CN111574765A - 可降解抗菌原料、医用垃圾袋及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于垃圾袋技术领域，公开了一种可降解抗菌原料、医用垃圾袋和医用垃圾袋的制备方法。本发明提供的可降解抗菌原料，包括：65～85质量份的环保基材；0.5～5质量份的纳米非金属光催化材料；0.5～2质量份的助剂。本发明提供的可降解抗菌原料可实现完全生物降解，对环境无污染，具有环保特性；本发明提供的可降解抗菌原料还具备强抗病毒细菌性能，废弃后无需消毒处理，避免二次病毒和细菌污染。通过本发明提供的可降解抗菌原料制得的医用垃圾袋该具有高效、普适、长效和安全的杀灭病毒细菌性能，有利于实现病毒细菌防护目的。
Description
技术领域
本发明涉及垃圾袋领域，尤其涉及一种可降解抗菌原料、医用垃圾袋和医用垃圾袋的制备方法。
背景技术
医疗废物是具有直接或间接感染性、毒性以及其他危害性的危险废物，它持续污染环境、传播疾病，对健康危害很大，在我国被列为第一号危险废物。各国对医疗废物的管理都非常严格，均对其实行全过程控制。医疗废物的分类、收集、运输、储存、和处理处置过程中，医用垃圾袋作为最常用的医疗废物收集用品，用量巨大。
然而，现有的医用垃圾袋一般为纯相聚乙烯材质，不具有抗病毒和抗细菌功能，可能会造成病菌或病毒的传播；此外，由于现有的医用垃圾袋分解时间较长，一般对废弃的医用垃圾袋采用焚烧处理，这种处置方法，在处置过程会对人体会造成病理性危害，并对环境造成空气二次污染。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种可降解抗菌原料，其旨在解决现有医用垃圾袋使用的材质不具有抗菌抗病毒功能并在垃圾袋处理过程中会造成人体病理性伤害和空气污染的技术问题。
为达到上述目的，本发明一方面提供一种可降解抗菌原料，包括：65～85质量份的环保基材；0.5～5质量份的纳米非金属光催化材料；0.5～2质量份的助剂。
可选地，所述原料包括：80质量份的环保基材，5质量份的纳米非金属光催化材料和2质量份的助剂。
可选地，所述纳米非金属光催化材料选自C3N4、掺杂的C3N4、复合C3N4、纳米铋系氧化物中的一种或更多种。
可选地，所述掺杂的C3N4的掺杂元素选自K、Na、Ca、Fe、C、S、O、N、碱土金属、贵金属中的一种或更多种。
可选地，所述复合C3N4选自TiO2/C3N4、聚苯胺/C3N4、石墨烯/C3N4、氧化石墨烯/C3N4、SiO2/C3N4、BiOCl/C3N4、Fe3O4/C3N4、ZnO/C3N4中的一种或更多种。
可选地，所述环保基材选自低密度聚乙烯、中密度聚乙烯和高密度聚乙烯中的一种或更多种。
可选地，所述助剂选自四[β—(3,5二叔丁基4羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、茶多酚棕榈酸酯、β—(3,5二叔丁基4羟基苯基)丙酸十八酯、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-特丁基苯基)丁烷、2,6-二特丁基-4-甲基苯酚、硫代二丙酸二月桂酯、亚磷酸三苯酯、酚类抗氧化剂、黄酮类抗氧化剂、丁基羟基茴香醚、二丁基羟基甲苯、叔丁基对苯二酚、维生素E、褪黑素、谷胱甘肽、维生素C、尿酸、类胡萝卜素及其衍生物、抗坏血酸、抗坏血酸棕榈酸酯、异抗坏血酸、有机硅化合物、聚丙烯、聚乙烯接枝马来酸酐、色母、聚丁二酸丁二醇、聚羟基丁酸酯、聚己内酰胺、聚羟基脂肪酸酯、聚乙烯醇、淀粉、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸、硬脂酸酰胺、石蜡和聚乙烯蜡中的一种或更多种。
本发明另一方面提供一种医用垃圾袋，所述垃圾袋由上述任一项所述的可降解抗菌原料制成。
本发明再一方面提供一种医用垃圾袋的制备方法，包括：
称取65～85质量份的环保基材、0.5～5质量份的纳米非金属光催化材料和0.5～2质量份的助剂，混合，熔融形成熔体混合物；
通过预设加工工艺，制得医用垃圾袋。
可选地，所述所述预设加工工艺为吹膜加工工艺，具体包括：
将所述熔融混合物注入吹膜设备；
通过吹膜、分切、切膜、制袋工艺制得医用垃圾袋。
