CN111574800A - 一种抗菌塑料藤条及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗菌塑料藤条及其制备方法,抗菌塑料藤条包括PE混合物100份,甲基丙烯酸缩水甘油酯10份,引发剂0.1份,纳米氧化锌3～8份,促进剂0.1份,抗氧化剂3～5份,所述PE混合物包括UHMWPE和LDPE，所述纳米氧化锌表面通过沾染L‑半胱氨酸进行处理。其制备方法为：将接枝共聚物、改性后的纳米氧化锌、促进剂、抗氧化剂以及紫外线吸收剂进行混合，并加入到螺杆挤出机中进行熔融挤出，待挤出后进行冷却、剪切、造粒，制得的塑料藤条具有抗菌性能好的效果。
Description
技术领域
本发明涉及塑料加工技术领域，更具体地说，它涉及一种抗菌塑料藤条及其制备方法。
背景技术
藤条是一种色泽古朴的天然编制材料，可以用来编制水果篮、蔬菜篮、座椅等生活用品。但是藤料的原始加工程序相当繁复，要经过蒸煮、干燥、漂色、消毒杀菌、拉毛等工序处理，加工步骤繁琐，不适宜大批量生产。另外，如果不加节制的使用天然藤条，将会破坏生物多样性并导致环境问题。
聚合物材料来源丰富，加工方便，且其兼具良好的机械性能等优点，因而在生活中总有很大的应用价值，其中尤其是聚乙烯等烯烃类聚合物，通过适当的工艺设计，可以制备出与天然藤条相似，且机械性能良好的藤条，以替代天然藤条。
现有公开号为CN103421226A的中国发明专利公开了一种高温度环保型塑料藤条的制作工艺，它的配方组成为：高密度聚乙烯HDPE100-300g、低密度聚乙烯LLDPE50-100g、紫外线吸收剂150-250g、抗氧剂150-250g、分散剂50-100g，通过将上述的组分混合在一起，然后经过高温挤压、低温成型而成，从而制得塑料藤条。
虽然上述方案制备得到的塑料藤条具有拉伸强度高的优点，但是塑料藤条在室外藤编家具等诸多领域具备显著优势，使用的越来越广泛，在使用过程中，塑料藤条的表面容易滋生细菌，容易对塑料藤条本身造成霉变以及细菌容易粘附在使用人的身上。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种抗菌塑料藤条，其不仅具有拉伸强度高，还具有良好的抗菌性能的优点。
本发明的第二个目的在于提供一种抗菌塑料藤条的制备方法，不仅能够使得纳米氧化锌在基体内分布的更加均匀，而且纳米氧化锌能够和基体之间存在化学键的作用，使得纳米氧化锌不容易从基体中脱离的优点。
为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：一种抗菌塑料藤条，其原料按质量份数计，包括如下组份：
PE混合物 100份
甲基丙烯酸缩水甘油酯 10份
引发剂 0.1份
纳米氧化锌 3～8份
促进剂 0.1份
抗氧化剂 3～5份
所述PE混合物包括95份UHMWPE和5份LDPE，所述纳米氧化锌表面通过沾染L-半胱氨酸进行处理。
通过采用上述技术方案，纳米氧化锌为一种活性氧化物类抗菌材料，本身具有良好的抗菌性和长效性，在UHMWPE和LDPE的混合物中添加纳米氧化锌后能够赋予基体良好的抗菌性能。由于UHMWPE分子量大、结晶度高，使其具有差的流动加工性，LDPE结晶度小，具有较好的柔顺性，UHMWPE和LDPE共混能够改变UHMWPE熔融状态时的流动性，提高加工时的流动性，使得纳米氧化锌能够在共混物中分布的更加均匀。
