一种抗菌尼龙及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种抗菌尼龙。所述抗菌尼龙，包括：尼龙树脂以及分散在所述树脂中的抗菌剂，所述抗菌剂为凹凸棒土-纳米银复合无机粉末，其中，纳米银与凹凸棒土的质量比为10/100-100/100，纳米银的粒径范围为3-100nm。本发明专利技术所述的抗菌剂具有用量少，价格低，制备工艺简单、改善力学性能等优点，在提高材料抗菌性能的同时，在较小的用量下，就能提高材料的刚性，是一种理想的尼龙树脂的改性助剂。

Antibacterial nylon and preparation method thereof

The invention discloses an antibacterial nylon. The antibacterial nylon, including nylon resin and dispersed in the resin in the antibacterial agent, the antibacterial agent for attapulgite silver nano composite inorganic powder, wherein, the quality of nano silver and attapulgite is 10/100-100/100, nano silver particle size is 3-100nm. The antibacterial agent with less dosage, low cost, simple manufacture process, improve mechanical properties, antimicrobial properties in the improvement of material at the same time, in a small amount, can increase the rigidity, is a kind of ideal additive modified nylon resin.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高分子领域，进一步地说，是涉及一种抗菌尼龙及其制备方法，该抗菌尼龙材料可应用于生产和生活的各种领域。
技术介绍
抗菌塑料制品在生产生活中的应用日益广泛，各种抗菌剂及抗菌塑料也随着发展。塑料抗菌剂分为无机抗菌剂和有机抗菌剂。无机抗菌剂的安全性、耐热性、耐久性较好，如Ag，Zn等。有机抗菌剂，例如，塞菌灵、百菌清、多菌灵、吡啶硫酸锌、正丁基苯并异噻唑啉酮(BBIT)等，在塑料中析出较快，不耐洗涤，作用寿命短。无机抗菌剂银离子作为抗菌剂，具有高效、安全、杀菌谱广、耐热性、无耐药性和高选择性等优点。将纳米银负载在不同的载体上，可提高纳米银的抗菌效果和分散性。载银的载体通常为介孔结构的无机矿物，包括沸石、埃洛石、海泡石、介孔二氧化硅、凹凸棒土等。其中凹凸棒土为多孔结构的纳米粒子，其主要成分是坡缕石(凹凸棒石)，是一种具有链层状结构的含水富镁硅酸盐粘土矿物。其骨架结构呈三维立体状，由硅氧四面体和镁铝八面体通过共用顶点相互连接而成，具有众多平行于棒晶(针状、微棒状或纤维状单晶体)方向排列的管状纳米级孔道，孔道贯穿整个结构，从截面上看孔道呈大小相等(约0.38nm×0.63nm)蜂窝状，属于天然一维纳米材料，具有良好的吸附性能且价廉，是非常理想的载体材料，因此引起了学者和研究结构的重视。如中国专利CN1568703A在表面活性剂和有机还原剂存在的条件下，以凹凸棒石为载体与硝酸银溶液化学反应形成复合抗菌剂；类似的，中国专利CN1685830A，把沸石粉体浸泡在硝酸银溶液中，使得银离子充分吸附在沸石的孔隙中，然后在搅拌的条件下加入水合肼把银离子还原为纳米银。