一种抗菌聚丙烯材料及其制备方法技术

本发明专利技术提高一种抗菌聚丙烯材料及其制备方法，其原料包含：均聚聚丙烯树脂、填充剂纳米碳酸钙、增韧剂乙烯‑1‑辛烯共聚物、纳米银、分散剂TAS‑2A、抗氧剂、柠檬酸三乙脂、磺基水杨酸La配合物、壳聚糖、纳米La

An antibacterial polypropylene material and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种抗菌聚丙烯材料及其制备方法
本专利技术属于改性塑料领域，特别是涉及一种抗菌聚丙烯材料及其制备方法。
技术介绍
聚丙烯(PP)是五大通用塑料之一，密度为0.90g/cm3，是现有树脂第二轻的高分子材料(仅大于聚甲基戊烯，密度为0.85g/cm)。在人们的日常生活中，聚丙烯塑料制品被广泛应用：如厨房用具、卫生间设施、垃圾箱、家用电器的塑料外壳、壁纸、食品包装袋等。由于温度、湿度合适，非常容易感染细菌。因此，开发一种抗菌聚丙烯材料是极其必要的。目前，制作抗菌聚丙烯材料主要有填充型和后加工型两种方法。填充型是将抗菌剂与PP树脂经过熔融共混挤出造粒而成；而后加工型是在先将聚丙烯材料加工成产品，然后再将抗菌剂通过化合健或氢健结合在产品表面，而产品内部没有抗菌剂，这种抗菌聚丙烯产品只在短时间体现出抗菌性，无法持久长效。在填充型抗菌聚丙烯材料的制作方法中，抗菌剂的选择很重要，抗菌剂分为无机抗菌剂和有机抗菌剂两大类。无机抗菌剂具有抗菌持续性、耐热性、耐久性、安全性等优点，其不足之处是价格较高和抗菌的迟效性，不能迅速杀死细菌；而有机抗菌剂能够有效抑制有害细菌、霉菌的产生与繁殖，但作用时间短并对人体有害、易水解，且只能在300℃以下使用。壳聚糖及其衍生物有较好的抗菌活性，能抑制一些真菌、细菌、和病毒的生长繁殖。截止到2013年认为其可能的机制有三：一是由于壳聚糖的多聚阳离子，易于真菌细胞表面带负电荷的基团作用，从而改变病原菌细胞膜的流动性和通透性；二是干扰DNA的复制与转录；三是阻断病原菌代谢。2010年以来，有许多研究者提出壳聚糖通过诱导病程相关蛋白，积累次生代谢产物和信号传导等方式来达到抗菌的目的的观点。CN103059405A公开了一种抗菌聚丙烯塑料，其利用壳聚糖作为抗菌剂，但是其制备的聚丙烯塑料抗菌性和力学性能还有待于提高。CN101089038B公开了一种抗菌聚丙烯塑料，其采用为纳米银与有机硅抗菌剂作为符合抗菌剂，能取得良好的抗菌效果，但是其力学性能并没有任何改进。因此急需一种抗菌聚丙烯塑料，在抗菌效果提高的同时，力学性能也能获得同步的提升。
技术实现思路
本专利技术提供了一种抗菌聚丙烯材料及其制备方法，通过添加稀土配合物、氧化物以及壳聚糖，使制备得到的抗菌聚丙烯的抗菌效果好，环保无毒，且力学强度与热变形温度得到了提高，并且收缩率实现了降低。本专利技术目的是通过如下技术方案实现的:一种抗菌聚丙烯材料，其原料包含：均聚聚丙烯树脂、填充剂纳米碳酸钙、增韧剂乙烯-1-辛烯共聚物、纳米银、分散剂TAS-2A、抗氧剂、柠檬酸三乙脂、磺基水杨酸La配合物、壳聚糖、La2O3；所述磺基水杨酸La配合物、壳聚糖的质量比为0.05-0.1:5-10，所述La2O3与纳米银的质量比为1:1；所述壳聚糖的平均粒径为20-50nm。进一步地，所述的抗菌聚丙烯材料，其特征在于其原料包含：100质量份的均聚聚丙烯树脂、25-35质量份的填充剂纳米碳酸钙、5-15质量份的增韧剂乙烯-1-辛烯共聚物、0.2-0.8质量份的纳米银、0.5-1.5质量份的分散剂TAS-2A、0.1-0.5质量份的抗氧剂、0.1-0.5质量份的柠檬酸三乙脂、0.05-0.1质量份的磺基水杨酸La配合物、5-10质量份的壳聚糖、0.2-0.8质量份的La2O3。进一步地，所述磺基水杨酸La配合物、壳聚糖的质量比为0.08:8进一步地，其中抗氧剂为抗氧剂1076，1010，164的一种或几种。进一步地，其中La2O3的平均粒径为20-50nm。本专利技术还提供了一种上述抗菌聚丙烯材料的制备方法，包括如下步骤:（1）按重量配比称取磺基水杨酸La配合物、壳聚糖，分散在乙醇中回流30分钟，过滤干燥研磨；（2）按重量配比称取均聚聚丙烯树脂、填充剂纳米碳酸钙、增韧剂乙烯-1-辛烯共聚物、纳米银、分散剂TAS-2A、抗氧剂、柠檬酸三乙脂、La2O3，和步骤1得到的粉末于高速混合机中混合；（3）将混好的各组分置于平行双螺杆挤出机中经熔融挤、造粒。进一步地，该平行双螺杆挤出机的挤出工艺为：一区170-180℃、二区180-190℃、三区180-190℃、四区175-185℃，螺杆转速300-350r/min，喂料频率15-20Hz，熔体压力3.0-4.0MPa，真空度-0.03--0.06Mpa。进一步地，步骤2中各组分在高速混合机中混合3-5分钟。壳聚糖具有抗菌作用，对藻类、细菌、真菌等有抑制作用，其杀菌机理可能是壳聚糖的多聚阳离子，易与真菌的表面负电荷产生作用。在聚丙烯添加壳聚糖可以实现聚丙烯材料具有一定的抗菌性，为了最大化壳聚糖的杀菌效果，本专利技术的壳聚糖的粒径为20-50nm。过大的粒径将导致在聚合物中难以分散，且分散不均匀降低聚合物的力学性能，过小的粒径壳聚糖容易团聚，且价格高昂。磺基水杨酸La配合物为稀土三元配合物，具有较强的广谱抗菌效果，其抗菌效果稀土离子与配体的螯合效应有机配体与稀土金属离子相结合形成配合物以后，稀土离子的正电荷部分转移到有机配体上去，螯合物环上的电子产生离域效应，使得金属离子的极性降低，使得配合物的脂溶性增强，因而配合物能更好的穿透过生物细胞膜的类脂层，从而影响细胞的正常新陈代谢。由于电子效应，磺基水杨酸La配合物能负载到纳米级别的壳聚糖上，增加其分散性，并且壳聚糖含有的–NH2、–OH等具有配位能力的基团，可以依靠氢键或盐键形成具有类似网状结构的笼形分子，非常容易和稀土金属发生配位作用，从而产生协同作用效果，使磺基水杨酸La配合物更容易分散并且快速接触到细菌，从而实现高效抗菌效果。制备过程中，预先使磺基水杨酸La配合物与壳聚糖在乙醇中分散，并回流一段时间，能充分促进磺基水杨酸La配合物与壳聚糖进行配合分散，从而提高最终产品的性能。壳聚糖形成的网状分子在聚合物材料中能起到进一步支撑的效果，从而提高聚合物材料的力学性能，并且降低收缩率。而稀土配合物，可以作为热稳定剂，从而提高热变形温度。而稀土配合物，壳聚糖都具有一定弱碱性，可以有效的去除聚合物的少量酸性物质，从而提高聚合物的力学强度。稀土氧化物的电子能级和谱线比其它元素丰富多样，可以在从紫外光、可见光到红外光区都有吸收或发射现象，是非常好的色谱较广的物质。氧化镧本身由于其稀土特有的性能，具有一定的杀菌性。添加氧化镧后，能与纳米氧化银配合使用，从而通过氧化镧的广谱激发性能，进一步提高纳米氧化银的抗菌性。在1:1添加氧化镧和纳米氧化银能实现最大化的抗菌效果。同时稀土氧化物具有极高的熔点，少量添加，可以作为结晶核心，增大热变形温度。本专利技术的有益技术效果：本专利技术提供了一种抗菌聚丙烯材料及其制备方法，通过添加稀土配合物、氧化物以及壳聚糖，使制备得到的抗菌聚丙烯的抗菌效果好，环保无毒，且力学强度与热变形温度得到了提高，并且收缩率实现了降低。具体实施方式下面结合实施例进一步描述本专利技术，本专利技术的范围不受这些实施例的限制。本专利技术的范围在权利要求书中提出。...