本发明提供的可降解抗菌原料，包括65～85质量份的环保基材、0.5～5质量份的纳米非金属光催化材料和0.5～2质量份的助剂。本发明提供的可降解抗菌原料可实现完全生物降解，对环境无污染，具有环保特性；本发明提供的可降解抗菌原料还具备强抗病毒细菌性能，废弃后无需消毒处理，避免二次病毒和细菌污染。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的医用垃圾袋的制备方法的流程示意图；
图2是本发明实施例提供的用吹膜加工工艺制备医用垃圾袋的流程示意图；
图3是本发明实施例提供的可降解抗菌原料的抗病毒细菌效果和可降解效果示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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。
本发明实施例中揭露的数值是近似值，而并非确定值。在误差或者实验条件允许的情况下，可以包括在误差范围内的所有值而不限于本发明实施例中公开的具体数值。
另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明实施例提供一种可降解抗菌原料，包括：65～85质量份的环保基材；0.5～5质量份的纳米非金属光催化材料；0.5～2质量份的助剂。其中，纳米非金属光催化材料可在特定波长光照下，体现出催化活性并且具有良好的抗病毒细菌性能，可以为可降解抗菌原料提供长时间的抗病毒细菌功能，用以杀灭垃圾袋上的大肠杆菌以及金黄色葡萄球菌等细菌和病毒。并且，在医用垃圾袋废弃后，添加的纳米非金属光催化材料，可以持续具有杀灭细菌和病毒的能力。随着时间的延长，可降解抗菌原料可以完全分解，对环境无污染。
可选地，原料包括：80质量份的环保基材，5质量份的纳米非金属光催化材料和2质量份的助剂。选用该比例制备得到的可降解抗菌原料可以达到抗病毒细菌性能与可降解性能等使用性能之间的最佳平衡。
本发明实施例提供的纳米非金属光催化材料选自C3N4、掺杂的C3N4、复合C3N4、纳米铋系氧化物中的一种或更多种。传统的光催化材料靠紫外光来激发，例如TiO2。其只在紫外光下具有光催化活性，且对紫外光强度和光照条件都有特别要求，而紫外光只占太阳光能量的4％左右。而且，金属Ti元素还增加了金属污染的可能性。本发明实施例中的C3N4等纳米非金属光催化材料在可见光下具有光催化活性，可提供良好并且稳定抗病毒细菌能力，具有更高的太阳能利用率(可见光占太阳光能量的43％)和更高的催化活性。并且，纳米非金属光催化材料没有金属污染的风险。
在一例实施例中，掺杂的C3N4的掺杂元素选自K、Na、Ca、Fe、C、S、O、N、碱土金属、贵金属中的一种或更多种。其中，非金属元素掺杂的原理是非金属杂原子替代了C3N4中的C、H、N元素，从而形成晶格缺陷促使光生电子-空穴对的分离、电子电势重新分配、氧化还原点分离，从而达到提高光催化活性的目的。同时，碱土金属掺杂的光催化材料具有更好的环境友好性。
在一例实施例中，复合C3N4选自TiO2/C3N4、聚苯胺/C3N4、石墨烯/C3N4、氧化石墨烯/C3N4、SiO2/C3N4、BiOCl/C3N4、Fe3O4/C3N4、ZnO/C3N4中的一种或更多种。复合改性材料形成的介孔结构，使得g相结构的C3N4比表面积增加，电子捕捉位点增多，光生电子-空穴对复合变慢。介孔结构能够克服结构改变带来带隙略微增加的影响，达到提高光催化性能效果。
在一例实施例中，环保基材选自低密度聚乙烯、中密度聚乙烯和高密度聚乙烯中的一种或更多种。环保性基材是组成可降解抗病毒细菌医用垃圾袋制品的基础成分，使可降解抗菌原料具有可拉伸、可延展的特性。
在一例实施例中，助剂选自四[β—(3,5二叔丁基4羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、茶多酚棕榈酸酯、β—(3,5二叔丁基4羟基苯基)丙酸十八酯、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-特丁基苯基)丁烷、2,6-二特丁基-4-甲基苯酚、硫代二丙酸二月桂酯、亚磷酸三苯酯、酚类抗氧化剂、黄酮类抗氧化剂、丁基羟基茴香醚、二丁基羟基甲苯、叔丁基对苯二酚、维生素E、褪黑素、谷胱甘肽、维生素C、尿酸、类胡萝卜素及其衍生物、抗坏血酸、抗坏血酸棕榈酸酯、异抗坏血酸、有机硅化合物、聚丙烯、聚乙烯接枝马来酸酐、色母、聚丁二酸丁二醇、聚羟基丁酸酯、聚己内酰胺、聚羟基脂肪酸酯、聚乙烯醇、淀粉、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸、硬脂酸酰胺、石蜡和聚乙烯蜡中的一种或更多种。助剂可一改善纳米非金属光催化材料的分散性，改善聚乙烯的抗氧化性、热稳定性和加工性，以及提高纳米材料与聚乙烯的粘结性。
