CN114437442A - 一种可见光催化抑菌塑料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种可见光催化抑菌塑料，由以下重量份组份组成：聚乙烯130‑150份，环氧类增塑剂1‑5份，硅氧烷类偶联剂1‑3份，环氧类稳定剂0.5‑1份，氮掺杂g‑C3N4/TiO2抑菌剂1‑5份。本发明以上述组份在80‑90℃搅拌均匀，放入高速双螺杆挤出机中在180‑210℃塑化造粒，得到可见光催化抑菌塑料。本发明利用氮掺杂g‑C3N4/TiO2纳米材料，拓了宽抑菌剂光谱吸收范围，使抑菌塑料具有在可见光范围催化的抑菌效果，提高了塑料的光催化活性和光催化抑菌效率；氮掺杂g‑C3N4/TiO2纳米材料在塑料中分散均匀，用量非常少就能明显起到抑菌作用且抑菌效果具有长久性。

Description

一种可见光催化抑菌塑料及其制备方法
技术领域
本发明涉及塑料材料领域，具体涉及一种可见光催化抑菌塑料及其制备方法。
背景技术
塑料是我们日常生活中的必需品，如居家建材、食品包装、家用电器等。然而塑料属于有机大分子，且在制备环节会加入其他助剂，所以在适宜条件下，细菌在塑料表面非常容易滋生繁殖并伴随着人们的接触而蔓延传播，危害人类健康。因此，人们对日常生活中接触频繁的塑料制品提出了“抑菌、杀菌”的需求。
目前具有抑菌效果的塑料主要是在制备过程中添加抑菌剂，抑菌剂主要分为有机和无机抑菌剂，无机抑菌剂是金属离子通过物理吸附、离子交换等方法负载于沸石、二氧化钛、陶瓷、磷灰石等载体上。根据抑菌剂的有效成分不同，无机抑菌剂可分为银系（Ag+、Cu2+、Zn2+等金属离子）和光催化系（TiO2、ZnO、WO3）抑菌剂，其中银离子抑菌能力最强，但银离子化学性质非常活泼，较容易转变为棕色的氧化银和还原为黑色的单质银，制约了其更多的应用范围。TiO2因具有价格低廉无毒、催化活性高、稳定性好等优点在光催化系抑菌剂具有广泛的应用前景，然而由于TiO2 的带隙较宽(约3.2 eV)，仅具有波长较短的紫外光催化抑菌活性。而紫外光仅占总太阳光强的大约4%，从而很大程度限制了其广泛应用。可见光占总太阳光强的大约48%，所以拓展TiO2 的光吸收范围以使其能响应可见光，开发一种可见光催化抑菌剂对提高塑料的抑菌效率具有重要意义。
发明内容
为了提高塑料的光催化活性和光催化抑菌效率，本发明提供一种可见光催化抑菌塑料，同时提供了一种制备该抑菌塑料的方法。
一种可见光催化抑菌塑料，其特征在于，所述抑菌塑料由以下重量份的组分制成：
聚乙烯130-150份，增塑剂1-5份，偶联剂1-3份，稳定剂0.5-1份，抑菌剂1-5份；
所述增塑剂为环氧类增塑剂；
所述偶联剂为硅氧烷类偶联剂；
所述稳定剂为环氧类稳定剂；
所述抑菌剂为氮掺杂g-C3N4/TiO2复合纳米材料，其制备方法包括以下步骤：
将一定量的钛酸丁酯和异丁醇的混合液逐滴加于盛有三乙胺、氨水和蒸馏水混合液的烧杯中，剧烈搅拌2 h后加入一定量的三聚氰胺，搅拌均匀后移入反应釜，于100~180℃水热反应10~24h，所得产物经蒸馏水清洗烘干后得到氮掺杂g-C3N4/TiO2复合纳米材料。
一种可见光催化抑菌塑料，其特征在于，所述抑菌塑料的制备方法包括以下步骤：
按重量份将聚乙烯130-150份，增塑剂1-5份，偶联剂1-3份，稳定剂0.5-1份，抑菌剂1-5份放入搅拌机在80-90 ℃搅拌均匀，然后放入高速双螺杆挤出机中在180-210 ℃塑化造粒，得到可见光催化抑菌塑料。
本发明具有的优点和有益效果：利用氮掺杂g-C3N4/TiO2纳米材料，拓了宽抑菌剂光谱吸收范围，使抑菌塑料具有在可见光范围催化的抑菌效果，提高了塑料的光催化活性和光催化抑菌效率；氮掺杂g-C3N4/TiO2纳米材料在塑料中分散均匀，用量非常少就能明显起到抑菌作用且抑菌效果具有长久性。
具体实施方式
下面是结合具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例：
（1）氮掺杂g-C3N4/TiO2复合纳米材料抑菌剂的制备步骤为：
将质量比为1:1的钛酸丁酯和异丁醇的混合液逐滴加于盛有质量比为1:1:1三乙胺、氨水和蒸馏水混合液的烧杯中，剧烈搅拌2 h后加入一定量的三聚氰胺，搅拌均匀后移入反应釜，于160 ℃水热反应16 h，所得产物经蒸馏水清洗烘干后得到氮掺杂g-C3N4/TiO2复合纳米材料；
（2）可见光催化抑菌塑料的制备步骤为：
按重量份将聚乙烯130-150份，增塑剂1-5份，偶联剂1-3份，稳定剂0.5-1份，抑菌剂1-5份放入搅拌机在80-90℃搅拌均匀，然后放入高速双螺杆挤出机中在180-210 ℃塑化造粒，得到可见光催化抑菌塑料。
比较例：
为了与可见光催化抑菌塑料作比较，同时制备了以TiO2纳米材料作为抑菌剂的抑菌塑料，具体制备步骤包括：
（1）TiO2纳米材料抑菌剂的制备步骤为：
将质量比为1:1的钛酸丁酯和异丁醇的混合液逐滴加于混合液的烧杯中，剧烈搅拌2 h后移入反应釜，于160 ℃水热反应16 h，所得产物经蒸馏水清洗烘干后得到TiO2纳米材料；
（2）抑菌塑料的制备步骤为：
按重量份将聚乙烯130-150份，增塑剂1-5份，偶联剂1-3份，稳定剂0.5-1份，抑菌剂1-5份放入搅拌机在80-90 ℃搅拌均匀，然后放入高速双螺杆挤出机中在180-210 ℃塑化造粒，得到抑菌塑料。
将实施例和比较例得到的抗菌塑料在模拟太阳光照下进行抗菌性能测试，按照GB/T31402-2015检测方法进行金黄色葡萄球菌的抗菌性能测试，分别测试6组取平均值，结果表明比较列得到的抑菌塑料在24 h后抗菌率为85%，实施例得到可见光催化抑菌塑料在24 h后抗菌率达99%以上。

