CN106366595A

CN106366595A - 一种抑菌聚乳酸复合材料及其制备方法

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Publication number: CN106366595A
Application number: CN201610864164.8A
Authority: CN
Inventors: 袁国防; 黄清华; 刘甜甜; 张淑芬; 苏楠
Original assignee: Qingdao Haizhiyuan Intelligent Technology Co Ltd
Current assignee: Qingdao Haizhiyuan Intelligent Technology Co Ltd
Priority date: 2016-09-29
Filing date: 2016-09-29
Publication date: 2017-02-01

Abstract

本发明属于塑料领域，公开了一种抑菌聚乳酸复合材料，由以下组分按重量份数制成：聚乳酸110‑150份、聚羟基脂肪酸酯20‑30份、丁腈橡胶20‑30份、碳纳米纤维20‑40份、壳聚糖纤维10‑20份、三羟甲基丙烷5‑7份、马来酸酐3‑5份、贝壳粉10‑20份、硬脂酸锌4‑6份、氢氧化钠6‑8份、聚乙烯吡咯烷酮1‑2份、丙酸钙2‑4份、柠檬酸钾5‑7份、月桂氮酮2‑4份、紫苏油3‑5份、花椒10‑20份、油柑叶20‑30份、夏枯草15‑25份、白芨10‑20份、抗氧剂1‑2份。本发明力学性能好，具有很好的抑菌性能，生无可降解，加工性能好，具有很好的应用前景。

Description

一种抑菌聚乳酸复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种抑菌聚乳酸复合材料，本发明还涉及该抑菌聚乳酸复合材料的制备方法。

背景技术

自然界中存在着各种各样的微生物，在日常生活中，微生物与人们有着密不可分的联系，而部分细菌、真菌、病毒等作为病原菌却严重危害着人类的健康，甚至危及生命。面对日益猖獗的致病细菌的危害，人类在抗菌方面不断进行研究和探索。

聚乳酸(PLA)是一种新型的生物降解材料，使用可再生的植物资源(如玉米)所提出的淀粉原料制成。淀粉原料经由发酵过程制成乳酸，再通过化学合成转换成聚乳酸。其具有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，这对保护环境非常有利，是公认的环境友好材料。

由于聚乳酸是一种集生物降解性、生物相容性和生物可吸收性于一体的绿色热塑性聚酯，具有较好的力学强度、弹性模量和热成型性，降解产物能渗入人体代谢，被广泛应用于医疗、药学、农业、服装业等领域，被认为是迄今为止最有市场潜力的可生物降解聚合物。聚乳酸纤维是以聚乳酸为原料得到的制品，其具有良好的生物相容性和生物可吸收性，其织物比较柔软，是一种优良的面料原料。

但是，由于聚乳酸分解产生的低聚物易被各种细菌污染，在适宜的温湿度条件下，细菌极易繁殖，影响人类健康。因此人们对聚乳酸产品的抗菌性能做出了更高的要求。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述提到的现有技术中的不足，提供一种抑菌聚乳酸复合材料及其制备方法，该抑菌聚乳酸复合材料力学性能好，具有很好的抑菌性能。

为达上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种抑菌聚乳酸复合材料，由以下组分按重量份数制成：聚乳酸110-150份、聚羟基脂肪酸酯20-30份、丁腈橡胶20-30份、碳纳米纤维20-40份、壳聚糖纤维10-20份、三羟甲基丙烷5-7份、马来酸酐3-5份、贝壳粉10-20份、硬脂酸锌4-6份、氢氧化钠6-8份、聚乙烯吡咯烷酮1-2份、丙酸钙2-4份、柠檬酸钾5-7份、月桂氮酮2-4份、紫苏油3-5份、花椒10-20份、油柑叶20-30份、夏枯草15-25份、白芨10-20份、抗氧剂1-2份。

