CN115413673A - 一种适用于热塑性塑料的抗菌剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于热塑性塑料的抗菌剂及其制备方法，该制备方法，包括以下步骤：(1)称取一定量的聚偏氟乙烯(PVDF)、正硅酸四乙酯、N,N‑二甲基甲酰胺(DMF)、去离子水，加入至反应器皿中，50‑70℃下反应10‑16h，得溶液A；(2)称取一定量的溶液A、硝酸镁、硫脲(CH4N2S)、乙醇、去离子水，加入至反应器皿中，60‑80℃下反应10‑16h，过滤、洗涤，置于50‑90℃真空干燥箱10h‑12h，得MgS/SiO2/PVDF类型抗菌剂。本申请的抗菌剂以及用它制得的热塑性塑料材料在抗菌性能方面也有一定程度的提高，这大大扩展了抗菌剂的种类与应用领域，具有非常重要的意义。

Description

一种适用于热塑性塑料的抗菌剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及抗菌剂技术领域，特别涉及一种适用于热塑性塑料的抗菌剂及其制备方法。
背景技术
抗菌剂是指可以将微生物生长有效控制或者是可以把微生物直接杀灭的物质。目前，市场上的抗菌剂的种类参差不齐，抗菌性能普遍较差。而且抗菌剂的种类有限，并不能满足越来越多的使用环境。
本发明创新地合成了一种新型的MgS/SiO2/PVDF类型的抗菌剂，使用它能够很好的提升热塑性塑料的抗菌性能。这种抗菌剂至今尚未见于报道，这对于扩展抗菌剂的种类与应用具有非常重要的现实意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于热塑性塑料的抗菌剂及其制备方法，其克服了现有技术的上述缺陷。
本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的：
一种适用于热塑性塑料的抗菌剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取一定量的聚偏氟乙烯(PVDF)、正硅酸四乙酯、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、去离子水，加入至反应器皿中，50-70℃下反应10-16h，得溶液A；
(2)称取一定量的溶液A、硝酸镁、硫脲(CH4N2S)、乙醇、去离子水，加入至反应器皿中，60-80℃下反应10-16h，过滤、洗涤，置于50-90℃真空干燥箱10h-12h，得MgS/SiO2/PVDF类型抗菌剂。
优选地，上述技术方案中，步骤(1)中的聚偏氟乙烯(PVDF)、正硅酸四乙酯、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、去离子水的质量比为(50-60)： (30-40)：(10-16)：(100-160)。
优选地，上述技术方案中，步骤(1)中的聚偏氟乙烯(PVDF)、正硅酸四乙酯、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、去离子水的质量比为55：35：13： 130。
优选地，上述技术方案中，步骤(2)中的溶液A、硝酸镁、硫脲(CH4N2S)、乙醇、去离子水的质量比为(50-60)：(20-30)：(18-24)：(20-30)： (100-120)。
优选地，上述技术方案中，步骤(2)中的溶液A、硝酸镁、硫脲(CH4N2S)、乙醇、去离子水的质量比为55：25：21：25：110。
一种MgS/SiO2/PVDF类型抗菌剂。
一种复合材料，所述复合材料包含MgS/SiO2/PVDF类型抗菌剂。
优选地，上述技术方案中，所述复合材料还包括热塑性材料，所述热塑性材料与所述MgS/SiO2/PVDF类型抗菌剂的质量比为96:4。
优选地，上述技术方案中，所述热塑性材料为聚乙烯(PE)、聚丙烯 (PP)、聚苯乙烯(PS)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)或聚酰胺6(PA6)。
一种复合材料在提升热塑性塑料的抗菌性能中的应用。。
本专利反应方程式如下：
2CH4N2S+Mg(NO3)2→2MgS+2CH4N2(NO3)2
CH4N2(NO3)2+H2O→2NH3+CO2+HNO3
(C2H5O)4Si+2H2O→4C2H5OH+SiO2
本发明上述技术方案，具有如下有益效果：
本专利以PVDF为载体，合成了一种MgS/SiO2/PVDF类型抗菌剂抗菌机理如下：SiO2复合MgS后，加强了材料对可见光的利用，促进电子的分离与转移，因此也激发了活性自由基·O2-和·OH等参与对细菌细胞壁的降解破坏过程，使得材料的抗菌性能得以提升。
具体实施方式
现在将详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
本发明的实施例中所用的原料如下：
聚偏氟乙烯，广州鸿程塑化有限公司；正硅酸四乙酯，山东锦舜化工有限公司；N,N-二甲基甲酰胺，济南明星化工有限公司；硝酸镁，山东多聚化学有限公司；硫脲，潍坊晨阳化工有限公司；乙醇，德诚化工有限公司；去离子水，上海联试化工试剂有限公司；PBT(型号2002U)，日本宝理；PP(型号Z30S), 茂名石化；PE(型号5070)，盘锦乙烯；PA6(型号CM1017)，日本东丽；PS(型号350)，中国台湾国乔。
本发明所用的测试仪器如下：
ZSK30型双螺杆挤出机，德国W&P公司；JL-1000型拉力试验机，广州市广才实验仪器公司生产；HTL900-T-5B型注射成型机，海太塑料机械有限公司生产；XCJ-500型冲击测试机，承德试验机厂生产；QT-1196型拉伸测试仪，东莞市高泰检测仪器有限公司；QD-GJS-B12K型高速搅拌机，北京恒奥德仪器仪表有限公司。
制备例1
(1)称取500g聚偏氟乙烯(PVDF)、300g正硅酸四乙酯、100gN,N-二甲基甲酰胺(DMF)、1.0kg去离子水，加入至反应器皿中，50℃下反应10h，得溶液A。
