CN103756101A - 有生物杀灭功效的高分子复合材料及制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高分子复合材料,尤其涉及有生物杀灭功效的高分子复合材料。有生物杀灭功效的高分子复合材料,其特征在于由以下质量百分比的组分组成:高分子树脂80~97%,乙烯-醋酸乙烯共聚物2~20%,生物杀灭剂0.01~4%,助剂0.01~0.5%。本发明的复合材料中所含生物杀灭剂在空气或水中不易挥发或分解,高分子复合材料的生物杀灭功效稳定,有效使用寿命与现有的生物杀灭复合材料相比有显著提高,避免了因为有效期短造成频繁的产品更换、再处理,极大地减少了防护成本,减轻了环境负荷。
Description
技术领域
本发明涉及高分子复合材料,尤其涉及有生物杀灭功效的高分子复合材料。
背景技术
有生物杀灭功效的复合材料在生活、生产的各个领域有着广泛的需求。现有技术中已有通过浸渍工艺将杀生物剂附着在高分子材料制成的载体上以制造出有杀生物剂功效的生产、生活用品,如将防虫药物浸渍附着在纤维网具上来制造出具有防虫功效的网具。
这种浸渍工艺存在以下的缺陷:
1) 附着在高分子材料制成的载体表面上的化学药品在空气或水中容易挥发或分解,因此,产品的有效使用寿命很短。
2) 以浸渍工艺制成的产品容易和作为被保护的对象的人、动植物等有直接接触,附着在产品表面的化学物质浓度过高的话,会产生污染或毒害的危险。
3) 在产品使用初期,附着在产品表面的化学药物容易大量挥发,对环境造成污染。
4) 在产品使用的中后期,会随着化学药物的快速损耗而导致使功效大大减弱,产品的功效随着时间变化而差异较大,性能不稳定。
工业生产中,已有在生产人造纤维时等高分子复合材料的工艺过程中添加某些有特定功效的化学物质的实践,比如添加抗氧化剂,防紫外线剂等等。研究证实在高分子材料中添加的化学剂(比如抗氧化剂)会随着时间而逐渐向纤维的表面溢出。如果在复合材料生产过程中也能将生物杀灭剂添加到高分子材料中,将可以克服上述浸渍工艺的缺陷,大大提高产品的有效使用寿命以及其功效的稳定性。但大多数杀生物剂的沸点和热分解温度都在300℃以下,因此,在复合材料生产过程中将杀生物剂添加到高分子材料中,如果生产温度较高,杀生物剂会挥发或分解,最终复合材料中的杀生物剂的有效含量就难以控制和保证,复合材料的杀生物剂效果也就没有保障。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述缺陷,提供生物杀灭功效稳定、使用寿命长的有生物杀灭功效的高分子复合材料。
本发明采取的技术方案是:有生物杀灭功效的高分子复合材料,由以下质量百分比的组分组成:
高分子树脂 80~97%
乙烯-醋酸乙烯共聚物 2~20%
杀生物剂 0.01~4%
助剂 0.01~0.5%
所述助剂为抗氧化剂、防紫外线剂中的一种或两种的组合。
乙烯-醋酸乙烯共聚物的作用有两个:一是具有发泡效果,可以产生容纳药剂的空间;二是熔点低且具有很好的共混性,和作为基底材料的高分子树脂共混后可以降低复合材料生产工艺温度,使得所添加的生物杀灭剂挥发或分解的比率降低,保证了复合材料中的生物杀灭剂的有效含量。以采用拉丝工艺生产复合材料为例,原料中不添加乙烯-醋酸乙烯共聚物时,生产温度一般在220—240℃这个范围内;原料中添加乙烯-醋酸乙烯共聚物时,生产温度可降至在170—200℃。以本发明的组分含量制备成的复合材料,不仅生物杀灭效果好和药效持久,而且复合材料的强度等力学性能也较好,能顺利地进行拉丝等成型工艺。
优选的,所述杀生物剂包括杀虫剂、杀真菌剂、除草剂、灭藻剂、抗真菌剂、抗原生动物剂、杀软体动物剂、杀螨剂、消毒剂中的一种或两种以上的混合物。