优选的，一种抑菌聚乳酸复合材料，由以下组分按重量份数制成：聚乳酸110份、聚羟基脂肪酸酯20份、丁腈橡胶20份、碳纳米纤维20份、壳聚糖纤维10份、三羟甲基丙烷5份、马来酸酐3份、贝壳粉10份、硬脂酸锌4份、氢氧化钠6份、聚乙烯吡咯烷酮1份、丙酸钙2份、柠檬酸钾5份、月桂氮酮2份、紫苏油3份、花椒10份、油柑叶20份、夏枯草15份、白芨10份、抗氧剂1份。

优选的，一种抑菌聚乳酸复合材料，由以下组分按重量份数制成：聚乳酸150份、聚羟基脂肪酸酯30份、丁腈橡胶30份、碳纳米纤维40份、壳聚糖纤维20份、三羟甲基丙烷7份、马来酸酐5份、贝壳粉20份、硬脂酸锌6份、氢氧化钠8份、聚乙烯吡咯烷酮2份、丙酸钙4份、柠檬酸钾7份、月桂氮酮4份、紫苏油5份、花椒20份、油柑叶30份、夏枯草25份、白芨20份、抗氧剂2份。

优选的，一种抑菌聚乳酸复合材料，由以下组分按重量份数制成：聚乳酸130份、聚羟基脂肪酸酯25份、丁腈橡胶25份、碳纳米纤维30份、壳聚糖纤维15份、三羟甲基丙烷6份、马来酸酐4份、贝壳粉15份、硬脂酸锌5份、氢氧化钠7份、聚乙烯吡咯烷酮1.5份、丙酸钙3份、柠檬酸钾6份、月桂氮酮3份、紫苏油4份、花椒15份、油柑叶25份、夏枯草20份、白芨15份、抗氧剂1.5份。

本发明的另一目的是提供一种抑菌聚乳酸复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将贝壳粉超微粉碎至325目，备用；

(2)将氢氧化钠配制成0.3-0.5mol/L的水溶液，然后将碳纳米纤维与步骤(1)所得的贝壳超微粉加入到配制的氢氧化钠水溶液中，在搅拌条件下超声处理30min，然后清洗至中性，干燥，备用；

(3)称取花椒、油柑叶、夏枯草、白芨，总重量记为1份，加入6份蒸馏水，加热至50±5℃浸泡1h，然后小火煎煮2h，滤过，收集滤液，将滤液进行喷雾干燥，得中药粉末；

(4)将聚乙烯吡咯烷酮、丙酸钙、柠檬酸钾、月桂氮酮加入到其总重量100-120倍的乙醇水溶液中，搅拌溶解分散均匀后，加入紫苏油和步骤(3)所得的中药粉末，分散均匀，然后加入壳聚糖纤维、步骤(2)处理后的碳纳米纤维和贝壳超微粉，充分浸润后，间歇超声1h后，干燥，得抗菌混合料；

(5)将聚乳酸、聚羟基脂肪酸酯、丁腈橡胶、三羟甲基丙烷、马来酸酐加入反应釜中，加热到100-180℃后继续搅拌30min后，再加入硬脂酸锌、步骤(4)所得的抗菌混合料，充分搅拌混合均匀后，将反应釜中混合物料置于双螺杆挤出机中，然后添加抗氧剂，熔融挤出，将挤出料在50±5℃下烘干除去水分，即得所述的抑菌聚乳酸复合材料。

优选的，步骤(4)所述间歇超声方式为超声频率为20-30KHz，超声功率为20-50w，每隔5min超声10min。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明的抑菌聚乳酸复合材料以聚乳酸为本体，选用聚羟基脂肪酸酯和丁腈橡胶来增强聚乳酸，通过控制各成分的比例，使其性能协同互补，提高了聚乳酸塑的柔韧性、弹性、耐腐蚀性、耐热性等性能，显著提高了聚乳酸的强度，改变了单纯的聚乳酸质脆、易变性的缺点，使制得的聚乳酸材料具有优异的耐热性和成型加工性能。

