CN113429663A - 一种天然中草药抗菌防霉复合塑料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种天然中草药抗菌防霉复合塑料及其制备方法，通过挑选具有抗菌防霉的中草药，筛选，混合、粉碎、过滤后，置于反应容器中，边搅拌，边加入表面处理剂，混合均匀后，干燥得到预处理药粉；将塑料颗粒和预处理药粉加入平行双螺杆挤出机中，挤出造粒，得到具有抗菌防霉效果的复合塑料粒子；将复合塑料粒子均化干燥后，封装备用。本发明操作方法简单，原料方便易得，将中草药作为天然抗菌防霉剂添加至塑料中，纯天然无毒副作用，制备的复合材料具有广谱的抗菌性，抑菌率高、抗菌性好、抗菌持久，并且由于具有中草药的芳香，具有驱防蝇虫等功效，还具有很好的感官辨识功能，更容易让消费者直观感受和认可。

Description

一种天然中草药抗菌防霉复合塑料及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种天然中草药抗菌防霉复合塑料及其制备方法。

背景技术

塑料制品被广泛应用于汽车、电子通讯、家用电器、建材、办公用品、包装、建筑、纺织、医疗器械、机械设备等各个领域。但由于塑料制品不具有抗菌性，其制品用一段时间过后，表面容易被微生物吸附，滋生各种细菌、霉菌、真菌等有害微生物，给人类健康带来了巨大的威胁，同样，抗菌防霉剂可以有效地解决塑料制品的防霉问题。抗菌剂按结构主要分为无机、有机和天然三大类。无机抗菌剂采用银、锌、铜等金属离子为抗菌剂，以磷酸盐、膨润土、沸石等多孔无机非金属材料为载体制得，具有抗菌效率高，耐热性强，但容易氧化变色而使抗菌能力降低乃至失效，力学性能大幅度下降，用量相对较大，成本高，市场推广困难。有机抗菌剂包括季胺盐类、咪唑类、吡啶类、有机金属类等，虽然杀菌效率较高，添加量较少，但耐热性差，易析出，毒性较大，不仅抗菌持久性短，而且被人体吸收，对人体健康会造成很大的潜在危害，实用价值不高。与之相比，天然抗菌剂是从植物、动物或生物中提取的，其来源广泛，成本低，具有安全无毒、抗菌效率高、耐热性佳、颜色稳定性好、不易产生耐药性和环境友好等优点，故其应用和研究越来越受到人们的重视。

发明内容

为了克服上述技术缺陷的不足，本发明提供了一种天然中草药抗菌防霉复合塑料及其制备方法。

为了达到上述目的，一方面，本发明提供一种天然中草药抗菌防霉复合塑料的制备方法，关键在于包括以下步骤：

步骤一、挑选具有抗菌防霉的中草药，混合、粉碎、过滤后，制成复合药粉；

步骤二、将复合药粉置于反应容器中，边搅拌，边加入表面处理剂，混合均匀后，干燥得到预处理药粉；

步骤三、将塑料颗粒和预处理药粉加入平行双螺杆挤出机中，挤出造粒，得到复合塑料粒子；

步骤四、将复合塑料粒子均化干燥后，封装备用。

优选的，所述中草药包括降香黄檀、黄花梨木、小叶紫檀、紫檀木、沉香木、老山檀、黑檀、绿檀、檀香木、酸枝木、鸡翅木、乌木、紫檀瘤、金丝楠木、花奇楠木、黄杨木、血龙木、蛇纹木、铁梨木、麻梨疙瘩、樟木、艾叶、菖蒲、藁本、山奈、甘松、芫荽、佩兰、香泽兰、豆蔻、榧子、香橼、佛手、玉兰、茴香、菩提香、皮袋香、茉莉、月季、金银花、赤芍、白芍、藿香、龙涎香、白花榔、苏梗、苏叶、和欢、排草、野紫苏、香茅、随手香、山合香、神草香、香根芹、防己、砂仁、陈皮、丁香、花椒、大料、小茴香、木香、白芷、三萘、干姜、良姜、肉桂、肉寇、细辛、苍术、紫苏、海棠、缅栀子、曲蕊姜、薄荷、黄皮果、榅桲、煅石膏、磁石、滑石粉、紫石英、鹅管石、硼砂、轻粉、海藻石、玛瑙、胆矾、龙骨、大青盐、白石英、钟乳石、铜绿、石燕、雄黄、芒硝、寒水石、紫硇砂、代赭石、朱砂、云母、伏龙肝、硫黄、白矾、枯矾中的至少一种。