【技术保护点】
1.一种抗菌聚丙烯材料，其原料包含：均聚聚丙烯树脂、填充剂纳米碳酸钙、增韧剂乙烯-1-辛烯共聚物、纳米银、分散剂TAS-2A、抗氧剂、柠檬酸三乙脂、磺基水杨酸La配合物、壳聚糖、纳米La

【技术特征摘要】
1.一种抗菌聚丙烯材料，其原料包含：均聚聚丙烯树脂、填充剂纳米碳酸钙、增韧剂乙烯-1-辛烯共聚物、纳米银、分散剂TAS-2A、抗氧剂、柠檬酸三乙脂、磺基水杨酸La配合物、壳聚糖、纳米La2O3；所述磺基水杨酸La配合物、壳聚糖的质量比为0.05-0.1:5-10，所述La2O3与纳米银的质量比为1:1；所述壳聚糖的平均粒径为20-50nm。


2.权利要求1所述的抗菌聚丙烯材料，其特征在于其原料包含：100质量份的均聚聚丙烯树脂、25-35质量份的填充剂纳米碳酸钙、5-15质量份的增韧剂乙烯-1-辛烯共聚物、0.2-0.8质量份的纳米银、0.5-1.5质量份的分散剂TAS-2A、0.1-0.5质量份的抗氧剂、0.1-0.5质量份的柠檬酸三乙脂、0.05-0.1质量份的磺基水杨酸La配合物、5-10质量份的壳聚糖、0.2-0.8质量份的La2O3。


3.权利要求1所述的抗菌聚丙烯材料，其特征在于所述磺基水杨酸La配合物、壳聚糖的质量比为0.08:8。


4.权利要求1所述的抗菌聚丙烯材料，其中抗氧剂为抗氧剂1076，1010，164的一种或...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨健，
申请(专利权)人：杨健，
类型：发明
国别省市：云南;53