CN112521712A - 一种耐黄变抗菌聚烯烃材料及水培用水槽 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种耐黄变抗菌聚烯烃材料及水培用水槽，所述聚烯烃材料按重量份包括下述组分：聚烯烃树脂100份、抗菌功能剂0.1‑1份、抗氧剂0.1‑1份；其中，所述抗菌功能剂为改性石墨烯载银复合抗菌剂。本发明提出的这种耐黄变抗菌聚烯烃材料可以同时具有分散性好，综合抗菌性能优，且不会造成高聚物制品黄变的优点。
Description
技术领域
本发明涉及材料技术领域，尤其涉及一种耐黄变抗菌聚烯烃材料及水培用水槽。
背景技术
随着人民物质文化生活水平的提高，水培养殖越来越普及，科学技术的发展也使无土栽培技术得到了广泛的应用。但是水中菌类或藻类一直长期困扰着水培养殖领域的从业者。例如随着时间的推移，水培用水槽的表面通常会产生细菌，藻类等微生物，既产生恶臭，有损美观，又会导致动物死亡，植物枯萎。
目前，为了解决上述问题，通过开发具有防菌或防藻类功能的水培用水槽来达到防止细菌，藻类生长繁殖的作用，从而保护培养液。但是现有的水培用水槽材料通常是通过在基体材料中直接添加抗菌防藻添加剂来得到，由于抗菌防藻添加剂基本来源于无机抗菌剂，而无机抗菌剂应用最广的是纳米银抗菌剂，虽然表现出较强的抗菌效果，但在与聚合物基体树脂直接复配时极易发生团聚现象，大大影响了其抗菌性能，并且随着时间推移，纳米银抗菌剂受光热等环境影响还会至其所在聚合物基体发生变色。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种耐黄变抗菌聚烯烃材料及水培用水槽，该聚烯烃材料可以同时具有分散性好，综合抗菌性能优，且不会造成高聚物制品黄变的优点。
本发明提出的一种耐黄变抗菌聚烯烃材料，按重量份包括下述组分：聚烯烃树脂100份、抗菌功能剂0.1-1份、抗氧剂0.1-1份；
其中，所述抗菌功能剂为改性石墨烯载银复合抗菌剂。
优选地，所述聚烯烃树脂为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚烯烃弹性体中的至少一种。
优选地，所述抗菌功能剂是通过将氧化石墨烯与硅烷偶联剂KH-550反应得到氨基化氧化石墨烯后，与硝酸银在硼氢化钠的还原剂条件下进行反应得到。
优选地，所述氧化石墨烯是通过Hummers法制备得到。
优选地，所述氧化石墨烯与硅烷偶联剂KH-550的重量比为1:15-30，所述氨基化氧化石墨烯与硝酸银的重量比为1:0.1-0.5。
优选地，所述抗氧剂为抗氧剂3114、1010或DSTP中的至少一种。
优选地，所述聚烯烃树脂为聚丙烯和乙烯-辛烯共聚物的混合物，聚丙烯在230℃，2.16kg条件下熔体流动速率为5-70g/10min的聚丙烯。
优选地，所述耐黄变抗菌聚烯烃材料是通过下述方法制备得到：按重量份将包括聚烯烃树脂100份、抗菌功能剂0.1-1份、抗氧剂0.1-1份的原料在高速混合器中混合5-10min后，加入双螺杆挤出机中熔融挤出，再冷却造粒。
优选地，所述熔融挤出的工艺条件包括：一区140-150℃，二区160-170℃，三区180-190℃，四区180-190℃、五区180-190℃、六区180-190℃、七区170-180℃。
本发明还提出一种水培用水槽，其是由上述聚烯烃材料制成。
本发明中，采用改性石墨烯载银复合抗菌剂作为抗菌功能剂，由于该改性石墨烯载银复合抗菌剂通过将氧化石墨烯与硅烷偶联剂KH-550反应得到的氨基化氧化石墨烯，当其作为银纳米颗粒的载体时，一方面由于氨基化氧化石墨烯表面的氨基基团使得Ag粒子与石墨烯表面形成共价键，既利用了氨基对银的锚定从而防止纳米银在石墨烯表面团聚，也能持久发挥纳米Ag缓释功能，增强银在该体系中的抗菌活性和持久有效性；另一方面，硅烷偶联剂改性后的氧化石墨烯在聚烯烃中具有良好的分散与相容性，因此当将该抗菌功能剂添加到聚烯烃基体时，该抗菌功能添加剂易于分散均匀，有效提高了氧化石墨烯-银源抗菌成分的协同抗菌作用和综合抗菌性能，抗菌效果优异。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明，但是应该明确提出这些实施例用于举例说明，但是不解释为限制本发明的范围。
