PL220362B1 - Kompozyty poli(chlorku winylu) odporne na działanie mikroorganizmów i sposób ich wytwarzania - Google Patents
Kompozyty poli(chlorku winylu) odporne na działanie mikroorganizmów i sposób ich wytwarzaniaInfo
- Publication number
- PL220362B1 PL220362B1 PL399022A PL39902212A PL220362B1 PL 220362 B1 PL220362 B1 PL 220362B1 PL 399022 A PL399022 A PL 399022A PL 39902212 A PL39902212 A PL 39902212A PL 220362 B1 PL220362 B1 PL 220362B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- composites
- poly
- vinyl chloride
- nanosilica
- temperature
- Prior art date
Links
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 title claims description 62
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 title claims description 62
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims description 27
- 244000005700 microbiome Species 0.000 title claims description 17
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title description 2
- FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N Silver ion Chemical compound [Ag+] FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 17
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 13
- BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N Vinyl chloride Chemical class ClC=C BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 7
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- -1 aliphatic alcohols Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000003868 ammonium compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 claims description 2
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- GGCZERPQGJTIQP-UHFFFAOYSA-N sodium;9,10-dioxoanthracene-2-sulfonic acid Chemical compound [Na+].C1=CC=C2C(=O)C3=CC(S(=O)(=O)O)=CC=C3C(=O)C2=C1 GGCZERPQGJTIQP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 15
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 15
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 11
- 239000004609 Impact Modifier Substances 0.000 description 8
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 8
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 8
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 8
- 239000003017 thermal stabilizer Substances 0.000 description 8
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 7
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 description 7
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 description 7
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 7
- 239000001993 wax Substances 0.000 description 7
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 description 6
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 6
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 6
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 6
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 6
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 4
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 4
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 4
- 230000000845 anti-microbial effect Effects 0.000 description 4
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 241000589540 Pseudomonas fluorescens Species 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical group [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 3
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 3
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 3
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 3
- 241000228245 Aspergillus niger Species 0.000 description 2
- 241000079253 Byssochlamys spectabilis Species 0.000 description 2
- 241000221955 Chaetomium Species 0.000 description 2
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 2
- 241000293869 Salmonella enterica subsp. enterica serovar Typhimurium Species 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 241000191963 Staphylococcus epidermidis Species 0.000 description 2
- 241001136494 Talaromyces funiculosus Species 0.000 description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004599 antimicrobial Substances 0.000 description 2
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 239000007970 homogeneous dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 2
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 2
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 2
- 101710134784 Agnoprotein Chemical group 0.000 description 1
- 239000004604 Blowing Agent Substances 0.000 description 1
- 241001478240 Coccus Species 0.000 description 1
- 241000191070 Escherichia coli ATCC 8739 Species 0.000 description 1
- 229920012485 Plasticized Polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 239000002671 adjuvant Substances 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 1
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000004088 foaming agent Substances 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012009 microbiological test Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000010557 suspension polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000930 thermomechanical effect Effects 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
Landscapes
- Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Description
Przedmiotem wynalazku są kompozyty na osnowie poli(chlorku winylu) (PVC) odporne na działanie mikroorganizmów i sposób wytwarzania tych kompozytów.
Znane są z publikacji Aiping Zhu, Aiyun Cai, Jie Zhang, Huawei Jia, Jingqing Wang, PMMAgrafted-silica/PVC nanocomposites: Mechanical performance and barier properties, Journal of Applied Polymer Science 2008, 108 (4), 2189-2196 nanokompozyty poli(chlorku winylu) z nanokrzemionką otrzymane metodą mieszania w stanie stopionym za pomocą wytłaczarki dwuślimakowej. W celu poprawy stopnia zdyspergowania nanocząstek i zwiększenia kompatybilności między polimerową osnową i nanokrzemionką, jej powierzchnia została zmodyfikowana poli(metakrylanem metylu) (PMMA). Z dynamicznej analizy termomechanicznej (DMTA) stwierdzono zwiększenie zarówno modułu stratności jak i temperatury zeszklenia w porównaniu do kompozytów PVC z niemodyfikowaną krzemionką. Zastosowanie hybrydowej nanokrzemionki jako nanonapełniacza powoduje poprawę właściwości mechanicznych (naprężenia przy zerwaniu, udarności i twardości), w wypadku gdy zawartość napełniacza jest >3% mas. Stwierdzono, że współczynnik przepuszczalności O2 i H2O przez folie PMMA-SiO2/PVC jest niższy w porównaniu z niemodyfikowanym PVC.
