CN111484660A - 一种纳米抗菌塑料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种纳米抗菌塑料及其制备方法，包括以下重量份原料：低密度聚乙烯150～180份、邻苯二甲酸二辛酯40～80份、纳米氧化锌粉20～40份、银氨溶液15～36份、纳米二氧化钛21～25份、硬脂酸锌10～15份、油酸酰胺2～8份、抗氧剂1～4份、尤加利叶油8～10份、虎尾兰油3～5份，本发明制备的纳米抗菌塑料经原料科学配比，具有耐高温、抗弯曲、抗拉伸强度高的性能，同时，加入优选配比的抗菌剂，机械性能好、抗菌性能优异，应用于饮用水管道中，达到卫生用水管的标准要求。

Description

一种纳米抗菌塑料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子技术领域，特别涉及一种纳米抗菌塑料及其制备方法。
背景技术
塑料是日常生活的必用品，给人们的生活带来了许多便利，近年来抗菌高分子材料的应用已经成为人类维系健康生活不可或缺的重要组成部分，尤其是抗菌塑料，而目前的抗菌塑料采用传统的方法加入有机抗菌剂和无机抗菌剂，但是有机抗菌剂使用寿命短，易产生细菌的耐药性等特点，而无机抗菌剂存在霉菌性能差、杀菌速度慢、易于变色，将无机抗菌剂与有机抗菌剂结合，且无机抗菌剂中无机粒子的加入会影响高分子材料的物理、力学性能，导致制得的塑料虽然具有一定的抗菌性但是力学性能较差。
发明内容
鉴于此，本发明提出一种纳米抗菌塑料及其制备方法，解决上述问题。
本发明的技术方案是这样实现的：一种纳米抗菌塑料：包括以下重量份原料：低密度聚乙烯150～180份、邻苯二甲酸二辛酯40～80份、纳米氧化锌粉20～40份、银氨溶液15～36份、纳米二氧化钛21～25份、硬脂酸锌10～15份、油酸酰胺2～8份、抗氧剂1～4份、尤加利叶油8～10份、虎尾兰油3～5份。
进一步的，一种纳米抗菌塑料：包括以下重量份原料：低密度聚乙烯160份、邻苯二甲酸二辛酯60份、纳米氧化锌粉30份、银氨溶液25份、纳米二氧化钛23份、硬脂酸锌13份、油酸酰胺5份、抗氧剂3份、尤加利叶油9份、虎尾兰油4份。
进一步的，一种纳米抗菌塑料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将上述银氨溶液加入羧甲基纤维素钠、聚酰胺和醋酸乙烯进行微波震荡1～3h，调节溶液pH值为7-8，加入纳米氧化锌粉、抗氧剂，在低温高频电磁场下机械搅拌2～4h，均质15～30s，过滤，得到改性纳米银氨-锌溶液；
S2、将改性纳米银氨-锌溶液、低密度聚乙烯、邻苯二甲酸二辛酯、纳米二氧化钛、油酸酰胺进行混合，混合均匀后加入硬脂酸锌、尤加利叶油、虎尾兰油充分混合，得到混料；
S3、将上述得到的混料在210～250℃下进行挤塑，挤出，压延，烘干，成型即得到抗菌塑料。
进一步的，所述羧甲基纤维素钠、聚酰胺和醋酸乙烯的添加量为银氨溶液质量的10～20％。
进一步的，所述羧甲基纤维素钠、聚酰胺和醋酸乙烯的质量比为1：0.3～0.8：0.5～1.2。
进一步的，所述抗氧剂为棓酸丙酯、2-叔丁基-4-甲基苯酚、硫代二丙酸双月桂酯、2,6-二叔丁基对甲酚其中的一种或几种组合。
进一步的，所述微波震荡的功率为200～270W，振荡频率调整为450～1000MHz。
进一步的，所述均质压力为4～7MPa，均质温度30～40℃。
进一步的，所述低温高频电磁场的温度为5～25℃、频率在82～150MHz，电场强度在1000～3000V/cm。
进一步的，所述S2步骤中原料在搅拌速率为600～800rpm、温度为150～200℃下进行混合。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明制备的纳米抗菌塑料经原料科学配比，具有耐高温、抗弯曲、抗拉伸强度高的性能，同时，加入优选配比的抗菌剂，机械性能好、抗菌性能优异；
