CN110835439A - 一种医用抗菌塑料材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种医用抗菌塑料材料及其制备方法，制备医用抗菌塑料材料的原料按其重量份包括：聚丙烯100份、低密度聚乙烯5份～12份、乙烯‑醋酸乙烯酯共聚物3份～15份、聚丙烯接枝羧酸0.3份～0.8份、柏木油1.2份～2.6份、环氧大豆油2.4份～4.8份、复合抗菌剂6份～18份、氧化镁3份～8份、硬脂酸钠1.5份～3.5份、抗静电剂0.8份～1.5份。本发明制备的医用抗菌塑料材料的强度大，抗冲击性能优异，并且对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率在98％以上，具有优异的抗菌效果，可应用于便盆、痰盂、抗菌扶手、抗菌轮椅等医用品类中。

Description

一种医用抗菌塑料材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种医用抗菌塑料材料及其制 备方法。
背景技术
适应医疗技术的发展需要，医用塑料制品产业以其高附加值、高增速和广 阔的市场潜力而备受关注。全世界医用塑料制品已达数千种，产品的技术含量 也越来越高，从而对医用塑料材料也提出了更高的要求。目前用于医用产品的 塑料材料主要是聚烯烃类，其中，聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和ABS等材料 由于来源广泛、价格低廉、性能稳定，已在医用塑料制品中得到极为广泛的应 用。
中国专利CN109836706A公开了一种环保抗菌聚丙烯塑料粒子的制备方 法，环保抗菌聚丙烯塑料粒子包括以下重量组分：聚丙烯80-90份、复合抗菌 剂0.5-1份、纳米抗菌粒子1.5-3.5份、增塑剂3-4份、丙二酸二乙酯8-10份、 聚苯硫醚2-5份、氧化铜2.5-3.5份、以及矿物油5-8份。但是该专利制备的环 保抗菌聚丙烯塑料粒子的抗菌效果不持久。
中国专利CN107266836A公开了一种，光滑抗菌特氟龙塑料，包括：聚四 氟乙烯、润湿剂、填料、树脂纤维、氧化镁和聚硅氧烷，润湿剂包括大豆卵磷 脂和聚氧化乙烯烷化醚，填料包括碳酸钙和滑石粉。该专利通过调整原料成分 组成，使其具有较低的摩擦系数，显示出很好的不粘附性能，但是该专利制备 的光滑抗菌特氟龙塑料的抗菌效果不佳。
发明内容
本发明针对上述问题，提供一种医用抗菌塑料材料及其制备方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种医用抗菌塑料材料，制备 医用抗菌塑料材料的原料按其重量份包括：聚丙烯100份、低密度聚乙烯5份 ～12份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物3份～15份、聚丙烯接枝羧酸0.3份～0.8份、 柏木油1.2份～2.6份、环氧大豆油2.4份～4.8份、复合抗菌剂6份～18份、氧 化镁3份～8份、硬脂酸钠1.5份～3.5份、抗静电剂0.8份～1.5份；聚丙烯的熔 体流速(230/2.16kg)为100g/10min，密度为0.906G/cm3。
进一步的，复合抗菌剂的制备方法包括：
步骤i，将8份～18份的壳聚糖加入到浓度为25％～40％的醋酸溶液中，得 到预混液；
步骤ii，将10份～20份的纳米氧化锌、8份～16份的纳米氧化钛和0.6份 ～1.5份的贝壳粉混合，得到混合粉末；
步骤iii，将3.5份～7.5份的钛酸酯偶联剂加入到乙醇中，搅拌混合后加入 步骤ii得到的混合粉末，充分混合后得到混合液；
步骤iv，将步骤iii得到的混合液加入到步骤i得到的预混液中，在35℃ 下搅拌16小时～26小时，经抽滤、洗涤、减压干燥，得到复合抗菌剂。其中， 特定比例的壳聚糖、纳米氧化钛和氧化锌为无机抗菌成分，具有较高的抗菌效 果，在添加使用之前，先将其进行预处理，不仅提高抗菌成分的分散性，以及 与聚丙烯的相容性，另外壳聚糖的酸溶液具有较高的粘性，可将纳米粒子进行 包裹，提高抗菌剂的稳定性。
进一步的，步骤i中，壳聚糖与醋酸溶液的重量比为1:4～8。
进一步的，步骤ii中，贝壳粉为800℃煅烧处理后的粒度在200目～325 目的贝壳粉末。经煅烧处理后的贝壳粉呈多孔纤维状双螺旋体构造，吸收有害 有异味的物质，起到除异味的功效，还具有一定的防静电性能，另外贝壳粉作 为无机填料还可以提高聚丙烯的抗撕裂、抗湿滑性能。
