一种防静电抗菌聚乳酸材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种防静电抗菌聚乳酸材料的制备方法，其包括以下步骤：（1）将抗菌复合物分散在乳酸中，配制浓度为0.1~2g/L 的溶液，超声搅拌60~90min，得抗菌乳酸溶液；（2）将导电填料分散在乳酸中，配制浓度为1~2g/L 的溶液，超声搅拌60~90min，得导电乳酸溶液；（3）将抗菌乳酸溶液和导电乳酸溶液按2:1体积比混合后置于50~80℃真空烘箱中，真空烘24~36h，至混合液无残余水为止；通过直接缩合法得到聚乳酸材料。本发明专利技术通过科学配伍抗菌复合物、导电填料，原料之间相互协同作用，使得聚乳酸材料不仅抗菌特性，还具有防静电功能，进一步扩宽了聚乳酸材料的应用范围。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及了复合材料
，特别是涉及了一种防静电抗菌聚乳酸材料的制备方法。
技术介绍
聚乳酸(PLA)是一种以乳酸为主要原料聚合而成的高分子化合物，属于丙交酯聚酯的一种，使用可再生的植物资源(如玉米)所提出的淀粉原料制成，淀粉原料经由发酵过程制成乳酸，再通过化学合成转换成聚乳酸，生产过程无污染。聚乳酸产品使用后能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，即使聚乳酸焚烧，其燃烧热值与焚化纸类相同，是焚化传统塑料(如聚乙烯)的一半，而且焚化聚乳酸绝对不会释放出氮化物、硫化物等有毒气体污染环境，因此，聚乳酸具有良好的生物降解性能和环境友好型特征，是一种新型的绿色环保材料。聚乳酸抗菌制品中抗菌剂的添加方式不采用抗菌母粒的形式添加，抗菌母粒的制作过程是先将抗菌剂和基体树脂混合经双螺杆挤出机加工成线状，经烘干机高温烘干，造粒得抗菌母粒，采用该方法加工聚乳酸抗菌母粒，烘干机高温烘干会导致聚乳酸再次发生的热降解，导致产品性能下降。而且由于纳米银抗菌剂呈颗粒状，粒度为纳米级别，往往只能聚集在聚乳酸材料的特定部位，无法均匀分布在表面，从而影响的抗菌效果；另一方面，纳米银与聚乳酸材料无法紧密结合（特别是当纳米银颗粒含量增加时，容易发生团聚现象），在使用过程中容易脱落，从而影响使用寿命及抗菌效果。现有的聚乳酸材料功能较单一，较难满足多功能的特点。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供了一种防静电抗菌聚乳酸材料的制备方法。本专利技术所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：一种防静电抗菌聚乳酸材料的制备方法，其包括以下步骤：（1）将抗菌复合物分散在乳酸中，配制浓度为0.1~2g/L的溶液，超声搅拌（500~800W超声功率，500~800rpm搅拌速度）60~90min，得抗菌乳酸溶液；该抗菌复合物经过偶联剂预处理，具体为将抗菌复合物加入到无水乙醇中，500~800rpm搅拌1~2h；逐滴滴加占抗菌复合物质量分数2%的偶联剂，继续搅拌1~2h，过滤后烘干；（2）将导电填料分散在乳酸中，配制浓度为1~2g/L的溶液，超声搅拌（500~800W超声功率，500~800rpm搅拌速度）60~90min，得导电乳酸溶液；（3）将抗菌乳酸溶液和导电乳酸溶液按2:1体积比混合后置于50~80℃真空烘箱中，真空烘24~36h，至混合液无残余水为止；通过直接缩合法得到聚乳酸材料。所述导电填料由多孔碳、碳纳米管、炭黑、石墨烯和纳米铝粉按质量比4:2:1:2:2混合组成；所述导电填料制备方法如下：将5g纤维素，12mg聚苯乙烯磺酸钾和30ml水加入到100ml水热釜中，在180℃烘箱中密封反应10h，经清洗干燥后，在900℃的空气气氛下煅烧1h，得到多孔碳；将碳纳米管、纳米铝粉分散在120ml的水溶液中，浸入多孔碳1~2h，让纳米材料充分进入孔道中，然后抽滤；抽滤所得的滤饼浸入到50ml炭黑和石墨烯水溶液中，30~60min，然后再次抽滤；再次抽滤所得的滤饼用蒸馏水洗涤，在真空条件下120℃烘干，即得导电填料。