一种抗菌聚乳酸母粒的制备方法技术

本发明专利技术属于生物材料领域，涉及一种抗菌聚乳酸母粒的制备方法，其具体包括以下步骤：第一步：将氧化铜和氧化亚铜纳米颗粒进行碳化层修饰，得到抗菌粉体；第二步：将上述抗菌粉体与聚乳酸在高温条件下熔融共混造粒，得到抗菌聚乳酸母粒。该方法所制备的抗菌聚乳酸母粒主要是由碳化层修饰的氧化铜及氧化亚铜纳米颗粒和聚乳酸组成。本发明专利技术方法可以大幅提升聚乳酸的抗菌性能，且生产工艺简单，原料易得，成本低；所制得母粒具有良好生物相容性，可以应用于抗微生物产品，在食品包装、医疗器械、建材装修、以及水产养殖等领域实现应用。

【技术实现步骤摘要】
一种抗菌聚乳酸母粒的制备方法
本专利技术属于生物材料领域，涉及一种抗菌聚乳酸母粒的制备方法。
技术介绍
近年来，细菌污染给生产和生活带来了巨大的损失。防止有害细菌对材料的污染一直以来是生物医疗、食品包装、日用化工等领域的研究热点。细菌黏附在材料表面并形成生物膜，导致相关的疾病甚至死亡，严重威胁人类的健康并导致巨大的经济损失。抗藻技术在水产养殖中有着巨大的应用需求，在水产养殖的鱼塘中，往往会伴随大量的藻类繁殖，造成水质的恶化，影响水产品的质量甚至导致水产死亡，直接降低经济效益并危害人类的健康。聚乳酸(PLA)是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，是一种新型的生物降解材料。聚乳酸是一种重要的高分子材料，由于其具有良好的机械性能及生物相容性，在医疗、纺织、包装等领域有很广泛的应用(如医用缝合线，骨科固定材料，织物，餐盒等)。然而，聚乳酸单独使用时不具备抗微生物功能，在应用中难免会导致细菌感染等问题，造成对生产生活的损失。在聚乳酸中填充抗菌物质是目前实现聚乳酸抗菌功能的普遍方法。然而目前常见的填充材料有Ag，抗生素，抗微生物肽等，这些抗菌填充物往往会受限于其生物相容性，耐药性及稳定性而达不到满意的结果。作为人体的微量元素之一，Cu类及其衍生物具有良好的抗菌性能和生物相容性，并已在医疗领域由广泛的应用。专利号2015108665991的专利技术通过熔融纺丝的方法制备了一种介孔磷酸锆负载氧化铜抗菌聚乳酸纤维，其对金黄葡萄球菌和大肠杆菌都表现出良好的抑制性能，并且具有耐水洗的优良特性。中国专利CN2019104343075公开了一种氧化亚铜抗菌母粒，经混炼制得负载氧化亚铜的抗菌母粒，对白色念珠菌，金黄葡萄球菌及大肠杆菌抑菌率可达到99.99％。目前对于CuO和Cu2O纳米颗粒的制备方法有很多，然而大多数制备得到的基于Cu的纳米颗粒不能很好的分散到基材中，当无机Cu纳米颗粒与有机的基材进行复合加工时，往往会导致微相分离结构，从而引起一系列的物化性质不稳定的问题，这大大限制了其应用范围。因此，目前存在的问题是需要研究开发一种既能提高聚乳酸的抗菌、抗藻性能，又能确保材料物化性质的稳定性的方法。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种抗菌聚乳酸母粒的制备方法，该制备方法操作简单，采用该方法能够高效、稳定地制备抗菌聚乳酸母粒，所制备的抗菌聚乳酸母粒既具有良好的抗菌功能，又具有稳定的物化性质。为此，本专利技术第一方面提供了一种制备如本专利技术第一方面所述的抗菌聚乳酸母粒的方法，其包括：步骤A，对氧化铜和氧化亚铜纳米颗粒进行碳化层修饰，得到作为抗菌粉体的碳化层修饰的氧化铜和氧化亚铜纳米颗粒；步骤B，将抗菌粉体与聚乳酸碎粒熔融共混造粒，得到抗菌聚乳酸母粒。根据本专利技术的一些实施方式，所述步骤B包括：步骤S1，将聚乳酸母粒粉碎成碎粒，干燥后，抗菌粉体混合，获得聚乳酸-抗菌粉体混合料；步骤S2，将聚乳酸-抗菌粉体混合料放入双锥螺杆挤出机进行熔融共混，挤出冷却后，将其造粒制得抗菌聚乳酸母粒。在本专利技术的一些实施例中，在所述聚乳酸-抗菌粉体混合料中，所述抗菌粉体为聚乳酸碎粒的质量的1％-20％。在本专利技术的另一些实施例中，在步骤S1中，所述干燥的温度为80-200℃，所述干燥的时间为10h。在本专利技术的又一些实施例中，在步骤S2中，所述熔融共混的过程中，控制温度在180-250℃。根据本专利技术的一些实施方式，在步骤A中，所述对氧化铜和氧化亚铜纳米颗粒进行碳化层修饰包括对氧化铜与氧化亚铜混合粉末进行渗碳处理，其中，所述氧化铜与氧化亚铜混合粉末中氧化铜与氧化亚铜的摩尔比为(0.1-10)：1。在本专利技术的一些具体的实施例中，所述对氧化铜与氧化亚铜混合粉末进行渗碳处理包括：步骤T1，将氧化铜和氧化亚铜混合粉末与渗碳介质混合均匀，并溶于水中，搅拌，离心收集固体产物，洗涤，并冻干，获得氧化铜-氧化亚铜-渗碳介质固体粉末；步骤T2，将氧化铜-氧化亚铜-渗碳介质固体粉末作为反应物置于管式反应炉中心，将系统抽真空，然后将反应物升温至反应温度，保持反应温度进行反应，冷却后取出，制得碳化层修饰的纳米氧化铜和氧化亚铜。在本专利技术的一些实施例中，在步骤T1中，在80℃条件下搅拌12h。在本专利技术的一些实施例中，在步骤T1中，渗碳介质与氧化铜和氧化亚铜混合粉末的质量比为(0.1-0.7):1；优选地，所述渗碳介质包括氧化石墨烯和/或淀粉。在本专利技术的一些实施例中，在步骤T2中，用氩气将系统抽空至200-300Pa。在本专利技术的一些实施例中，在步骤T2中，所述升温的速度为5-10℃/min。在本专利技术的一些实施例中，在步骤T2中，所述反应温度为400-600℃，保持反应温度1-4h。根据本专利技术方法，所述抗菌聚乳酸母粒的主要成分包括碳化层修饰的纳米氧化铜、纳米氧化亚铜和聚乳酸。在本专利技术的一些实施例中，所述碳化层修饰的纳米氧化铜、纳米氧化亚铜以熔接的方式分散于聚乳酸中，并由此构成抗菌聚乳酸母粒。优选地，所述修饰氧化铜与氧化亚铜纳米粒子的碳化层的成分包括氧化石墨烯和/或淀粉。本专利技术中，所述抗菌聚乳酸母粒够杀灭藻类和细菌。本专利技术第二方面提供了如本专利技术第一方面所述的制备方法制备的抗菌聚乳酸母粒对在制备抗微生物产品中的应用。在本专利技术的一些实施例中，所述抗菌微生物产品包括抗菌包装膜、型材，抗菌抗藻条形颗粒，抗菌抗藻聚乳酸颗粒。与现有的技术相比，本专利技术的优势是：(1)使用生物相容性好的CuO和Cu2O进行对聚乳酸的改性，增加了聚乳酸的抗菌性的同时，又确保了其生物安全性。(2)本专利技术将CuO和Cu2O纳米颗粒进行碳化层修饰，极好的增加了复合后聚乳酸的稳定性。(3)本专利技术提供的方法操作简单，易于实施，成本低，除聚乳酸外，还可以广泛应用于各种抗微生物需求的高分子材料产品中。附图说明下面结合附图来对本专利技术作进一步详细说明：图1为抗菌聚乳酸母粒的SEM图。具体实施方式为使本专利技术容易理解，下面将结合附图详细说明本专利技术。但在详细描述本专利技术前，应当理解本专利技术不限于描述的具体实施方式。还应当理解，本文中使用的术语仅为了描述具体实施方式，而并不表示限制性的。在提供了数值范围的情况下，应当理解所述范围的上限和下限和所述规定范围中的任何其他规定或居间数值之间的每个居间数值均涵盖在本专利技术内。这些较小范围的上限和下限可以独立包括在较小的范围中，并且也涵盖在本专利技术内，服从规定范围中任何明确排除的限度。在规定的范围包含一个或两个限度的情况下，排除那些包括的限度之任一或两者的范围也包含在本专利技术中。Ⅰ、术语本文所述用语“约”，“大约”，“基本上”和“主要”，当与组分，浓度，温度或其它物理或化学性质或特性的范围结合使用时，覆盖可能存在于属性或特性的范围的上限和/或下限中的变化，包括例如由舍入，测量方法或其他统计变化导致的变化。如本文所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗菌聚乳酸母粒的制备方法，其包括：/n步骤A，对氧化铜和氧化亚铜纳米颗粒进行碳化层修饰，得到作为抗菌粉体的碳化层修饰的氧化铜和氧化亚铜纳米颗粒；/n步骤B，将抗菌粉体与聚乳酸碎粒熔融共混造粒，得到抗菌聚乳酸母粒。/n

