抗菌树脂复合材料及其制备方法.pdf

本发明公开了一种抗菌树脂复合材料，包括如下重量百分比的配方组分：树脂60～85%、抗菌剂5～30%、防霉剂5～30%、偶联剂3～10%、分散剂2～10%。该抗菌树脂复合材料通过复合使用抗菌剂和防霉剂，使树脂复合材料既具有抗细菌的功能，又具有抗霉菌的功能；通过加入偶联剂和分散剂，解决了抗菌剂、防霉剂与树脂相容性不好的问题，使抗菌树脂复合材料性质稳定、不易分离。其制备方法先后将抗菌树脂复合材料的几种配方先后混合，熔融挤出即可，制备方法工艺简单、成本低廉，适于工业化生产。

1.  一种抗菌树脂复合材料，包括如下重量百分比的配方组分：


2.  如权利要求1所述的抗菌树脂复合材料，其特征在于包括包括如下重量百分比的配方组分：


3.  如权利要求1～2所述的抗菌树脂复合材料，其特征在于，所述树脂为ABS、GPPS、HIPS或PP树脂中的至少一种。

4.  如权利要求1～2所述的抗菌树脂复合材料，其特征在于，所述树脂为PP1947、PE7144、PE2111、EVA28/25、EVA18/3中的至少一种。

5.  如权利要求1～2所述的抗菌树脂复合材料，其特征在于，所述抗菌剂为金属离子与光触媒复合型无机抗菌剂；其中，所述金属离子为银、铜或锌中的至少一种；所述光触媒为TiO2、ZnO或ZrO2中的至少一种；所述金属离子与光触媒的重量百分为11︰21～85。

6.  如权利要求5所述的抗菌树脂复合材料，其特征在于，所述金属离子 与光触媒复合型无机抗菌剂为纳米二氧化钛载银抗菌剂；其中，银与二氧化钛的重量百分比为：银︰二氧化钛＝12︰18～35。

7.  如权利要求1～2所述的抗菌树脂复合材料，其特征在于，所述防霉剂为噻菌灵、百菌清、60号工业防菌剂、8-羟基喹啉铜、多菌灵中的至少一种。

8.  如权利要求1～2所述的抗菌树脂复合材料，其特征在于，所述偶联剂为钛酸酯类偶联剂、铝酸酯类偶联剂、有机铬化合物、硅烷偶联剂中的至少一种。

9.  一种抗菌树脂复合材料的制备方法，包括如下步骤：
按照权利要求1～8任一所述的抗菌树脂复合材料配方分别称取各组分；
将所述抗菌剂和防菌剂混合，分散于水中，得到混合物料分散液，再加入所述偶联剂和所述分散剂在60～90℃下进行预处理，依次进行固液分离、洗涤、干燥处理，得到抗菌母料；
将所述树脂加入所述抗菌母料中，进行混料处理后熔融挤出，得到所述抗菌树脂复合材料。