其中，添加最有配比的无机抗菌剂和天然抗菌剂，将其结合能减少传统抗菌剂的添加，而降低塑料的机械性能；将纳米氧化锌粉、银氨溶液经特定的工艺进行改性得到改性纳米银氨-锌溶液既能达到抗菌的作用，同时由于纳米级溶液的比表面积大、表层原子数量多能充分的和聚合物吸收、键合，从而减少对力学性能的影响；尤加利叶油、虎尾兰油融入混料中能充分提高塑料的抑菌效果，本发明的塑料应用于饮用水管道中，达到卫生用水管的标准要求。
具体实施方式
为了更好理解本发明技术内容，下面提供具体实施例，对本发明做进一步的说明。
本发明实施例所用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
本发明实施例所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
一种纳米抗菌塑料：包括以下重量份原料：低密度聚乙烯150～180份、邻苯二甲酸二辛酯40～80份、纳米氧化锌粉20～40份、银氨溶液15～36份、纳米二氧化钛21～25份、硬脂酸锌10～15份、油酸酰胺2～8份、抗氧剂1～4份、尤加利叶油8～10份、虎尾兰油3～5份。
实施例2
一种纳米抗菌塑料：包括以下重量份原料：低密度聚乙烯150～180份、邻苯二甲酸二辛酯40～80份、纳米氧化锌粉20～40份、银氨溶液15～36份、纳米二氧化钛21～25份、硬脂酸锌10～15份、油酸酰胺2～8份、抗氧剂1～4份、尤加利叶油8～10份、虎尾兰油3～5份。
实施例3
一种纳米抗菌塑料：包括以下重量份原料：低密度聚乙烯160份、邻苯二甲酸二辛酯60份、纳米氧化锌粉30份、银氨溶液25份、纳米二氧化钛23份、硬脂酸锌13份、油酸酰胺5份、抗氧剂3份、尤加利叶油9份、虎尾兰油4份；
使用实施例1～3的重量份原料制备纳米抗菌塑料，包括以下步骤：
S1、将上述银氨溶液加入银氨溶液15％的羧甲基纤维素钠、聚酰胺和醋酸乙烯在功率为230W，振荡频率为850MHz下进行微波震荡2h，调节溶液pH值为7，加入纳米氧化锌粉、棓酸丙酯，在温度为15℃、频率在120MHz，电场强度在2000V/cm下机械搅拌3h，在压力为5MPa，温度35℃下均质23s，过滤，得到改性纳米银氨-锌溶液，所述羧甲基纤维素钠、聚酰胺和醋酸乙烯的质量比为1：0.5：0.8；
S2、将改性纳米银氨-锌溶液、低密度聚乙烯、邻苯二甲酸二辛酯、纳米二氧化钛、油酸酰胺在搅拌速率为700rpm、温度为180℃下进行混合，混合均匀后加入硬脂酸锌、尤加利叶油、虎尾兰油充分混合，得到混料；
S3、将上述得到的混料在230℃下进行挤塑，挤出，压延，烘干，成型即得到抗菌塑料。
实施例4
本实施例使用实施例3的重量比原料制备纳米抗菌塑料，包括以下步骤：
S1、将上述银氨溶液加入银氨溶液10％的羧甲基纤维素钠、聚酰胺和醋酸乙烯在功率为200W，振荡频率为450MHz下进行微波震荡1h，调节溶液pH值为7，加入纳米氧化锌粉、2-叔丁基-4-甲基苯酚、硫代二丙酸双月桂酯，在温度为5℃、频率在82MHz，电场强度在1000V/cm下机械搅拌2h，在压力为4MPa，温度30℃下均质15s，过滤，得到改性纳米银氨-锌溶液，所述羧甲基纤维素钠、聚酰胺和醋酸乙烯的质量比为1：0.3：0.5；
S2、将改性纳米银氨-锌溶液、低密度聚乙烯、邻苯二甲酸二辛酯、纳米二氧化钛、油酸酰胺速率为600rpm、温度为150℃下进行混合，混合均匀后加入硬脂酸锌、尤加利叶油、虎尾兰油充分混合，得到混料；
S3、将上述得到的混料在210℃下进行挤塑，挤出，压延，烘干，成型即得到抗菌塑料。
实施例5
本实施例使用实施例3的重量比原料制备纳米抗菌塑料，包括以下步骤：
