一种抗菌聚乳酸复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于高分子材料技术领域，涉及一种抗菌聚乳酸复合材料及其制备方法。该抗菌聚乳酸复合材料由包含以下重量份的组份制成：聚乳酸100份，弹性体10～50份，改性二氧化钛1～5份，偶联剂0.2～1.5份，润滑剂0.2～1.5份，抗氧剂0.3～1.5份。本发明专利技术以纳米二氧化钛为基质，掺杂一定量的纳米氧化锌，提高二氧化钛对光的利用率，使复合材料在较弱可见光的作用下依然保持较强的抗菌性能；本发明专利技术利用简单的制备工艺，获得具有良好力学性能，韧性以及抗菌性能的聚乳酸复合材料。

【技术实现步骤摘要】
一种抗菌聚乳酸复合材料及其制备方法
本专利技术属于高分子材料
，涉及一种抗菌聚乳酸复合材料及其制备方法。
技术介绍
聚乳酸（PLA）又称聚丙交酯，是一种生物相容且可降解的热塑性脂肪族聚脂，具有无毒，无刺激性，高强度，低碳环保，可成形加工等优点。广泛的应用于食品包装，服装，室内用品，生物医用材料等领域，被人们视为最有可能代替石油类产品的生物可降解材料。随着近年来环保，健康及卫生意识的不断增强，人们对聚乳酸类产品的抗菌性有越来越高的要求，但由于聚乳酸抗菌防霉性能欠佳，长期使用后材料表面会逐渐滋生霉菌，因此开发具有抗菌性能的聚乳酸复合材料对人们的身体健康有重要的意义。针对上述问题，人们通常在聚乳酸中添加一定量的抗菌剂，在保证聚乳酸材料原有的机械性能前提下，加强聚乳酸的抗菌性能。二氧化钛作为一种新型的抗菌材料近年来备受关注，其具有安全无毒，对皮肤无刺激性，热稳定性好，价格便宜等优点。二氧化钛抗菌作用的发挥是通过光催化作用进行，因此抗菌效果不会随使用时间的增加而降低，可以在聚乳酸中添加一定量的二氧化钛，赋予材料一定抗菌性能。此外，可对对二氧化钛进行改性，来提高二氧化钛对光的利用率，增强材料抗菌性能。由于聚乳酸（PLA）的韧性差，在常温下是一种硬而脆的材料，很大程度的限制了PLA的应用。因此本专利在制备具有抗菌性能聚乳酸的同时，添加一定量的弹性体，改善聚乳酸复合材料的性能，拓展材料的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于为克服现有技术的缺陷而提供一种具有抗菌性能的聚乳酸复合材料及其制备方法。该复合材料具有良好的力学性能和抗菌性能。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种抗菌聚乳酸复合材料，由包含以下重量份的组份制成：所述的聚乳酸的重均分子量为5～40万。所述的弹性体为聚乙二醇（PEG），分子量为200～20000。所述的改性二氧化钛粒子粒径为15～50nm。所述的偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)或γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷(KH570)中的一种或一种以上。所述的润滑剂选自硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸锌、聚乙烯蜡、或硬脂酸镁等中的一种或一种以上。所述的抗氧剂为亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯、亚磷酸酯三(2，4-二特丁基苯基)酯、亚磷酸苯二异癸酯、三(壬基代苯基)亚磷酸酯或亚磷酸三(壬基苯基)、季戊四醇双亚磷酸酯二(2，4-二特丁基苯基)酯、多烷基双酚A亚磷酸酯的双聚体或三聚体中的一种或一种以上。一种上述抗菌聚乳酸复合材料的制备方法，包含以下步骤：（1）改性二氧化钛的表面处理：将0.2～1.5份偶联剂与0.2～1.5份润滑剂混合均匀，改性二氧化钛1-5份置于高速混合机中搅拌，喷雾状喷入偶联剂与润滑剂混合液，喷完后继续搅拌5～15min备用；（2）原料混合均匀：将100份聚乳酸，10-50份弹性体，0.3～1.5份抗氧剂和上述步骤（1）得到的混合物在高速混合机中混合均匀；（3）在双螺杆挤出机内混炼：将上述步骤（2）混合均匀的原料加入双螺杆挤出机中混炼。所述的步骤（1）中改性二氧化钛的制备方法为：将二氧化钛粉末与氧化锌粉末置入球磨机的玛瑙球磨缸中，加入水作为分散介质，以550r/min的转速进行球磨，球磨6～8h，然后在110℃下烘干，备用；其中氧化锌的掺杂量为二氧化钛粉质量的5%，氧化锌与二氧化钛的总重量与球磨机中玛瑙球的重量比为1：10，水的体积与二氧化钛粉的质量比为1ml/1g。所述的步骤（3）中挤出温度为150℃～210℃，螺杆速度为50～100rpm。本专利技术同现有技术相比，具有以下优点和有益效果：（1）本专利技术以纳米二氧化钛为基质，掺杂一定量的纳米氧化锌，提高二氧化钛对光的利用率，使复合材料在较弱可见光的作用下依然保持较强的抗菌性能；（2）在体系中添加弹性体PEG的加入不仅作为增塑剂，还可增加聚乳酸复合材料的韧性；（3）本专利技术将改性后的纳米二氧化钛进行偶联处理，可以改善二氧化钛在聚乳酸基体中的分散，很好的保持二氧化钛的光催化活性，使材料具有高抗菌效果；（4）本专利技术利用简单的制备工艺，获得具有良好力学性能，韧性以及抗菌性能的聚乳酸复合材料。具体实施方式以下结合实施例对本专利技术作进一步的说明。