Nanokompozyty PVC z nanokrzemionką otrzymywane metodą mieszania w stanie stopionym znane są z publikacji Ari, Gulsen Albayrak; Aydin, Ismail, A study on fusion and rheological behaviors of PVC/SiO2 microcomposites and nanocomposites: The effects of SiO2 particle size, Polymer Engineering and Science 2011, 51, 1574. Stwierdzono, że wraz ze zmniejszającą się wielkością cząstek SiO2 skraca się czas i obniża temperatura żelowania, natomiast zwiększa się moment obrotowy żelowania. Największą lepkość pozorną wśród badanych nanokompozytów wykazują nanokompozyty PVC zawierające cząstki SiO2 o wielkości 25 nm. Wyniki SEM wskazują na występowanie w osnowie PVC agregatów krzemionki o wielkości 60-90 nm, wówczas gdy jako napełniacz stosowano nanocząstki o wielkości 25 nm.
Z artykułu Abramowicz A., Obłój-Muzaj M., Zielecka M., Nanokompozyty o budowie sferycznej zamieszczonego w Materiałach XI Międzynarodowej Konferencji Naukowo-Technicznej Polimery i Kompozyty Konstrukcyjne, Olsztyn 2011, znane są wyniki badań właściwości fizykochemicznych, mechanicznych i reologicznych mieszanek przetwórczych sporządzonych z otrzymanych w procesie polimeryzacji suspensyjnej chlorku winylu w obecności nanokrzemionki niefunkcjonalizowanej oraz nanokrzemionki winylowanej. Stwierdzono, że otrzymane materiały charakteryzują się lepszymi właściwościami fizykochemicznymi niż niemodyfikowany PVC. Na podstawie obserwacji metodą SEM struktury plastyfikowanych mieszanek nanokompozytów PVC/krzemionka stwierdzono dobrą adhezję międzyfazową i równomierny stopień zdyspergowania cząstek nanonapełniacza w osnowie PVC.
Z publikacji Zampino, D.; Ferreri, T.; Puglisi, C.; Mancuso, M.; Zaccone, R.; Scaffaro, R., AgComposites with Antimicrobial Properties, IV INTERNATIONAL CONFERENCE TIMES OF POLYMERS (TOP) AND COMPOSITES. AIP Conference Proceedings 2008, 1042, 240-242 znane są kompozyty polimerowe o właściwościach przeciwbakteryjnych wytworzone przez zmieszanie granulatu plastyfikowanego poli(chlorku winylu) (PVC) ze srebrem w postaci nanocząstek i srebrem na nośniku w postaci zeolitu odpowiednio w ilości 8% wag. i 10% mas. Wyniki badań wskazują, że obecność srebra w żadnej z ww. postaci nie ma wpływu na właściwości termiczne i mechaniczne kompozytów PVC (w odniesieniu do czystego plastyfikowanego PVC). Badania odporności ww. kompozytów PVC na działanie bakterii Escherichia coli i Staphylococcus epidermidis wskazują, że kompozyty PVC zawierające nanocząstki srebra na nośniku zeolitu wykazują działanie przeciwbakteryjne wobec S. epidermidis i E. coli, natomiast kompozyty PVC zawierające nanocząstki srebra wykazują bardzo małą aktywność przeciwbakteryjną spowodowaną prawdopodobnie ich koagulacją i dlatego mają ograniczone działanie biobójcze.
Znana jest z publikacji Monteiro D.R., Gorup L.F., Takamiya A.S., Ruvollo-Filho A.C., de Camargo E.R., Barbosa D.B. „The growing importance of materials that prevent microbial adhesion: antimicrobial effect of medical devices containing silver”, International Journal of Antimicrobial Agents 2009, 34, 103-110 wysoka skuteczność antybakteryjna srebra, polegająca na ograniczeniu kolonizacji bakterii na urządzeniach medycznych wytworzonych z poIi(chlorku winylu). Poli(chlorek winylu) użyty do wytworzenia rurki do tchawicy, po chemicznej modyfikacji za pomocą NaOH i AgNO3, stał się odporny na bakterie P. aeruginosa. Modyfikacja powierzchni spowodowała zmniejszenie przyczepności bakterii do podłoża, co zapobiegło skutecznie kolonizacji w czasie ponad 72 h.
PL 220 362 B1
W opisie patentowym US 2008/0194736 opisano sposób wytwarzania i właściwości kompozytów PVC z różnymi nanonapełniaczami, m.in. nanokrzemionką. Istotą rozwiązania jest sposób wytwarzania mieszanin zawierających PVC, nanonapełniacz i środek sprzęgający, polegający na mieszaniu składników w temperaturze 110-115°C i w czasie od 4 do 8 minut, a następnie wytłaczaniu otrzymanej suchej mieszanki. Dzięki opisanej metodyce uzyskano jednorodną dyspersję nanonapełniacza, również nanokrzemionki, w osnowie polimerowej.