(2)本发明中的丙酸钙、柠檬酸钾、月桂氮酮、中药有效成分通过间歇超声方法负载在壳聚糖纤维以及被碱处理的碳纳米纤维、贝壳粉上，可以使它们负载的更均匀，本发明将碳纳米纤维、贝壳粉用氢氧化钠水溶液处理后，使它们表面的极性降低，大大改善了它们在聚乳酸基体中的分散效果，以及它们与其他原材料共混后的相容性好，挤出后不会发生析出现象，同时碳纳米纤维、贝壳粉被处理后，在其表面引入了羟基基团，可以使丙酸钙、柠檬酸钾、月桂氮酮等与羟基结合吸附在其表面不易脱落。

(3)本发明配方中的碳纳米纤维在结合吸附抗菌材料的基础上，又能与壳聚糖纤维、贝壳粉配合，使制得的聚乳酸复合材料具有一定的除臭的功能，同时又能使制得的复合材料具有一定的空气透过性，具有一定的呼吸性，过滤微细粒子，吸附细菌，以利于更好的抗菌抑菌，以及降低了聚乳酸复合材料的密度，得到一种轻量化抑菌聚乳酸复合材料。

(4)本发明制得的聚乳酸复合材料对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等常规性细菌具有很好的抑菌作用，且对细菌具有一定的吸附作用，促进聚乳酸复合材料抗菌抑菌，抑菌时效长，且生物可降解，对环境无污染，制备方法简单，适合工业批量生产，加工性能好，可以加工成纤维、无纺布、薄膜等各种物质，具有很好的应用前景。

具体实施方式

为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面通过实施例对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。

实施例1

一种抑菌聚乳酸复合材料，由以下组分按重量份数制成：聚乳酸110份、聚羟基脂肪酸酯20份、丁腈橡胶20份、碳纳米纤维20份、壳聚糖纤维10份、三羟甲基丙烷5份、马来酸酐3份、贝壳粉10份、硬脂酸锌4份、氢氧化钠6份、聚乙烯吡咯烷酮1份、丙酸钙2份、柠檬酸钾5份、月桂氮酮2份、紫苏油3份、花椒10份、油柑叶20份、夏枯草15份、白芨10份、抗氧剂1份。

所述抑菌聚乳酸复合材料的制备方法包括以下步骤：

(1)将贝壳粉超微粉碎至325目，备用；

(4)将聚乙烯吡咯烷酮、丙酸钙、柠檬酸钾、月桂氮酮加入到其总重量100-120倍的乙醇水溶液中，搅拌溶解分散均匀后，加入紫苏油和步骤(3)所得的中药粉末，分散均匀，然后加入壳聚糖纤维、步骤(2)处理后的碳纳米纤维和贝壳超微粉，充分浸润后，间歇超声1h后，干燥，得抗菌混合料，超声频率为20-30KHz，超声功率为20-50w，每隔5min超声10min；

实施例2

一种抑菌聚乳酸复合材料，由以下组分按重量份数制成：聚乳酸150份、聚羟基脂肪酸酯30份、丁腈橡胶30份、碳纳米纤维40份、壳聚糖纤维20份、三羟甲基丙烷7份、马来酸酐5份、贝壳粉20份、硬脂酸锌6份、氢氧化钠8份、聚乙烯吡咯烷酮2份、丙酸钙4份、柠檬酸钾7份、月桂氮酮4份、紫苏油5份、花椒20份、油柑叶30份、夏枯草25份、白芨20份、抗氧剂2份。

所述抑菌聚乳酸复合材料的制备方法包括以下步骤：

(1)将贝壳粉超微粉碎至325目，备用；

实施例3

一种抑菌聚乳酸复合材料，由以下组分按重量份数制成：聚乳酸130份、聚羟基脂肪酸酯25份、丁腈橡胶25份、碳纳米纤维30份、壳聚糖纤维15份、三羟甲基丙烷6份、马来酸酐4份、贝壳粉15份、硬脂酸锌5份、氢氧化钠7份、聚乙烯吡咯烷酮1.5份、丙酸钙3份、柠檬酸钾6份、月桂氮酮3份、紫苏油4份、花椒15份、油柑叶25份、夏枯草20份、白芨15份、抗氧剂1.5份。