再者，在UHMWPE和LDPE的混合物中加入甲基丙烯酸缩水甘油酯，在引发剂的作用下，甲基丙烯酸缩水甘油酯能够和聚乙烯的链段发生共聚，从而使得基体中带有环氧基团，纳米氧化锌沾染L半胱氨酸进行表面改性后，L半胱氨酸上的巯基能够和纳米氧化锌发生络合反应，从而将L-半胱氨酸固定于纳米氧化锌表面上。在促进剂的作用下，L-半胱氨酸上的羧基能够和甲基丙烯酸缩水甘油酯上的环氧基团反应，从而使得纳米氧化锌和甲基丙烯酸缩水甘油酯之间通过化学键进行连接，提高纳米氧化锌和基体之间的吸附力，从而使得纳米氧化锌颗粒不容易从基体中脱离出来，使得基体在使用过程中的抗菌性能够更加持久。
另外，由于UHMWPE和LDPE均是非极性的，使得现有的有机染料不容易对其表面进行染色，甲基丙烯酸缩水甘油酯和PE混合物进行共聚之后，能够在基体中引入极性基团，从而提高染料和基体之间的吸附力，使得制成的产品后期更容易进行染色。
进一步地，所述纳米氧化锌处理过程为：0.4份L-半胱氨酸溶解于100份水中，秤取3～8份纳米氧化锌加入L-半胱氨酸溶液中，混合均匀，将溶液进行离心、过滤，再将得到的纳米氧化锌进行干燥。
通过采用上述技术方案，L-半胱氨酸溶解于水中，形成均一稳定的溶液，再将纳米氧化锌添加到L-半胱氨酸溶液中，使得L-半胱氨酸小分子能够络合于纳米氧化锌的表面，操作方便，且能够充分的对纳米氧化锌进行表面改性。
进一步地，所述抗氧化剂为茶多酚或植酸。
通过采用上述的技术方案，茶多酚、植酸无毒副作用，且具有抗氧化能力强，能够很好的保护基体。
进一步地，所述促进剂为二甲基苄胺。
通过采用上述的技术方案，二甲基苄胺属于叔胺类催化型固化剂，能够催化环氧基团和羧基的反应，从而将L-半胱氨酸通过羧基和环氧基团的反应连接到甲基丙烯酸甲缩水甘油酯上，L-半胱氨酸的一端又通过巯基和纳米氧化锌连接在一起，从而使得纳米氧化锌和基体之间的吸附力变大，使得纳米氧化锌不容易从基体中脱离出来，提高基体抗菌性的耐久性和稳定性。
进一步地，所述塑料藤条原料还包括有0.5～1.5份紫外线吸收剂。
通过采用上述的技术方案，紫外吸收剂能够吸收紫外线，提高基体的抗紫外性能。
进一步地，所述紫外线吸收剂包括紫外线吸收剂UV-327和紫外线吸收剂UV-9，且所述紫外线吸收剂UV-327为0.4～1.0份，所述紫外线吸收剂UV-9为0.1～0.5份。
通过采用上述的技术方案，紫外线吸收剂UV-327的吸收波长范围为300nm-380nm，紫外线吸收剂UV-9的吸收波长范围为270-340nm，UV-327和UV-9的复配使用，能够对波长为270-380nm的紫外线进行吸收，从而扩大吸收的紫外线波长的范围，进一步提高基体的抗紫外线能力。
为实现上述第二个目的，本发明提供了如下技术方案：
一种抗菌塑料藤条的制备方法，包括以下步骤：
(1)按规定称量UHMWPE、LDPE、甲基丙烯酸缩水甘油酯以及引发剂进行密炼，密炼条件设置为180℃，得到接枝共聚物；
(2)按规定称量L-半胱氨酸，溶解于水中形成L-半胱氨酸水溶液，称量纳米氧化锌添加入L-半胱氨酸溶液中，混合均匀，然后将混合溶液进行离心过滤，并将得到的颗粒进行干燥，得到L-半胱氨酸改性后的纳米氧化锌；
(3)将上述步骤得到的接枝共聚物、改性后的纳米氧化锌以及促进剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂进行混合并熔融挤出，待挤出后进行冷却、剪切、造粒。
优选地，在步骤(2)中，通过超声进行混合，时间为2～3min。
通过采用上述技术方案，超声能够促进纳米氧化锌快速的均匀分布于L-半胱氨酸溶液中，使得纳米氧化锌表面能够吸附更多的L-半胱氨酸小分子，并且纳米氧化锌表面经过L-半胱氨酸改性后更不易发生团聚，能够更好的分布于溶液中。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、由于本发明采用UHMWPE和LDPE混合物，使得UHMWPE具有更好的流动性，由于在PE混合物中共聚了甲基丙烯酸缩水甘油酯，提高了基体的极性，有利于后期的染色，纳米氧化锌具有很好的抗菌性能，纳米氧化锌经过L-半胱氨酸改性之后，表面能够带有羧基，甲基丙烯酸缩水甘油酯上的环氧基能够和羧基反应，从而提高了基体和纳米氧化锌之间的吸附力，纳米氧化锌不容易脱落，使得基体的抗菌性更持久。