进一步的，步骤iv，减压干燥为35℃下减压干燥2.5小时。
进一步的，制备医用抗菌塑料材料的原料按其重量份包括：聚丙烯100份、 低密度聚乙烯8.5份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物9份、聚丙烯接枝羧酸0.5份、 柏木油1.9份、环氧大豆油3.6份、复合抗菌剂12份、氧化镁5.5份、硬脂酸 钠2.5份、抗静电剂1.1份。
本发明的另一发明目的在于提供一种医用抗菌塑料材料的制备方法，包括 如下步骤：
步骤S1，按上述重量份称取制备医用抗菌塑料材料的原料；
步骤S2，将上述重量份的硬脂酸钠、氧化镁、复合抗菌剂和抗静电剂混合， 加入上述重量份的柏木油、环氧大豆油，得到混合物A；
步骤S3，将上述重量份的聚丙烯、低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚 物和聚丙烯接枝羧酸高速混合均匀后，加入步骤S2得到的混合物A混合搅拌 10分钟后转入双螺杆挤出机，经挤出造粒得到医用抗菌塑料材料。
进一步的，步骤S3中，高速混合的温度为150℃～160℃。
进一步的，步骤S3中，挤出造粒的温度为190℃～230℃。
本发明生产制备的医用抗菌塑料材料在医用便盆、痰盂、抗菌扶手、抗菌 轮椅等医用品类中的应用。
本发明的优点是：
(1)本发明制备的医用抗菌塑料材料以食品级原生聚丙烯为原料，将其 与特定比例的低密度聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物进行共混改性，提升聚丙 烯的强度和抗冲击性，并加入聚丙烯接枝羧酸来改善原料的相容性，增强加工 性能；
(2)本发明制备的医用抗菌塑料材料中添加有以壳聚糖、氧化锌和氧化 钛为原料的复合抗菌剂，具有安全有效的抗菌效果，并对其进行改性，提高了 抗菌剂的稳定性和分散性，添加有多孔结构的贝壳粉，具有一定的防臭除异味 的作用，可提高制品的附加性能；
(3)本发明制备的医用抗菌塑料材料用于加工生产医用便盆、痰盂等制 品时的力学性能优异，具有优异的抗菌防臭性能，可吸附制品中的异味，还可 以抑制细菌的生长繁殖；具有一定的不粘附性，污物不易附着，干净易清洗， 并且制备方法简单，制备工艺易操作，适合工业化生产。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例1～5制备的医用抗菌塑料材料的进步性，下面将本发明实施例1～5制备的医用抗菌塑料材料的抗菌性能检测结果用附图图表表示。在附图中：
图1是本发明实施例1～5制备的医用抗菌塑料材料的抗菌效果对比。
具体实施方式
以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和 覆盖的多种不同方式实施。
实施例1
一种医用抗菌塑料材料及其制备方法
制备医用抗菌塑料材料的原料包括：聚丙烯100kg、低密度聚乙烯5kg、 乙烯-醋酸乙烯酯共聚物5kg、聚丙烯接枝羧酸0.4kg、柏木油2.6kg、环氧大豆 油2.4kg、复合抗菌剂8kg、氧化镁8kg、硬脂酸钠3.0kg、抗静电剂0.8kg；聚 丙烯的熔体流速(230/2.16kg)为100g/10min，密度为0.906G/cm3。
其中，复合抗菌剂通过以下方法制备：
步骤i，将8kg的壳聚糖加入到浓度为30％的醋酸溶液中，壳聚糖与醋酸 溶液的重量比为1:7，得到预混液；
步骤ii，将20kg的纳米氧化锌、8kg的纳米氧化钛和1.5kg的贝壳粉混合， 得到混合粉末；贝壳粉为800℃煅烧处理后的粒度在200目～325目的贝壳粉末；
步骤iii，将4.0kg的钛酸酯偶联剂加入到乙醇中，搅拌混合后加入步骤ii 得到的混合粉末，充分混合后得到混合液；
步骤iv，将步骤iii得到的混合液加入到步骤i得到的预混液中，在35℃ 下搅拌22小时，经抽滤、洗涤、减压干燥，减压干燥为35℃下减压干燥2.5 小时，得到复合抗菌剂。
医用抗菌塑料材料，通过如下步骤制备：
步骤S1，按上述重量份称取制备医用抗菌塑料材料的原料；
步骤S2，将上述重量份的硬脂酸钠、氧化镁、复合抗菌剂和抗静电剂混合， 加入上述重量份的柏木油、环氧大豆油，得到混合物A；