优选的，所述复合药粉的粒径为1-50μm。

优选的，所述步骤二中低速搅拌复合药粉，并同时将表面处理剂喷淋至复合药粉中，表面处理剂喷淋完毕后继续搅拌3-5min。

优选的，所述表面处理剂为异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、邻苯二甲酸脂、3-三乙氧基甲硅烷基-1-丙胺中的任意一种或两种以上的混合。

优选的，所述塑料包括PE、PP、PS、PC、PVC、ABS、EVA、PU、TPU、PA、橡胶中的至少一种。

优选的，所述步骤三中塑料颗粒与相容剂和润滑剂混合后搅拌均匀后，通过主喂料口加入到平行双螺杆挤出机，预处理药粉通过侧喂料口加入到平行双螺杆挤出机。

优选的，各组分的质量份数如下：塑料颗粒10-99份、预处理药粉1-90份。

优选的，各组分的质量份数如下：塑料颗粒10-99份、相容剂0.2-2份、润滑剂0.5-1份、预处理药粉1-90份。

优选的，控制平行双螺杆挤出机挤出温度为110～250℃，螺杆转速为100～300转/分，喂料机转速为10～50转/分。

优选的，所述步骤四中干燥温度为80-100℃，干燥时间3-5小时。

上述方法所给出的配方是保证本发明产生所期望效果的基本配方，是本发明的技术核心，然而在实际应用中，完全可以在本发明配方的基础上，根据各种需要添加相容剂、润滑剂、抗氧剂、增塑剂、增韧剂等，这些都属于本领域公知的常识，且只要控制适当，也不会对本发明产生负面影响。

相容剂包括马来酸酐接枝的聚乙烯或聚丙烯、乙烯/马来酸酐共聚物、乙烯/丙烯酸烷基酯/马来酸酐三元共聚物、乙烯/醋酸乙烯酯/马来酸酐三元共聚物以及乙烯/丙烯酸烷基酯/甲基丙烯酸缩水甘油酯的三元共聚物等。

润滑剂包括石油型润滑剂如油、石蜡和液体石蜡；煤焦油型润滑剂如煤焦油和煤焦油沥青；脂肪油型润滑剂如蓖麻油、亚麻子油、菜籽油和椰子油；浮油、蜡类如蜂蜡、巴西棕榈蜡和羊毛脂；脂肪酸和脂肪酸盐如蓖麻油酸、棕榈酸、硬脂酸钡、硬脂酸钙和月桂酸锌；以及合成聚合物物质如石油树脂等。

抗氧剂包括酚类抗氧剂、胺类抗氧化剂、有机亚磷酸酯、亚膦酸酯、或硫代增效化合物等。

增塑剂包括邻苯二甲酸二异癸酯、邻苯二甲酸二异十一烷酯、邻苯二甲酸二(碳9至碳11)烷基酯等邻苯二甲酸酯和苯偏三酸三辛酯、苯偏三酸三-2-乙基己酯、苯偏三酸三(十三烷)酯、苯偏三酸三(碳7至碳9或碳7至碳11)烷基酯等苯偏三酸酯等。

另一方面，提供一种天然中草药抗菌防霉复合塑料，关键在于：采用以上天然中草药抗菌防霉复合塑料的制备方法制得。

本发明的有益效果是：本发明所提供的一种天然中草药抗菌防霉复合塑料及其制备方法，操作方法简单，原料方便易得，且环境友好，将中草药作为天然抗菌剂添加至塑料中，功能显著，纯天然无毒副作用，与传统化学制抗菌防霉剂相比更安全可靠，制备的复合材料具有广谱的抗菌性，抑菌率高、抗菌性好、抗菌持久，有效抑制各种细菌、霉菌、真菌等有害微生物的滋生，并且由于具有中草药的芳香，具有驱防蝇虫等功效，还具有很好的感官辨识功能，容易让消费者直观感受和认可；制备的天然中草药抗菌防霉复合塑料可以用于制备日常用餐具、奶瓶、玩具、牙刷丝、输液器、纺织面料、小家电等领域，蕴含着巨大的社会、生态和经济效益。

具体实施方法：

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。但这些实施例仅限于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。

实施例1制备天然中草药抗菌防霉复合塑料

步骤一、挑选降香黄檀5份、黄花梨木5份、小叶紫檀5份、紫檀木8份、沉香木1份、老山檀15份、黑檀7份、绿檀5份、檀香木6份、酸枝木5份、鸡翅木13份、乌木8份、紫檀瘤10份、金丝楠木3份、花奇楠木1份、黄杨木5份、血龙木3份，经过粉碎、混合、筛选后，制成粒径为1μm的复合药粉；