下列实施例中各组分原料除特别说明外，以重量份计：下列各实施例中改性二氧化钛的制备方法为：将二氧化钛粉末和氧化锌粉末置入球磨机的玛瑙球磨缸中（氧化锌的掺杂量为二氧化钛粉质量的5%，二者总共重量与球磨机中玛瑙球的重量比为1：10），加入水作为分散介质，其中水的体积（ml）与二氧化钛粉的质量（g）比为1：1，以550r/min的转速进行球磨，球磨6～8h，取出在110℃下烘干，备用。实施例1（1）改性二氧化钛的表面处理：将1份粒径为15～50nm改性二氧化钛置于二维混合机中搅拌；将0.2份3-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)与0.2份硬脂酸混合均匀后，喷雾状喷入搅拌机中改性二氧化钛的表面，喷完后继续搅5～15min，备用；（2）原料混合均匀：将步骤（1）处理好的改性二氧化钛、100份聚乳酸、10份PEG以及0.3份亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯在混合机中混合均匀；（3）在双螺杆挤出机内混炼：将上述步骤（2）混合均匀的原料用双螺杆挤出机混炼，挤出温度为低区150℃，模头处210℃，中间段150℃～210℃，螺杆速度设为50rpm。制得聚乳酸复合材料，其性能见表1。实施例2（1）改性二氧化钛的表面处理：将2份粒径为15～50nm改性二氧化钛置于二维混合机中搅拌；将0.3份γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷(KH570)与0.3份硬脂酸钙混合均匀后，喷雾状喷入搅拌机中改性二氧化钛的表面，喷完后继续搅5～15min，备用；（2）原料混合均匀：将步骤（1）处理好的改性二氧化钛、100份聚乳酸、15份PEG以及0.5份亚磷酸酯三(2，4-二特丁基苯基)酯在混合机中混合均匀；（3）在双螺杆挤出机内混炼：将上述步骤（2）混合均匀的原料用双螺杆挤出机混炼，挤出温度为低区150℃，模头处210℃，中间段150℃～210℃，螺杆速度设为60rpm，制得聚乳酸复合材料，其性能见表1。实施例3（1）改性二氧化钛的表面处理：将2.5份粒径为15～50nm改性二氧化钛置于二维混合机中搅拌；将0.5份3-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)与0.5份硬脂酸锌混合均匀后，喷雾状喷入搅拌机中改性二氧化钛的表面，喷完后继续搅5～15min，备用；（2）原料混合均匀：将步骤（1）处理好的改性二氧化钛、100份聚乳酸、20份PEG以及0.7份亚磷酸苯二异癸酯在混合机中混合均匀；（3）在双螺杆挤出机内混炼：将上述步骤（2）混合均匀的原料用双螺杆挤出机混炼，挤出温度为低区150℃，模头处210℃，中间段150℃～210℃，螺杆速度设为60rpm，制得聚乳酸复合材料，其性能见表1。实施例4（1）改性二氧化钛的表面处理：将3份粒径为15～50nm改性二氧化钛置于二维混合机中搅拌；将0.7份γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷(KH570)与0.7份硬脂酸镁混合均匀后，喷雾状喷入搅拌机中改性二氧化钛的表面，喷完后继续搅5～15min，备用；（2）原料混合均匀：将步骤（1）处理好的改性二氧化钛、100份聚乳酸、25份PEG以及0.9份三(壬基代苯基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗菌聚乳酸复合材料，其特征在于：由包含以下重量份的组份制成：

【技术特征摘要】
1.一种抗菌聚乳酸复合材料，其特征在于：包含以下重量份的组份：所述的改性纳米二氧化钛粒径为15～50nm；所述的抗菌聚乳酸复合材料的制备方法包含以下步骤：(1)改性纳米二氧化钛的表面处理：将0.2～1.5份偶联剂与0.2～1.5份润滑剂混合均匀，改性纳米二氧化钛3-5份置于高速混合机中搅拌，喷雾状喷入偶联剂与润滑剂混合液，喷完后继续搅拌5～15min备用，得到混合物；(2)原料混合均匀：将100份聚乳酸，10-50份弹性体，0.3～1.5份抗氧剂和上述步骤(1)得到的混合物在高速混合机中混合均匀；(3)在双螺杆挤出机内混炼：将上述步骤(2)混合均匀的原料加入双螺杆挤出机中混炼；所述的步骤(1)中改性纳米二氧化钛的制备方法为：将二氧化钛粉末与氧化锌粉末置入球磨机的玛瑙球磨缸中，加入水作为分散介质，以550r/min的转速进行球磨，球磨6～8h，然后在110℃下烘干，备用；其中氧化锌的掺杂量为二氧化钛粉末质量的5％，氧化锌与二氧化钛的总重量与球磨机中玛瑙球的重量比为1：10，水的体积与二氧化钛粉末的质量比为1ml/1g。2.根据权利要求1所述的抗菌聚乳酸复合材料，其特征在于：所述的聚乳酸的重均分子量为5～40万。3.根据权利要求1所述的抗菌聚乳酸复合材料，其特征在于：所述的弹性体为聚乙二醇，分子量为200～20000。4.根据权利要求1所述的抗菌聚乳酸复合材料，其特征在于：所述的偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷或γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种以上。5.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨桂生，邓丽丽，
申请(专利权)人：上海杰事杰新材料集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31