步骤S3，将上述重量份的聚丙烯、低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚 物和聚丙烯接枝羧酸150℃高速混合均匀后，加入步骤S2得到的混合物A混 合搅拌10分钟后转入双螺杆挤出机，经220℃挤出造粒得到医用抗菌塑料材 料。
实施例2
一种医用抗菌塑料材料及其制备方法
制备医用抗菌塑料材料的原料包括：聚丙烯100kg、低密度聚乙烯7kg、 乙烯-醋酸乙烯酯共聚物15kg、聚丙烯接枝羧酸0.3kg、柏木油2.2kg、环氧大 豆油4.8kg、复合抗菌剂6kg、氧化镁4kg、硬脂酸钠3.5kg、抗静电剂1.0kg； 聚丙烯的熔体流速(230/2.16kg)为100g/10min，密度为0.906G/cm3。
其中，复合抗菌剂通过以下方法制备：
步骤i，将10kg的壳聚糖加入到浓度为35％的醋酸溶液中，壳聚糖与醋酸 溶液的重量比为1:8，得到预混液；
步骤ii，将10kg的纳米氧化锌、10kg的纳米氧化钛和1.2kg的贝壳粉混合， 得到混合粉末；贝壳粉为粒度在200目～325目的贝壳粉末；
步骤iii，将3.5kg的钛酸酯偶联剂加入到乙醇中，搅拌混合后加入步骤ii 得到的混合粉末，充分混合后得到混合液；
步骤iv，将步骤iii得到的混合液加入到步骤i得到的预混液中，在35℃ 下搅拌26小时，经抽滤、洗涤、减压干燥，减压干燥为35℃下减压干燥2.5 小时，得到复合抗菌剂。
医用抗菌塑料材料，通过如下步骤制备：
步骤S1，按上述重量份称取制备医用抗菌塑料材料的原料；
步骤S2，将上述重量份的硬脂酸钠、氧化镁、复合抗菌剂和抗静电剂混合， 加入上述重量份的柏木油、环氧大豆油，得到混合物A；
步骤S3，将上述重量份的聚丙烯、低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚 物和聚丙烯接枝羧酸155℃高速混合均匀后，加入步骤S2得到的混合物A混 合搅拌10分钟后转入双螺杆挤出机，经200℃挤出造粒得到医用抗菌塑料材 料。
实施例3
一种医用抗菌塑料材料及其制备方法
制备医用抗菌塑料材料的原料包括：聚丙烯100kg、低密度聚乙烯10kg、 乙烯-醋酸乙烯酯共聚物12kg、聚丙烯接枝羧酸0.8kg、柏木油1.2kg、环氧大 豆油2.8kg、复合抗菌剂18kg、氧化镁3kg、硬脂酸钠1.5kg、抗静电剂1.2kg； 聚丙烯的熔体流速(230/2.16kg)为100g/10min，密度为0.906G/cm3。
其中，复合抗菌剂通过以下方法制备：
步骤i，将15kg的壳聚糖加入到浓度为25％的醋酸溶液中，壳聚糖与醋酸 溶液的重量比为1:5，得到预混液；
步骤ii，将18kg的纳米氧化锌、16kg的纳米氧化钛和0.6kg的贝壳粉混合， 得到混合粉末；贝壳粉为900℃煅烧处理后的粒度在200目～325目的贝壳粉末；
步骤iii，将7.0kg的钛酸酯偶联剂加入到乙醇中，搅拌混合后加入步骤ii 得到的混合粉末，充分混合后得到混合液；
步骤iv，将步骤iii得到的混合液加入到步骤i得到的预混液中，在35℃ 下搅拌18小时，经抽滤、洗涤、减压干燥，减压干燥为35℃下减压干燥2.5 小时，得到复合抗菌剂。
医用抗菌塑料材料，通过如下步骤制备：
步骤S1，按上述重量份称取制备医用抗菌塑料材料的原料；
步骤S2，将上述重量份的硬脂酸钠、氧化镁、复合抗菌剂和抗静电剂混合， 加入上述重量份的柏木油、环氧大豆油，得到混合物A；
步骤S3，将上述重量份的聚丙烯、低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚 物和聚丙烯接枝羧酸150℃高速混合均匀后，加入步骤S2得到的混合物A混 合搅拌10分钟后转入双螺杆挤出机，经230℃挤出造粒得到医用抗菌塑料材 料。
实施例4
一种医用抗菌塑料材料及其制备方法
制备医用抗菌塑料材料的原料包括：聚丙烯100kg、低密度聚乙烯12kg、 乙烯-醋酸乙烯酯共聚物3kg、聚丙烯接枝羧酸0.6kg、柏木油1.5kg、环氧大豆 油4.0kg、复合抗菌剂8kg、氧化镁6kg、硬脂酸钠2.0kg、抗静电剂1.5kg；聚 丙烯的熔体流速(230/2.16kg)为100g/10min，密度为0.906G/cm3。
其中，复合抗菌剂通过以下方法制备：
步骤i，将18kg的壳聚糖加入到浓度为40％的醋酸溶液中，壳聚糖与醋酸 溶液的重量比为1:4，得到预混液；