2、本发明中在基体中还添加有抗氧化剂和紫外线吸收剂，能够提高基体热稳定性和光稳定性。
综上所述，通过UHMWPE和LDPE能够提高UHMWPE加工时候的流动性，并且在其中共聚甲基丙烯酸缩水甘油酯，使得基体中带有极性基团，能够提高染色后的色牢度，通过使用L-半胱氨酸对氧化锌进行表面改性，使得环氧基团能够和羧基反应，提高纳米氧化锌在基体内的牢固度，纳米氧化锌的抗菌效果能够减少基体发生霉变的可能。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
以下实施例中的UHMWPE和LDPE选自芜湖华武塑业有限公司；甲基丙烯酸缩水甘油酯选自南京荣安化工科技有限公司；抗氧化剂、二甲基苄胺选自南京鑫悦化工有限公司；三苯基膦选自江苏必胜化工有限公司；紫外线吸收剂选自瑞奇特新材料有限公司；引发剂选用过氧化二异丙苯(DCP)且选自；L-半胱氨酸选自上海阿拉丁试剂有限公司。
实施例
(1)按规定称量UHMWPE、LDPE、甲基丙烯酸缩水甘油酯以及引发剂进行密炼，密炼条件设置为180℃，得到接枝共聚物；
(2)按规定称量L-半胱氨酸，溶解于水中形成L-半胱氨酸水溶液，称量纳米氧化锌添加入L-半胱氨酸溶液中，混合均匀，然后将混合溶液进行离心过滤，并将得到的颗粒进行干燥，得到L-半胱氨酸改性后的纳米氧化锌；
(3)将上述步骤得到的接枝共聚物、改性后的纳米氧化锌以及促进剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂进行混合并熔融挤出，待挤出后进行冷却、剪切、造粒。
实施例1-4以及对比例1-5采用上述的方法制备耐老化抗菌塑料藤条，原料用量如表1所示。
表1实施例1-4以及对比例1-5原料用量表
实施例5-7以及对比例6-9采用上述的方法制备耐老化抗菌塑料藤条，原料用量如表2所示。
表2实施例5-7以及对比例6—9原料用量表
性能检测试验
将实施例1-7以及对比例1-9制得的试样支撑相应的样条，根据如下测试标准或方法进行测试：
熔融指数：参照GB/T3682-2000的标准测试；
热氧老化：参照GB/T 7141对试样进行热氧老化，并测试热氧老化前后的拉伸强度保持率，拉伸强度保持率＝(热氧老化后拉伸后强度/热氧老化前拉伸后强度)×100％；
抗紫外老化测试；利用紫外加速老化试验箱，对试样进行照射，照射时间为80h，并测试抗紫外老化前后的拉伸强度保持率，拉伸强度保持率＝(抗紫外老化后拉伸后强度/抗紫外老化前拉伸后强度)×100％；
疲劳测试：通过弯曲疲劳试验机对样条进行弯曲疲劳测试；然后再对弯曲疲劳后的试样进行抗菌测试；
抗菌性能测试：参照QB/T 2591-2003A对试样进行抗菌性能测试，测试菌种为大肠杆菌；抗菌率标准偏差：参照QB/T 2591-2003A对试样进行抗菌性能测试，测试菌种为大肠杆菌，将每个实施例中的产品随机选3个试样进行抗菌测试，并计算抗菌率的标准偏差；色牢度测试：用染料对试样进行染色，经过水浸泡8h后，参照GB/T 251-2008的方法进行色牢度检测；
拉伸强度：参照GB1040-92的标准对试样进行拉伸强度的测试。
检测性能
将实施例1-7以及对比例1-9采用上述的方法制备耐老化抗菌塑料藤条，检测性能如表3所示。
表3实施例1-7以及对比例1-9的性能测试表
从表3中可以看出，通过实施例1和对比例1、2的对比可以看出，UHMWPE具有很低的熔融指数，流动性差，当和LDPE共混后熔融指数上升，能够提高流动性。从抗菌率的标准偏差中可以看出UHMWPE和LDPE具有更好的流动性，使得纳米氧化锌能够在基体中分布的更加均匀。