10.  如权利要求9所述的抗菌树脂复合材料的制备方法，其特征在于，所述熔融挤出的温度为110～170℃，压力为10～20Mpa，时间为1～2分钟。

抗菌树脂复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体的说是涉及一种抗菌树脂复合材料及其制备方法。
背景技术
日常生活中，相当一部分有害细菌是在塑料制品的表面存在并繁殖，且通过接触而导致各种疾病。而大多数产品都需要使用塑料制品进行包装，产品在使用前接触最多的材料是塑料包装材料，随着人们对健康和环保意识的不断增强，对日常生活中接触频繁的塑料包装材料提出了“抑菌、杀菌”的需求。
抗菌塑料的开发研究工作始于20世纪80年代，以日本、美国和西欧等发达国家为主的研究取得了很大的进展并广泛应用于包装行业。我国抗菌塑料的研究是近几年才发展起来的，研究起点较低，研究成果与国际水平差距较大，尤其在抗菌剂的工业化应用方面基础薄弱。因此，包装用用抗菌塑料具有良好的应用前景。
人们知道，把抗菌剂添加到塑料原料中后，制成的塑料制品就具有自发的、永久的抗菌作用。抗菌塑料的核心成份是抗菌剂。有机类抗菌剂由于在安全性、耐热性、抗菌持久性以及抗菌广谱性等方面存在不足而限制了其应用；天然类抗菌剂毒性低，使用安全，但存在着耐热性差，应用范围窄、抗菌持久性差等缺点；无机抗菌剂则避免了上述缺点而使其在塑料领域中的应用倍受重视。无机抗菌剂主要分为金属离子系(如Ag+，Cu2+，Zn2+等)和钛系(如具有光催化作用的TiO2，ZnO，ZrO2等)两大类。前者采用的抗菌活性成份主要有银、铜、锌等金属离子。银离子的抗菌性能最强，但其化学性质活泼，易转化为棕 色的氧化银或黑色的单质银，不宜大量应用于白色家电中。锌的抗菌强度仅为银的1/1000；铜离子有颜色，大量使用会影响产品美观；金属离子虽然杀菌见效快，但大量使用成本高，而且重金属离子的释放将对环境和人体健康产生不利影响。后者具有光催化活性高、抗菌持久性强、价廉无毒以及较强的自清洁功能，但此类抗菌剂只有在紫外光和自然光激发的条件下才能发挥抗菌作用，在许多长年无光照射场合应用受到限制。
并且，上述塑料制品种的抗菌体系功能单一，不具备同时抑制或者杀灭细菌和霉菌的效果，而在实际应用过程当中细菌和霉菌同时存在，因此严重限制了其使用范围。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种既能抗细菌又能抗霉菌、性质稳定的抗菌树脂复合材料。
本发明的另一目的在于提供一种工艺简单的抗菌树脂复合材料制备方法。
为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：
一种抗菌树脂复合材料，包括如下重量百分比的配方组分：

以及，
一种抗菌树脂复合材料的制备方法，包括如下步骤：
按照上述抗菌树脂复合材料配方分别称取各组分；
将上述抗菌剂和防菌剂混合，分散于水中，得到混合物料分散液，再加入上述偶联剂和上述分散剂在60～90℃下进行预处理，依次进行固液分离、洗涤、 干燥处理，得到抗菌母料；
将上述树脂加入上述抗菌母料中，进行混料处理后熔融挤出，得到上述抗菌树脂复合材料。
本发明的抗菌树脂复合材料通过复合使用抗菌剂和防霉剂，使树脂复合材料既具有抗细菌的功能，又具有抗霉菌的功能；通过加入偶联剂和分散剂，解决了抗菌剂、防霉剂与树脂相容性不好的问题，使本发明抗菌树脂复合材料性质稳定、不易分离。
本发明的抗菌树脂复合材料的制备方法先后将抗菌树脂复合材料的几种配方先后混合，熔融挤出即可，制备方法工艺简单、成本低廉，适于工业化生产。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供了一种既能抗细菌又能抗霉菌、性质稳定的抗菌树脂复合材料。该抗菌树脂复合材料包括如下重量百分比的配方组分：

