CN108003590A - 一种抑菌外科手术面罩用的pc复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及医疗领域，具体涉及一种抑菌外科手术面罩用的PC复合材料及其制备方法，其成分包括：聚乙烯、无碱纤维、石墨纤维、润滑剂、抗老剂、抗菌金属离子盐溶液、促溶剂；本发明所制备的PC复合材料的外科手术面罩具有耐温耐寒性好、耐腐蚀性强、抗老化性、延伸率高和粘结效果好等优点，尤其抗老化性能提升数十倍；另外本发明加入抗菌金属离子盐溶液，使得所制备的PC复合材料的外科手术面罩的抗菌能力显著提高；在高温搅拌釜中进行充分搅拌和预熔融，所制备的PC复合材料的外科手术面罩混合均匀、整体结构密实和利于双螺杆挤出机二次熔融；另外在冷空气条件下进行冷却，使所制备的PC复合材料的外科手术面罩成型速度快，强度高，冷却时间短。

Description

一种抑菌外科手术面罩用的PC复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及医疗领域，具体涉及一种一种抑菌外科手术面罩用的PC复合材料及其制备方法。
背景技术
聚碳酸酯(PC)作为综合性能优异、用途极为广泛的重要工程塑料品种，广泛用于汽车、电子电气、建筑材料、机械零件、办公自动化设备、包装业、运动器械、医疗、保健、光盘和家庭用品等领域。但是PC的耐疲劳强度较低、对缺口敏感，易产生应力开裂，耐溶剂性差，并且与其它高分子材料一样也存在易老化现象。在医疗器械：由于PC制品可经受蒸汽、清洗剂、加热和大剂量辐射消毒，且不发生变黄和物理性能下降，因而被广泛应用于人工肾血液透析设备和其他需要在透明、直观条件下操作并需反复消毒的医疗设备中。如生产高压注射器、外科手术面罩、一次性牙科用具、血液分离器等。
例如中国专利申请号为CN201310716116.0一种环保阻燃增强抗冲击PC复合材料，其组分按质量百分数配比为：PC树脂60％～80％、玻璃纤维5％～20％、增韧剂5％～15％、复合环保阻燃剂1％～3％、光稳定剂0.5％～2％、耐水解剂0.5％～2％、抗氧剂0.1％～0.5％、润滑剂0.1％～1％。本发明的有益效果是，本发明制得的环保阻燃增强抗冲击PC复合材料，具有阻燃效率高、且安全、环保和达UL94V-0级阻燃性能，而且玻纤增强可大大提高其力学强度、断裂伸长率和光泽性等性能，具有优异的综合性能和良好的加工流动性能，耐候稳定性强，耐腐蚀、耐化学品良好，因而在汽车、电子电器、医疗器材、光学仪表、建筑材料等领域的应用具有很好的前景和显著的社会经济效益。
现在市售的PC复合材料的外科手术面罩质量仍然有待提高，比如现在市售的PC复合材料不仅存在耐高低温性差、耐腐蚀性差和延伸性差的缺点，还存在抑菌能力、不耐高低温和抗老化性等缺点，这也使的现在市售PC复合材料的使用范围比较局限。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种抑菌外科手术面罩用的PC复合材料及其制备方法，不仅具有耐高低温强、耐腐蚀性强和延伸性好，还具有耐候性、抑菌能力强和抗老化性好等优点。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种抑菌外科手术面罩用的PC复合材料，其成分按重量份计：聚乙烯PC78-85份、无碱纤维20-30份、石墨纤维12-18份、润滑剂2-5份、防老剂0.5-3份、抗菌金属离子盐溶液2.5-3.5份、促溶剂3-6份。
优选的，一种抑菌外科手术面罩用的PC复合材料的制备方法，包括以下步骤：
