CN104592629B - 一种Cu/ZnO 复合抗菌PP母粒的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明主要提供了一种 Cu/ZnO 复合抗菌PP母粒的制备方法。所述的抗菌母粒包含有以下的共混组分：基体树脂、复合抗菌剂、润滑剂、复合抗氧化剂；其中复合抗菌剂所占质量比为10～30 wt%，润滑剂剂使用量为1～5 wt%，复合抗氧化剂使用量为0.05～0.2 wt%。该方法工艺简单，成本较低，所制抗菌母粒用于聚丙烯的抗菌改性，对细菌、真菌均具有较高的抗菌率且对树脂本身的力学性能没有多大影响，具有良好的市场前景。

Description

一种Cu/ZnO 复合抗菌PP母粒的制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于高分子复合功能材料的制备方法，尤其是一种具有复合抗菌功能的聚丙烯母粒的制备方法。
背景技术
聚丙烯是由丙烯聚合而成的一种热塑性树脂，按照甲基排列位置，分为等规聚丙烯、无规聚丙烯和间规聚丙烯三种。聚丙烯的结晶度高，结构规整，因而具有优良的力学性能，同时它还具有无毒、无味、密度小等有点，强度、刚度、硬度、耐热性均优于低压聚乙烯。因此聚丙烯逐渐取代后者在家用电器、塑料管材、高透材料等领域有了较多的应用。
随着社会的发展，人们对生命健康领域越发的关注，而聚丙烯被广泛运用于人们的日常生活，如水杯、餐盒、水管等，因此聚丙烯的抗菌改性成为了当今塑料改性的重点。
目前常用的抗菌剂分为无机抗菌剂、有机抗菌剂和天然抗菌剂。无机抗菌剂通常指银、铜、锌等无机物，主要利用其氧化活性和游离离子来杀伤菌类，其中银系物质杀菌能力最强，但存在银离子具有微毒性且活性太强、易变色等问题，而铜系物质对真菌杀伤力较强，对细菌则几乎没有作用，锌系则抗菌性能仅仅中上；有机抗菌剂的主要品种有香草醛和乙基香草醛类化合物，但有机抗菌剂存在安全性未知、耐热性较差、容易水解等问题；天然抗菌剂主要来自于芥末、甲壳素、山葵等天然植物的提取，但存在杀菌效果有限、稳定性差等问题。
聚丙烯的改性方法通常有接枝改性、共聚改性、交联改性和共混改性。其中共混改性是将其他粒料与聚丙烯在热力学和机械力的作用下进行混合，以增加聚丙烯的功能性。因此通过共混方法来增加母粒的抗菌性能，简单而有效，兼之成本低廉，成为了目前企业最常用方法。
发明内容
针对目前无机抗菌剂存在的问题，本发明提供了一种Cu/ZnO 复合抗菌PP母粒的制备方法。
一种Cu/ZnO 复合抗菌PP母粒的制备方法，其特征在于，所述的抗菌母粒包含有以下的共混组分：基体树脂、复合抗菌剂、润滑剂、复合抗氧化剂；首先按照将两种抗菌剂置于高速混料机中，混合制得复合抗菌剂，取出备用；再将基体树脂、润滑剂、复合抗氧剂调配好置于高混机中搅拌至均匀；加入之前制得的复合抗菌剂，再次高混至上述物质均匀，取出并采用双螺杆挤出机熔融共混制得抗菌母粒，该母粒可用于空白聚丙烯切片。
一种Cu/ZnO 复合抗菌PP母粒的制备方法，其特征在于：所述基体树脂为等规聚丙烯、无规聚丙烯、间规聚丙烯中的至少一种，使用量为抗菌母粒质量的70～85 wt%。
所述复合抗菌剂的主要成分为纳米铜和纳米氧化锌，粒径均为40～600 nm，所用Cu和ZnO按照质量比为Cu：ZnO=1:1～4，将两种粉体采用高速混料机混合制备为复合抗菌剂，复合抗菌剂的使用量为抗菌母粒质量的10～30 wt%。
所述润滑剂为液体石蜡，使用量为为抗菌母粒质量的1～5 wt%。
所述复合抗氧化剂成分为抗氧剂四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和抗氧剂三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯，两种成分配比按质量比为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯：三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯=1:1～3进行混合调配为复合抗氧化剂，其使用量为抗菌母粒质量的0.05～0.2 wt%。
首先将树脂基体、润滑剂、复合抗氧化剂进行高速混合，再将复合抗菌剂加入高混，按上述比例配比好的混合物进行熔融共混，可制得所述抗菌母粒。
该母粒在聚丙烯切片中的用量为5～15 wt%。
本方法兼顾了Cu和ZnO在抗菌防霉方面的优点，同时避免了许多行业，尤其是食品包装行业对Ag抗菌系列物质的质疑，制备方法简单、成本低廉，有利用工业化生产，制得的聚丙烯母粒具有较好的广谱抗菌效果。
有益效果
（1）本发明采用熔融共混法进行改性，方便快捷，适用性强。
（2）本发明采用Cu/ZnO复合抗菌，具有良好的光谱抗菌防霉效果，且成本低廉。
（3）本发明制备的抗菌母粒所制得的聚丙烯抗菌板，力学性能良好，其中弯曲和拉伸强度上升。
附图说明
图1为实施例1中纳米铜的SEM照片。
图2为实施例1中纳米氧化锌的SEM照片。
图3为实施例3中PP抗菌母粒断面的SEM照片。
具体实施方式
实施例1：
取700 g等规聚丙烯、0.25 g抗氧剂1010、0.25g 抗氧剂168和50 g液体石蜡，放入高混机进行混合，取出备用。取纳米铜和纳米氧化锌各125 g进行高速混合，待混合均匀后，将之前的混合料加入，继续混合制得抗菌混合物，通过双螺杆挤出机制得抗菌PP母粒。取该抗菌母粒50 g，空白PP切片950 g，通过双螺杆挤出机熔融共混，并用高速冷切机切粒，制得抗菌PP切片，记为#1。
表1为PP母粒双螺杆挤出工艺表，图1为纳米铜的SEM照片，图2 为纳米氧化锌的SEM照片。
实施例2：
800 g等规聚丙烯、0.3 g抗氧剂1010、0.6g 抗氧剂168和25 g液体石蜡，放入高混机进行混合，取出备用。取纳米铜50 g和纳米氧化锌125 g进行高速混合，待混合均匀后，将之前的混合料加入，继续混合制得抗菌混合物，通过双螺杆挤出机制得抗菌PP母粒。取该抗菌母粒120 g，空白PP切片880 g，通过双螺杆挤出机熔融共混，并用高速冷切机切粒，制得抗菌PP切片，记为#2。
表2 为PP抗菌母粒的EDS分析数据。
实施例3：
850 g等规聚丙烯、0.5 g抗氧剂1010、1.5g 抗氧剂168和10 g液体石蜡，放入高混机进行混合，取出备用。取纳米铜27.6 g和纳米氧化锌138 g进行高速混合，待混合均匀后，将之前的混合料加入，继续混合制得抗菌混合物，通过双螺杆挤出机制得抗菌PP母粒。取该抗菌母粒100 g，空白PP切片900 g，通过双螺杆挤出机熔融共混，并用高速冷切机切粒，制得抗菌PP切片，记为#3。
图3为PP母粒断面的SEM照片。
实施例4：
取实施例1中的样品#1、#2、#3各100 g，通过注塑机进行注塑为样条和板材。通过样条测试其力学性能，板材按照国标剪裁为50 mm*50 mm，厚度2 mm的样板，进行抗菌测试。测试方法参照国标GBT 21510-2008 纳米无机材料抗菌性能测试方法，以空白PE板为对照样，将PE板与样板#1、#2、#3洗净、消毒、干燥静置与无菌环境，取0.2 ml菌悬液滴在样品表面，用0.1 mm厚的聚乙烯膜覆盖其上，在37 ℃保持相对湿度90%，培养18～24 h。将样品取出，使用PBS将菌液冲洗下来，配制成一定的浓度梯度，使用无菌琼脂板进行培养18～24 h，观察抗菌效果。
表3 为抗菌PP样条的力学性能测试结果，表4为抗菌PP样板的抗菌性能测试结果。
表1 实施例1～3中的双螺杆挤出工艺表
表2 实施例2中PP抗菌母粒的EDS分析数据
表3 实施例4中PP样条的力学性能参数
表4 实施例4中PP样板的抗菌性能测试结果