本发明还提供一种医用垃圾袋，该垃圾袋是由上述任一项的可降解抗菌原料植被得到。其使用简便，在不改变传统医用垃圾袋基本功能和性能的基础上，该医用垃圾袋具有高效、广谱、长效和安全的抗病毒细菌性能，有利于在医疗和环境防护的应用。该医用垃圾袋可以通过可见光催化材料的催化作用，杀灭医用垃圾袋上的金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等细菌。其一方面，在医用垃圾袋废弃后，其仍具有杀灭细菌和病毒的功能，避免废弃医用垃圾袋成为二次病毒和细菌污染源，另一方面，可降解抗病毒细菌医用垃圾袋制品采用环保型基材，在光催化材料的作用下，可加速废弃医用垃圾袋在自然条件下的降解，无需焚烧处理，具有环境友好性特点。
如图1所示，本发明还提供一种医用垃圾袋的制备方法，包括：
步骤S101、称取65～85质量份的环保基材、0.5～5质量份的纳米非金属光催化材料和0.5～2质量份的助剂，混合，熔融形成熔体混合物；
步骤S102、通过预设加工工艺，制得医用垃圾袋。
在上述步骤S101中具体可以采用任何合适的熔融和塑化工艺或者加工设备获得作为成型原料的熔体混合物。该熔体混合物具有合适理化性质，例如足够好的流动性，以满足后续加工工艺的需求。在一些实施例中，上述混合、熔融以及塑化的过程都可以在注塑机、螺杆挤出机上完成。
在上述步骤S102中的预设加工工艺可根据实际需要使用要求而决定，只要能将熔体混合物定型为对应的形状即可。
本实施例提供的医用垃圾袋的制备方法具有原料易得，工艺简单以及适用范围广的特点。其制备得到的医用垃圾袋在光催化的氧化作用下，可实现完全降解，有益于生态环境保护，减少对于环境的污染和破坏，具有环保特性。同时，其还具有强病毒细菌杀灭功能，废弃后的医用垃圾袋仍然具有抗病毒细菌特性，不会存在成为病毒和细菌的二次污染源。本发明提供的医用垃圾袋的制备方法其制备条件温和，和制备方法简单，设备要求低，容易实现工业化生产，能够广泛的抗病毒细菌医用包装等技术领域。
在一例实施例中，预设加工工艺为吹膜加工工艺，如图2所示具体包括：
步骤S201、将熔融混合物注入吹膜设备；
步骤S202、通过吹膜、分切、切膜、制袋工艺制得医用垃圾袋。
本实施例中采用的吹膜工艺可将熔体混合物定型为薄膜状，具体的，通过流延辊转速为20～100r/min，两级电压为220～300v，冷却辊重启时间为10～20/s，总周期10～40s，可制备获得塑料膜，然后将塑料膜在30℃下干燥，再通过分切、切膜、制袋工艺等可制得医用垃圾袋。此外，该制备方法可拓展至其他医用抗菌塑料包装制品上，如一次性包装袋等膜制品。
实施例1：
1)按如下的重量份称取原料：
| 原料 | 质量份 |
| 低密度聚乙烯 | 85质量份 |
| 光催化材料ZnO/C<sub>3</sub>N<sub>4</sub>抗病毒细菌剂 | 3质量份 |
| 助剂 | 2质量份 |
2)将称取后的各种原料配置成溶液进行混合，形成熔体混合物；
3)将所述熔体混合物注射进成吹膜设备中；
5)通过吹膜、切膜、制袋和打包设备制备获得可降解抗病毒细菌医用垃圾袋制品医用垃圾袋。制备过程中，流延辊转速为40r/min，两级电压为300v，冷却辊重启时间为40/s，总周期40s。
本发明实施例提供的医用垃圾袋的制备方法具有原料易得、工艺简单、可选环保型基材种类众多、安全环保的特性，具备大规模实际生产和应用的特点。其制备得到的医用垃圾袋通过可见光光催化材料的催化作用，可杀灭医用垃圾袋上存在的金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和H1N1流感病毒等细菌和病毒，起到个人防护作用，并具有持续可杀灭细菌病毒的特性。其制备得到的医用垃圾袋在自然环境中可彻底分解，无需焚烧处理，具有安全环保的特性，具有重要应用价值。
实施例2：
1)按如下的重量份称取原料：
| 原料 | 质量份 |
| 中密度聚乙烯 | 73质量份 |
| 非金属光催化材料C<sub>3</sub>N<sub>4</sub>抗病毒细菌剂 | 5质量份 |
