烯 100份；纳米Ag 3份；纳米TiO₂2份；十溴二苯醚 10份；分散剂液体石蜡 2份；抗氧剂168 1份。纳米TiO₂粒径为10～20nm，纳米Ag粒径为20～30nm。

实施例三：

一种新型纳米Ag/TiO₂改性抗菌、阻燃聚丙烯塑料，有如下质量份的组份组成：共聚聚丙烯 100份；纳米Ag 5份；纳米TiO₂ 2份；十溴二苯醚 20份；分散剂液体石蜡2份；抗氧剂1010 2份。纳米TiO₂粒径为10～20nm，纳米Ag粒径为20～30nm。

实施例四：

一种新型纳米Ag/TiO₂改性抗菌、阻燃聚丙烯塑料，有如下质量份的组份组成：共聚聚丙烯 100份；纳米Ag 4份；纳米TiO₂1份；十溴二苯醚25份；分散剂液体石蜡2份；抗氧剂168 1份。纳米TiO₂粒径为10～20nm，纳米Ag粒径为20～30nm。

实施例五：

一种新型纳米Ag/TiO₂改性抗菌、阻燃聚丙烯塑料，有如下质量份的组份组成：共聚聚丙烯 100份；纳米Ag 5份；纳米TiO₂ 2份；十溴二苯醚 15份；分散剂液体石蜡 1份；抗氧剂1010 2份。纳米TiO₂粒径为10～20nm，纳米Ag粒径为20～30nm。

按以上重量配比准备原料后，将共聚聚丙烯、十溴二苯醚、分散剂和抗氧剂在高速混合机中混合，再分多次缓慢加入纳米Ag和纳米TiO₂混合物，继续混合5h；混合物加入双螺杆挤出机，于170～220℃下挤出造粒，粒料在90℃烘干10h。

材料的抗菌性能参照GB/T2591-2003的步骤进行，力学性能按照GB1040-93测试拉伸性能、GB9341-88测试弯曲性能、GB/T1043-93测试冲击强度，燃烧性能参照GB/T2406-93的步骤进行。

测试结果表明，按本发明的所制得的聚丙烯塑料，对金黄葡萄球菌及大肠杆菌的抗菌率均达到95%以上；同时材料的力学性能没有降低，拉伸强度、弯曲强度及冲击强度还有所上升；并且材料的阻燃性能较好。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims

1.一种新型纳米Ag/TiO₂改性抗菌、阻燃聚丙烯塑料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的新型纳米Ag/TiO₂改性抗菌、阻燃聚丙烯塑料的制备方法，其特征在于：所述纳米TiO₂粒径为10～20nm，所述纳米Ag粒径为20～30nm。

3.根据权利要求1所述的新型纳米Ag/TiO₂改性抗菌、阻燃聚丙烯塑料的制备方法，其特征在于：所述分散剂为液体石蜡。

4.根据权利要求1所述的新型纳米Ag/TiO₂改性抗菌、阻燃聚丙烯塑料的制备方法，其特征在于：所述抗氧剂为1010或168。