Z przedstawionego przeglądu stanu techniki wynika, że znane są wyniki badań właściwości przetwórczych, mechanicznych, termicznych i bakteriobójczych kompozytów na osnowie PVC zawierających nanokrzemionkę lub nanosrebro, otrzymanych metodą mieszania w stanie stopionym. Nie opisano dotychczas kompozytów PVC zawierających napełniacz krzemionkowy z immobilizowanymi na jego powierzchni nanocząstkami srebra. Wprowadzenie nanosrebra immobilizowanego na powierzchni nanokrzemionki do osnowy PVC zapewnia jego dobrą dyspersję, a co za tym idzie wysoką efektywność biobójczą.
Przedmiotem wynalazku są kompozyty poli(chlorku winylu) odporne na działanie mikroorganizmów, wykazujące jednocześnie działanie biobójcze w stosunku do tych mikroorganizmów, zawierające PVC i środki pomocnicze w postaci mieszanki, oraz nanokrzemionkę zawierającą nanocząstki srebra.
Kompozyty poli(chlorku winylu) odporne na działanie mikroorganizmów, zawierające poli(chlorek winylu) i środki pomocnicze, według wynalazku charakteryzują się tym, że zawierają 0,5-10% wagowych, w stosunku do poli(chlorku winylu), nanokrzemionki sferycznej o wielkości cząstek 30-140 nm z immobilizowanymi nanocząstkami srebra w ilości 17000-75000 ppm.
Kompozyty według wynalazku zawierają nanokrzemionkę sferyczną z immobilizowanymi nanocząstkami srebra korzystnie w ilości 55000-75000 ppm.
Kompozyty poli(chlorku winylu) według wynalazku korzystnie zawierają nanokrzemionkę otrzymaną metodą zol-żel.
Kompozyty poli(chlorku winylu) według wynalazku korzystnie zawierają nanokrzemionkę otrzymaną z zolu krzemionkowego wytworzonego z wodnej mieszaniny zawierającej tetraalkoksysilan, alkohol lub mieszaninę alkoholi alifatycznych oraz związek amoniowy, do której dodaje się wodny roztwór soli srebra oraz wodny roztwór wodorotlenku metalu alkalicznego w celu wytrącenia nanocząstek metalicznego srebra.
Kompozyty poli(chlorku winylu) według wynalazku jako nanonapełniacz krzemionkowy korzystnie zawierają nanokrzemionkę z immobilizowanymi na jej powierzchni nanocząstkami srebra, charakteryzującą się dobrą powtarzalnością właściwości fizykochemicznych, małym rozrzutem wielkości sferycznych cząstek oraz równomiernym rozkładem nanocząstek srebra. Nanokrzemionkę taką otrzymuje się sposobem opisanym w polskim zgłoszeniu patentowym P-390296.
Nanokrzemionka zawierająca immobilizowane nanocząstki srebra charakteryzuje się aktywnością biobójczą, co wykazano na podstawie testów mikrobiologicznych metodą pożywkową, na pożywkach płynnych prowadzonych w warunkach pełnego dostępu do substancji odżywczych. Immobilizowane na powierzchni nanokrzemionki nanocząstki srebra są stabilne i nie ulegają koagulacji w trakcie przechowywania, co zapewnia trwałość właściwości biobójczych i rozwiązuje problem zaniku tych właściwości spowodowany aglomeracją nanocząstek srebra.
Kompozyty według wynalazku zawierają typowe dla PVC środki pomocnicze jak: stabilizatory termiczne, modyfikatory udarności, modyfikatory płynięcia, smary, porofory i inne.
Przedmiotem wynalazku jest również sposób wytwarzania odpornych na działanie mikroorganizmów kompozytów na osnowie poli(chlorku winylu), zawierających nanokrzemionkę z immobilizowanymi nanocząstkami srebra, scharakteryzowanych powyżej.
Sposób wytwarzania kompozytów poli(chlorku winylu) odpornych na działanie mikroorganizmów określonych powyżej, według wynalazku polega na tym, że poli(chlorek winylu) oraz środki pomocnicze miesza się z nanokrzemionką sferyczną zawierającą immobilizowane nanocząstki srebra do osiągnięcia temperatury 115-125°C, korzystnie 118-122°C, i do uzyskania homogenicznej mieszaniny, następnie otrzymaną mieszankę schładza się do temperatury poniżej 40°C i poddaje żelowaniu w temperaturze 170-185°C.