(2)称取500g溶液A、200g硝酸镁、180g硫脲(CH4N2S)、200g乙醇、 1.0kg去离子水，加入至反应器皿中，60℃下反应10h，过滤、洗涤，置于50℃真空干燥箱10h，得MgS/SiO2/PVDF类型的抗菌剂P1。
应用例1
取4份P1加入到96份PP中，经高混机搅拌10min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到PP复合材料X1。
其中，双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，第一温度区的温度为 200℃，第二温度区的温度为230℃，第三温度区的温度为230℃，第四温度区的温度为230℃，第五温度区的温度为230℃，第六温度区的温度为230℃，双螺杆挤出机的机头温度为230℃，螺杆转速为200r/min。
对比例1
取96份PP，经高混机搅拌10min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到PP复合材料D1。
上述应用例1及对比例1制备的PP复合材料的抗菌性能数据如下表所示:
Figure BDA0003881265560000041
由上表可以看出，X1比D1的抗菌性好，这说明加入本发明的抗菌剂后， PP复合材料的抗菌性能更好。
制备例2
(1)称取600g聚偏氟乙烯(PVDF)、400g正硅酸四乙酯、160gN,N-二甲基甲酰胺(DMF)、1.6kg去离子水，加入至反应器皿中，70℃下反应16h，得溶液A。
(2)称取600g溶液A、300g硝酸镁、240g硫脲(CH4N2S)、300g乙醇、 1.2kg去离子水，加入至反应器皿中，80℃下反应16h，过滤、洗涤，置于90℃真空干燥箱12h，得MgS/SiO2/PVDF类型的抗菌剂P2。
应用例2
取4份P2加入到96份聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)中，经高混机搅拌 10min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到PBT复合材料X2。
其中，双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，第一温度区的温度为 200℃，第二温度区的温度为260℃，第三温度区的温度为260℃，第四温度区的温度为260℃，第五温度区的温度为260℃，第六温度区的温度为260℃，双螺杆挤出机的机头温度为260℃，螺杆转速为300r/min。
对比例2
取96份PBT，经高混机搅拌10min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到PBT复合材料D2。
上述应用例2及对比例2制备的PBT复合材料的抗菌性能数据如下表所示:
Figure BDA0003881265560000051
由上表可以看出，X2比D2的抗菌性好，这说明加入本发明的抗菌剂后， PBT复合材料的抗菌性能更好。
制备例3
(1)称取550g聚偏氟乙烯(PVDF)、350g正硅酸四乙酯、130gN,N-二甲基甲酰胺(DMF)、1.3kg去离子水，加入至反应器皿中，60℃下反应13h，得溶液A。
(2)称取550g溶液A、250g硝酸镁、210g硫脲(CH4N2S)、250g乙醇、 1.1kg去离子水，加入至反应器皿中，70℃下反应13h，过滤、洗涤，置于 70℃真空干燥箱11h，得MgS/SiO2/PVDF类型的抗菌剂P3。
应用例3
取4份P3加入到96份聚乙烯(PE)中，经高混机搅拌10min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到PE复合材料X3。
其中，双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，第一温度区的温度为 120℃，第二温度区的温度为180℃，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180℃，双螺杆挤出机的机头温度为180℃，螺杆转速为300r/min。
对比例3
取96份PE，经高混机搅拌10min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到PE复合材料D3。
上述应用例3及对比例3制备的PE复合材料的抗菌性能数据如下表所示:
Figure BDA0003881265560000061
由上表可以看出，X3比D3的抗菌性好，这说明加入本发明的抗菌剂后， PE复合材料的抗菌性能更好。
制备例4
(1)称取525g聚偏氟乙烯(PVDF)、365g正硅酸四乙酯、135gN,N-二甲基甲酰胺(DMF)、1.15kg去离子水，加入至反应器皿中，55℃下反应 12h，得溶液A。
(2)称取525g溶液A、295g硝酸镁、215g硫脲(CH4N2S)、265g乙醇、1.15kg去离子水，加入至反应器皿中，75℃下反应10h，过滤、洗涤，置于 55℃真空干燥箱12h，得MgS/SiO2/PVDF类型的抗菌剂P4。
应用例4
取4份P4加入到96份聚酰胺6(PA6)中，经高混机搅拌10min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到PA6复合材料X4。
其中，双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，第一温度区的温度为 230℃，第二温度区的温度为260℃，第三温度区的温度为260℃，第四温度区的温度为260℃，第五温度区的温度为260℃，第六温度区的温度为260℃，双螺杆挤出机的机头温度为260℃，螺杆转速为320r/min。
对比例4
