CN111234383A - 一种抗菌植物纤维增强复合材料及其制备方法和用途 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗菌植物纤维增强复合材料及其制备方法和用途，包括如下步骤：(1)将天然植物纤维在碱性溶液中浸泡；(2)将天然植物纤维、3‑巯丙基三甲氧基硅烷和去离子水混合得到植物纤维改性材料；(3)植物纤维改性材料、烯基季胺盐单体、引发剂加入到乙醇和纯水混合液中，在紫外灯照射下发生巯烯点击反应得到抗菌植物纤维；(4)将抗菌植物纤维与基体材料共混得到抗菌植物纤维增强复合材料。本发明首次根据硫醇‑烯点击化学反应的优点和特色，将含季胺官能团聚合物分子链应用于天然植物纤维修饰中，赋予植物纤维良好的抗菌性能，通过结合物分子链调控，实现聚合物对纤维表面改性，拓宽植物纤维使用范围，提高了其使用价值。

Description

一种抗菌植物纤维增强复合材料及其制备方法和用途
技术领域
本发明属于材料领域，尤其涉及一种抗菌植物纤维增强复合材料及其制备方法和用途。
背景技术
自然界中广泛存在着细菌、病毒、真菌等致病的微生物。而这些外界的微生物很容易附着在物体表面，通过接触等途径进而进入人体引起疾病。而在南方等潮湿地区，由于纺织纤维的易吸水性，使得衣物不容易干燥，导致衣服容易发霉。因此部分纤维会增加抗菌剂以保证其抗菌性能，降低人感染和衣物发霉的概率。目前的方法通常是抗菌剂浸渍纤维，使得其具有抗菌性，但是这种方式抗菌剂很容易溶出，清洗几次后抗菌效果即几乎不会存在，即抗菌时效性较差。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开了一种抗菌植物纤维增强复合材料及其制备方法和用途。本发明首次根据硫醇-烯点击化学反应的优点和特色，将含季胺官能团聚合物分子链应用于天然植物纤维修饰中，赋予植物纤维良好的抗菌性能，同时，通过结合物分子链调控，实现聚合物对纤维表面改性，拓宽植物纤维使用范围，提高了其使用价值。
一种抗菌植物纤维增强复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将天然植物纤维在碱性溶液中浸泡至润胀，然后清水清洗后冷冻干燥得到碱性溶液中浸泡后的天然植物纤维；
步骤二、将碱性溶液中浸泡后的天然植物纤维、3-巯丙基三甲氧基硅烷和去离子水混合并调节pH值至4-7，搅拌并于25℃下反应1-24h得到表面巯基化植物纤维改性材料；碱性溶液中浸泡后的天然植物纤维、3-巯丙基三甲氧基硅烷和去离子水的质量比为1-20：0.1-5：100；
步骤三、将表面巯基化植物纤维改性材料、烯基季胺盐单体、引发剂加入到体积比为1:1乙醇和纯水混合液中，调节pH值为7.5-11，在紫外灯照射下反应0.5-3h发生巯烯点击反应得到抗菌植物纤维；其中，表面巯基化植物纤维改性材料、烯基季胺盐单体、引发剂的质量比为2-10：1-5：0.1-0.5；表面巯基化植物纤维改性材料、烯基季胺盐单体、引发剂的总质量与乙醇和纯水混合液的质量体积比为0.1-0.5Kg/L；
步骤四、将抗菌植物纤维与聚合物基体材料共混，熔融挤出，即制备得到抗菌植物纤维增强复合材料，其中，植物纤维与聚合物基体材料的质量比为1-30：70-99。
进一步的改进，所述聚合物基体材料包括聚丙烯、聚乙烯、聚砜和聚四氟乙烯。
进一步的改进，所述烯基季胺盐单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵及其衍生物、二烯二甲基氯化铵、烯丙基三甲基氯化铵及其衍生物中的一种或多种。
进一步的改进，所述引发剂为安息香乙醚、偶氮二异丁氰、吡啶、三乙胺中一种或多种。
进一步的改进，所述碱性溶液为氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液的浓度为5％-10％，浸泡时间为1-24h。
进一步的改进，所述步骤二中搅拌的方式为磁力搅拌。
进一步的改进，所述天然植物纤维包括麦秆、玉米秸秆、稻秸秆、甘蔗渣、木粉和茶叶秆。
上述抗菌植物纤维增强复合材料的制备方法制得的抗菌植物纤维增强复合材料。
上述抗菌植物纤维增强复合材料用于制作汽车塑料零部件、家用电器、建材、包装材料或服装。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行更为详细的说明。
实施例1
一种抗菌植物纤维增强复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将麦秆在浓度为10％氢氧化钠溶液中浸泡1h，然后清水清洗后冷冻干燥；
步骤二、将碱性溶液中浸泡后的麦秆10g、3-巯丙基三甲氧基硅烷1g和去离子水1L混合并调节pH值至4，搅拌并于25℃下反应1h得到表面巯基化植物纤维改性材料；
步骤三、将2g表面巯基化植物纤维改性材料、1g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、0.1g安息香乙醚加入到50ml体积比为1:1的乙醇和纯水混合液中，调节pH值为7.5，在紫外灯照射下反应0.5h发生巯烯点击反应得到抗菌植物纤维；
步骤四、将10g抗菌植物纤维与70g聚丙烯共混，熔融挤出，即制备得到抗菌植物纤维增强复合材料。
实施例2
一种抗菌植物纤维增强复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将玉米秸秆在浓度为5％氢氧化钠溶液中浸泡24h，然后清水清洗后冷冻干燥；
步骤二、将碱性溶液中浸泡后的麦秆20g、3-巯丙基三甲氧基硅烷5g和去离子水100ml混合并调节pH值至7，搅拌并于25℃下反应24h得到表面巯基化植物纤维改性材料；
步骤三、将10g表面巯基化植物纤维改性材料、5g二烯二甲基氯化铵、0.5g偶氮二异丁氰加入到100ml体积比为1:1的乙醇和纯水混合液中，调节pH值为11，在紫外灯照射下反应1h发生巯烯点击反应得到抗菌植物纤维；
步骤四、将30g抗菌植物纤维与99g聚乙烯共混，熔融挤出，即制备得到抗菌植物纤维增强复合材料。
其中，烯基季胺盐单体还可为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵衍生物，烯丙基三甲基氯化铵及其衍生物等。引发剂还可为吡啶、三乙胺等。聚合物基体材料还可为聚砜和聚四氟乙烯等。
对比例
将30g未改性植物纤维与70g聚丙烯共混，熔融挤出，制备出植物纤维增强聚合物材料。
上述实施例所得材料性能测试及抗菌结果如表1所示：
表1实施例和对比例的抗菌和材料性能比较表
Figure BDA0002420438230000031
由表1可知实施例1和实施例2的抗菌植物纤维增强复合材料按照抗菌性能和材料性能明显优于对比例。
上述仅为本发明的一个具体导向实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明的保护范围的行为。