Homogeniczne wymieszanie składników mieszanki PVC z nanokrzemionką zawierającą immobilizowane nanocząstki srebra można przeprowadzać w typowym mieszalniku szybkoobrotowym a schłodzenie otrzymanej mieszanki przeprowadza się w mieszalniku wolnoobrotowym. Proces żelowania w temperaturze 170-185°C przebiega w wytłaczarce jedno- lub dwuślimakowej lub gniotowni4
PL 220 362 B1 ku. Prędkość obrotowa powinna być tak dobrana, aby czas przebywania mieszaniny w urządzeniu przetwórczym był nie dłuższy niż 20 min.
Kompozyty według wynalazku na osnowie poli(chlorku winylu) z udziałem nanokrzemionki zawierającej immobilizowane nanocząstki srebra są nowymi materiałami polimerowymi charakteryzującymi się homogenicznym zdyspergowaniem nanonapełniacza w osnowie polimerowej i odpornością na działanie mikroorganizmów takich, jak bakterie (np. Escherichia coli ATCC 8739, Staphylococcus aureus ATCC 6538, Salmonella Typhimurium ATCC 14028, Pseudomonas fluorescens) oraz grzyby pleśniowe (np. Aspergillus Niger, Paecilomyces variotii, Chaetomium globusom, Penicillium funiculosum), przy jednocześnie dobrych właściwościach przetwórczych i użytkowych (duża wytrzymałość, sztywność, udarność i odporność cieplna).
Ze względu na właściwości biobójcze kompozyty na osnowie poli(chlorku winylu) zawierające nanokrzemionkę z immobilizowanymi nanocząstkami srebra mogą znaleźć zastosowanie, m.in. jako elementy wyposażenia wnętrz (np. blaty stołów, szafek), w miejscach użyteczności publicznej zwłaszcza w szpitalach, przychodniach zdrowia, laboratoriach mikrobiologicznych oraz do wytwarzania opakowań stosowanych w przemyśle spożywczym, a także jako tworzywa konstrukcyjne np. do produkcji elementów sprzętu AGD.
Nanokompozyty o składzie według wynalazku i sposób ich wytwarzania przedstawiono w przykładach.
P r z y k ł a d 1
Do mieszalnika, wyposażonego w mieszadło szybkoobrotowe wprowadzono 2000 g PVC S-58, 60 g cynoorganicznego stabilizatora termicznego, 20 g akrylowego modyfikatora udarności, 20 g akrylowego modyfikatora płynięcia, 6 g smaru na bazie wosków i żywic poliestrowych, 2 g hydrocerolu (środek spieniający i nukleujący, producent: Clariant) oraz 20 g nanokrzemionki o wielkości cząstek nm zawierającej 69288 ppm immobilizowanych nanocząstek srebra. Całość mieszano przez minut z zastosowaniem szybkości obrotowej mieszadła 1800 min-1 do uzyskania temperatury
120°C. Otrzymaną mieszaninę schładzano w mieszalniku wolnoobrotowym, do temperatury <40°C, stosując szybkość obrotową mieszadła 40 min-1, a następnie ładowano do komory plastografometru 3
Brabendera o objętości 50 cm3 i ugniatano w temperaturze 185°C (szybkość obrotowa ślimaka wyno-1 siła 30 min-1, a masa wsadu 54 g). Proces prowadzono w ciągu 15 minut.
Zżelowane w plastografometrze kompozyty po rozdrobnieniu przy pomocy młynka nożowego prasowano na płytki o grubości 1 i 4 mm, z których wycinano paski o szerokości 10 mm do badań wytrzymałościowych oraz próbki do badań odporności na działanie mikroorganizmów. Do prasowania przyjęto temperaturę 175°C i ciśnienie co najmniej 5 MPa oraz czas prasowania 5 minut.
W tabeli 1 zestawiono charakterystyczne wartości odczytane z plastogramów ugniatania mieszaniny: maksymalny moment obrotowy (MX) i w stanie równowagi (ME), czas (tX) oraz temperatura rzeczywista w chwili osiągnięcia maksymalnego momentu obrotowego (TX) i temperatura rzeczywista w stanie równowagi momentu obrotowego (TE). W tabeli 2 zestawiono wyniki badań mechanicznych kompozytów PVC otrzymanych według przykładów 1-7.