a、分别将聚乙烯、无碱纤维和石墨纤维置于热风干燥机中进行干燥，干燥时间为120-160min，热风干燥机内部温度为110-140℃，将防老剂置于热风干燥机干燥30-50min，热风干燥机内部温度为40-65℃，备用；
b、将步骤a中所得聚乙烯、无碱纤维、石墨纤维和防老剂置于高速混合机内进行混合搅拌，搅拌时间为60-90min，高速混合机内温度150-180℃，所得混合组分A；
c、将步骤b中所得混合组分A置于高温搅拌釜内，然后将润滑剂、抗菌金属离子盐溶液和促溶剂加入高温搅拌釜中进行搅拌熔融，搅拌速率400-550r/min，搅拌时间为50-80min，所得混合组分B；
d、将步骤c中所得混合组分B置于双螺杆挤出机，在230-260℃下进行再次熔融挤出，熔融时间为50-75min，在温度为5℃的冷空气中进行冷却造粒，冷却时5-8h，即得成品。
优选的，所述防老剂选用防老剂NBC和防老剂264，且所述防老剂NBC和防老剂264的质量比为1：1。
优选的，所述润滑剂选用硬脂酸甘油酯。
优选的，所述所述抗菌金属离子盐溶液选用Ag+、Mn7+和Fe3+混合溶液，浓度比为：n(Ag+)：n(Mn7+)：n(Fe3+)为15：9：12。
优选的，所述步骤b中的高速混合机的转速为1800-2200r/min。
优选的，所述步骤c中的高温搅拌釜内部温度为190-220℃。
有益效果：
本发明以聚乙烯PC、无碱纤维、石墨纤维、润滑剂和促溶剂份作为制备PC复合材料的外壳手术面罩的外壳手术面罩的原料，所制备的PC复合材料的外壳手术面罩具有耐高低温性好、耐腐蚀性强、延伸率高和粘结效果好等优点，尤其在原材料中添加质量比为1：1的防老剂NBC和防老剂264使得PC复合材料的耐候性和抗老化性能得到显著提高。另外本发明加入抗菌金属离子盐溶液，使得所制备的PC复合材料的外壳手术面罩的抗菌能力提得到显著提高；通过在温度为220-230℃、搅拌速度400-550r/min的高温搅拌釜中对混合组分A进行充分搅拌和预熔融，使得所制备的PC复合材料的外壳手术面罩混合更加均匀、整体结构更加密实、实用性更强、有利于在双螺杆挤出机中进行二次熔融；另外本发明在温度为5℃的冷空气条件下进行冷却，使得所制备的PC复合材料的外壳手术面罩成型速度快，材料内部结构密实，强度高，使得冷却时间缩短，降低成本。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种抑菌外科手术面罩用的PC复合材料，其成分按重量份计：聚乙烯PC78份、无碱纤维20份、石墨纤维23份、润滑剂2份、防老剂0.5份、抗菌金属离子盐溶液2.5份、促溶剂3份。
一种抑菌外科手术面罩用的PC复合材料的制备方法，包括以下步骤：
a、分别将聚乙烯PC、无碱纤维和石墨纤维置于热风干燥机中进行干燥，干燥时间为120min，热风干燥机内部温度为110℃，将防老剂置于热风干燥机干燥30min，热风干燥机内部温度为65℃，备用；
b、将步骤a中所得聚乙烯、无碱纤维、石墨纤维和防老剂置于高速混合机内进行混合搅拌，搅拌时间为60min，高速混合机内温度150℃，所得混合组分A；
c、将步骤b中所得混合组分A置于高温搅拌釜内，然后将润滑剂、抗菌金属离子盐溶液和促溶剂加入高温搅拌釜中进行搅拌熔融，搅拌速率400r/min，搅拌时间为80min，所得混合组分B；
d、将步骤c中所得混合组分B置于双螺杆挤出机，在230℃下进行再次熔融挤出，熔融时间为50min，在温度为5℃的冷空气中进行冷却造粒，冷却时8h，即得成品。
步骤b中的高速混合机的转速为1800r/min。
步骤c中的高温搅拌釜内部温度为200℃。
