CN1294144A - 一种抗菌塑料母粒及其在制备抗菌塑料制品中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗菌塑料母粒及其在制备抗菌塑料制品中的应用。本发明将无机纳米抗菌剂粉末经过特殊的表面处理后,使抗菌剂与塑料基体具有良好的相容性,制得一种抗菌塑料母粒,可直接用于制备抗菌塑料制品。所获得的抗菌塑料母粒具有通用性强,分散性好,工艺简单,加工性、耐温性好和无环境污染等特点,所获得的塑料制品具有抗菌长效快速的优异性能,抗菌塑料母粒的加入不影响其机械性能。
Description
本发明涉及一种能制备多种抗菌塑料制品的塑料母粒，尤其涉及能够制备抗菌聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)和聚苯乙烯(PS)塑料制品的塑料母粒。
目前，塑料制品在人们的日常生活和工农业生产中占有十分重要的地位。为使塑料制品得到更广泛的应用，人们常在制备塑料制品的塑料母粒中添加抗菌剂，从而获得抗菌塑料制品。目前所添加的抗菌剂一般以有机抗菌剂和无机抗菌剂为主。
上述公开的技术存在着一定的缺陷，当塑料中添加了有机抗菌剂时，由于有机抗菌剂分解温度低，加工过程中分解可能性大，对环境可能造成污染，一般用在加工温度低的PP、PE等塑料制品；塑料中添加无机抗菌剂可避免上述缺点，但是现有无机抗菌剂粒径较大，会使制品表面光洁度及机械性能有所下降。
因此，研究开发一种以无机纳米级粉体为抗菌成分的塑料母粒，以拓展塑料的应用范围，是人们所十分期望的。
本发明的目的在于提供一种具有抗菌功能、可直接用于制备各种塑料制品的塑料母粒，以满足人们的需要。
本发明还涉及上述塑料母粒在工业上的应用。本发明的构思是这样的：
本发明将无机纳米抗菌剂原料经过特殊的表面处理后，使抗菌剂与塑料基体具有良好的相容性，复合后制成的塑料母粒可直接用于塑料制品，并且不改变制品的原有性能。
本发明所说的抗菌塑料母粒是这样制备的：
(1)抗菌活性粉剂的制备：
将钛酸酯类或硅烷类偶联剂和低分子量聚乙烯蜡加入抗菌粉末中，并在常温下低中速搅拌1～2分钟进行浸渍处理，然后在90～120℃下烘干1～2小时，即制成抗菌活性粉剂；
所说的钛酸酯类偶联剂为一类新型的偶联剂，具有同时与无机填料和高分子基体亲和的性能，可优选采用南京曙光化工一厂生产的NDZ规格的产品，如NDZ-1或NDZ-2等，加入量在0．1-10％(以粉体重量计)；
所说的硅烷类偶联剂一类有机硅类物质，具有同时与无机填料和高分子基体亲和的性能，可优选采用南京曙光化工一厂生产的KH规格的产品，如KH550或KH560等，加入量在0．1-10％(以粉体重量计)；
低分子量聚乙烯蜡为WE型高分子蜡，其分子量为2000-10000，可优选采用上海金山金星塑料厂生产的WE规格的产品，如WE-3或WE-2等，加入量在0．2-20％(以粉体重量计)；
所说的抗菌粉末是以金属银、锌或铜为主要抗菌成分、以无机纳米氧化物(氧化钛、氧化硅、沸石、粘土等)为载体的无机纳米级抗菌粉末，粒径以0．05～1．0微米为好，抗菌杀菌率可达到99．9％以上，其含水量低于0．5％(Wt％)。该抗菌粉末可以采用本领域公知的技术进行制备，如日本专利JP11060417和JP11240812等提供的方法，可优选采用上海博纳科技发展有限公司生产的FUMAT-T108、FUMAT-T200、FUMAT-T200-1、FUMAT-Z201、FUMAT-Z202或FUMAT-S108等牌号的抗菌粉。
(2)抗菌塑料母粒的制备：上述的抗菌活性粉剂按塑料重量的5％～30％的比例加至塑料树脂PP、PE、PS中去，按常规方法搅拌混匀，经双螺杆熔融挤出，即可制得抗菌塑料母粒。
上述抗菌塑料母粒可用于制备多种抗菌塑料制品，制备方法如下：
将所说的抗菌塑料母粒加入PP、PE或PS树脂中，加入量为1-10％(以树脂重量计)，最好为2-6％，采用常规的注塑、挤出等工艺直接加工制备塑料制品。
本发明所获得的抗菌塑料母粒具有通用性强，分散性好，工艺简单，加工性、耐温性好、抗菌性好和无环境污染等特点，所获得的塑料制品具有抗菌长效快速的优异性能，抗菌塑料母粒的加入不影响其机械性能。
下面结合实例对发明作进一步的叙述。
下述实施例使用的无机纳米抗菌粉体的要求为：粒径0．05～0．5微米，含水量小于0．5％，抗菌率大于99．9％。
PP、PE、PS等熔融指数(MI)大于10g／min，一般在10～20g／min，特殊情况大于400g／min，市场上都能选购到。实施例1
原料：PE树脂(LDPE，112A，兰州石油化工公司)，上海博纳科技发展有限公司生产的FUMAT-T108抗菌粉体，钛酸酯类偶联剂NDZ-1。
设备：双螺杆挤出混合机。
制造过程：将重量百分比为1．0％的偶联剂NDZ-1、0．5％的低分子量聚乙烯蜡加入抗菌粉末中，于常温、200r／min转速下搅拌2分钟，然后在105℃下烘2小时，制成抗菌活性粉剂；