在本专利技术中，一种抗菌复合材料的制备方法包括以下步骤：（1）制备石墨烯量子点悬浮液：称取0.5~0.8gC60粉末，量取50~100ml质量分数为98％的浓硫酸，将C60粉末和浓硫酸在烧杯中混合，烧杯放在冰水浴中，同时以300~500rpm的速度搅拌，得混合液；称取0.5~3g高锰酸钾粉末，缓慢的加入上述混合液中；移去冰水浴，换成水浴，保持水浴温度30~40℃，反应5~8h；快速加入100~200ml纯水，过滤，然后用截留分子量为1000的透析袋透析3天，得石墨烯量子点悬浮液；100rpm速度搅拌石墨烯量子点悬浮液，同时激光辐照30~60min，激光辐照功率为1~2W。（2）称取氧化锌量子点（粒径约2~5nm）配制成浓度为0.5~1mg/ml的分散液，溶剂为水；超声搅拌（500~1000W超声功率，600~800rpm搅拌速度）80~100ml氧化锌分散液，滴加步骤（1）制得的一半石墨烯量子点悬浮液，继续超声搅拌30~60min；离心，清洗，烘干，得到负载氧化锌的石墨烯量子点。（3）负载氧化锌的石墨烯量子点的表面处理：将0.005~0.01g氧化石墨加入到5~10mL的分散剂（DMSO）中，超声搅拌（300~500W超声功率，200~300rpm搅拌速度）并加入0.1~0.3g负载氧化锌的石墨烯量子点，继续超声搅拌10~30min，移至内衬为聚四氟乙烯的微波水热反应釜（50mL）中，密封后置于微波辅助水热合成仪中，微波功率为200~400W，200~240℃下反应60~90min；冷却，过滤，烘干得表面处理的负载氧化锌的石墨烯量子点。（4）制备负载银的石墨烯量子点：超声搅拌（300~500W超声功率，200~300rpm搅拌速度）另一半石墨烯量子点悬浮液，滴加浓度为0.001~0.005mol/L硝酸银溶液，控制反应温度为45~60℃，滴加浓度为0.01～0.08mol/L二水合柠檬酸三钠，继续超声搅拌60~120min；陈化，清洗，烘干得负载银的石墨烯量子点；石墨烯量子点悬浮液、硝酸银溶液与二水合柠檬酸三钠的体积比为3~4:2~3:1~2。（5）将0.1~0.5g负载银的石墨烯量子点超声搅拌（500~1000W超声功率，300~500rpm搅拌速度）分散于乙醇中；之后加入体积比3~5:1的水和氨水，搅拌均匀后加入正硅酸乙酯（与负载银的石墨烯量子点的质量比为1~2:1，调节pH值为9~10，反应温度为20~25℃，反应1~3小时；进行离心并依次用丙酮和去离子水清洗获得沉淀；将该沉淀在90oC下干燥3h，以得到SiO2包覆的负载银的石墨烯量子点。（6）将0.1~0.3mol/L钛源（钛源为氟钛酸钾、氟钛酸铵、钛酸异丙酯或四氯化钛）加入到1M硫酸溶液中，混合均匀；加入步骤（5）制得的SiO2包覆载银石墨烯量子点，升温至100~110℃，反应2~4h后，用浓氨水溶液调pH值至7，陈化6小时后，清洗，干燥，得到载银/二氧化钛石墨烯量子点。（7）载银/二氧化钛石墨烯量子点的表面处理：将0.005~0.01g氧化石墨加入到5~10mL的分散剂（DMSO）中，超声搅拌（300~500W超声功率，200~300rpm搅拌速度）并加入0.1~0.3g载银/二氧化钛石墨烯量子点，继续超声搅拌10~30min，移至内衬为聚四氟乙烯的微波水热反应釜（50mL）中，密封后置于微波辅助水热合成仪中，微波功率为200~400W，200~240℃下反应60~90min；冷却，过滤，烘干得表面处理的载银/二氧化钛石墨烯量子点。