P r z y k ł a d 2
Do mieszalnika, wyposażonego w mieszadło szybkoobrotowe wprowadzono 2000 g PVC S-58, 60 g cynoorganicznego stabilizatora termicznego, 20 g akrylowego modyfikatora udarności, 20 g akrylowego modyfikatora płynięcia, 6 g smaru na bazie wosków i żywic poliestrowych i 2 g hydrocerolu oraz 80 g nanokrzemionki o wielkości cząstek 34 nm zawierającej 69288 ppm immobilizowanych nanocząstek srebra. Całość mieszano przez 20 minut z zastosowaniem szybkości obrotowej mieszadła
1800 min-1 do uzyskania temperatury 120°C. Otrzymaną mieszaninę schładzano w mieszalniku wol-1 noobrotowym, do temperatury <40°C, stosując szybkość obrotową mieszadła 40 min-1, a następnie 3 ładowano do komory plastografometru Brabendera o objętości 50 cm3 i ugniatano w temperaturze
185°C (szybkość obrotowa ślimaka wynosiła 30 min-1, a masa wsadu 54 g). Proces prowadzono w ciągu 15 minut.
Zżelowane w plastografometrze kompozyty po rozdrobnieniu przy pomocy młynka nożowego prasowano na płytki o grubości 1 i 4 mm, z których wycinano paski o szerokości 10 mm do badań wytrzymałościowych oraz próbki do badań odporności na działanie mikroorganizmów. Do prasowania przyjęto temperaturę 175°C i ciśnienie co najmniej 5 MPa oraz czas prasowania 5 minut.
P r z y k ł a d 3
Do mieszalnika, wyposażonego w mieszadło szybkoobrotowe wprowadzono 2000 g PVC S-58, 60 g cynoorganicznego stabilizatora termicznego, 20 g akrylowego modyfikatora udarności, 20 g akryPL 220 362 B1 lowego modyfikatora płynięcia, 6 g smaru na bazie wosków i żywic poliestrowych oraz 20 g nanokrzemionki o wielkości cząstek 50 nm zawierającej 17000 ppm immobilizowanych nanocząstek srebra. -1
Całość mieszano przez 20 minut z zastosowaniem szybkości obrotowej mieszadła 1800 min-1 do uzyskania temperatury 120°C. Otrzymaną mieszaninę schładzano w mieszalniku wolnoobrotowym, do temperatury <40°C, stosując szybkość obrotową mieszadła 40 min- , a następnie dozowano do wytłaczarki dwuślimakowej przeciwbieżnej firmy Brabender o średnicy ślimaków D = 42 mm i stosunku
L/D = 6. Stosowano temperaturę cylindra 175°C i temperaturę głowicy 185°C oraz szybkość obrotową -1 ślimaków 80 min-1. Wytłoczyny po ochłodzeniu rozdrobniono przy pomocy granulatora nożowego.
Granulat prasowano na płytki o grubości 1 i 4 mm stosując temperaturę prasowania 175°C i ciśnienie co najmniej 5 MPa oraz czas prasowania 5 minut. Z wyprasek wycinano paski o szerokości 10 mm do badań mechanicznych oraz próbki do badania odporności na działanie mikroorganizmów.
P r z y k ł a d 4
Do mieszalnika, wyposażonego w mieszadło szybkoobrotowe wprowadzono 2000 g PVC S-58, 60 g cynoorganicznego stabilizatora termicznego, 20 g akrylowego modyfikatora udarności, 20 g akrylowego modyfikatora płynięcia, 6 g smaru na bazie wosków i żywic poliestrowych i 2 g hydrocerolu oraz 80 g nanokrzemionki o wielkości cząstek 50 nm zawierającej 55000 ppm immobilizowanych nanocząstek srebra. Całość mieszano przez 20 minut z zastosowaniem szybkości obrotowej miesza-1 dła 1800 min-1 do uzyskania temperatury 120°C. Otrzymaną mieszaninę schładzano w mieszalniku -1 wolnoobrotowym, do temperatury <40°C, stosując szybkość obrotową mieszadła 40 min-1, a następnie dozowano do wytłaczarki dwuślimakowej przeciwbieżnej firmy Brabender o średnicy ślimaków D = 42 mm i stosunku L/D = 6. Stosowano temperaturę cylindra 175°C i temperaturę głowicy 185°C oraz szyb-1 kość obrotową ślimaków 50 min-1. Wytłoczyny po ochłodzeniu rozdrobniono przy pomocy granulatora nożowego.
Granulat prasowano na płytki o grubości 1 i 4 mm stosując temperaturę prasowania 175°C i ciśnienie co najmniej 5 MPa oraz czas prasowania 5 minut. Z wyprasek wycinano paski o szerokości 10 mm do badań mechanicznych oraz próbki do badania odporności na działanie mikroorganizmów.
P r z y k ł a d 5
Do mieszalnika, wyposażonego w mieszadło szybkoobrotowe wprowadzono 2000 g PVC S-58, 60 g cynoorganicznego stabilizatora termicznego, 20 g akrylowego modyfikatora udarności, 20 g akrylowego modyfikatora płynięcia, 6 g smaru na bazie wosków i żywic poliestrowych oraz 200 g nanokrzemionki o wielkości cząstek 54 nm zawierającej 34644 ppm immobilizowanych nanocząstek srebra.