| 助剂 | 1质量份 |
2)将称取后的各种原料配置成溶液进行混合，形成熔体混合物；
3)将所述熔体混合物注射进成吹膜设备中；
5)通过吹膜、切膜、制袋和打包设备制备获得可降解抗病毒细菌医用垃圾袋制品医用垃圾袋。制备过程中，流延辊转速为60r/min，两级电压为300v，冷却辊重启时间为15/s，总周期40s。
本发明实施例提供的医用垃圾袋的制备方法具有原料易得、工艺简单、可选环保型基材种类众多、安全环保的特性，具备大规模实际生产和应用的特点。其制备得到的医用垃圾袋通过可见光光催化材料的催化作用，可杀灭医用垃圾袋上存在的金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和H1N1流感病毒等细菌和病毒，起到个人防护作用，并具有持续可杀灭细菌病毒的特性。其制备得到的医用垃圾袋在自然环境中可彻底分解，无需焚烧处理，具有安全环保的特性，具有重要应用价值。
实施例3：
1)按如下的重量份称取原料：
| 原料 | 质量份 |
| 高密度聚乙烯 | 60质量份 |
| 非金属光催化材料GO/C<sub>3</sub>N<sub>4</sub>抗病毒细菌剂 | 5质量份 |
| 助剂 | 1质量份 |
2)将称取后的各种原料配置成溶液进行混合，形成熔体混合物；
3)将所述熔体混合物注射进成吹膜设备中；
5)通过吹膜、切膜、制袋和打包设备制备获得可降解抗病毒细菌医用垃圾袋制品医用垃圾袋。制备过程中，流延辊转速为60r/min，两级电压为300v，冷却辊重启时间为20/s，总周期30s。
本发明实施例提供的医用垃圾袋的制备方法具有原料易得、工艺简单、可选环保型基材种类众多、安全环保的特性，具备大规模实际生产和应用的特点。其制备得到的医用垃圾袋通过可见光光催化材料的催化作用，可杀灭医用垃圾袋上存在的金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和H1N1流感病毒等细菌和病毒，起到个人防护作用，并具有持续可杀灭细菌病毒的特性。其制备得到的医用垃圾袋在自然环境中可彻底分解，无需焚烧处理，具有安全环保的特性，具有重要应用价值。
实施例4：
1)按如下的重量份称取原料：
2)将称取后的各种原料配置成溶液进行混合，形成熔体混合物；
3)将所述熔体混合物注射进成吹膜设备中；
5)通过吹膜、切膜、制袋和打包设备制备获得可降解抗病毒细菌医用垃圾袋制品医用垃圾袋。制备过程中，流延辊转速为80r/min，两级电压为300v，冷却辊重启时间为20/s，总周期30s。
本发明实施例提供的医用垃圾袋的制备方法具有原料易得、工艺简单、可选环保型基材种类众多、安全环保的特性，具备大规模实际生产和应用的特点。其制备得到的医用垃圾袋通过可见光光催化材料的催化作用，可杀灭医用垃圾袋上存在的金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和H1N1流感病毒等细菌和病毒，起到个人防护作用，并具有持续可杀灭细菌病毒的特性。其制备得到的医用垃圾袋在自然环境中可彻底分解，无需焚烧处理，具有安全环保的特性，具有重要应用价值。
实施例5：
1)按如下的重量份称取原料：
2)将称取后的各种原料配置成溶液进行混合，形成熔体混合物；
3)将所述熔体混合物注射进成吹膜设备中；
5)通过吹膜、切膜、制袋和打包设备制备获得可降解抗病毒细菌医用垃圾袋制品医用垃圾袋。制备过程中，流延辊转速为90r/min，两级电压为220v，冷却辊重启时间为20/s，总周期30s。
实施例6：
1)按如下的重量份称取原料：
2)将称取后的各种原料配置成溶液进行混合，形成熔体混合物；
3)将所述熔体混合物注射进成吹膜设备中；
5)通过吹膜、切膜、制袋和打包设备制备获得可降解抗病毒细菌医用垃圾袋制品医用垃圾袋。制备过程中，流延辊转速为90r/min，两级电压为300v，冷却辊重启时间为20/s，总周期30s。
实施例7：
1)按如下的重量份称取原料：
2)将称取后的各种原料配置成溶液进行混合，形成熔体混合物；
3)将所述熔体混合物注射进成吹膜设备中；
5)通过吹膜、切膜、制袋和打包设备制备获得可降解抗病毒细菌医用垃圾袋制品医用垃圾袋。制备过程中，流延辊转速为90r/min，两级电压为300v，冷却辊重启时间为20/s，总周期30s。