优选的,所述杀生物剂为拟除虫菊酯类杀虫剂,是氯氰菊酯、氟氯氰菊酯、溴氰菊酯、二氯苯醚菊酯、联苯菊酯、氟唑虫清、氟虫腈中的一种或两种以上的组合。拟除虫菊酯类杀虫剂最初是对天然植物中除虫菊素的杀虫作用及化学结构进行研究,然后开始人工模拟合成的一类杀虫剂,是近50年来迅速发展的一类高效、安全、新型杀虫剂,其化学杀虫特性主要有如下几个优点:(1)高效、广谱。拟除虫菊酯类杀虫剂对昆虫的毒力比其他常用杀虫剂高1-2个数量级,且速效性好,具有驱避、击倒力快的特点。此类杀虫剂对农林、园艺、仓库、畜牧、卫生等方面的大多数害虫均有良好防治效果。(2)毒性低。此类杀虫剂对人,畜毒性一般比有机磷和氨基甲酸酯杀虫剂毒性低,同时同于其用量少,使用比较安全。拟除虫菊酯杀虫剂对鸟类也较完全,对蜜蜂有忌避作用,尤其对家蚕及天敌昆虫毒性较大,多数品种对鱼、虾、蟹、贝等水生生物毒性高,故不能在家蚕养殖及其周围地区、水稻田、河流池塘及其周围地区使用此类杀虫剂。(3)大多数品种只有触杀和胃毒作用,无内吸和熏蒸作用;(4)残留较低,对食品及环境污染较小。由于拟除虫菊类酯杀虫剂是模拟天然物质合成的,在自然界是易分解,同时因其用量少,且无内吸及渗透作用,在农产品中残留较低,故对食品及环境污染轻。
优选的,所述杀生物剂为杀真菌剂,为Zineb、抑菌灵、对甲抑菌灵、百菌清、敌草隆中的一种或两种以上的组合。
优选的,所述杀生物剂为氧化亚铜,DCOIT、吡啶三苯基硼烷、吡啶硫酸铜、吡啶硫酸锌、Irgarol 1051、 Econea、硫氰酸亚铜、代森锌、辣椒素、美托咪定中的一种或两种以上的组合。
氧化亚铜对绝大多数动物类海生物具有防污活性。DCOIT对细菌、真菌、藻类和海洋无脊椎动物具有良好的防污活性。吡啶三苯基硼烷对动物类污损海生物和硅藻具有良好的防污效果。吡啶硫酮铜,吡啶硫酮锌:对软污损海生物具有良好的防污活性。Irgarol 1051:是一种农业中广泛应用的除草剂,在海洋防污涂料中作为一种除藻防污剂。Econea对无脊椎污损海生物具有广谱、优异的防污活性。辣椒素:对动物类海洋生物具有防污活性。
优选的,所述拟除虫菊酯类杀虫剂的质量百分比为0.1~0.8%。
优选的,所述拟除虫菊酯类杀虫剂的质量百分比为1~4%。
优选的,所述高分子树脂的质量百分比为85~90%,所述乙烯-醋酸乙烯共聚物的质量百分比为10~15%。
优选的,所述高分子树脂的质量百分比为90~97%,所述乙烯-醋酸乙烯共聚物的质量百分比为3~10%。
上述有生物杀灭功效的高分子复合材料的制备工艺为:按所述配方的组分质量百分比配制原料投入混合机,充分混合之后投入料斗,在不超过240℃的可调控的温度下,完成吹塑、挤压或拉丝等成型工艺。
本发明的有益效果是:高分子复合材料中所含生物杀灭剂在空气或水中不易挥发或分解,高分子复合材料的生物杀灭功效稳定,有效使用寿命与现有的生物杀灭复合材料相比有显著提高,避免了因为有效期短造成频繁的产品更换、再处理,极大地减少了防护成本,减轻了环境负荷。
具体实施方式
实施例1
有生物杀灭功效的高分子复合材料,以下质量百分比的组分组成:聚乙烯93%,乙烯-醋酸乙烯共聚物 5%,高效氯氰菊酯1.8%,抗氧化剂0.2%。
上述有生物杀灭功效的高分子复合材料的制备工艺为:按所述配方的组分质量百分比配制原料投入混合机,充分混合之后投入料斗,在不超过240℃的可调控的温度下,完成注塑、挤出、挤吹等成型工艺。
用实施例1中的复合材料制成网具进行生物杀灭功效测试。
1. 实验条件
1.1 测试环境
测试在50立方的关闭房间中进行以模拟通常的储藏环境。该环境与水源阻隔并且和进过药物处理的测试品搬运及存放过的地方隔离。测试在20~25摄氏度的恒温(+/-2°C)条件下进行。
1.2 测试样本
1.2.1 代表样本
在本实验中,用实施例1中的复合材料制成网具。