Całość mieszano przez 20 minut z zastosowaniem szybkości obrotowej mieszadła 1800 min-1 do uzyskania temperatury 120°C. Otrzymaną mieszaninę schładzano w mieszalniku wolnoobrotowym do temperatury <40°C, stosując szybkość obrotową mieszadła 40 min-1, a następnie dozowano do wytłaczarki dwuślimakowej przeciwbieżnej firmy Brabender o średnicy ślimaków D = 42 mm i stosunku
L/D = 6. Stosowano temperaturę cylindra 175°C i temperaturę głowicy 185°C oraz szybkość obrotową ślimaków 60 min-1. Wytłoczyny po ochłodzeniu rozdrobniono przy pomocy granulatora nożowego.
Granulat dozowano bezpośrednio do zasobnika tworzywa wtryskarki Wh 80 Ap produkcji Metalchem Poznań. W trakcie wtryskiwania stosowano następującą temperaturę cylindra poczynając od -1 zasobnika tworzywa: 150, 165, 175 i 180°C oraz szybkość obrotową ślimaka 100 min-1. Czas wtryskiwania wynosił 3 s, czas docisku 7 s, czas chłodzenia 30 s. Do wytwarzania próbek w postaci wiosełek typu 1A o długości 150 mm, grubości 4 mm i szerokości 10 mm zgodnych z normą EN ISO 527-2 zastosowano formę dwugniazdową o temperaturze 18°C. Kształtki w postaci wiosełek zastosowano do badań mechanicznych oraz odporności na działanie mikroorganizmów.
P r z y k ł a d 6
Do mieszalnika, wyposażonego w mieszadło szybkoobrotowe wprowadzono 2000 g PVC S-58, 60 g cynoorganicznego stabilizatora termicznego, 20 g akrylowego modyfikatora udarności, 20 g akrylowego modyfikatora płynięcia, 6 g smaru na bazie wosków i żywic poliestrowych i 2 g hydrocerolu oraz 200 g nanokrzemionki o wielkości cząstek 77 nm zawierającej 34644 ppm immobilizowanych nanocząstek srebra. Całość mieszano w ciągu 20 minut z zastosowaniem szybkości obrotowej mie-1 szadła 1800 min-1 do uzyskania temperatury 120°C. Otrzymaną mieszaninę schładzano w mieszalniku -1 wolnoobrotowym do temperatury <40°C, stosując szybkość obrotową mieszadła 40 min-1, a następnie dozowano do wytłaczarki dwuślimakowej przeciwbieżnej firmy Brabender o średnicy ślimaków D = 42 mm i stosunku L/D = 6. Stosowano temperaturę cylindra 175°C i temperaturę głowicy 185°C oraz szyb-1 kość obrotową ślimaków 50 min-1. Wytłoczyny po ochłodzeniu rozdrobniono przy pomocy granulatora nożowego.
PL 220 362 B1
Granulat dozowano bezpośrednio do zasobnika tworzywa wtryskarki Wh 80 Ap produkcji Metalchem Poznań. W trakcie wtryskiwania stosowano następującą temperaturę cylindra poczynając od -1 zasobnika tworzywa: 150, 165, 175 i 180°C oraz szybkość obrotową ślimaka 100 min-1. Czas wtryskiwania wynosił 3 s, czas docisku 7 s, czas chłodzenia 30 s. Do wytwarzania próbek w postaci wiosełek typu 1A o długości 150 mm, grubości 4 mm i szerokości 10 mm zgodnych z normą EN ISO 527-2 zastosowano formę dwugniazdową o temperaturze 18°C. Kształtki w postaci wiosełek zastosowano do badań mechanicznych oraz odporności na działanie mikroorganizmów.
P r z y k ł a d 7
Do mieszalnika, wyposażonego w mieszadło szybkoobrotowe wprowadzono 2000 g PVC S-58, 60 g cynoorganicznego stabilizatora termicznego, 20 g akrylowego modyfikatora udarności, 20 g akrylowego modyfikatora płynięcia, 6 g smaru na bazie wosków i żywic poliestrowych i 2 g hydrocerolu oraz 200 g nanokrzemionki o wielkości cząstek 132 nm zawierającej 34644 ppm immobilizowanych nanocząstek srebra. Całość mieszano przez 20 minut z zastosowaniem szybkości obrotowej miesza-1 dła 1800 min-1 do uzyskania temperatury 120°C. Otrzymaną mieszaninę schładzano w mieszalniku -1 wolnoobrotowym, do temperatury <40°C, stosując szybkość obrotową mieszadła 40 min- , a następnie dozowano do wytłaczarki dwuślimakowej przeciwbieżnej firmy Brabender o średnicy ślimaków D = 42 mm i stosunku L/D = 6. Stosowano temperaturę cylindra 175°C i temperaturę głowicy 185°C oraz szyb-1 kość obrotową ślimaków 60 min-1. Wytłoczyny po ochłodzeniu rozdrobniono przy pomocy granulatora nożowego.