【技术特征摘要】
1.一种抗菌聚乳酸母粒的制备方法，其包括：
步骤A，对氧化铜和氧化亚铜纳米颗粒进行碳化层修饰，得到作为抗菌粉体的碳化层修饰的氧化铜和氧化亚铜纳米颗粒；
步骤B，将抗菌粉体与聚乳酸碎粒熔融共混造粒，得到抗菌聚乳酸母粒。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B包括：
步骤S1，将聚乳酸母粒粉碎成碎粒，干燥后，抗菌粉体混合，获得聚乳酸-抗菌粉体混合料；
步骤S2，将聚乳酸-抗菌粉体混合料放入双锥螺杆挤出机进行熔融共混，挤出冷却后，将其造粒制得抗菌聚乳酸母粒。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在所述聚乳酸-抗菌粉体混合料中，所述抗菌粉体为聚乳酸碎粒的质量的1％-20％；和/或，在步骤S1中，所述干燥的温度为80-200℃，所述干燥的时间为10h；和/或，在步骤S2中，所述熔融共混的过程中，控制温度在180-250℃。


4.根据权利要求1-3中任意一项所述的制备方法，其特征在于，在步骤A中，所述对氧化铜和氧化亚铜纳米颗粒进行碳化层修饰包括对氧化铜与氧化亚铜混合粉末进行渗碳处理，其中，所述氧化铜与氧化亚铜混合粉末中氧化铜与氧化亚铜的摩尔比为(0.1-10)：1。


5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述对氧化铜与氧化亚铜混合粉末进行渗碳处理包括：
步骤T1，将氧化铜和氧化亚铜混合粉末与渗碳介质混合均匀，并分散于水中，搅拌，离心收集固体产物，洗涤，并冻干，获得氧化铜-氧化亚铜-渗碳介...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，陈晨，
申请(专利权)人：雄县雄阳新材料科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13