取96份PA6，经高混机搅拌10min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到PA6复合材料D4。
上述应用例4及对比例4制备的PA6复合材料的抗菌性能数据如下表所示:
Figure BDA0003881265560000071
由上表可以看出，X4比D4的抗菌性好，这说明加入本发明的抗菌剂后， PA6复合材料的抗菌性能更好。
制备例5
(1)称取535g聚偏氟乙烯(PVDF)、375g正硅酸四乙酯、155gN,N-二甲基甲酰胺(DMF)、1.55kg去离子水，加入至反应器皿中，65℃下反应 15h，得溶液A。
(2)称取585g溶液A、255g硝酸镁、235g硫脲(CH4N2S)、265g乙醇、 1.05kg去离子水，加入至反应器皿中，75℃下反应16h，过滤、洗涤，置于85℃真空干燥箱10h，得MgS/SiO2/PVDF类型的抗菌剂P5。
应用例5
取4份P5加入到96份苯乙烯(PS)中，经高混机搅拌10min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到PS复合材料X5。
其中，双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，第一温度区的温度为 160℃，第二温度区的温度为200℃，第三温度区的温度为200℃，第四温度区的温度为200℃，第五温度区的温度为200℃，第六温度区的温度为200℃，双螺杆挤出机的机头温度为200℃，螺杆转速为280r/min。
对比例5
取96份PS，经高混机搅拌10min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到PS复合材料D5。
上述应用例5及对比例5制备的PS复合材料的抗菌性能数据如下表所示:
Figure BDA0003881265560000081
由上表可以看出，X5比D5的抗菌性好，这说明加入本发明的抗菌剂后， PS复合材料的抗菌性能更好。
本申请的一种新型抗菌剂的制备方法，且用它制得的热塑性塑料材料在抗菌性能方面也有一定程度的提高，这大大扩展了抗菌剂的种类与应用领域，具有非常重要的意义。
虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用于限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种不同的选择和修改，因此本发明的保护范围由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (10)

1.一种适用于热塑性塑料的抗菌剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)称取一定量的聚偏氟乙烯(PVDF)、正硅酸四乙酯、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、去离子水，加入至反应器皿中，50-70℃下反应10-16h，得溶液A；
(2)称取一定量的溶液A、硝酸镁、硫脲(CH4N2S)、乙醇、去离子水，加入至反应器皿中，60-80℃下反应10-16h，过滤、洗涤，置于50-90℃真空干燥箱10h-12h，得MgS/SiO2/PVDF类型抗菌剂。
2.根据权利要求1所述的适用于热塑性塑料的抗菌剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的聚偏氟乙烯(PVDF)、正硅酸四乙酯、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、去离子水的质量比为(50-60)：(30-40)：(10-16)：(100-160)。
3.根据权利要求2所述的适用于热塑性塑料的抗菌剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的聚偏氟乙烯(PVDF)、正硅酸四乙酯、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、去离子水的质量比为55：35：13：130。
4.根据权利要求1所述的适用于热塑性塑料的抗菌剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中的溶液A、硝酸镁、硫脲(CH4N2S)、乙醇、去离子水的质量比为(50-60)：(20-30)：(18-24)：(20-30)：(100-120)。
5.根据权利要求4所述的适用于热塑性塑料的抗菌剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中的溶液A、硝酸镁、硫脲(CH4N2S)、乙醇、去离子水的质量比为55：25：21：25：110。
6.根据权利要求1-5任一所述的适用于热塑性塑料的抗菌剂的制备方法制备得到的MgS/SiO2/PVDF类型抗菌剂。
7.一种复合材料，其特征在于，所述复合材料包含权利要求1-5任一所述的制备方法制备得到的MgS/SiO2/PVDF类型抗菌剂或包含权利要求6所述的MgS/SiO2/PVDF类型抗菌剂。
8.根据权利要求7所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料还包括热塑性材料，所述热塑性材料与所述MgS/SiO2/PVDF类型抗菌剂的质量比为96:4。
9.根据权利要求8所述的复合材料，其特征在于，所述热塑性材料为聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)或聚酰胺6(PA6)。
10.根据权利要求7-9所述的复合材料在提升热塑性塑料的抗菌性能中的应用。
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