CN103980625B - 一种抗菌pvc复合材料的制备方法 - Google Patents

一种抗菌pvc复合材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗菌PVC复合材料的制备方法,该方法首先在硝酸中,加入硝酸锌、钛酸丁酯,剧烈搅拌,缓慢加入少量水,搅拌至溶液呈现透明状,得到溶液A,其中加入正丁醇和硝酸银,避光搅拌,得到溶液B;其次,将硬脂酸钠、十二烷基硫酸钠、石蜡溶于水,搅拌得到溶液C;随后,将溶液B和溶液C混合并转移至水热反应釜中,控制反应温度和时间,得到溶液D;然后,溶液D经曝光、过滤、烘干,得到纳米TiO2、ZnO和Ag的复合物E;最后,在PVC树脂中加入一定量E,经高速搅拌混合,制得抗菌PVC复合材料。本发明具有良好的抗菌性能,应用性广泛,可用于管材、板材、儿童玩具等多种领域。

Description

一种抗菌PVC复合材料的制备方法
技术领域
本发明属于高分子复合材料及无机材料技术领域,特别是一种抗菌PVC复合材料的制备方法。
背景技术
PVC(聚氯乙烯)是目前应用最为广泛的合成树脂,传统PVC材料具有诸多良好性能,如耐热性、机械性能以及抗腐蚀性能,在包装、管材、板材、人造革等众多领域有广泛的用途。随着社会的发展,人类生活对材料提出了绿色、环保、健康的新要求,例如PVC管材用于饮用水输送管道,时间长了会滋生细菌,对人体健康有害,因此,开发具有抗菌性能的PVC复合材料成为一种必然趋势。
二氧化钛(TiO2)、氧化锌(ZnO)和银(Ag)均是良好的无机抗菌剂,已被大量文献所证实,如CN101731270A以钛酸丁酯和硝酸银为原料,制备了新型二氧化钛掺银抗菌剂;CN101377069A以纳米TiO2和纳米ZnO为杀菌添加剂,与PVC树脂复合,制备了调湿除味防霉抗菌壁纸。专利CN103102618A以二氧化钛粉末和硝酸银为原料,成功制备了TiO2Ag/PVC复合抑制薄膜,该薄膜在短时间内能有效杀死大量细菌和病毒,该专利通过物理方法复合PVC、TiO2和Ag颗粒,达到了预期效果,但三者之间的结合力不是很强。
化学法是一种合成具有规整结构、优良性能、多组分复合材料的重要方法,具有设备简单、操作简易、成本低廉等诸多优点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种PVC复合材料的制备方法,该PVC复合材料通过化学法复合了PVC、纳米TiO2、纳米ZnO以及纳米Ag,具有良好的抗菌性能。
实现本发明目的的技术解决方案,具体步骤如下:首先,在硝酸(HNO3)中,加入硝酸锌(Zn(NO3)2)、钛酸丁酯(Ti(OC4H9)4),剧烈搅拌,缓慢加入少量水,搅拌至溶液呈现透明状,得到溶液A,其中加入正丁醇(C4H9OH)和硝酸银(AgNO3),避光搅拌,得到溶液B;其次,将硬脂酸钠、十二烷基硫酸钠、石蜡溶于水,搅拌得到溶液C;随后,将溶液B和溶液C混合并转移至水热反应釜中,控制反应温度和时间,得到溶液D;然后,溶液D经曝光、过滤、烘干,得到纳米TiO2、ZnO和Ag的复合物E;最后,在PVC树脂中加入一定量E,经高速搅拌混合,制得抗菌PVC复合材料。
本发明与现有技术相比,具有显著优点:其一、该抗菌PVC复合材料制备方法简易,可批量生产;其二,该PVC复合材料实质通过在PVC树脂中掺杂纳米TiO2、ZnO和Ag的三元复合物,有效提高了PVC材料的抗菌性能,其三,该抗菌PVC复合材料应用性强,可用于管材、板材、儿童玩具等多种领域,其四,该制备技术有一定推广价值,可用于制备其它无机和高分子复合材料。
具体实施方式
下面结合具体实施例说明本发明的技术解决方案,这些实施例不能理解为对技术方案的限制。
实施例1:依以下具体步骤制备。
步骤1、在40mL硝酸(HNO3,质量浓度60%)溶液中,加入0.43g硝酸锌((Zn(NO3)2),50g钛酸丁酯(Ti(OC4H9)4),剧烈搅拌,缓慢加入30mL水,继续搅拌至溶液呈现出透明状,时间控制2h,得到溶液A;
步骤2、溶液A避光,加入4mL正丁醇(C4H9OH),搅拌,缓慢滴入1g硝酸银(AgNO3),时间控制1h,得到溶液B;
步骤3、在100mL水中加入2.5g硬脂酸钠、5g十二烷基硫酸钠、0.5g石蜡溶于水,时间控制1h,搅拌得到溶液C;
步骤4、将溶液C转移至500mL反应釜中,倒入溶液B,温度控制150oC,时间控制4h,得到溶液D;
步骤5、溶液D曝光时间控制1h,经过滤、分离得到湿滤饼,经烘箱于100oC烘干,时间控制12h,得到含纳米TiO2、ZnO和Ag的白色固体E;
步骤6、在1KgPVC树脂中加入10g固体E,经高速搅拌混合,制得抗菌PVC复合材料。
实施例2:依以下具体步骤制备。
步骤1、在60mL硝酸(HNO3,质量浓度45%)溶液中,加入4.3g硝酸锌((Zn(NO3)2),50g钛酸丁酯(Ti(OC4H9)4),剧烈搅拌,缓慢加入10mL水,继续搅拌至溶液呈现出透明状,时间控制4h,得到溶液A;
步骤2、溶液A避光,加入3mL正丁醇(C4H9OH),搅拌,缓慢滴入2g硝酸银(AgNO3),时间控制2h,得到溶液B;
步骤3、在100mL水中加入5g硬脂酸钠、10g十二烷基硫酸钠、1.5g石蜡溶于水,时间控制2h,搅拌得到溶液C;
步骤4、将溶液C转移至500mL反应釜中,倒入溶液B,温度控制180oC,时间控制12h,得到溶液D;
步骤5、溶液D曝光时间控制1h,经过滤、分离得到湿滤饼,经烘箱于120oC烘干,时间控制48h,得到含纳米TiO2、ZnO和Ag的白色固体E;
步骤6、在1KgPVC树脂中加入20g固体E,经高速搅拌混合,制得抗菌PVC复合材料。
实施例3:依以下具体步骤制备。
步骤1、在48mL硝酸(HNO3,质量浓度50%)溶液中,加入2g硝酸锌((Zn(NO3)2),50g钛酸丁酯(Ti(OC4H9)4),剧烈搅拌,缓慢加入20mL水,继续搅拌至溶液呈现出透明状,时间控制3h,得到溶液A;
步骤2、溶液A避光,加入3mL正丁醇(C4H9OH),搅拌,缓慢滴入1.5g硝酸银(AgNO3),时间控制1.5h,得到溶液B;
步骤3、在100mL水中加入3g硬脂酸钠、8g十二烷基硫酸钠、1g石蜡溶于水,时间控制1h,搅拌得到溶液C;
步骤4、将溶液C转移至500mL反应釜中,倒入溶液B,温度控制140oC,时间控制8h,得到溶液D;
步骤5、溶液D曝光时间控制1h,经过滤、分离得到湿滤饼,经烘箱于110oC烘干,时间控制24h,得到含纳米TiO2、ZnO和Ag的白色固体E;
步骤6、在1KgPVC树脂中加入5g固体E,经高速搅拌混合,制得抗菌PVC复合材料。
实施例4:依以下具体步骤制备。
步骤1、在40mL硝酸(HNO3,质量浓度60%)溶液中,加入1g硝酸锌((Zn(NO3)2),42g钛酸丁酯(Ti(OC4H9)4),剧烈搅拌,缓慢加入30mL水,继续搅拌至溶液呈现出透明状,时间控制2h,得到溶液A;
步骤2、同实施例1;
步骤3、同实施例2;
步骤4、同实施例1;
步骤5、同实施例1;
步骤6、同实施例1。
实施例5:依以下具体步骤制备。
步骤1、在60mL硝酸(HNO3,质量浓度45%)溶液中,加入4.3g硝酸锌((Zn(NO3)2),58g钛酸丁酯(Ti(OC4H9)4),剧烈搅拌,缓慢加入10mL水,继续搅拌至溶液呈现出透明状,时间控制4h,得到溶液A;
步骤2、同实施例1;
步骤3、同实施例2;
步骤4、同实施例1;
步骤5、同实施例1;
步骤6、同实施例1。

