CN108424514B - 一种一步法原位制备PA6介孔纳米材料@Ag复合抗菌树脂的方法 - Google Patents

一种一步法原位制备PA6介孔纳米材料@Ag复合抗菌树脂的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种一步法原位制备PA6介孔纳米材料@Ag复合抗菌树脂的方法，包括：将醋酸银溶解在水中得到醋酸银溶液，加入介孔无机纳米粒子和聚乙烯吡咯烷酮PVP，超声搅拌形成悬浊液，施加真空负压，得到介孔纳米材料负载醋酸银，加入己内酰胺，开环反应，除水，缩聚反应，即得。本发明操作简单、高效，成本低，具有广发的加工和运用范围，不引入有机溶剂及其他化学物质，环境友好，具有广阔的应用前景；得到的PA6介孔纳米材料@Ag复合抗菌树脂抗菌组分含量可控，具有高效抗菌作用和持久稳定的抗菌效果。

Description

一种一步法原位制备PA6介孔纳米材料@Ag复合抗菌树脂的 方法
技术领域
本发明属于复合抗菌树脂的制备领域，特别涉及一种一步法原位制备PA6介孔纳米材料@Ag复合抗菌树脂的方法。
背景技术
当今社会环境污染严重，生态大环境逐渐恶化，各种密闭空间等特殊生存微环境加速了人们对功能防护产品的开发利用。抗菌树脂因其广泛的加工手段以及应用领域而得到了极大的关注。目前普通的聚合物树脂本身不具有抗菌能力，在一定条件下会给细菌提供生存和繁殖的环境，威胁人类健康。解决抗菌问题的主要方法是引入抗菌剂(包含有机抗菌剂、有机金属抗菌剂、化合物型抗菌剂、纳米金属抗菌剂及无机粉体载金属抗菌剂等)，利用具有抗菌作用的纳米粒子与聚合物基体进行复合改性。如今抗菌树脂应用广泛，需求量大，但是尚有技术不能有效解决功能组分添加量多、合成不稳定、连续化生产制成率低等难题，致使抗菌树脂不能高效规模化生产，难以满足市场的广泛需求。
目前，实现树脂具有抗菌功能的主要方法是通过共混改性技术和原位引入法。前者是通过抗菌组分与聚合物树脂进行二次熔融混合制备抗菌树脂，从而达到抗菌作用。专利CN101440533是将纳米竹炭和纳米银为抗菌组分，以涤纶或丙纶或锦纶中的一种为载体切片，通过螺杆挤出制备抗菌树脂切片。但是该方法中抗菌组分添加量较大、分布不均匀，不易实现连续化生产。专利CN105332082B是将磷酸锆粉体，多巯基化合物和硝酸银分散于有机溶剂中，随后除去溶剂，高温下得到磷酸锆载银抗菌粉体，再与聚酰胺熔融共混制备抗菌树脂切片，然后纺丝。该法不仅需要添加多巯基化合物进行还原和改性，而且还要引入有机溶剂，过程方法较为复杂，效率较低，同时会带来环境污染问题。第二种方法是原位引入法，在聚合物树脂聚合的过程中引入抗菌组分，一步法制备具有抗菌功能的树脂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种一步法原位制备PA6介孔纳米材料@Ag复合抗菌树脂的方法，该方法简单易行，环境污染小，效率高，加工运用范围广，得到的PA6介孔纳米材料@Ag复合抗菌树脂抗菌组分含量可控，并且抗菌组分在树脂中分散均匀，具有高效抗菌作用和持久稳定的抗菌效果等特点。
本发明的一种一步法原位制备PA6介孔纳米材料@Ag复合抗菌树脂的方法，包括：
(1)将醋酸银溶解在水中得到醋酸银溶液，加入介孔无机纳米粒子和聚乙烯吡咯烷酮PVP，超声搅拌形成悬浊液，施加真空负压，得到介孔纳米材料负载醋酸银，其中醋酸银溶液浓度为10～50mg/mL，聚乙烯吡咯烷酮PVP的质量为介孔无机纳米粒子质量的1～3％，水、介孔无机纳米粒子的质量比为2-6:2-4；
(2)向步骤(1)中介孔纳米材料负载醋酸银中加入己内酰胺，开环反应，整个反应体系除水后缩聚反应，得到PA6介孔纳米材料@Ag复合抗菌树脂，其中步骤(1)中介孔无机纳米粒子的质量为己内酰胺质量的2～4％。
所述步骤(1)中介孔无机纳米粒子为介孔二氧化硅，介孔二氧化钛，埃洛石纳米管，碳纳米管中的一种或者几种。
所述步骤(2)中开环反应为：升温至240～250℃反应2～4h。
所述步骤(2)中缩聚反应为：升温至250～270℃反应2～4h。
所述步骤(2)中整个反应体系压强为400～600KPa。
本发明将醋酸银溶解在水中，水均匀分散醋酸银，利用介孔纳米材料中介孔孔道的吸附作用，使得醋酸银负载进入介孔，并采用真空负压法增加负载效率与负载量。
本发明利用聚合体系的温度还原醋酸银，并且加入的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)不仅有利于介孔纳米材料在复合树脂中的分散，而且与温度的协效作用加速对醋酸银的还原。
有益效果
(1)本发明操作简单、高效，成本低，具有广发的加工和运用范围，不引入有机溶剂及其他化学物质，环境友好，具有广阔的应用前景；
(2)本发明得到的PA6介孔纳米材料@Ag复合抗菌树脂抗菌组分含量可控，具有高效抗菌作用和持久稳定的抗菌效果。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图；
图2为实施例2中埃洛石纳米管@Ag的TEM图及其局部放大图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
(1)将2g醋酸银溶解在60mL水中形成醋酸银溶液，向溶液中加入35g介孔二氧化硅和0.5g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，通过超声搅拌形成悬浊液，将其加入5L聚合釜中并施加真空负压制备介孔纳米材料负载醋酸银。
(2)将1.5kg的己内酰胺加入上述反应釜中，随后升温至240℃，并在该温度下反应2h；整个反应体系除水后继续升温至260℃，反应2.5h，一步完成制备PA6介孔二氧化硅@Ag复合抗菌树脂。
按照抗菌塑料检测标准QB/T2591-2003A《抗菌塑料抗菌性能试验方法和抗菌效果》对上述复合抗菌树脂进行抗菌测试，该树脂对大肠杆菌的抗菌率＞99％，对金黄色葡萄球菌的抗菌率＞98％，对白色念珠菌的抗菌率＞75％。
实施例2
(1)将2.5g醋酸银溶解在70mL水中形成醋酸银溶液，向溶液中加入40g埃洛石纳米管和0.6g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，通过超声搅拌形成悬浊液，将其加入5L聚合釜中并施加真空负压制备介孔纳米材料负载醋酸银。
(2)将1.5kg的己内酰胺加入上述反应釜中，随后升温至250℃，并在该温度下反应2.5h；整个反应体系除水后继续升温至270℃，反应2h，一步完成制备PA6埃洛石纳米管@Ag复合抗菌树脂。
按照抗菌塑料检测标准QB/T2591-2003A《抗菌塑料抗菌性能试验方法和抗菌效果》对上述复合抗菌树脂进行抗菌测试，该树脂对大肠杆菌的抗菌率＞99％，对金黄色葡萄球菌的抗菌率＞97％，对白色念珠菌的抗菌率＞75％。
实施例3
(1)将2.5g醋酸银溶解在70mL水中形成醋酸银溶液，向溶液中加入45g介孔二氧化钛和0.5g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，通过超声搅拌形成悬浊液，将其加入5L聚合釜中并施加真空负压制备介孔纳米材料负载醋酸银。
(2)将1.5kg的己内酰胺加入上述反应釜中，随后升温至250℃，并在该温度下反应2h；整个反应体系除水后继续升温至270℃，反应4h，一步完成制备PA6介孔二氧化钛@Ag复合抗菌树脂。
按照抗菌塑料检测标准QB/T2591-2003A《抗菌塑料抗菌性能试验方法和抗菌效果》对上述复合抗菌树脂进行抗菌测试，该树脂对大肠杆菌的抗菌率＞99％，对金黄色葡萄球菌的抗菌率＞95％，对白色念珠菌的抗菌率＞74％。
实施例4
(1)将3g醋酸银溶解在65mL水中形成醋酸银溶液，向溶液中加入45g碳纳米管和0.5g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，通过超声搅拌形成悬浊液，将其加入5L聚合釜中并施加真空负压制备介孔纳米材料负载醋酸银。
(2)将1.5kg的己内酰胺加入上述反应釜中，随后升温至245℃，并在该温度下反应2h，整个反应体系除水后继续升温至265℃，反应4h，一步完成制备PA6碳纳米管@Ag复合抗菌树脂。
按照抗菌塑料检测标准QB/T2591-2003A《抗菌塑料抗菌性能试验方法和抗菌效果》对上述复合抗菌树脂进行抗菌测试，该树脂对大肠杆菌的抗菌率＞99％，对金黄色葡萄球菌的抗菌率＞95％，对白色念珠菌的抗菌率＞76％。