化学还原法制备载银抗菌剂，通常对载体的纯度、表面性质等有很高要求，并且在加入硝酸银溶液前还要对载体溶液进行分散和调节pH值的处理。载体上负载的纳米银含量很低，导致抗菌剂抗菌效果不是很好，抗菌剂中残留的还原剂和表面活性剂对其应用有很大的影响。尼龙树脂是最重要的工程塑料，该产品系列应用广泛，几乎覆盖每一个领域，是五大工程塑料中应用最广的品种。为了更好的满足应用等方面的诸多要求，人们不断研究各种方法对尼龙的性能进行改进。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种凹凸棒土-纳米银复合无机粉末改性尼龙及其制备方法。以廉价的凹凸棒土和硝酸银为原料，无需添加任何还原剂，将经喷雾干燥后的粉末加入尼龙中熔融共混，得到所述的抗菌尼龙(载纳米银的凹凸棒土复合无机粉末改性尼龙)。本专利技术工艺简单、绿色环保。避免了有机溶剂的使用，且减少了环境污染物的排放。本专利技术的目的之一是提供一种抗菌尼龙，包括：尼龙树脂以及分散在所述树脂中的抗菌剂，所述抗菌剂为凹凸棒土-纳米银复合无机粉末，其中，纳米银与凹凸棒土的质量比为10/100-100/100，纳米银的粒径范围为3-100nm。根据本专利技术，所述凹凸棒土具有呈棒状或纤维状结构并具有中空的纳米级孔道，凹凸棒土的棒晶直径在10-80nm之间。在凹凸棒土表面负载有粒径3-100nm的纳米银颗粒。纳米银颗粒为球形。优选，所述纳米银与凹凸棒土的质量比为30/100-80/100。根据本专利技术的抗菌尼龙，所述凹凸棒土-纳米银复合无机粉末与尼龙树脂的重量比为(0.01-1):100，优选(0.01-0.1):100。根据本专利技术的抗菌尼龙，其中银单质以纳米银的形式吸附在凹凸棒土表面，且纳米银颗粒与凹凸棒土的结合牢固。纳米银活性大，可以缓慢释放出具有抗菌效果的银离子。且凹凸棒土-纳米银复合无机粉末的尺寸小，为纳米级助剂，在尼龙中具有良好的分散性能，能够达到纳米级分散，提高了材料的刚性和抗菌效果。凹凸棒土-纳米银复合无机粉末的小尺寸和大比表面积能使其在少量的添加量下，也能起到较好的改性效果。本专利技术的目的之二是提供一种抗菌尼龙(凹凸棒土-纳米银复合无机粉末改性尼龙)的制备方法。所述方法包括：(1)将凹凸棒土与水混合制成凹凸棒土悬浮液；(2)将硝酸银加入到步骤(1)所述的凹凸棒土悬浮液中，然后在一定温度下进行搅拌；(3)将步骤(2)搅拌后的凹凸棒土悬浮液进行喷雾干燥，得到凹凸棒土复合粉末；(4)将步骤(3)中得到的复合粉末与尼龙树脂进行熔融共混，得到所述的抗菌尼龙。根据本专利技术的一个优选实施方式，在所述步骤(1)中，所述凹凸棒土无需酸处理步骤。并优选所述凹凸棒土为热活化和/或分散处理的凹凸棒土。所述热活化和/或分散处理，均是为了提高凹凸棒土在悬浮液中的分散性。所述热活性和分散处理均可采用现有技术中常用的方法。例如，所述热活化处理可以采用焙烧法，焙烧温度为200-450℃，焙烧时间5-60min。所述凹凸棒土的分散处理方法例如：超声波分散、机械搅拌分散(如球磨分散、高速搅拌分散等)等。在所述凹凸棒土悬浮液中，凹凸棒土的浓度不超过10wt％；优选1-10wt％。根据本专利技术的一个优选实施方式，在步骤(2)中，所述硝酸银与凹凸棒土的质量之比为17/100-170/100，优选质量比为50/100-135/100。所述搅拌温度为50℃以上，优选为50-90℃。所述搅拌时间为1h及以上，优选1h-10h。本专利技术人认为在制备本专利技术的纳米银凹凸棒土复合粉末的过程中，将凹凸棒土悬浮液和硝酸银溶液混合经过一定温度下(高于室温)搅拌，会促使凹凸棒土里碳酸盐中的碳酸根离子溶解并与银离子反应生成碳酸银吸附在凹凸棒土表面。