CN1803898B - 一种纳米抗菌塑料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纳米抗菌塑料，它是将纳米抗菌颗粒先与树脂、助剂制成抗菌母粒，抗菌母粒再与基础树脂混合注塑机注塑成型或挤出机挤出成型，得到抗菌塑料；或是将混合、注塑机注塑成型或挤出机挤出成型，制成抗菌塑料。本发明采用共价结合的季铵盐或季磷盐聚合物抗菌纳米抗菌颗粒直接与基础树脂、助剂充分剂，具有广谱抗菌性。利用纳米粉体为抗菌载体，抗菌功效持久、高效、稳定。其制备抗菌塑料的方法是塑料材料与抗菌粉体以不同比例均匀混合，经常规塑料制备工艺处理，工艺简单，不改变原有工艺，且形成的抗菌塑料各方面的性能均明显提高。

Description

一种纳米抗菌塑料
技术领域：
本发明涉及一种纳米材料，尤其是一种纳米抗菌塑料。
技术背景：
现有抗菌塑料一般都是采用无机银离子作为抗菌剂，通过吸附到如活性炭、蒙脱石、藻土等无机纳米材料中，然后再加入到塑料基料中挤塑成型，形成抗菌塑料；或采用二氧化钛纳米粉体与塑料混合，挤塑成型，通过紫外线照射形成抗菌塑料。其抗菌作用是通过抗菌剂的缓慢释放而形成的。随着抗菌剂的释放，抗菌活性越来越小，抗菌剂易失活、失效而达不到抗菌目的，且抗菌剂的释放对环境会造成污染。
发明内容：
本发明的目的是：采用纳米抗菌颗粒材料，利用纳米抗菌颗粒材料的大的比表面积和强吸附性能，使纳米抗菌功能基团与塑料充分混合，制成纳米抗菌塑料。由于纳米抗菌颗粒是高分子抗菌剂与纳米颗粒表面共价修饰的，抗菌作用是通过接触杀菌，抗菌剂不是缓慢释放，因此抗菌活性一直存在，抗菌剂不会失效，且抗菌塑料材料具有广谱抗菌、高效、长效、稳定和安全的抗菌功能。
本发明是这样实现的：它是将纳米抗菌颗粒先与树脂、助剂制成抗菌母粒，抗菌母粒再与基础树脂混合注塑成型，得到抗菌塑料：或是将纳米抗菌颗粒直接与基础树脂、助剂充分混合、注塑成型，制成抗菌塑料。
纳米抗菌颗粒加入到塑料中的量为塑料树脂量的1-10％。
所述的纳米抗菌颗粒材料，是用中国专利申请03117920.7所公开的共价修饰方法将纳米颗粒与抗菌功能分子连接起来，制成的纳米抗菌颗粒材料。
所述的纳米颗粒为SiO2、TiO2、Fe3O4、Fe2O3、ZnO纳米颗粒，在有机溶剂中上述纳米颗粒与双功能活性基团试剂在30～90℃搅拌反应，得到活化的纳米颗粒。
所述的双功能活性基团试剂是指一端是可以和纳米颗粒反应的活性基团，另一端含有活性的卤族元素(F、Cl、Br、I)，离心收集纳米颗粒并用有机溶剂洗涤数次，然后在有机溶剂中与含氮聚合物在70～90℃搅拌反应16～24小时，得到含氮聚合物修饰的纳米颗粒。
所述含氮化合物是指可以与烷基化试剂通过烷基化反应形成季铵盐的含氮化合物，离心收集并用有机溶剂洗涤数次，在有机溶剂中与烷基化试剂在70～95℃之间反应16～24小时，即可得到纳米抗菌颗粒材料。
将纳米抗菌颗粒按不同需要，按含纳米抗菌颗粒1-10％的量加入到通用塑料或通用工程塑料如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙稀(PVA)、聚苯乙烯(PS)、ABS树脂等中，可以是纳米抗菌颗粒先与树脂、助剂等先制成抗菌母粒，抗菌母粒再与基础树脂混合注塑成型，得到抗菌塑料，也可以是纳米抗菌颗粒直接与基础树脂、助剂等充分混合、注塑成型，制成抗菌塑料。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1.采用共价结合的季铵盐或季磷盐聚合物抗菌剂，具有广谱抗菌性。利用纳米粉体为抗菌载体，抗菌功效持久、高效、稳定。
2.本发明制备的抗菌塑料是塑料材料与抗菌粉体以不同比例均匀混合，经常规塑料制备工艺处理，工艺简单，不改变原有工艺，且形成的抗菌塑料各方面的性能均明显提高。
具体实施方式：
本发明的实施例：
1.抗菌聚乙烯(PE)塑料的制备：首先制备纳米抗菌颗粒材料，利用二氧化硅纳米颗粒，用中国专利申请03117920.7所公开的方法生成共价连接季铵盐聚合物抗菌剂的纳米抗菌颗粒。其方法是：纳米颗粒二氧化硅10g，在100ml溶剂氯仿中，与2ml 4-溴丁酰氯在室温下搅拌反应，使纳米材料表面被4-溴丁酰氯活化，将活化后的纳米材料收集，用甲醇溶剂洗涤，然后置于100ml季四戊醇溶剂中，加入10g聚乙烯亚胺和适量氢氧化钾，于90℃温度下搅拌反应，得到聚乙烯亚胺共价连接的纳米颗粒，收集后洗涤数次。再置于100ml季四戊醇中，加入10ml 1-溴己烷和适量的氢氧化钾，90℃温度下反应搅拌，收集后洗涤数次，得到己烷基化的聚乙烯亚胺纳米颗粒，进一步放置于季四戊醇溶剂中，加入10ml碘甲烷，于60℃温度下反应，即可得到具有聚乙烯亚胺的季铵盐抗菌功能基的纳米抗菌颗粒。将上述纳米抗菌颗粒1-3kg与聚乙烯(PE)30kg，加入其它塑料添加助剂，在高速混合机中充分混合均匀，用螺杆挤出机挤出，切粒机切粒，得到抗菌母粒。此种抗菌母粒再与普通聚乙烯(PE)树脂基料、加工助剂按照最终抗菌颗粒1-10％的量在高速混合机中充分混合均匀，注塑成型，得到抗菌聚乙烯塑料。
2.抗菌聚丙烯(PP)塑料的制备：制备纳米抗菌颗粒材料按照前述的方法，即利用二氧化硅纳米颗粒，用中国专利申请03117920.7所公开的方法生成共价连接季铵盐聚合物抗菌剂的纳米抗菌颗粒。其方法是：纳米颗粒二氧化硅10g，在100ml溶剂氯仿中，与2ml 4-溴丁酰氯在室温下搅拌反应，使纳米材料表面被4-溴丁酰氯活化，将活化后的纳米材料收集，用甲醇溶剂洗涤，然后置于100ml季四戊醇溶剂中，加入10g聚乙烯亚胺和适量氢氧化钾，于90℃温度下搅拌反应，得到聚乙烯亚胺共价连接的纳米颗粒，收集后洗涤数次。再置于100ml季四戊醇中，加入10ml 1-溴己烷和适量的氢氧化钾，90℃温度下反应搅拌，收集后洗涤数次，得到己烷基化的聚乙烯亚胺纳米颗粒，进一步放置于季四戊醇溶剂中，加入10ml碘甲烷，于60℃温度下反应，即可得到具有聚乙烯亚胺的季铵盐抗菌功能基的纳米抗菌颗粒。将上述抗菌颗粒以1-10％的量直接与聚丙烯树脂基料、加工助剂等在高速混合机中充分混合均匀，注塑成型，得到抗菌聚丙烯塑料。