Claims (9)

1.一种抗菌植物纤维增强复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将天然植物纤维在碱性溶液中浸泡至润胀，然后清水清洗后冷冻干燥得到碱性溶液中浸泡后的天然植物纤维；
步骤二、将碱性溶液中浸泡后的天然植物纤维、3-巯丙基三甲氧基硅烷和去离子水混合并调节pH值至4-7，搅拌并于25℃下反应1-24h得到表面巯基化植物纤维改性材料；碱性溶液中浸泡后的天然植物纤维、3-巯丙基三甲氧基硅烷和去离子水的质量比为1-20：0.1-5：100；
步骤三、将表面巯基化植物纤维改性材料、烯基季胺盐单体、引发剂加入到体积比为1:1乙醇和纯水混合液中，调节pH值为7.5-11，在紫外灯照射下反应0.5-3h发生巯烯点击反应得到抗菌植物纤维；其中，表面巯基化植物纤维改性材料、烯基季胺盐单体、引发剂的质量比为2-10：1-5：0.1-0.5；表面巯基化植物纤维改性材料、烯基季胺盐单体、引发剂的总质量与乙醇和纯水混合液的质量体积比为0.1-0.5Kg/L；
步骤四、将抗菌植物纤维与聚合物基体材料共混，熔融挤出，即制备得到抗菌植物纤维增强复合材料，其中，植物纤维与聚合物基体材料的质量比为1-30：70-99。
2.如权利要求1所述的抗菌植物纤维增强复合材料的制备方法，其特征在于，所述聚合物基体材料包括聚丙烯、聚乙烯、聚砜和聚四氟乙烯。
3.如权利要求1所述的抗菌植物纤维增强复合材料的制备方法，其特征在于，所述烯基季胺盐单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵及其衍生物、二烯二甲基氯化铵、烯丙基三甲基氯化铵及其衍生物中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的抗菌植物纤维增强复合材料的制备方法，其特征在于，所述引发剂为安息香乙醚、偶氮二异丁氰、吡啶、三乙胺中一种或多种。
5.如权利要求1所述的抗菌植物纤维增强复合材料的制备方法，其特征在于，所述碱性溶液为氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液的浓度为5％-10％，浸泡时间为1-24h。
6.如权利要求1所述的抗菌植物纤维增强复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤二中搅拌的方式为磁力搅拌。
7.如权利要求1所述的抗菌植物纤维增强复合材料的制备方法，其特征在于，所述天然植物纤维包括麦秆、玉米秸秆、稻秸秆、甘蔗渣、木粉和茶叶秆。
8.一种权利要求1-7任一所述抗菌植物纤维增强复合材料的制备方法制得的抗菌植物纤维增强复合材料。
9.权利要求1-7任一所述的抗菌植物纤维增强复合材料用于制作汽车塑料零部件、家用电器、建材、包装材料或服装。
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