经测试，通过实施例1制备的PC复合材料在65℃的条件下未出现融化现象、-23℃的条件下未出现脆裂现象；剪切强度为0.89MPa、粘结强度为0.37MPa；将PC复合材料在常温相对湿度为60％的环境下静置72h表面菌落数(cfu/cm2)为3；臭氧老化2级。
实施例2：
一种抑菌外科手术面罩用的PC复合材料，其成分按重量份计：聚乙烯PC80份、无碱纤维27份、石墨纤维20份、润滑剂3份、防老剂2.2份、抗菌金属离子盐溶液2.8份、促溶剂5份。
一种抑菌外科手术面罩用的PC复合材料的制备方法，包括以下步骤：
a、分别将聚乙烯PC、无碱纤维和石墨纤维置于热风干燥机中进行干燥，干燥时间为130min，热风干燥机内部温度为130℃，将防老剂置于热风干燥机干燥38min，热风干燥机内部温度55℃，备用；
b、将步骤a中所得聚乙烯、无碱纤维、石墨纤维和防老剂置于高速混合机内进行混合搅拌，搅拌时间为70min，高速混合机内温度170℃，所得混合组分A；
c、将步骤b中所得混合组分A置于高温搅拌釜内，然后将润滑剂、抗菌金属离子盐溶液和促溶剂加入高温搅拌釜中进行搅拌熔融，搅拌速率450r/min，搅拌时间为65min，所得混合组分B；
d、将步骤c中所得混合组分B置于双螺杆挤出机，在240℃下进行再次熔融挤出，熔融时间为60min，在温度为5℃的冷空气中进行冷却造粒，冷却时6h，即得成品。
步骤b中的高速混合机的转速为1950r/min。
步骤c中的高温搅拌釜内部温度为190℃。
经测试，通过实施例2制备的PC复合材料在68℃的条件下未出现融化现象、-25℃的条件下未出现脆裂现象、剪切强度为0.84MPa、粘结强度为0.35MPa，将PC复合材料在常温相对湿度为60％的环境下静置72h表面菌落数(cfu/cm2)为4，臭氧老化2级。
实施例3：
一种抑菌外科手术面罩用的PC复合材料，其成分按重量份计：聚乙烯PC82份、无碱纤维30份、石墨纤维30份、润滑剂4份、防老剂3份、抗菌金属离子盐溶液3.2份、促溶剂4份。
一种抑菌外科手术面罩用的PC复合材料的制备方法，包括以下步骤：
a、分别将聚乙烯PC、无碱纤维和石墨纤维置于热风干燥机中进行干燥，干燥时间为150min，热风干燥机内部温度为140℃，将防老剂置于热风干燥机干燥46min，热风干燥机内部温度为55℃，备用；
b、将步骤a中所得聚乙烯、无碱纤维、石墨纤维和防老剂置于高速混合机内进行混合搅拌，搅拌时间为80min，高速混合机内温度160℃，所得混合组分A；
c、将步骤b中所得混合组分A置于高温搅拌釜内，然后将润滑剂、抗菌金属离子盐溶液和促溶剂加入高温搅拌釜中进行搅拌熔融，搅拌速率500r/min，搅拌时间为50min，所得混合组分B；
d、将步骤c中所得混合组分B置于双螺杆挤出机，在250℃下进行再次熔融挤出，熔融时间为68min，在温度为5℃的冷空气中进行冷却造粒，冷却时7h，即得成品。
步骤b中的高速混合机的转速为2100r/min。
步骤c中的高温搅拌釜内部温度为220℃。
经测试，通过实施例3制备的PC复合材料在60℃的条件下未出现融化现象、-20℃的条件下未出现脆裂现象、剪切强度为0.91MPa、粘结强度为0.38MPa，将PC复合材料在常温相对湿度为60％的环境下静置72h表面菌落数(cfu/cm2)为4，臭氧老化2级。
实施例4：
一种抑菌外科手术面罩用的PC复合材料，其特征在于，其成分按重量份计：聚乙烯PC85份、无碱纤维23份、石墨纤维28份、润滑剂5份、防老剂1.4份、抗菌金属离子盐溶液3.5份、促溶剂6份。
一种抑菌外科手术面罩用的PC复合材料的制备方法，包括以下步骤：
a、分别将聚乙烯PC、无碱纤维和石墨纤维置于热风干燥机中进行干燥，干燥时间为160min，热风干燥机内部温度为120℃，将防老剂置于热风干燥机干燥50min，热风干燥机内部温度为48℃，备用；