Claims (1)

1.一种Cu/ZnO 复合抗菌PP母粒的制备方法，其特征在于，所述的抗菌母粒包含有以下的共混组分：基体树脂、复合抗菌剂、润滑剂、复合抗氧化剂；首先按照将两种抗菌剂置于高速混料机中，混合制得复合抗菌剂，取出备用；再将基体树脂、润滑剂、复合抗氧剂调配好置于高混机中搅拌至均匀；加入之前制得的复合抗菌剂，再次高混至上述物质均匀，取出并采用双螺杆挤出机熔融共混制得抗菌母粒，该母粒可用于空白聚丙烯切片；
所述基体树脂为等规聚丙烯、无规聚丙烯、间规聚丙烯中的至少一种，使用量为抗菌母粒质量的70～85 wt%；
所述复合抗菌剂的主要成分为纳米铜和纳米氧化锌，粒径均为40～600 nm，所用Cu和ZnO按照质量比为Cu：ZnO=1:1～4，将两种粉体采用高速混料机混合制备为复合抗菌剂，复合抗菌剂的使用量为抗菌母粒质量的10～30 wt%；
所述润滑剂为液体石蜡，使用量为抗菌母粒质量的1～5 wt%；
所述复合抗氧化剂成分为抗氧剂四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和抗氧剂三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯，两种成分配比按质量比为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯：三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯=1:1～3进行混合调配为复合抗氧化剂，其使用量为抗菌母粒质量的0.05～0.2 wt%；
首先将树脂基体、润滑剂、复合抗氧化剂进行高速混合，再将复合抗菌剂加入高混，按上述比例配比好的混合物进行熔融共混，可制得所述抗菌母粒；
该母粒在聚丙烯切片中的用量为5～15 wt%。
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