通过实施例1、2、3的对比看出，随着纳米氧化锌含量的增加，基体的抗菌效率升高，并且通过实施例4和对比例5的对比可以看出，没有添加纳米氧化锌时，基体不具备抗菌性。
通过实施例1和对比例3的对比可以看出，甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚到UHMWPE、LDPE中后，色牢度等级升高，说明甲基丙烯酸缩水甘油酯更有利于基体染色。
通过实施例1、4、5以及对比例6的对比可以看出，随着紫外线吸收剂的含量增加，基体的抗紫外线能力升高，当没有添加紫外线吸收剂时，抗紫外线能力很低。通过实施例6、7和对比例7可以看出，茶多酚，植酸都具有很好的抗氧化的能力，能够提高基体的抗热氧老化能力。
通过实施例4和对比例4的对比可以看出，L-半胱氨酸能够对纳米氧化锌起到固定作用，使得经过疲劳后，抗菌性能力没有下降，没有L-半胱氨酸时，抗菌性下降的快，说明纳米氧化锌颗粒掉落。
通过实施例7以及对比例8、9的对比可以看出，促进剂能够促进甲基丙烯酸缩水甘油酯和L-半胱氨酸上的羧基反应，并且二甲基苄胺的促进效果要优于三苯基膦的促进效果。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (8)
1.一种抗菌塑料藤条，其特征在于，其原料按质量份数计，包括如下组份：
PE混合物 100份
甲基丙烯酸缩水甘油酯10份
引发剂 0.1份
纳米氧化锌3～8份
促进剂 0.1份
抗氧化剂3～5份
所述PE混合物包括95份UHMWPE和5份LDPE，所述纳米氧化锌表面通过沾染L-半胱氨酸进行处理。
2.根据权利要求1所述的一种抗菌塑料藤条，其特征在于，所述纳米氧化锌处理过程为：0.4份L-半胱氨酸溶解于100份水中，秤取3～8份纳米氧化锌加入L-半胱氨酸溶液中，混合均匀，将溶液进行离心、过滤，再将得到的纳米氧化锌进行干燥。
3.根据权利要求1所述的一种抗菌塑料藤条，其特征在于，所述抗氧化剂为茶多酚或植酸。
4.根据权利要求1所述的一种抗菌塑料藤条，其特征在于，所述促进剂为二甲基苄胺。
5.根据权利要求1所述的一种抗菌塑料藤条，其特征在于，所述塑料藤条原料还包括有0.5～1.5份紫外线吸收剂 。
6.根据权利要求5所述的一种抗菌塑料藤条，其特征在于，所述紫外线吸收剂包括紫外线吸收剂UV-327和紫外线吸收剂UV-9，且所述紫外线吸收剂UV-327为0.4～1.0份，所述紫外线吸收剂UV-9为0.1～0.5份。
7.如权利要求1-6中任一项权利要求所述的一种抗菌塑料藤条的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按规定称量UHMWPE、LDPE、甲基丙烯酸缩水甘油酯以及引发剂进行密炼，密炼条件设置为180℃，得到接枝共聚物；
（2）按规定称量L-半胱氨酸，溶解于水中形成L-半胱氨酸水溶液，称量纳米氧化锌添加入L-半胱氨酸溶液中，混合均匀，然后将混合溶液进行离心过滤，并将得到的颗粒进行干燥，得到L-半胱氨酸改性后的纳米氧化锌；
（3）将上述步骤得到的接枝共聚物、改性后的纳米氧化锌以及促进剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂进行混合并熔融挤出，待挤出后进行冷却、剪切、造粒。
8.权利要求7所述的一种抗菌塑料藤条的制备方法，其特征在于，在步骤（2）中，通过超声进行混合，时间为2～3min。
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