b、将步骤a中所得聚乙烯PC、无碱纤维、石墨纤维和防老剂置于高速混合机内进行混合搅拌，搅拌时间为90min，高速混合机内温度180℃，所得混合组分A；
c、将步骤b中所得混合组分A置于高温搅拌釜内，然后将润滑剂、抗菌金属离子盐溶液和促溶剂加入高温搅拌釜中进行搅拌熔融，搅拌速率550r/min，搅拌时间为60min，所得混合组分B；
d、将步骤c中所得混合组分B置于双螺杆挤出机，在260℃下进行再次熔融挤出，熔融时间为75min，在温度为5℃的冷空气中进行冷却造粒，冷却时5h，即得成品。
步骤b中的高速混合机的转速为2200r/min。
步骤c中的高温搅拌釜内部温度为210℃。
经测试，通过实施例4制备的PC复合材料在63℃的条件下未出现融化现象、-24℃的条件下未出现脆裂现象、剪切强度为0.85MPa、粘结强度为0.34MPa，将PC复合材料在常温相对湿度为60％的环境下静置72h表面菌落数(cfu/cm2)为3；臭氧老化2级。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种抑菌外科手术面罩用的PC复合材料，其特征在于，其成分按重量份计：聚乙烯PC78-85份、无碱纤维20-30份、石墨纤维12-18份、润滑剂2-5份、防老剂0.5-3份、抗菌金属离子盐溶液2.5-3.5份、促溶剂3-6份。
2.根据权利要求1所述的一种抑菌外科手术面罩用的PC复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、分别将聚乙烯、无碱纤维和石墨纤维置于热风干燥机中进行干燥，干燥时间为120-160min，热风干燥机内部温度为110-140℃，将抗老剂MB置于热风干燥机干燥30-50min，热风干燥机内部温度为40-65℃，备用；
b、将步骤a中所得聚乙烯、无碱纤维、石墨纤维和防老剂置于高速混合机内进行混合搅拌，搅拌时间为60-90min，高速混合机内温度150-180℃，所得混合组分A；
c、将步骤b中所得混合组分A置于高温搅拌釜内，然后将润滑剂、抗菌金属离子盐溶液和促溶剂加入高温搅拌釜中进行搅拌熔融，搅拌速率400-550r/min，搅拌时间为50-80min，所得混合组分B；
d、将步骤c中所得混合组分B置于双螺杆挤出机，在230-260℃下进行再次熔融挤出，熔融时间为50-75min，在温度为5℃的冷空气中进行冷却造粒，冷却时5-8h，即得成品。
3.据权权利要求1所述的一种抑菌外科手术面罩用的PC复合材料，其特征在于：所述防老剂选用防老剂NBC和防老剂264，且所述防老剂NBC和防老剂264的质量比为1：1。
4.据权权利要求1所述的一种抑菌外科手术面罩用的PC复合材料，其特征在于：所述润滑剂选用硬脂酸甘油酯。
5.根据权利要求1所述的一种抑菌外科手术面罩用的PC复合材料，其特征在于：所述抗菌金属离子盐溶液选用Ag+、Mn7+和Fe3+混合溶液，浓度比为：n(Ag+)：n(Mn7+)：n(Fe3+)为15：9：12。
6.根据权利要求2所述的一种抑菌外科手术面罩用的PC复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤b中的高速混合机的转速为1800-2200r/min。
7.根据权利要求2所述的一种抑菌外科手术面罩用的PC复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤c中的高温搅拌釜内部温度为190-220℃。
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