Claims (5)

1.一种纳米抗菌塑料，它是将纳米抗菌颗粒加入到塑料中，将纳米抗菌颗粒先与树脂、助剂制成抗菌母粒，抗菌母粒再与基础树脂混合注塑或挤出成型，得到抗菌塑料；或是将纳米抗菌颗粒直接与基础树脂、助剂充分混合、注塑或挤出成型，制成抗菌塑料，其特征在于：纳米抗菌颗粒是利用共价修饰方法将纳米颗粒与抗菌功能分子连接起来，制成的纳米抗菌颗粒材料。
2.根据权利要求1所述的纳米抗菌塑料，其特征在于：所述的纳米颗粒包括SiO2、TiO2、Fe3O4、Fe2O3、ZnO纳米颗粒；在有机溶剂中上述纳米颗粒与双功能活性基团试剂在30～90℃搅拌反应，得到活化的纳米颗粒。
3.根据权利要求2所述的纳米抗菌塑料，其特征在于：所述的双功能活性基团试剂是指一端和纳米颗粒反应的活性基团，另一端含有活性的卤族元素；离心收集纳米颗粒并用有机溶剂洗涤数次，然后在有机溶剂中与含氮聚合物在70～90℃搅拌反应16～24小时，得到含氮聚合物修饰的纳米颗粒。
4.根据权利要求3所述的纳米抗菌塑料，其特征在于：所述的卤族元素包括F、Cl、Br、I。
5.根据权利要求3所述的纳米抗菌塑料，其特征在于：所述含氮聚合物是指与烷基化试剂通过烷基化反应形成季铵盐的含氮聚合物，离心收集并用有机溶剂洗涤数次，在有机溶剂中与烷基化试剂在70～95℃之间反应16～24小时，即可得到纳米抗菌颗粒材料。
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