Granulat dozowano bezpośrednio do zasobnika tworzywa wtryskarki Wh 80 Ap produkcji Metalchem Poznań. W trakcie wtryskiwania stosowano następującą temperaturę cylindra poczynając od -1 zasobnika tworzywa: 150, 165, 175 i 180°C oraz szybkość obrotową ślimaka 100 min-1. Czas wtryskiwania wynosił 3 s, czas docisku 7 s, czas chłodzenia 30 s. Do wytwarzania próbek w postaci wiosełek typu 1A o długości 150 mm, grubości 4 mm i szerokości 10 mm zgodnych z normą EN ISO 527-2 zastosowano formę dwugniazdową o temperaturze 18°C. Kształtki w postaci wiosełek zastosowano do badań mechanicznych oraz odporności na działanie mikroorganizmów.
T a b e l a 1. Parametry przetwórcze podczas ugniatania nanokompozytów PVC
| Wartości odczytane z plastogramów | Kompozyt PVC/1% mas. nanokrzemionki | Kompozyt PVC/8% mas. nanokrzemionki |
| Mx, Nm | 37,2 | 33,8 |
| Me, Nm | 30,7 | 31,9 |
| tx, min | 6,0 | 4,2 |
| Tx, °C | 182 | 182 |
| Te, °C | 190 | 190 |
T a b e l a 2. Właściwości mechaniczne nanokompozytów PVC opisanych w przykładach 1-7
| Właściwość | Przykłady | ||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | |
| Moduł sprężystości przy rozciąganiu1), MPa | 2493 | 2761 | 2350 | 2670 | 2765 | 2705 | 2734 |
| Wytrzymałość na rozciąganie1), MPa | 49,4 | 50,1 | 51,5 | 51,4 | 49,8 | 50,4 | 51,1 |
| Wydłużenie względne przy zerwaniu1, % | 1005 | 39,2 | 91,2 | 8,5 | 7,9 | 8,4 | 7,9 |
| Udarność2), kJ/m2 | nie pęka | 55 | nie pęka | nie pęka | nie pęka | nie pęka | nie pęka |
1) Badanie właściwości mechanicznych przy statycznym rozciąganiu prowadzono wg PN-EN ISO 527-1, przy prędkości dolnej trawersy wynoszącej 10 mm/min.
2) Udarność metodą Charpy'ego wg PN-EN ISO 179-2
Nanokompozyty otrzymane według przykładów 1-7 wykazują odporność na działanie mikroorganizmów, polegającą na zmniejszeniu adhezji i liczby zaadherowanych komórek bakterii StaphyloPL 220 362 B1 coccus ureus, Escherichia coli, Salmonella Typhimurium oraz Pseudomonas fluorescens na powierzchni nanokompozytów PVC. Oznaczony metodą bioluminescencyjną poziom ATP komórek bakterii na powierzchni nanokompozytów był niższy w stosunku do niemodyfikowanego PVC (nie zawierającego nanokrzemionki z immobilizowanymi nanocząstkami srebra), co wykazano dla bakterii Escherichia coli oraz Pseudomonas fluorescens. Nanokompozyty otrzymane według przykładów 1-7 wykazują również odporność na działanie grzybów pleśniowych np.: Aspergillus Niger, Paecilomyces variotii, Chaetomium globusom oraz Penicillium funiculosum.
Claims (4)
1. Kompozyty poli(chlorku winylu) odporne na działanie mikroorganizmów, zawierające poli(chlorek winylu) i środki pomocnicze, znamienne tym, że zawierają 0,5-10% wagowych, w stosunku do poli(chlorku winylu), nanokrzemionki sferycznej, otrzymanej metodą zol-żel, o wielkości cząstek 30-140 nm z immobilizowanymi nanocząstkami srebra w ilości 17000-75000 ppm.
2. Kompozyty według zastrz. 1, znamienne tym, że zawierają nanokrzemionkę sferyczną z immobilizowanymi nanocząstkami srebra w ilości 55000-75000 ppm.