S1、将上述银氨溶液加入银氨溶液20％的羧甲基纤维素钠、聚酰胺和醋酸乙烯在功率为270W，振荡频率为1000MHz下进行微波震荡3h，调节溶液pH值为8，加入纳米氧化锌粉、棓酸丙酯，在温度为25℃、频率在150MHz，电场强度在3000V/cm下机械搅拌4h，在压力为7MPa，温度40℃下均质15s，过滤，得到改性纳米银氨-锌溶液，所述羧甲基纤维素钠、聚酰胺和醋酸乙烯的质量比为1：0.3：0.5；
S2、将改性纳米银氨-锌溶液、低密度聚乙烯、2,6-二叔丁基对甲酚、硫代二丙酸双月桂酯、油酸酰胺在速率为600rpm、温度为150℃下进行混合，混合均匀后加入硬脂酸锌、尤加利叶油、虎尾兰油充分混合，得到混料；
S3、将上述得到的混料在210℃下进行挤塑，挤出，压延，烘干，成型即得到抗菌塑料。
实施例6
本实施例与实施例3的区别在于，改性纳米银氨-锌溶液的制备过程中，将银氨溶液加入聚乙烯醇、醋酸乙烯在功率为230W，振荡频率为850MHz下进行微波震荡2h。
实施例7
本实施例与实施例3的区别在于，改性纳米银氨-锌溶液的制备过程中，加入纳米氧化锌粉、棓酸丙酯后在温度为60℃、频率在120MHz，电场强度在2000V/cm下机械搅拌3h。
实施例8
本实施例与实施例3的区别在于，改性纳米银氨-锌溶液的制备过程中，加入纳米氧化锌粉、棓酸丙酯后在温度为15℃下机械搅拌3h。
实施例9
本实施例与实施例3的区别在于，所述羧甲基纤维素钠、聚酰胺和醋酸乙烯的质量比为1：1：1。
对比例1
一种纳米抗菌塑料，包括以下重量份原料：低密度聚乙烯100份、邻苯二甲酸二辛酯90份、纳米氧化锌粉50份、银氨溶液13份、纳米二氧化钛20份、硬脂酸锌17份、油酸酰胺10份、抗氧剂5份、尤加利叶油5份、虎尾兰油6份。
对比例2
一种纳米抗菌塑料，包括以下重量份原料：低密度聚乙烯160份、邻苯二甲酸二辛酯60份、纳米氧化锌粉30份、银氨溶液25份、纳米二氧化钛20份、硬脂酸锌17份、油酸酰胺10份、抗氧剂5份、尤加利叶油5份、虎尾兰油6份。
对比例3
一种纳米抗菌塑料，包括以下重量份原料：低密度聚乙烯160份、邻苯二甲酸二辛酯60份、纳米氧化锌粉30份、银氨溶液25份、纳米二氧化钛23份、硬脂酸锌13份、油酸酰胺5份、抗氧剂3份、尤加利叶油5份、虎尾兰油6份。
对比例4
一种纳米抗菌塑料，包括以下重量份原料：低密度聚乙烯100份、邻苯二甲酸二辛酯90份、纳米氧化锌粉50份、银氨溶液13份、纳米二氧化钛23份、硬脂酸锌13份、油酸酰胺5份、抗氧剂3份、尤加利叶油9份、虎尾兰油4份。
一、抗菌测试
按JC/T 939–2004《建筑用抗细菌塑料抗细菌性能》测试抗菌性能，测试细菌为金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、绿脓杆菌、白色念珠菌，测试前将试样在50℃水煮350h，取100mm×100mm实施例1～9和对比例1～4制得的抗菌塑料进行测定。
抗菌率计算公式：
R(％)＝(B-C)/B×100
R-抗菌率
B-空白对照样品平均菌数
C-抗菌塑料样品平均均数
Figure BDA0002471974720000061
Figure BDA0002471974720000071
由上表可知，实施例1～9与对比例1～4对比，可知本发明原料经科学配比，协同发挥抗菌作用，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、绿脓杆菌、白色念珠菌具有高效抗菌效果；实施例1～5和实施例6、7、8对比，改性纳米银氨-锌溶液的改性剂和工艺改进对自身的抑菌性具有一定的影响，通过特定的工艺调整，将改性纳米银氨-锌溶液的抑菌性达到最佳效果；实施例1～5和实施例9对比，可知羧甲基纤维素钠、聚酰胺和醋酸乙烯的比例对银氨-锌溶液的效果产生一定的影响。
二、性能测试
伸性能按GB/T1040–2006测试，测试速率50mm/min；
弯曲强度按GB/T 9341–2008测试，测试速率2mm/min；
缺口冲击强度按GB/T 1843–2008测试，摆锤5.5J；
MFR按照GB/T 3682–2000测试，温度230℃.