步骤二、将复合药粉置于反应容器中，边低速搅拌边将质量浓度为20％的异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯醇溶液喷淋至复合药粉中，混合均匀后，干燥得到预处理药粉；其中，异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯醇溶液与复合药粉的质量比为1.5：1；

步骤三、将PE颗粒10份、预处理药粉90份、0.2份相容剂、1份润滑剂、1份抗氧剂、2份增塑剂加入平行双螺杆挤出机中，挤出造粒，得到复合塑料粒子；其中，控制平行双螺杆挤出机挤出温度为110～200℃，螺杆转速为100～250转/分，喂料机转速为10～50转/分；

步骤四、将复合塑料粒子在80℃下进行均化干燥4-5h后，封装备用。

实施例2制备天然中草药抗菌防霉复合塑料

步骤一、挑选蛇纹木10份、铁梨木12份、麻梨疙瘩5份、樟木8份、柏木8份、白芷11份、三萘15份、干姜5份、良姜7份、肉桂10份、肉寇12份，经过粉碎、混合、筛选后，制成粒径为50μm的复合药粉；

步骤二、将复合药粉置于反应容器中，边低速搅拌边将质量浓度为20％的γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷醇溶液喷淋至复合药粉中，混合均匀后，干燥得到预处理药粉；其中，γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷醇溶液与复合药粉的质量比为1.5：1；

步骤三、将ABS颗粒99份、预处理药粉1份、4份相容剂、3份润滑剂、1.5份抗氧剂、3份增塑剂加入平行双螺杆挤出机中，挤出造粒，得到复合塑料粒子；其中，控制平行双螺杆挤出机挤出温度为180～250℃，螺杆转速为150～300转/分，喂料机转速为20～50转/分；

步骤四、将复合塑料粒子在100℃下进行均化干燥3-4h后，封装备用。

实施例3制备天然中草药抗菌防霉复合塑料

步骤一、挑选小叶紫檀7份、紫檀木5份、沉香木8份、老山檀3份、紫苏15份、海棠8份、霍香10份、缅栀子12份、曲蕊姜7份、柏木5份、薄荷8份、黄皮果10份、榅桲12份，经过粉碎、混合、筛选后，制成粒径为35μm的复合药粉；

步骤二、将复合药粉置于反应容器中，边低速搅拌边将质量浓度为20％的γ-巯丙基三乙氧基硅烷醇溶液喷淋至复合药粉中，混合均匀后，干燥得到预处理药粉；其中，γ-巯丙基三乙氧基硅烷醇溶液与复合药粉的质量比为1.5：1；

步骤三、将PC颗粒75份、预处理药粉20份、2份相容剂、1.5份润滑剂、2份抗氧剂、3份增塑剂加入平行双螺杆挤出机中，挤出造粒，得到复合塑料粒子；其中，控制平行双螺杆挤出机挤出温度为210～230℃，螺杆转速为150～250转/分，喂料机转速为20～50转/分；

步骤四、将复合塑料粒子在85℃下进行均化干燥后，封装备用。

实施例4制备天然中草药抗菌防霉复合塑料

步骤一、挑选黄杨木12份、血龙木8份、蛇纹木5份、铁梨木3份、麻梨疙瘩10份、樟木15份、柏木8份、木香7份、白芷8份、三萘7份、干姜13份、良姜10份、肉桂12份、肉寇6份，经过粉碎、混合、筛选后，制成粒径为20μm的复合药粉；

步骤二、将复合药粉置于反应容器中，边低速搅拌边将质量浓度为20％的γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶液喷淋至复合药粉中，混合均匀后，干燥得到预处理药粉，其中，γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶液与复合药粉的质量比为1.5：1；

步骤三、将TPU颗粒89份、预处理药粉16份、3.2份相容剂、2.5份润滑剂、0.5份抗氧剂、2.5份增塑剂加入平行双螺杆挤出机中，挤出造粒，得到复合塑料粒子；其中，控制平行双螺杆挤出机挤出温度为190～220℃，螺杆转速为150～250转/分，喂料机转速为20～50转/分；