（8）称取多孔石墨烯（2~5层，孔大小约3~6nm，层大小100~500nm）配制成浓度为0.2~0.8mg/ml的石墨烯分散溶液，溶剂为水、丙酮或二甲基亚砜；超声搅拌（500~1000W超声功率，600~800rpm搅拌速度）80~100ml石墨烯分散溶液，加入步骤（3）制得的负载氧化锌的石墨烯量子点和步骤（7）制得的载银/二氧化钛石墨烯量子点（两者质量比为2:1~3）超声搅拌10~30min，然后移至聚四氟乙烯的反应釜中，在80~120℃下保温15~30min；冷却，离心，清洗，烘干得抗本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种防静电抗菌聚乳酸材料的制备方法，其包括以下步骤：（1）将抗菌复合物分散在乳酸中，配制浓度为0.1~2g/L 的溶液，超声搅拌60~90min，得抗菌乳酸溶液；（2）将导电填料分散在乳酸中，配制浓度为1~2g/L 的溶液，超声搅拌60~90min，得导电乳酸溶液；所述导电填料由多孔碳、碳纳米管、炭黑、石墨烯和纳米铝粉按质量比4:2:1:2:2混合组成；（3）将抗菌乳酸溶液和导电乳酸溶液按2:1体积比混合后置于50~80℃真空烘箱中，真空烘24~36h，至混合液无残余水为止；通过直接缩合法得到聚乳酸材料。

【技术特征摘要】
1.一种防静电抗菌聚乳酸材料的制备方法，其包括以下步骤：（1）将抗菌复合物分散在乳酸中，配制浓度为0.1~2g/L的溶液，超声搅拌60~90min，得抗菌乳酸溶液；（2）将导电填料分散在乳酸中，配制浓度为1~2g/L的溶液，超声搅拌60~90min，得导电乳酸溶液；所述导电填料由多孔碳、碳纳米管、炭黑、石墨烯和纳米铝粉按质量比4:2:1:2:2混合组成；（3）将抗菌乳酸溶液和导电乳酸溶液按2:1体积比混合后置于50~80℃真空烘箱中，真空烘24~36h，至混合液无残余水为止；通过直接缩合法得到聚乳酸材料。2.根据权利要求1所述的防静电抗菌聚乳酸材料的制备方法，其特征在于，所述抗菌复合物经过偶联剂预处理，具体为将抗菌复合物加入到无水乙醇中，500~800rpm搅拌1~2h；逐滴滴加占抗菌复合物质量分数2%的偶联剂，继续搅拌1~2h，过滤后烘干。3.根据权利要求1所述的防静电抗菌聚乳酸材料的制备方法，其特征在于，所述导电填料制备方法如下：将5g纤维素，12mg聚苯乙烯磺酸钾和30ml水加入到100ml水热釜中，在180℃烘箱中密封反应10h，经清洗干燥后，在900℃的空气气氛下煅烧1h，得到多孔碳；将碳纳米管、纳米铝粉分散在120ml的水溶液中，浸入多孔碳1~2h，让纳米材料充分进入孔道中，然后抽滤；抽滤所得的滤饼浸入到50ml炭黑和石墨烯水溶液中，30~60min，然后再次抽滤；再次抽滤所得的滤饼用蒸馏水洗涤，在真空条件下120℃烘干，即得导电填料。4.根据权利要求1所述的防静电抗菌聚乳酸材料的制备方法，其特征在于，所述抗菌复合物通过以下方法制得：（1）制备石墨烯量子点悬浮液：100rpm速度搅拌石墨烯量子点悬浮液，同时激光辐照30~60min，激光辐照功率为1~2W；（2）称取氧化锌量子点配制成浓度为0.5~1mg/ml的分散液，溶剂为水；超声搅拌80~100ml氧化锌分散液，滴加步骤（1）制得的一半石墨烯量子点悬浮液，继续超声搅拌30~60min；离心，清洗，烘干，得到负载氧化锌的石墨烯量子点；（3）负载氧化锌的石墨烯量子点的表面处理；（4）制备负载银的石墨烯量子点：超声搅拌另一半石墨烯量子点悬浮液，滴加硝酸银溶液，控制反应温度为45~60℃，滴加二水合柠檬酸三钠，继续超声搅拌60~120min；陈化，清洗，烘干得负载银的石墨烯量子点；（5）将0.1~0.5g负载银的石墨烯量子点超声搅拌分散于乙醇中；之后加入体积比3~5:1的水和氨水，搅拌均匀后加入正硅酸乙酯，调节pH值为9~10，反应温度为20~25℃，反应1~3小时；进行离心并依次用丙酮和去离子水清洗获得沉淀；干燥得到SiO2包覆的负载银的石墨烯量子点；（6）将0.1~0.3...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆庚，
申请(专利权)人：佛山市高明区尚润盈科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44