Figure BDA0002471974720000072
Figure BDA0002471974720000081
由上表可知，在具有抑菌效果下的塑料，实施例1～9与对比例1～4对比，可知本发明原料经科学配比，不但具有抗菌作用，还能将各种原料经配比能增强机械性能；实施例1～5与实施例6～9对比，可知，改性纳米银氨-锌溶液的加入对机械性能上有一定增强，在羧甲基纤维素钠、聚酰胺和醋酸乙烯的增强下，能从内部中提升塑料的力学性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (10)

1.一种纳米抗菌塑料，其特征在于：包括以下重量份原料：低密度聚乙烯150～180份、邻苯二甲酸二辛酯40～80份、纳米氧化锌粉20～40份、银氨溶液15～36份、纳米二氧化钛21～25份、硬脂酸锌10～15份、油酸酰胺2～8份、抗氧剂1～4份、尤加利叶油8～10份、虎尾兰油3～5份。
2.如权利要求1所述的一种纳米抗菌塑料，其特征在于：包括以下重量份原料：低密度聚乙烯160份、邻苯二甲酸二辛酯60份、纳米氧化锌粉30份、银氨溶液25份、纳米二氧化钛23份、硬脂酸锌13份、油酸酰胺5份、抗氧剂3份、尤加利叶油9份、虎尾兰油4份。
3.一种纳米抗菌塑料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、将上述银氨溶液加入羧甲基纤维素钠、聚酰胺和醋酸乙烯进行微波震荡1～3h，调节溶液pH值为7-8，加入纳米氧化锌粉、抗氧剂，在低温高频电磁场下机械搅拌2～4h，均质15～30s，过滤，得到改性纳米银氨-锌溶液；
S2、将改性纳米银氨-锌溶液、低密度聚乙烯、邻苯二甲酸二辛酯、纳米二氧化钛、油酸酰胺进行混合，混合均匀后加入硬脂酸锌、尤加利叶油、虎尾兰油充分混合，得到混料；
S3、将上述得到的混料在210～250℃下进行挤塑，挤出，压延，烘干，成型即得到抗菌塑料。
4.如权利要求3所述的一种纳米抗菌塑料的制备方法，其特征在于：所述羧甲基纤维素钠、聚酰胺和醋酸乙烯的添加量为银氨溶液质量的10～20％。
5.如权利要求3所述的一种纳米抗菌塑料的制备方法，其特征在于：所述羧甲基纤维素钠、聚酰胺和醋酸乙烯的质量比为1：0.3～0.8：0.5～1.2。
6.如权利要求3所述的一种纳米抗菌塑料的制备方法，其特征在于：所述抗氧剂为棓酸丙酯、2-叔丁基-4-甲基苯酚、硫代二丙酸双月桂酯、2,6-二叔丁基对甲酚其中的一种或几种组合。
7.如权利要求3所述的一种纳米抗菌塑料的制备方法，其特征在于：所述微波震荡的功率为200～270W，振荡频率调整为450～1000MHz。
8.如权利要求3所述的一种纳米抗菌塑料的制备方法，其特征在于：所述均质压力为4～7MPa，均质温度30～40℃。
9.如权利要求3所述的一种纳米抗菌塑料的制备方法，其特征在于：所述低温高频电磁场的温度为5～25℃、频率在82～150MHz，电场强度在1000～3000V/cm。
10.如权利要求3所述的一种纳米抗菌塑料的制备方法，其特征在于：所述S2步骤中原料在搅拌速率为600～800rpm、温度为150～200℃下进行混合。
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