实施例1
一种耐黄变抗菌聚烯烃材料，按重量份计，包括如下组分：聚丙烯(乙烯/丙烯嵌段共聚物，230℃、2.16kg负荷下熔体流动速率为26g/10min)90份、乙烯-辛烯共聚物POE(ENGAGE 8207)10份、抗菌功能剂0.5份、抗氧剂(Irganox1010)0.5份；
其中，所述抗菌功能剂采用下述方法制备得到：将1g鳞片石墨加入到由120mL浓硫酸和15mL浓磷酸组成的混合溶液中分散均匀，再缓慢加入6g KMnO4，完毕后在50℃水浴中搅拌反应2h，反应结束后缓慢滴加H2O2(30wt％)溶液，搅拌直至反应液变为金黄色，再用盐酸离心洗涤，并用去离子水反复冲洗直至溶液呈中性，过滤，烘干，得到氧化石墨烯；将20g硅烷偶联剂KH550加入到由70mL乙醇和10mL去离子水组成的混合溶液中分散均匀，再加入1g氧化石墨烯搅拌使其分散均匀，在50℃水浴中搅拌反应4h，反应结束后离心分离，再分别用无水乙醇与去离子水洗涤，烘干并研磨成粉，得到到氨基化氧化石墨烯；将1g氨基化氧化石墨烯加入到150mL二甲基酰胺DMF中分散均匀，再加入0.1g十二烷基硫酸钠超声分散均匀，接着加入0.3g硝酸银搅拌均匀，在避光条件下加入0.1g硼氢化钠NaBH4后，保持避光环境在70℃水浴中搅拌反应6h，反应结束后过滤，洗涤，烘干，得到所述抗菌功能剂；
上述耐黄变抗菌聚烯烃材料采用下述方法制备得到：按重量份计，将上述聚丙烯90份、乙烯-辛烯共聚物POE10份、抗菌功能剂0.5份、抗氧剂0.5份加入高速混合机中混合5min，得到混合料；将该混合料加入双螺杆挤出机进行挤出，双螺杆挤出机包括顺次排布的七个温度区，第一温度区的温度为150℃，第二温度区的温度为170℃，第三温度区的温度为190℃，第四温度区的温度为190℃，第五温度区的温度为190℃，第六温度区的温度为190℃，第七温度区的温度为180℃，再经造粒机造粒，即得到所述耐黄变抗菌聚烯烃材料。
实施例2
一种耐黄变抗菌聚烯烃材料，按重量份计，包括如下组分：聚丙烯(乙烯/丙烯嵌段共聚物，230℃、2.16kg负荷下熔体流动速率为26g/10min)90份、乙烯-辛烯共聚物POE(ENGAGE 8207)10份、抗菌功能剂0.1份、抗氧剂(Irganox1010)0.1份；
其中，所述抗菌功能剂采用下述方法制备得到：将1g鳞片石墨加入到由120mL浓硫酸和15mL浓磷酸组成的混合溶液中分散均匀，再缓慢加入6g KMnO4，完毕后在50℃水浴中搅拌反应2h，反应结束后缓慢滴加H2O2(30wt％)溶液，搅拌直至反应液变为金黄色，再用盐酸离心洗涤，并用去离子水反复冲洗直至溶液呈中性，过滤，烘干，得到氧化石墨烯；将30g硅烷偶联剂KH550加入到由100mL乙醇和15mL去离子水组成的混合溶液中分散均匀，再加入1g氧化石墨烯搅拌使其分散均匀，在50℃水浴中搅拌反应4h，反应结束后离心分离，再分别用无水乙醇与去离子水洗涤，烘干并研磨成粉，得到到氨基化氧化石墨烯；将1g氨基化氧化石墨烯加入到150mL二甲基酰胺DMF中分散均匀后，加入0.1g十二烷基硫酸钠超声分散均匀，再加入0.5g硝酸银搅拌均匀后，在避光条件下加入0.15g硼氢化钠NaBH4后，保持避光环境在70℃水浴中搅拌反应6h，过滤，洗涤，烘干，得到所述抗菌功能剂；
上述耐黄变抗菌聚烯烃材料采用下述方法制备得到：按重量份计，将上述聚丙烯90份、乙烯-辛烯共聚物POE 10份、抗菌功能剂0.1份、抗氧剂0.1份加入高速混合机中混合5min，得到混合料；将该混合料加入双螺杆挤出机进行挤出，双螺杆挤出机包括顺次排布的七个温度区，第一温度区的温度为140℃，第二温度区的温度为160℃，第三温度区的温度为180℃，第四温度区的温度为180℃，第五温度区的温度为180℃，第六温度区的温度为190℃，第七温度区的温度为180℃，再经造粒机造粒，即得到所述耐黄变抗菌聚烯烃材料。