所述抑菌聚乳酸复合材料的制备方法包括以下步骤：

(1)将贝壳粉超微粉碎至325目，备用；

性能测试

本发明对实施例1-3所制备的抑菌聚乳酸复合材料的性能进行了测试，测试标准和测试结果如表1所示。

表1 抑菌聚乳酸复合材料的力学性能测试结果

上述测试结果表明，本发明所制备的聚乳酸塑料具有良好的拉伸强度、断裂伸长率、缺口冲击强度。

本发明对实施例1-3所制备的抑菌聚乳酸复合材料按照QB/T 2591 2003《抗菌塑料抗菌性能试验方法和抗菌效果》标准进行了抗细菌性能的测试，测试结果如表2所示。

表2 抗细菌性能测试结果

从表2中数据可以发现，本发明的抑菌聚乳酸复合材料具有良好的抑菌效果。

以上所述是本发明的优选实施方式，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明内容并加以实施，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择，或者对上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，通过任何合适的方式进行组合等，这些等效替换及辅助成分的添加、具体技术特征的组合等也视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种抑菌聚乳酸复合材料，其特征在于，由以下组分按重量份数制成：聚乳酸110-150份、聚羟基脂肪酸酯20-30份、丁腈橡胶20-30份、碳纳米纤维20-40份、壳聚糖纤维10-20份、三羟甲基丙烷5-7份、马来酸酐3-5份、贝壳粉10-20份、硬脂酸锌4-6份、氢氧化钠6-8份、聚乙烯吡咯烷酮1-2份、丙酸钙2-4份、柠檬酸钾5-7份、月桂氮酮2-4份、紫苏油3-5份、花椒10-20份、油柑叶20-30份、夏枯草15-25份、白芨10-20份、抗氧剂1-2份。

2.如权利要求1所述的一种抑菌聚乳酸复合材料，其特征在于，由以下组分按重量份数制成：聚乳酸110份、聚羟基脂肪酸酯20份、丁腈橡胶20份、碳纳米纤维20份、壳聚糖纤维10份、三羟甲基丙烷5份、马来酸酐3份、贝壳粉10份、硬脂酸锌4份、氢氧化钠6份、聚乙烯吡咯烷酮1份、丙酸钙2份、柠檬酸钾5份、月桂氮酮2份、紫苏油3份、花椒10份、油柑叶20份、夏枯草15份、白芨10份、抗氧剂1份。

3.如权利要求1所述的一种抑菌聚乳酸复合材料，其特征在于，由以下组分按重量份数制成：聚乳酸150份、聚羟基脂肪酸酯30份、丁腈橡胶30份、碳纳米纤维40份、壳聚糖纤维20份、三羟甲基丙烷7份、马来酸酐5份、贝壳粉20份、硬脂酸锌6份、氢氧化钠8份、聚乙烯吡咯烷酮2份、丙酸钙4份、柠檬酸钾7份、月桂氮酮4份、紫苏油5份、花椒20份、油柑叶30份、夏枯草25份、白芨20份、抗氧剂2份。

4.如权利要求1所述的一种抑菌聚乳酸复合材料，其特征在于，由以下组分按重量份数制成：聚乳酸130份、聚羟基脂肪酸酯25份、丁腈橡胶25份、碳纳米纤维30份、壳聚糖纤维15份、三羟甲基丙烷6份、马来酸酐4份、贝壳粉15份、硬脂酸锌5份、氢氧化钠7份、聚乙烯吡咯烷酮1.5份、丙酸钙3份、柠檬酸钾6份、月桂氮酮3份、紫苏油4份、花椒15份、油柑叶25份、夏枯草20份、白芨15份、抗氧剂1.5份。

5.权利要求1-4任一项所述的一种抑菌聚乳酸复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将贝壳粉超微粉碎至325目，备用；

6.如权利要求5所述的一种抑菌聚乳酸复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中乙醇水溶液中乙醇与水的体积比为1:1。

7.如权利要求5所述的一种抑菌聚乳酸复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述间歇超声方式为超声频率为20-30KHz，超声功率为20-50w，每隔5min超声10min。