具体地，上述树脂为ABS、GPPS、HIPS、PE、EVA或PP树脂。其中，ABS树脂指丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，是一种强度高、韧性好、易于加工成型的热塑型高分子材料；GPPS树脂俗称透苯，由苯乙烯单体为原料聚合而成，是一种着色性好、尺寸稳定、制品透明的热塑性树脂；HIPS树脂俗称改苯，是橡胶改性聚苯乙烯，其突出特点是易加工、尺寸稳定、冲击强度高等； PP树脂即是聚丙烯树脂，为结晶性高聚物，具有流动性好、热稳定性好、耐腐蚀性等特点。
进一步地，上述树脂优选为PP1947、PE7144、PE2111、EVA28/25、EVA18/3中的至少一种。
上述抗菌剂为金属离子与光触媒复合型无机抗菌剂；其中，上述金属离子为银、铜或锌中的至少一种；上述光触媒为TiO2、ZnO或ZrO2中的至少一种；该金属离子与光触媒的重量百分为11︰21～85。优选地，该抗菌剂采用光催化金属氧化物负载重金属纳米粒子型复合抗菌剂，既利用了金属化合物的一般杀菌作用，又利用了光触媒在光催化作用下的强化杀菌作用。进一步地，上述抗菌剂为复合粉体或由复合粉体与基体树脂造粒成的抗菌母粒，该抗菌粉体的粒径为30～90nm。
在本发明的一个优选实施例中，上述金属离子与光触媒复合型无机抗菌剂为纳米二氧化钛载银抗菌剂；其中，银与二氧化钛的重量百分比为：银︰二氧化钛＝12︰18～35，优选为14:16～25。
进一步地，上述纳米二氧化钛载银抗菌粉体的制备方法为：以偏钛酸、浓硫酸为主要原料加入到反应釜中，采用稀释热水解法连续酸溶水解，并将银离子以磷酸难溶盐的形式载入，在高钛高酸的条件下反应即可得到粒度均匀（30～90nm）、分散性好的纳米二氧化钛载银抗菌粉体。上述纳米二氧化钛载银抗菌母粒的制备方法为：将基体树脂、分散剂、抗氧剂等其他助剂与上述制备的抗菌粉体在高速混合机中混合均匀。根据基材设定温度范围、搅拌速度等参数，通过双螺杆挤出机挤出、造粒即可得到纳米二氧化钛载银抗菌母粒。
上述防霉剂为噻菌灵、百菌清、60号工业防菌剂、8-羟基喹啉铜、多菌灵中的至少一种。该防霉剂与上述抗菌剂复合产生协同作用，共同对大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌、藤黄八叠球菌等细菌和黄曲霉、土曲霉、出芽短梗霉、宛氏拟青霉、绳状青霉、球毛壳、赭绿青霉、绿色木霉、构巢曲霉、桔青霉、总状毛霉、紫红红球霉等霉菌都有较好的抑制或杀灭作用。且该抗菌 防霉组合效果显著、添加量少、防霉等级可达到0级，有效抗菌率达99%以上。
上述偶联剂为钛酸酯类偶联剂、铝酸酯类偶联剂、有机铬化合物、硅烷偶联剂中的至少一种；优选型号为KH550、KH560或KH570中的至少一种。
上述分散剂为脂肪酸类分散剂、脂肪族酰胺类、酯类、石蜡类、金属皂类、低分子蜡类中的任意一种。该分散剂和上述偶联剂解决了无机抗菌剂与树脂之间相容性差的问题，能够进一步提高塑料的抗菌性能。
综上所述，本发明实施例的抗菌树脂复合材料体现出一种明显的抗菌协调作用，通过复合使用抗菌剂和防霉剂，具有金属和光触媒抗菌的双重效果，使树脂复合材料既具有抗细菌的功能，又具有抗霉菌的功能，所制备的材料在有光、无光下均能达到较好的抗菌效果，并且该种材料由于金属离子添加量极少，而使其应用范围增大；通过加入偶联剂和分散剂，解决了抗菌剂、防霉剂与树脂相容性不好的问题，使本发明抗菌树脂复合材料性质稳定、不易分离，能够进一步提高塑料的抗菌性能。
相应地，本发明实施例提供了上文抗菌树脂复合材料的制备方法，包括如下步骤：
S01，称取配方组分：按照上述抗菌树脂复合材料配方分别称取各组分；
S02，获得上述抗菌母料：将上述抗菌剂和防菌剂混合，分散于水中，得到混合物料分散液，再加入上述偶联剂和上述分散剂在60～90℃下进行预处理，依次进行固液分离、洗涤、干燥处理，得到抗菌母料；
S03，获得抗菌树脂复合材料：将上述树脂加入上述抗菌母料中，进行混料处理后熔融挤出，得到上述抗菌树脂复合材料。
具体地，上述步骤S01中，用电子称（精度为1.0%）按比例分别称取上述抗菌树脂复合材料各组分，其中各组分的配比如上文所述，为了节约篇幅，在此不再赘述。
上述步骤S02中，将抗菌剂和防菌剂混合后，再加入偶联剂和所述分散剂，在60～90℃的温度范围内进行预处理，即可制得抗菌母料；处理的如果温度过 低，则物料在挤出机内塑化不好，如果温度过高，会使高分子材料氧化、分解而破坏分子结构。
上述步骤S03中，混料处理时采用挤出机进行共混，加热温度为170～230℃，机头挤出温度为110～170℃。进一步的，挤出机主机螺杆转速10～50r/min，加料转速5～30r/min；压力为10～20Mpa；共混时间为1～2分钟，该共混时间优选为2分钟。
本发明实施例的抗菌树脂复合材料的制备方法先后将抗菌树脂复合材料的几种配方先后混合，熔融挤出即可，制备方法工艺简单、成本低廉，适于工业化生产。
现结合具体实例，对本发明实施例透远红外线复合材料及其制备方法进行进一步详细说明。
实施例1
一种抗菌树脂复合材料，包括如下重量百分比的配方组分：