实施例3
一种耐黄变抗菌聚烯烃材料，按重量份计，包括如下组分：聚丙烯(乙烯/丙烯嵌段共聚物，230℃、2.16kg负荷下熔体流动速率为26g/10min)90份、乙烯-辛烯共聚物POE(ENGAGE 8207)10份、抗菌功能剂1份、抗氧剂(Irganox 3114)1份；
其中，所述抗菌功能剂采用下述方法制备得到：将1g鳞片石墨加入到由120mL浓硫酸和15mL浓磷酸组成的混合溶液中分散均匀，再缓慢加入6g KMnO4，完毕后在50℃水浴中搅拌反应2h，反应结束后缓慢滴加H2O2(30wt％)溶液，搅拌直至反应液变为金黄色，再用盐酸离心洗涤，并用去离子水反复冲洗直至溶液呈中性，过滤，烘干，得到氧化石墨烯；将15g硅烷偶联剂KH550加入到由70mL乙醇和10mL去离子水组成的混合溶液中分散均匀，再加入1g氧化石墨烯搅拌使其分散均匀，在50℃水浴中搅拌反应4h，反应结束后离心分离，再分别用无水乙醇与去离子水洗涤，烘干并研磨成粉，得到到氨基化氧化石墨烯；将1g氨基化氧化石墨烯加入到150mL二甲基酰胺DMF中分散均匀后，加入0.1g十二烷基硫酸钠超声分散均匀，再加入0.1g硝酸银搅拌均匀后，在避光条件下加入0.1g硼氢化钠NaBH4后，保持避光环境在70℃水浴中搅拌反应6h，反应结束后过滤，洗涤，烘干，得到所述抗菌功能剂；
上述耐黄变抗菌聚烯烃材料采用下述方法制备得到：按重量份计，将上述聚丙烯90份、乙烯-辛烯共聚物POE10份、抗菌功能剂1份、抗氧剂1份加入高速混合机中混合5min，得到混合料；将该混合料加入双螺杆挤出机进行挤出，双螺杆挤出机包括顺次排布的七个温度区，第一温度区的温度为150℃，第二温度区的温度为170℃，第三温度区的温度为190℃，第四温度区的温度为190℃，第五温度区的温度为190℃，第六温度区的温度为190℃，第七温度区的温度为180℃，再经造粒机造粒，即得到所述耐黄变抗菌聚烯烃材料。
对比例1
一种聚烯烃材料，按重量份计，包括如下组分：聚丙烯(乙烯/丙烯嵌段共聚物，230℃、2.16kg负荷下熔体流动速率为26g/10min)90份，乙烯-辛烯共聚物POE(ENGAGE 8207)10份，抗氧剂(Irganox 1010)0.5份。
上述聚烯烃材料采用下述方法制备得到：按重量份计，将上述聚丙烯90份、乙烯-辛烯共聚物POE10份、抗氧剂0.5份加入高速混合机中混合5min，得到混合料；将该混合料加入双螺杆挤出机进行挤出，双螺杆挤出机包括顺次排布的七个温度区，第一温度区的温度为150℃，第二温度区的温度为170℃，第三温度区的温度为190℃，第四温度区的温度为190℃，第五温度区的温度为190℃，第六温度区的温度为190℃，第七温度区的温度为180℃，再经造粒机造粒，即得到所述聚烯烃材料。
对比例2
一种聚烯烃材料，按重量份计，包括如下组分：聚丙烯(乙烯/丙烯嵌段共聚物，230℃、2.16kg负荷下熔融指数为26g/10min)90份、乙烯-辛烯共聚物POE(ENGAGE 8207)10份、载银氧化石墨烯0.5份、抗氧剂(Irganox 1010)0.5份；
其中，所述载银氧化石墨烯采用下述方法制备得到：将1g鳞片石墨加入到由120mL浓硫酸和15mL浓磷酸组成的混合溶液中分散均匀，再缓慢加入6g KMnO4，完毕后在50℃水浴中搅拌反应2h，反应结束后缓慢滴加H2O2(30wt％)溶液，搅拌直至反应液变为金黄色，再用盐酸离心洗涤，并用去离子水反复冲洗直至溶液呈中性，过滤，烘干，得到氧化石墨烯；将1g氧化石墨烯加入到150mL二甲基酰胺DMF中分散均匀后，加入0.1g十二烷基硫酸钠超声分散均匀，再加入0.3g硝酸银搅拌均匀后，在避光条件下加入0.1g硼氢化钠NaBH4后，保持避光环境在70℃水浴中搅拌反应6h，过滤，洗涤，烘干，得到所述载银氧化石墨烯；