Claims (5)

1.一种一步法原位制备PA6介孔纳米材料@Ag复合抗菌树脂的方法，包括：
(1)将醋酸银溶解在水中得到醋酸银溶液，加入介孔无机纳米粒子和聚乙烯吡咯烷酮PVP，超声搅拌形成悬浊液，施加真空负压，得到介孔纳米材料负载醋酸银，其中醋酸银溶液浓度为10～50mg/mL，聚乙烯吡咯烷酮PVP的质量为介孔无机纳米粒子质量的1～3％，水与介孔无机纳米粒子的质量比为2-6:2-4；
(2)向步骤(1)中介孔纳米材料负载醋酸银中加入己内酰胺，开环反应，整个反应体系除水，缩聚反应，得到PA6介孔纳米材料@Ag复合抗菌树脂，其中步骤(1)中介孔无机纳米粒子的质量为己内酰胺质量的2～4％。
2.按照权利要求1所述的一种一步法原位制备PA6介孔纳米材料@Ag复合抗菌树脂的方法，其特征在于，所述步骤(1)中介孔无机纳米粒子为介孔二氧化硅，介孔二氧化钛，埃洛石纳米管，碳纳米管中的一种或者几种。
3.按照权利要求1所述的一种一步法原位制备PA6介孔纳米材料@Ag复合抗菌树脂的方法，其特征在于，所述步骤(2)中开环反应为：升温至240～250℃反应2～4h。
4.按照权利要求1所述的一种一步法原位制备PA6介孔纳米材料@Ag复合抗菌树脂的方法，其特征在于，所述步骤(2)中缩聚反应为：升温至250～270℃反应2～4h。
5.按照权利要求1所述的一种一步法原位制备PA6介孔纳米材料@Ag复合抗菌树脂的方法，其特征在于，所述步骤(2)中整个反应体系压强为400～600KPa。
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