步骤ii，将12kg的纳米氧化锌、14kg的纳米氧化钛和0.8kg的贝壳粉混合， 得到混合粉末；贝壳粉为600℃煅烧处理后的粒度在200目～325目的贝壳粉末；
步骤iii，将7.5kg的钛酸酯偶联剂加入到乙醇中，搅拌混合后加入步骤ii 得到的混合粉末，充分混合后得到混合液；
步骤iv，将步骤iii得到的混合液加入到步骤i得到的预混液中，在35℃ 下搅拌16小时，经抽滤、洗涤、减压干燥，减压干燥为35℃下减压干燥2.5 小时，得到复合抗菌剂。
医用抗菌塑料材料，通过如下步骤制备：
步骤S1，按上述重量份称取制备医用抗菌塑料材料的原料；
步骤S2，将上述重量份的硬脂酸钠、氧化镁、复合抗菌剂和抗静电剂混合， 加入上述重量份的柏木油、环氧大豆油，得到混合物A；
步骤S3，将上述重量份的聚丙烯、低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚 物和聚丙烯接枝羧酸160℃高速混合均匀后，加入步骤S2得到的混合物A混 合搅拌10分钟后转入双螺杆挤出机，经190℃挤出造粒得到医用抗菌塑料材 料。
实施例5
一种医用抗菌塑料材料及其制备方法
制备医用抗菌塑料材料的原料包括：聚丙烯100kg、低密度聚乙烯8.5kg、 乙烯-醋酸乙烯酯共聚物9kg、聚丙烯接枝羧酸0.5kg、柏木油1.9kg、环氧大豆 油3.6kg、复合抗菌剂12kg、氧化镁5.5kg、硬脂酸钠2.5kg、抗静电剂1.1份； 聚丙烯的熔体流速(230/2.16kg)为100g/10min，密度为0.906G/cm3。
其中，复合抗菌剂通过以下方法制备：
步骤i，将13kg的壳聚糖加入到浓度为30％的醋酸溶液中，壳聚糖与醋酸 溶液的重量比为1:6，得到预混液；
步骤ii，将16kg的纳米氧化锌、12kg的纳米氧化钛和1.0kg的贝壳粉混合， 得到混合粉末；贝壳粉为高温煅烧处理后的粒度在200目～325目的贝壳粉末；
步骤iii，将5.5kg的钛酸酯偶联剂加入到乙醇中，搅拌混合后加入步骤ii 得到的混合粉末，充分混合后得到混合液；
步骤iv，将步骤iii得到的混合液加入到步骤i得到的预混液中，在35℃ 下搅拌20小时，经抽滤、洗涤、减压干燥，减压干燥为35℃下减压干燥2.5 小时，得到复合抗菌剂。
医用抗菌塑料材料，通过如下步骤制备：
步骤S1，按上述重量份称取制备医用抗菌塑料材料的原料；
步骤S2，将上述重量份的硬脂酸钠、氧化镁、复合抗菌剂和抗静电剂混合， 加入上述重量份的柏木油、环氧大豆油，得到混合物A；
步骤S3，将上述重量份的聚丙烯、低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚 物和聚丙烯接枝羧酸155℃高速混合均匀后，加入步骤S2得到的混合物A混 合搅拌10分钟后转入双螺杆挤出机，经210℃挤出造粒得到医用抗菌塑料材 料。
对比例
一种医用抗菌塑料材料及其制备方法
制备医用抗菌塑料材料的原料包括：聚丙烯100kg、低密度聚乙烯8.5kg、 乙烯-醋酸乙烯酯共聚物9kg、聚丙烯接枝羧酸0.5kg、柏木油1.9kg、环氧大豆 油3.6kg、复合抗菌剂12kg、氧化镁5.5kg、硬脂酸钠2.5kg、抗静电剂1.1份； 聚丙烯的熔体流速(230/2.16kg)为100g/10min，密度为0.906G/cm3；其中，复 合抗菌剂包括13kg壳聚糖、16kg纳米氧化锌、12kg纳米氧化钛和1.0kg贝壳 粉；贝壳粉为800℃煅烧处理后的粒度在200目～325目的贝壳粉末。
医用抗菌塑料材料，通过如下步骤制备：
步骤S1，按上述重量份称取制备医用抗菌塑料材料的原料；
步骤S2，将上述重量份的硬脂酸钠、氧化镁、复合抗菌剂和抗静电剂混合， 加入上述重量份的柏木油、环氧大豆油，得到混合物A；
步骤S3，将上述重量份的聚丙烯、低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚 物和聚丙烯接枝羧酸155℃高速混合均匀后，加入步骤S2得到的混合物A混 合搅拌10分钟后转入双螺杆挤出机，经210℃挤出造粒得到医用抗菌塑料材 料。
实验例
为了进一步说明本发明的技术进步性，现采用实验进一步说明。