1.2.2 测试样本特征
组分为聚乙烯94.8%,乙烯-醋酸乙烯共聚物 5%,抗氧化剂0.2%的复合材料制成的相同物理尺寸的网具通过生物测试证实对实验用物种没有任何影响。
1.2.3 实验样本规格及准备
实验网具的尺寸为15cm*15cm,覆盖在直径14cm的培养皿上。
1.2.4 网具的存放
实验网具被存放在25°C+/-2°C,相对湿度70+/-10%的环境中 ,避免通风(空气流通<1m3/h)
根据测试对象的应用环境,测试样本被决定存放在16小时的光照环境和8小时的黑暗环境下。网具被平放在地板上以便均匀受光,荧光灯被安置在离地面2.5m的位置。
选用的荧光灯为农粮环境常用的灯管,由塑料保护膜覆盖,发出的光线为紫外光。
1.3 测试对象物种
昆虫名称 | 形态 | 生长期 | 每组测试数量 |
谷象(象鼻虫科) | 成年 | 2-4周 | 6 |
米象(象鼻虫科) | 成年 | 2-4周 | 6 |
谷蠹 | 成年 | 2-4周 | 7 |
锯齿甲壳虫 | 成年 | 2-4周 | 7 |
黑蚂蚁 | 成年工蚁 | 未知 | 7 |
秋羔螨 | 成年 | 2-4周 | 7 |
烟草甲壳虫 | 成年 | 5-15天 | 6 |
可可粉螟 | 幼虫 | 8mm | 7 |
衣蛾 | 幼虫 | 末龄 | 7 |
厩螫蝇 | 成年 | 4-6天 | 6 |
家蝇 | 成年 | 4-6天 | 7 |
印度谷螟 | 幼虫 | 末龄 | 7 |
褶蛾 | 幼虫 | 末龄 | 6 |
蚊蝇 | 成年 | 4-6天 | 7 |
虎斑蚊 | 成年 | 2-4天 | 7 |
每组实验15种昆虫每种取6或7只,共100只。实验重复4次。
比对样本:比对用物种被放置在未经药物处理的器具中。目的是为了确认实验用物种的质量和其他偶然因素可能对实验造成的影响,以确保实验物种致死率评估的公正性与准确性。
2. 实验
2.1 实验品
实验样本用实施例1中的复合材料制成的网具
对比实验中采用组分为聚乙烯94.8%,乙烯-醋酸乙烯共聚物 5%,抗氧化剂0.2%的复合材料制成的相同物理尺寸的网具。
实验方案:实验样本和对比样本各进行4次重复实验。
3. 实验观察结果
3.1. 原则
每组实验由测试样本及测试物种组成。于0天(打开样本袋的日期)进行初始药效实验,将实验昆虫放置在测试样品表面1小时,记录在规定时间段(1,2,4小时)的昆虫致死率。
持久性实验则为在存放样本6个月后进行同样的药效实验。
4. 实验结果
4.1初始药效实验结果
昆虫名称 | 1小时昆虫致死率 | 2小时昆虫致死率 | 4小时昆虫致死率 |
可可粉螟 | 100% | ---- | ---- |
衣蛾 | 100% | ---- | ---- |
厩螫蝇 | 100% | ---- | ---- |
蚊蝇 | 100% | ---- | ---- |
虎斑蚊 | 100% | ---- | ---- |
家蝇 | 100% | ---- | ---- |
印度谷螟 | 100% | ---- | ---- |
褶蛾 | 100% | ---- | ---- |
烟草甲壳虫 | 100% | ---- | ---- |
黑蚂蚁 | 100% | ---- | ---- |
谷象(象鼻虫科) | 37.2% | 100% | ---- |
米象(象鼻虫科) | 37.2% | 100% | ---- |
谷蠹 | 28.6% | 100% | ---- |
锯齿甲壳虫 | 42.9% | 100% | ---- |
秋羔螨 | 14.3% | 100% | ---- |
4.2 持久性实验结果
昆虫名称 | 1小时昆虫致死率 | 2小时昆虫致死率 | 4小时昆虫致死率 |
可可粉螟 | 100% | ---- | ---- |