上述聚烯烃材料采用下述方法制备得到：按重量份计，将上述聚丙烯90份、乙烯-辛烯共聚物POE10份、载银氧化石墨烯0.5份、抗氧剂0.5份加入高速混合机中混合5min，得到混合料；将该混合料加入双螺杆挤出机进行挤出，双螺杆挤出机包括顺次排布的七个温度区，第一温度区的温度为150℃，第二温度区的温度为170℃，第三温度区的温度为190℃，第四温度区的温度为190℃，第五温度区的温度为190℃，第六温度区的温度为190℃，第七温度区的温度为180℃，再经造粒机造粒，即得到所述聚烯烃材料。
将实施例和对比例获得的聚烯烃材料进行下述方法所示的性能测试，结果参照表1。
抗菌性能测试：参照QB/T2591-2003《抗菌塑料抗菌性能试验方法和抗菌效果》标准进行抗菌性能的测试(检测用菌：大肠杆菌ATCC 25922，金黄葡萄球菌ATCC6538)；
防霉性能测试：参照QB/T2591-2003《抗菌塑料抗菌性能试验方法和抗菌效果》进行防霉性能测试；
表1实施例1-4和对比例1-2对应获得的聚烯烃材料的测试结果
从表中数据可以看出，实施例采用所制备的抗菌功能剂，赋予聚丙烯更好的抗菌防霉效果，并且虽然抗菌功能剂加入量虽少，但抗菌防霉效果却能达到令人满意的效果。并且本发明所述抗菌功能剂在加工聚烯烃材料制品过程中，或者使用聚烯烃材料制品的过程中，抗菌功能剂均未发生任何黄变现象。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种耐黄变抗菌聚烯烃材料，其特征在于，按重量份包括下述组分：聚烯烃树脂100份、抗菌功能剂0.1-1份、抗氧剂0.1-1份；
其中，所述抗菌功能剂为改性石墨烯载银复合抗菌剂。
2.根据权利要求1所述的耐黄变抗菌聚烯烃材料，其特征在于，所述聚烯烃树脂为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚烯烃弹性体中的至少一种。
3.根据权利要求1-2任一项所述的耐黄变抗菌聚烯烃材料，其特征在于，所述抗菌功能剂是通过将氧化石墨烯与硅烷偶联剂KH-550反应得到氨基化氧化石墨烯后，与硝酸银在硼氢化钠的还原剂条件下进行反应得到。
4.根据权利要求3所述的耐黄变抗菌聚烯烃材料，其特征在于，所述氧化石墨烯是通过Hummers法制备得到。
5.根据权利要求3或4所述的耐黄变抗菌聚烯烃材料，其特征在于，所述氧化石墨烯与硅烷偶联剂KH-550的重量比为1:15-30，所述氨基化氧化石墨烯与硝酸银的重量比为1:0.1-0.5。
6.根据权利要求1-5任一项所述的耐黄变抗菌聚烯烃材料，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂3114、1010或DSTP中的至少一种。
7.根据权利要求1-6任一项所述的耐黄变抗菌聚烯烃材料，其特征在于，所述聚烯烃树脂为聚丙烯和乙烯-辛烯共聚物的混合物，聚丙烯在230℃，2.16kg条件下熔体流动速率为5-70g/10min的聚丙烯。
8.根据权利要求1-7任一项所述的耐黄变抗菌聚烯烃材料，其特征在于，所述耐黄变抗菌聚烯烃材料是通过下述方法制备得到：按重量份将包括聚烯烃树脂100份、抗菌功能剂0.1-3份、抗氧剂0.1-1份的原料在高速混合器中混合5-10min后，加入双螺杆挤出机中熔融挤出，再冷却造粒。
9.根据权利要求8所述的耐黄变抗菌聚烯烃材料，其特征在于，所述熔融挤出的工艺条件包括：一区140-150℃，二区160-170℃，三区180-190℃，四区180-190℃、五区180-190℃、六区180-190℃、七区170-180℃。
10.一种水培用水槽，其特征在于，所述水槽是由权利要求1-9任一项所述的聚烯烃材料制成。
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|---|---|---|---|---|
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