Claims (3)

1.一种抗菌PVC复合材料的制备方法,包括以下步骤:
第一步:在质量浓度为60%的硝酸中,加入钛酸丁酯及硝酸锌,硝酸和钛酸丁酯摩尔配比控制2.5:1-3.5:1,硝酸锌占钛酸丁酯摩尔比为1%-10%,剧烈搅拌,缓慢加入少量水,搅拌至溶液呈现透明状,得到溶液A,向其中加入分散剂正丁醇和硝酸银,正丁醇占硝酸体积为5%-10%,硝酸银占钛酸丁酯摩尔比为1%-5%,避光搅拌,得到溶液B;
第二步:将表面活性剂硬脂酸钠、十二烷基硫酸钠及助剂石蜡溶于水,三者占钛酸丁酯质量比例分别为5%-10%、10%-20%及1%-3%,搅拌得到溶液C;随后,将溶液B和溶液C混合并转移至水热反应釜中,控制反应温度和时间,得到溶液D;
第三步:溶液D经曝光、过滤、烘干,得到纳米TiO2、ZnO和Ag的复合物E;
第四步:在PVC树脂中加入一定量E,经高速搅拌混合,制得抗菌PVC复合材料。
2.根据权利要求1所述的抗菌PVC复合材料的制备方法,其特征在于:制备A溶液时间控制2h-4h;制备B溶液避光,时间控制1h-2h;制备C溶液时间控制1h-2h;制备D溶液反应釜温度控制120oC-180oC,时间控制4h-12h;制备E固体烘干温度控制100oC-120oC,时间控制12h-48h。
3.根据权利要求1所述的抗菌PVC复合材料的制备方法,其特征在于:纳米TiO2、ZnO和Ag的复合物E添加量为PVC树脂质量的0.5%-2%。
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