3. Kompozyty według zastrz. 1, znamienne tym, że zawierają nanokrzemionkę otrzymaną z zolu krzemionkowego wytworzonego z wodnej mieszaniny zawierającej tetraalkoksysilan, alkohol lub mieszaninę alkoholi alifatycznych oraz związek amoniowy, do której dodaje się wodny roztwór soli srebra oraz wodny roztwór wodorotlenku metalu alkalicznego w celu wytrącenia nanocząstek metalicznego srebra.
4. Sposób wytwarzania kompozytów poli(chlorku winylu) odpornych na działanie mikroorganizmów określonych w zastrz. od 1 do 4, znamienny tym, że poli(chlorek winylu) oraz środki pomocnicze miesza się z nanokrzemionką sferyczną zawierającą immobilizowane nanocząstki srebra do uzyskania homogenicznej mieszaniny i do osiągnięcia temperatury 115-125°C, korzystnie 118-122°C, następnie otrzymaną mieszaninę schładza się do temperatury poniżej 40°C i poddaje żelowaniu w temperaturze 170-185°C.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL399022A PL220362B1 (pl) | 2012-04-27 | 2012-04-27 | Kompozyty poli(chlorku winylu) odporne na działanie mikroorganizmów i sposób ich wytwarzania |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL399022A PL220362B1 (pl) | 2012-04-27 | 2012-04-27 | Kompozyty poli(chlorku winylu) odporne na działanie mikroorganizmów i sposób ich wytwarzania |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL399022A1 PL399022A1 (pl) | 2013-10-28 |
| PL220362B1 true PL220362B1 (pl) | 2015-10-30 |
Family
ID=49449350
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL399022A PL220362B1 (pl) | 2012-04-27 | 2012-04-27 | Kompozyty poli(chlorku winylu) odporne na działanie mikroorganizmów i sposób ich wytwarzania |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL220362B1 (pl) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109452309A (zh) * | 2018-12-21 | 2019-03-12 | 三河市京纳环保技术有限公司 | 一种硅基载银抗菌剂的制备方法 |
-
2012
- 2012-04-27 PL PL399022A patent/PL220362B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL399022A1 (pl) | 2013-10-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104893331B (zh) | 一种抗菌木塑复合材料及其制备方法 | |
| CN104830010A (zh) | 一种家电产品用加硬耐刮擦抗菌聚丙烯母粒料及其制备方法 | |
| CN102051004B (zh) | 一种抗菌防霉pvc软制组合物及其制备方法 | |
| CN103205049B (zh) | 一种高阻隔抗菌pe膜及其制备方法 | |
| US6566419B2 (en) | Degradable plastics possessing a microbe-inhibiting quality | |
| CN103910996A (zh) | 一种抗菌母粒、添加该抗菌母粒的纳米抗菌超韧塑料及其制备与应用 | |
| CN102558651A (zh) | 抗菌香味母粒 | |
| KR102763183B1 (ko) | 폴리프로필렌 조성물 및 그 제조 방법과 응용 | |
| CN107312228A (zh) | 一种用于聚乙烯塑料的抗菌母粒及其制备方法 | |
| CN104725723A (zh) | 长效抗菌防霉复合pp材料及其制备方法、洗碗机 | |
| CN108794931A (zh) | 一种阻燃型pvc板材用纳米碳酸钙的改性方法及其应用 | |
| CN113292786B (zh) | 一种抗菌、低气味母粒及其制备方法和应用 | |
| KR20110014001A (ko) | 항균 및 항곰팡이 특성을 갖는 플라스틱, 이를 이용한 제품 및 이의 제조방법 | |
| CN1147542C (zh) | 纳米抗菌塑料 | |
| CN108329580A (zh) | 一种抗菌聚丙烯材料及其制备方法 | |
| CN103073784B (zh) | 一种抗菌聚丙烯组合物及其制备方法 | |
| CN103073811B (zh) | 一种抗菌聚氯乙烯组合物及其制备方法 | |
| KR101972876B1 (ko) | 항균 플라스틱 | |
| CN104497637A (zh) | 改性碳酸钙及其制备方法 | |
| CN102827464A (zh) | 环保生物保鲜膜及其制备方法 | |
| TW200306960A (en) | Antibacterial glass compositions, antibacterial resin compositions and a method for the preparation thereof | |
| PL220362B1 (pl) | Kompozyty poli(chlorku winylu) odporne na działanie mikroorganizmów i sposób ich wytwarzania | |
| CN101519516A (zh) | 纳米改性聚氯乙烯复合材料 | |
| CN110527168A (zh) | 一种抗菌塑料母料及其制备方法 | |
| Taranamai et al. | Antibacterial activity of sustainable composites derived from epoxidized natural rubber/silver-substituted zeolite/poly (lactic acid) blends |