衣蛾 | 85.7% | 100% | ---- |
厩螫蝇 | 83.4% | 100% | ---- |
蚊蝇 | 70.5% | 100% | ---- |
虎斑蚊 | 100% | ---- | ---- |
家蝇 | 83.4% | 100% | ---- |
印度谷螟 | 85.7% | 100% | ---- |
褶蛾 | 66.6% | 100% | ---- |
烟草甲壳虫 | 50% | 100% | ---- |
黑蚂蚁 | 50% | 83.4% | 100% |
谷象(象鼻虫科) | 16.6% | 62.8% | 100% |
米象(象鼻虫科) | 16.6% | 62.8% | 100% |
谷蠹 | 14.3% | 70.5% | 100% |
锯齿甲壳虫 | 28.6% | 70.5% | 100% |
秋羔螨 | 14.3% | 42.9% | 85.7% |
4.3 所有实验的系列对比实验昆虫致死率均低于5%。
5. 分析与结论
所有实验的系列对比实验致死率均低于5%,同时也验证了待测样品具有昆虫灭杀功效。在实验条件下对所有实验物种均有很快的击倒效果和致死率(24小时后0存活)。持久性实验也表明本发明实施例的复合材料制成的防虫网具药效比较持久。
实施例2
有生物杀灭功效的高分子复合材料,以下质量百分比的组分组成:聚乙烯90%,乙烯-醋酸乙烯共聚物 9.89%,溴氰菊酯0.1%,抗氧化剂0.01%。
上述有生物杀灭功效的高分子复合材料的制备工艺为:按所述配方的组分质量百分比配制原料投入混合机,充分混合之后投入料斗,在不超过240℃的可调控的温度下,完成注塑、挤出、挤吹等成型工艺。
实施例3
有生物杀灭功效的高分子复合材料,以下质量百分比的组分组成:聚乙烯80%,乙烯-醋酸乙烯共聚物 19.9%,联苯菊酯0.05%,抗氧化剂0.05%。
上述有生物杀灭功效的高分子复合材料的制备工艺为:按所述配方的组分质量百分比配制原料投入混合机,充分混合之后投入料斗,在不超过240℃的可调控的温度下,完成注塑、挤出、挤吹等成型工艺。
实施例4
有生物杀灭功效的高分子复合材料,以下质量百分比的组分组成:聚乙烯85%,乙烯-醋酸乙烯共聚物 12.95%,氟唑虫清2%,抗氧化剂0.05%。
上述有生物杀灭功效的高分子复合材料的制备工艺为:按所述配方的组分质量百分比配制原料投入混合机,充分混合之后投入料斗,在不超过240℃的可调控的温度下,完成注塑、挤出、挤吹等成型工艺。
实施例5
有生物杀灭功效的高分子复合材料,以下质量百分比的组分组成:聚丙烯97%,乙烯-醋酸乙烯共聚物 2.45%,氟虫腈0.5%,防紫外线剂0.05%。
上述有生物杀灭功效的高分子复合材料的制备工艺为:按所述配方的组分质量百分比配制原料投入混合机,充分混合之后投入料斗,在不超过240℃的可调控的温度下,完成注塑、挤出、挤吹等成型工艺。
实施例6
有生物杀灭功效的高分子复合材料,以下质量百分比的组分组成:聚丙烯84.55%,乙烯-醋酸乙烯共聚物 15%,高效氯氰菊酯0.4%,防紫外线剂0.05%。
上述有生物杀灭功效的高分子复合材料的制备工艺为:按所述配方的组分质量百分比配制原料投入混合机,充分混合之后投入料斗,在不超过240℃的可调控的温度下,完成注塑、挤出、挤吹等成型工艺。
实施例7
有生物杀灭功效的高分子复合材料,以下质量百分比的组分组成:聚丙烯40%,聚乙烯40%,乙烯-醋酸乙烯共聚物 18.95%,二氯苯醚菊酯1%,防紫外线剂0.05%。
上述有生物杀灭功效的高分子复合材料的制备工艺为:按所述配方的组分质量百分比配制原料投入混合机,充分混合之后投入料斗,在不超过240℃的可调控的温度下,完成注塑、挤出、挤吹等成型工艺。
实施例8