该抗菌树脂复合材料的制备方法如下：
S11，称取配方组分：按照上述抗菌树脂复合材料配方分别称取各组分；
S12，获得上述抗菌母料：将上述抗菌剂和防菌剂混合，分散于水中，得到混合物料分散液，再加入上述偶联剂和上述分散剂在60℃下进行预处理，依次进行固液分离、洗涤、干燥处理，得到抗菌母料；
S13，获得抗菌树脂复合材料：将上述树脂加入上述抗菌母料中，进行混料处理，加热温度为170℃，机头挤出温度为110℃，挤出机主机螺杆转速10r/min， 加料转速5r/min；压力为10Mpa；共混时间为1分钟；然后熔融挤出，得到上述抗菌树脂复合材料。
实施例2
一种抗菌树脂复合材料，包括如下重量百分比的配方组分：

该抗菌树脂复合材料的制备方法如下：
S21，称取配方组分：按照上述抗菌树脂复合材料配方分别称取各组分；
S22，获得上述抗菌母料：将上述抗菌剂和防菌剂混合，分散于水中，得到混合物料分散液，再加入上述偶联剂和上述分散剂在90℃下进行预处理，依次进行固液分离、洗涤、干燥处理，得到抗菌母料；
S23，获得抗菌树脂复合材料：将上述树脂加入上述抗菌母料中，进行混料处理，加热温度为230℃，机头挤出温度为170℃，挤出机主机螺杆转速50r/min，加料转速30r/min；压力为20Mpa；共混时间为2分钟；然后熔融挤出，得到上述抗菌树脂复合材料。
实施例3
一种抗菌树脂复合材料，包括如下重量百分比的配方组分：


该抗菌树脂复合材料的制备方法如下：
S31，称取配方组分：按照上述抗菌树脂复合材料配方分别称取各组分；
S32，获得上述抗菌母料：将上述抗菌剂和防菌剂混合，分散于水中，得到混合物料分散液，再加入上述偶联剂和上述分散剂在90℃下进行预处理，依次进行固液分离、洗涤、干燥处理，得到抗菌母料；
S33，获得抗菌树脂复合材料：将上述树脂加入上述抗菌母料中，进行混料处理，加热温度为200℃，机头挤出温度为140℃，挤出机主机螺杆转速30r/min，加料转速20r/min；压力为15Mpa；共混时间为2分钟；然后熔融挤出，得到上述抗菌树脂复合材料。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。