本发明实施例提供的医用垃圾袋的制备方法具有原料易得、工艺简单、可选环保型基材种类众多、安全环保的特性，具备大规模实际生产和应用的特点。其制备得到的医用垃圾袋通过可见光光催化材料的催化作用，可杀灭医用垃圾袋上存在的金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和H1N1流感病毒等细菌和病毒，起到个人防护作用，并具有持续可杀灭细菌病毒的特性。其制备得到的医用垃圾袋在自然环境中可彻底分解，无需焚烧处理，具有安全环保的特性，具有重要应用价值。
如图3所示，其为本发明实施例中光催化材料为C3N4的灭菌测试结果。如图3所示，在30w白炽灯照射下，24小时内的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的杀灭效率分别为85％和95％。随着使用时间达到25天，其具有的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的灭杀效率分别为81％和90％，当使用时间达到50天时，其发生明显分解，重量降低为原来的10％，但其大肠杆菌和金黄色葡萄球菌灭杀效率仍有72％和87％。另外，C3N4通过了急性经口毒性测试，结果为无毒，可以应用于食品或者药品包装，直接与食品或者药品接触而不产生健康风险，因此，本发明提供的原料还可用于制备其他医用抗菌塑料包装制品，如一次性包装袋等膜制品。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种可降解抗菌原料，其特征在于，包括：65～85质量份的环保基材；0.5～5质量份的纳米非金属光催化材料；0.5～2质量份的助剂。
2.如权利要求1所述的原料，其特征在于，所述原料包括：80质量份的环保基材，5质量份的纳米非金属光催化材料和2质量份的助剂。
3.如权利要求1所述的原料，其特征在于，所述纳米非金属光催化材料选自C3N4、掺杂的C3N4、复合C3N4、纳米铋系氧化物中的一种或更多种。
4.如权利要求3所述的，其特征在于，所述掺杂的C3N4的掺杂元素选自K、Na、Ca、Fe、C、S、O、N、碱土金属、贵金属中的一种或更多种。
5.如权利要求3所述的原料，其特征在于，所述复合C3N4选自TiO2/C3N4、聚苯胺/C3N4、石墨烯/C3N4、氧化石墨烯/C3N4、SiO2/C3N4、BiOCl/C3N4、Fe3O4/C3N4、ZnO/C3N4中的一种或更多种。
6.如权利要求1所述的原料，其特征在于，所述环保基材选自低密度聚乙烯、中密度聚乙烯和高密度聚乙烯中的一种或更多种。
7.如权利要求1所述的原料，其特征在于，所述助剂选自四[β—(3,5二叔丁基4羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、茶多酚棕榈酸酯、β—(3,5二叔丁基4羟基苯基)丙酸十八酯、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-特丁基苯基)丁烷、2,6-二特丁基-4-甲基苯酚、硫代二丙酸二月桂酯、亚磷酸三苯酯、酚类抗氧化剂、黄酮类抗氧化剂、丁基羟基茴香醚、二丁基羟基甲苯、叔丁基对苯二酚、维生素E、褪黑素、谷胱甘肽、维生素C、尿酸、类胡萝卜素及其衍生物、抗坏血酸、抗坏血酸棕榈酸酯、异抗坏血酸、有机硅化合物、聚丙烯、聚乙烯接枝马来酸酐、色母、聚丁二酸丁二醇、聚羟基丁酸酯、聚己内酰胺、聚羟基脂肪酸酯、聚乙烯醇、淀粉、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸、硬脂酸酰胺、石蜡和聚乙烯蜡中的一种或更多种。
8.一种医用垃圾袋，其特征在于，由如权利要求1-7中任一项所述的可降解抗菌原料制成。
9.一种医用垃圾袋的制备方法，其特征在于，包括：
称取65～85质量份的环保基材、0.5～5质量份的纳米非金属光催化材料和0.5～2质量份的助剂，混合，熔融形成熔体混合物；
通过预设加工工艺，制得医用垃圾袋。
10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述预设加工工艺为吹膜加工工艺，具体包括：
将所述熔融混合物注入吹膜设备；
通过吹膜、分切、切膜、制袋工艺制得医用垃圾袋。
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