Claims (3)

1.一种可见光催化抑菌塑料，其特征在于，所述抑菌塑料由以下重量份的组分制成：
聚乙烯130-150份，增塑剂1-5份，偶联剂1-3份，稳定剂0.5-1份，抑菌剂1-5份；
所述增塑剂为环氧类增塑剂；
所述偶联剂为硅氧烷类偶联剂；
所述稳定剂为环氧类稳定剂。
2.根据权利要求1所述的一种可见光催化抑菌塑料，其特征在于，所述的抑菌剂为氮掺杂g-C3N4/TiO2复合纳米材料，其制备方法包括以下步骤：
将一定量的钛酸丁酯和异丁醇的混合液逐滴加于盛有三乙胺、氨水和蒸馏水混合液的烧杯中，剧烈搅拌2 h后加入一定量的三聚氰胺，搅拌均匀后移入反应釜，于100~180 ℃水热反应10~24h，所得产物经蒸馏水清洗烘干后得到氮掺杂g-C3N4/TiO2复合纳米材料。
3.根据权利要求1所述的一种可见光催化抑菌塑料，其特征在于，所述抑菌塑料的制备方法包括以下步骤：
按重量份将聚乙烯130-150份，增塑剂1-5份，偶联剂1-3份，稳定剂0.5-1份，抑菌剂1-5份放入搅拌机在80-90 ℃搅拌均匀，然后放入高速双螺杆挤出机中在180-210 ℃塑化造粒，得到可见光催化抑菌塑料。
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