根据本专利技术提供的方法的一个具体实施例，在步骤(3)中，所述喷雾干燥的温度为150-200℃。使用其它的例如过滤并用鼓风烘箱干燥的方法，无法获得与喷雾干燥相同的技术效果。专利申请CN201510262409.5中，步骤(1)-(3)中有关制备凹凸棒土复合粉末的内容部引入到本文中。并通过广角XRD进一步证实，在喷雾干燥后得到的凹凸棒土复合粉末中，硝酸银均已反应完毕，得到的均是碳酸银。根据本专利技术提供方法的一个具体实施方式，在步骤(4)中，所述共混为熔融共混，优选所述共混的温度为200-260℃，优选220-260℃。所述凹凸棒土复合粉末与尼龙的共混，如熔融共混可采用常规的方法，如密炼机、单螺杆挤出机、双螺杆挤出机等进行。所述凹凸棒土复合无机粉末与尼龙树脂的重量份数比为(0.01-1):100，优选(0.01-0.1):100，其中，凹凸棒土复合无机粉末的重量份数以其中的凹凸棒土-银为计算基础，也即所述凹凸棒土复合无机粉末中的碳酸银以银元素计。根据本专利技术提供方法的一个具体实施方式，在步骤(4)中，将凹凸棒土-银复合无机粉末添加至尼龙树脂中，在共混(如熔融共混加工)过程中，由于温度较高(200-260℃)，而碳酸银的分解温度较低，因此碳酸银分解为银单质，最终以纳米银的形式均匀地负载在凹凸棒土表面。也即在熔融共混的过程中，原位生成纳米银颗粒。通过广角XRD能够证实，得到的抗菌尼龙中的银元素为单质银。采用透射电镜(TEM)对此抗菌尼龙进行分析，纳米银的粒径范围为3-100nm。最终得到的抗菌尼龙中，所述凹凸棒土-纳米银复合无机粉末作为抗菌剂分散在所述尼龙树脂中，其中，纳米银与凹凸棒土的质量比为10/100-100/100，纳米银的粒径范围为3-100nm，优选所述纳米银与凹凸棒土的质量比为30/100-80/1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗菌尼龙，包括：尼龙树脂以及分散在所述树脂中的抗菌剂，所述抗菌剂为凹凸棒土‑纳米银复合无机粉末，其中，纳米银与凹凸棒土的质量比为10/100‑100/100，纳米银的粒径范围为3‑100nm。

【技术特征摘要】
1.一种抗菌尼龙，包括：尼龙树脂以及分散在所述树脂中的抗菌剂，所述抗菌剂为凹凸棒土-纳米银复合无机粉末，其中，纳米银与凹凸棒土的质量比为10/100-100/100，纳米银的粒径范围为3-100nm。2.根据权利要求1所述的抗菌尼龙，其特征在于，所述纳米银与凹凸棒土的质量比为30/100-80/100。3.根据权利要求1或2所述的抗菌尼龙，其特征在于，所述凹凸棒土-纳米银复合无机粉末与尼龙树脂的重量比为(0.01-1):100，优选(0.01-0.1):100。4.一种制备抗菌尼龙的方法，包括以下步骤：(1)将凹凸棒土与水混合制成凹凸棒土悬浮液；(2)将硝酸银加入到步骤(1)所述的凹凸棒土悬浮液中，然后在一定温度下搅拌；(3)将步骤(2)搅拌后的凹凸棒土悬浮液进行喷雾干燥，得到凹凸棒土复合粉末；(4)将步骤(3)中得到的复合无机粉末与尼龙树脂进行熔融共混，得到所述的抗菌尼龙。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述步骤(1)中，所述悬浮液中，凹凸棒土的浓度不超过10wt％，优选为1-10wt％。6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，在所述步骤(2)中，所述搅拌的温度高于50℃，优...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭敏，刘轶群，潘国元，张杨，严昊，徐健，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11