步骤四、将复合塑料粒子在90℃下进行均化干燥3-4h后，封装备用。

对比例1

与实施例3不同在于，选取噻苯咪唑替代复合药粉制备而成。

对比例2

与实施例3不同在于，选取有Zn系抗菌剂替代复合药粉制备而成。

将本发明制备的实施例1-4与对比例1-2进行如下性能测试，测试结果如表1所示：

(1)抗菌性测试：JIS Z 2801-2010《抗菌产品--抗菌活性和效果试验》规定的抗菌性能测试方法测定；

(2)防霉性测试：按照JIS Z 2911-2010《抗霉性测试方法》中的方法A测定。

最后需要说明，上述描述仅为本发明的优选实施例，本领域的技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种天然中草药抗菌防霉复合塑料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、挑选具有抗菌防霉功效的植物，混合、粉碎、过滤后，制成一定粒径的复合药粉；

步骤二、将复合药粉置于反应容器中，边搅拌，边加入表面处理剂，混合均匀后，干燥得到预处理药粉；

步骤三、将塑料颗粒和预处理药粉加入平行双螺杆挤出机中，挤出造粒，得到复合塑料粒子；

步骤四、将复合塑料粒子均化干燥后，封装备用。

2.根据权利要求1所述的一种天然中草药抗菌防霉复合塑料的制备方法，其特征在于所述植物包括降香黄檀、黄花梨木、小叶紫檀、紫檀木、沉香木、老山檀、黑檀、绿檀、檀香木、酸枝木、鸡翅木、乌木、紫檀瘤、金丝楠木、花奇楠木、黄杨木、血龙木、蛇纹木、铁梨木、麻梨疙瘩、樟木、柏木、茱萸、三阴香、麝香、雪莲、艾叶、菖蒲、香泽兰、榧子、防己、丁香、砂仁、陈皮、丁香、花椒、大料、小茴香、木香、白芷、三萘、干姜、良姜、肉桂、肉寇、细辛、甘松、苍术、紫苏、海棠、霍香、缅栀子、曲蕊姜、柏木、薄荷、黄皮果、榅桲、艾叶、菖蒲、藁本、山奈、甘松、芫荽、佩兰、香泽兰、豆蔻、榧子、香橼、佛手、玉兰、茴香、菩提香、皮袋香、茉莉、月季、金银花、赤芍、白芍、藿香、龙涎香、白花榔、苏梗、苏叶、和欢、排草、野紫苏、香茅、随手香、山合香、神草香、香根芹、防己、砂仁、陈皮、丁香、花椒、大料、小茴香、木香、白芷、三萘、干姜、良姜、肉桂、肉寇、细辛、苍术、紫苏、海棠、缅栀子、曲蕊姜、薄荷、黄皮果、榅桲、煅石膏、磁石、滑石粉、紫石英、鹅管石、硼砂、轻粉、海藻石、玛瑙、胆矾、龙骨、大青盐、白石英、钟乳石、铜绿、石燕、雄黄、芒硝、寒水石、紫硇砂、代赭石、朱砂、云母、伏龙肝、硫黄、白矾、枯矾中的至少一种。

3.根据权利要求1或2所述的一种天然中草药抗菌防霉复合塑料的制备方法，其特征在于所述复合药粉的粒径为1-50μm。

4.根据权利要求1或2所述的一种天然中草药抗菌防霉复合塑料的制备方法，其特征在于所述步骤二中低速搅拌复合药粉，并同时将表面处理剂喷淋至复合药粉中，表面处理剂喷淋完毕后继续搅拌3-5min。

5.根据权利要求1或2所述的一种天然中草药抗菌防霉复合塑料的制备方法，其特征在于：所述表面处理剂为异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、邻苯二甲酸脂、3-三乙氧基甲硅烷基-1-丙胺中的任意一种或两种以上的混合。

6.根据权利要求1中所述的一种天然中草药抗菌防霉复合塑料的制备方法，其特征在于所述塑料包括PE、PP、PS、PC、PVC、ABS、EVA、PU、TPU、PA、橡胶中的至少一种。

7.根据权利要求1中所述的一种天然中草药抗菌防霉复合塑料的制备方法，其特征在于各组分的质量份数如下：塑料颗粒10-99份、预处理药粉1-90份。

8.根据权利要求6中所述的一种天然中草药抗菌防霉复合塑料的制备方法，其特征在于控制平行双螺杆挤出机挤出温度为110～250℃，螺杆转速为100～300转/分，喂料机转速为10～50转/分。

9.根据权利要求1或2所述的一种天然中草药抗菌防霉复合塑料的制备方法，其特征在于：所述步骤四中干燥温度为80-100℃，干燥时间为3-5小时。

10.一种天然中草药抗菌防霉复合塑料，其特征在于：采用权利要求1-7任一项所述的方法制备而成。