将重量百分比为84％的PE、15％抗菌活性粉剂和1％的聚乙烯蜡在混合机中混合2分钟，并在130℃下烘2小时，然后，加入双螺杆挤出机熔融共混，加工温度为180℃，转速为120转／分钟，剪切混合，挤出切粒制成抗菌活性成分含量为15％的抗菌母粒。实施例2
原料：PP树脂，(F401，上海石化股份有限公司)，上海博纳科技发展有限公司生产的FUMAT-S108抗菌粉体，硅烷类偶联剂KH550。
设备：双螺杆挤出混合机。
制造过程：将重量百分比为0．05％的偶联剂KH550、5％的低分子量聚乙烯蜡加入抗菌粉末中，常温、200r／min下搅拌2分钟，然后在105℃下烘2小时，制成抗菌活性粉剂；
将重量百分比为89．5％的PP树脂、10％的抗菌粉和0．5％的聚乙烯蜡在混合机中混合两分钟，并在130℃下烘2小时，然后，加入双螺杆挤出机熔融共混，加工温度为180℃，转速为120转／分钟，剪切混合，挤出切粒制成抗菌有效成分含量为10％的抗菌母粒。实施例3
其制备方法同实施例1，将PE树脂改用PS树脂(韩国，PG33)，获得含量为15％的抗菌母粒。实施例4
原料：PE树脂(LDPE)，PE抗菌母粒(制造方法同实施例1)。
设备：注塑机和普通混合机。
制造过程：将重量比为4％的PE抗菌母粒按比例加入PE树脂中，在混合机中混合2分钟，直接加入注塑机注塑成制品，即可获得抗菌PE塑料制品。实施例5抗菌塑料制品的抗菌性能及机械性能测试：
1．抗菌性能测试：实施例4的塑料制品，经卫生防疫部门检测，结果如下：
(1)试验菌株采用大肠杆菌，金黄色葡萄球菌。
(2)实验材料：营养琼脂，生理盐水。
(3)试验方法：称取本发明方法制备的塑料1克，加入10ml灭菌盐水中，121℃灭菌后，加入1×107cfu／ml的菌液1ml，在25℃下检测不同时间，做倾注培养进行活菌记数。对照样用未经本发明处理的普通塑料，用上述方法进行活菌记数，计算杀菌率。试验结果如下：
| 菌株名称 | 6小时杀菌率 | 24小时杀菌率 | 对照菌液 |
| 大肠杆菌 | 65％ | 99％ | 6．2×106 |
| 金黄色葡萄球菌 | 63％ | 97％ | 6．2×106 |
该塑料使用后的抗菌性能测定结果如下：
2．机械性能测试：拉伸强度：采用GB1040标准测定，27．8兆帕；不加抗菌粉的为28．2兆帕；伸长率：采用GB1040标准测定，700％；不加抗菌粉的为690％；弯曲率：采用GB1042标准测定，41．8兆帕；不加抗菌粉的为42．0兆帕；缺口冲击：采用GB1043标准测定，26KJ／M2；不加抗菌粉的为25KJ／M2。
| 菌株名称 | 使用1年后 | 使用2年后 | 使用3年后 |
| 大肠杆菌 | 99％ | 95％ | 92％ |
| 金黄色葡萄球菌 | 97％ | 93％ | 90％ |
由上述的试验结果可见，由无机纳米级抗菌母粒制备的抗菌塑料制品，具有抗菌率高，抗菌效果优异的特点，而且母粒的加入对制品的外观、机械性能等无影响。
Claims (5)
1．一种抗菌塑料母粒，其特征在于是这样制备的：
(1)将钛酸酯类或硅烷类偶联剂和低分子量聚乙烯蜡加入抗菌粉末中，烘干，制成抗菌活性粉剂；
所说的钛酸酯类或硅烷类偶联剂的加入量为粉体重量的0．1-10％；
所说的低分子量聚乙烯蜡的分子量为2000-10000，加入量为粉体重量的0．2-20％；
所说的抗菌粉末是以金属银、锌或铜为主要抗菌成分、以无机纳米氧化物为载体的、粒径为0．05～0．5微米，含水量小于0．5％的抗菌粉末；
(2)抗菌塑料母粒的制备：上述的抗菌活性粉剂按塑料重量的5％～30％的比例加入PP、PE或PS塑料树脂，按常规方法制得抗菌塑料母粒。
2．如权利要求1所述的抗菌塑料母粒，其特征在于，抗菌活性粉剂在90～120℃下烘干1～2小时，然后按常规方法制得抗菌塑料母粒。
3．如权利要求1所述的抗菌塑料母粒，其特征在于，所说的钛酸酯类偶联剂采用南京曙光化工一厂生产的NDZ系列产品；所说的硅烷类偶联剂采用南京曙光化工一厂生产的KH系列产品，所说的抗菌粉末采用上海博纳科技发展有限公司生产的FUMAT-T108、FUMAT-T200、FUMAT-T200-1、FUMAT-Z201、FUMAT-Z202或FUMAT-S108牌号的抗菌粉。
4．如权利要求2所述的抗菌塑料母粒，其特征在于，所说的钛酸酯类偶联剂采用南京曙光化工一厂生产的NDZ系列产品；所说的硅烷类偶联剂采用南京曙光化工一厂生产的KH系列产品，所说的抗菌粉末采用上海博纳科技发展有限公司生产的FUMAT-T108、FUMAT-T200、FUMAT-T200-1、FUMAT-Z201、FUMAT-Z202或FUMAT-S108牌号的抗菌粉。
5．如权利要求1～4任一所述的抗菌塑料母粒的应用，其特征在于，可用于制备具有抗菌功能的PP、PE或PS塑料制品。
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