有生物杀灭功效的高分子复合材料,以下质量百分比的组分组成:聚乙烯80%,乙烯-醋酸乙烯共聚物 19%,对甲抑菌灵0.95%,抗氧化剂0.05%。
上述有生物杀灭功效的高分子复合材料的制备工艺为:按所述配方的组分质量百分比配制原料投入混合机,充分混合之后投入料斗,在不超过240℃的可调控的温度下,完成注塑、挤出、挤吹等成型工艺。
实施例9
有生物杀灭功效的高分子复合材料,以下质量百分比的组分组成:聚乙烯95%,乙烯-醋酸乙烯共聚物 4%,DCOIT 0.95%,抗氧化剂0.05%。
上述有生物杀灭功效的高分子复合材料的制备工艺为:按所述配方的组分质量百分比配制原料投入混合机,充分混合之后投入料斗,在不超过240℃的可调控的温度下,完成注塑、挤出、挤吹等成型工艺。
实施例10
有生物杀灭功效的高分子复合材料,以下质量百分比的组分组成:聚乙烯90%,乙烯-醋酸乙烯共聚物 7.2%,吡啶三苯基硼烷2.75%,抗氧化剂0.05%。
上述有生物杀灭功效的高分子复合材料的制备工艺为:按所述配方的组分质量百分比配制原料投入混合机,充分混合之后投入料斗,在不超过240℃的可调控的温度下,完成注塑、挤出、挤吹等成型工艺。
取实施例10中的复合材料制作成海产品养殖场用的防污网,以普通聚乙烯纤维制成的海产品养殖场用的网具为参照物进行对比试验:将前述两种网具安装在金属网架上,并在同时安置于指定的海域的同一地点。9个月后,发现普通聚乙烯纤维制成的海产品养殖场用的网具表面附着了大量的以软体动物为主的生物污损物,而本发明专利的防污网表面并无污损物附着。
Claims (10)
1.有生物杀灭功效的高分子复合材料,其特征在于由以下质量百分比的组分组成:
高分子树脂 80~97%
乙烯-醋酸乙烯共聚物 2~20%
杀生物剂 0.01~4%
助剂 0.01~0.5%
。
2.根据权利要求1所述的有生物杀灭功效的高分子复合材料,其特征在于:所述杀生物剂包括杀虫剂、杀真菌剂、除草剂、灭藻剂、抗真菌剂、抗原生动物剂、杀软体动物剂、杀螨剂、消毒剂中的一种或两种以上的混合物。
3.根据权利要求2所述的有生物杀灭功效的高分子复合材料,其特征在于:所述杀生物剂为拟除虫菊酯类杀虫剂,是氯氰菊酯、氟氯氰菊酯、溴氰菊酯、二氯苯醚菊酯、联苯菊酯、氟唑虫清、氟虫腈中的一种或两种以上的组合。
4.根据权利要求2所述的有生物杀灭功效的高分子复合材料,其特征在于:所述杀生物剂为杀真菌剂,为Zineb、抑菌灵、对甲抑菌灵、百菌清、敌草隆中的一种或两种以上的组合。
5.根据权利要求2所述的有生物杀灭功效的高分子复合材料,其特征在于:所述杀生物剂为氧化亚铜、DCOIT、吡啶三苯基硼烷、吡啶硫酸铜、吡啶硫酸锌、Irgarol 1051、Econea、硫氰酸亚铜、代森锌、辣椒素、美托咪定中的一种或两种以上的组合。
6.根据权利要求1所述的有生物杀灭功效的高分子复合材料,其特征在于:所述杀生物剂的质量百分比为0.1~0.8%。
7.根据权利要求1所述的有生物杀灭功效的高分子复合材料,其特征在于:所述杀生物剂的质量百分比为1~4%。
8.根据权利要求1所述的有生物杀灭功效的高分子复合材料,其特征在于: 所述高分子树脂的质量百分比为85~90%,所述乙烯-醋酸乙烯共聚物的质量百分比为10~15%。
9.根据权利要求4所述的有生物杀灭功效的高分子复合材料,其特征在于: 所述高分子树脂的质量百分比为90~97%,所述乙烯-醋酸乙烯共聚物的质量百分比为2~10%。
10.权利要求1所述的有生物杀灭功效的高分子复合材料的制备工艺,其特征在于:按所述配方的组分质量百分比配制原料投入混合机,充分混合之后投入料斗,在不超过240℃的可调控的温度下,完成吹塑、挤压或拉丝等成型工艺。
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