对本发明实施例1～5所生产的医用抗菌塑料材料进行性能测试：冲击性能 按ISO180-93要求进行测试；拉伸性能按ISO527-93要求进行测试、条件为 50mm/min；弯曲性能按ISO178-93要求进行测试，条件为2mm/min；抗菌性 能按QB/T2591-2003抗菌塑料抗菌性能试验方法和抗菌效果》标准规定的测试 方法进行测试，实验结果如表1、图1所示。
表1.实施例1～5制备的医用抗菌塑料材料力学测试结果
Figure BDA0002279761450000101
实验结果表明，本发明制备的医用抗菌塑料材料的强度大，抗冲击性能优 异，并且对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率在98％以上，具有优异的抗菌 效果。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的 技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内， 所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种医用抗菌塑料材料，其特征在于，制备所述医用抗菌塑料材料的原料按其重量份包括：聚丙烯100份、低密度聚乙烯5份～12份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物3份～15份、聚丙烯接枝羧酸0.3份～0.8份、柏木油1.2份～2.6份、环氧大豆油2.4份～4.8份、复合抗菌剂6份～18份、氧化镁3份～8份、硬脂酸钠1.5份～3.5份、抗静电剂0.8份～1.5份；所述聚丙烯的熔体流速为100g/10min，密度为0.906G/cm3。
2.根据权利要求1所述的医用抗菌塑料材料，其特征在于，所述复合抗菌剂的制备方法包括：方法包括：
步骤i，将8份～18份的壳聚糖加入到浓度为25％～40％的醋酸溶液中，得到预混液；
步骤ii，将10份～20份的纳米氧化锌、8份～16份的纳米氧化钛和0.6份～1.5份的贝壳粉混合，得到混合粉末；
步骤iii，将3.5份～7.5份的钛酸酯偶联剂加入到乙醇中，搅拌混合后加入步骤ii得到的混合粉末，充分混合后得到混合液；
步骤iv，将步骤iii得到的混合液加入到步骤i得到的预混液中，在35℃下搅拌16小时～26小时，经抽滤、洗涤、减压干燥，得到复合抗菌剂。
3.根据权利要求2所述的医用抗菌塑料材料，其特征在于，所述贝壳粉为800℃煅烧处理后的粒度在200目～325目的贝壳粉末。经煅烧处理后的贝壳粉呈多孔纤维状双螺旋体构造，吸收有害物质，可以消除异味，还具有一定的防静电性能。
4.根据权利要求2所述的医用抗菌塑料材料，其特征在于，步骤i中，所述壳聚糖与醋酸溶液的重量比为1:4～8。
5.根据权利要求2所述的医用抗菌塑料材料，其特征在于，步骤iv，所述减压干燥为35℃下减压干燥2.5小时。
6.根据权利要求1所述的医用抗菌塑料材料，其特征在于，制备所述医用抗菌塑料材料的原料按其重量份包括：聚丙烯100份、低密度聚乙烯8.5份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物9份、聚丙烯接枝羧酸0.5份、柏木油1.9份、环氧大豆油3.6份、复合抗菌剂12份、氧化镁5.5份、硬脂酸钠2.5份、抗静电剂1.1份。
7.一种根据权利要求1～6中任一项所述的医用抗菌塑料材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，按所述重量份称取制备医用抗菌塑料材料的原料；
步骤S2，将所述重量份的硬脂酸钠、氧化镁、复合抗菌剂和抗静电剂混合，加入所述重量份的柏木油、环氧大豆油，得到混合物A；
步骤S3，将所述重量份的聚丙烯、低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和聚丙烯接枝羧酸高速混合均匀后，加入步骤S2得到的混合物A混合搅拌10分钟后转入双螺杆挤出机，经挤出造粒得到医用抗菌塑料材料。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述高速混合的温度为150℃～160℃。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述挤出造粒的温度为190℃～230℃。
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