一种塑料改性用抗菌剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及高分子材料加工技术领域，尤其是一种塑料改性用抗菌剂及其制备方法；所述抗菌剂由磷酸氢锆层状介孔材料负载银、锌离子，然后利用类流体技术对其实施双层低聚物包覆制得，所形成的固态粉体抗菌剂具有在无溶剂情况下呈现黏稠的类流体特征；采用磷酸氢锆层状介孔材料为载体，并通过季铵盐的改性，显著提升了其阳离子交换吸附性能，可将大量银、锌离子吸附在其层间，显著提高了银、锌离子作为抗菌有效成分的负载量；银、锌离子负载量的提升高更有助于促进被改性塑料的抗菌效能及更长的使用寿命。的使用寿命。的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种塑料改性用抗菌剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及高分子材料加工
，尤其是一种塑料改性用抗菌剂及其制备方法。

技术介绍

[0002][0003]随着人民生活水平的不断提高，对日用塑料制品如厨卫用品、办公及文娱用品、食品包装、儿童玩具等的高品质生活追求也不断加强，高效抗菌塑料在上述领域中的应用也不断深入。在开发抗菌塑料技术的过程中，以银、铜、锌离子等负载的无机抗菌助剂是目前制备抗菌塑料的主流技术。例如中国专利CA1344494A公开了一种纳米氧化硅负载银离子、并通过不溶性铝盐包覆的抗菌剂，该抗菌助剂可应用于各种热塑性塑料的加工应用。中国专利CN1817138A 公开了一种采用介孔二氧化硅负载银抗菌剂，该抗菌剂杀灭包括大肠杆菌在内的大多数葛兰氏阴性和阳性细菌。中国专利CN1919000A公开了一种以沸石为载体的负载银抗菌助剂，该抗菌剂可为各种塑料制品表面提供良好的抑菌效果。
[0004]抗菌助剂首先需要通过与塑料在其熔融温度以上进行高温机械共混挤出，才能制备出所需要的抗菌塑料，然后通过加工成型制备成日常生活所需要的各种制品。因此，抗菌助剂在加工过程中的高分散性和在制品使用过程中的银离子的长效稳定释放是影响其在塑料制品抗菌效果的关键因素。目前绝大多数基于无机载体负载银、锌、铜离子的抗菌助剂在这两个关键技术中均存在一定的问题，传统无机材料在塑料中很难获得以单一颗粒的超细化均匀分散，而负载有银、锌、铜离子的无机载体在未获得保护的情况下，其金属离子的释放呈现先多后少、先快后慢的趋势，导致其抗菌性能不能获得稳定长效发挥。因此，目前亟待开发一种专门针对塑料改性专用的长寿命高效抗菌剂，以满足抗菌塑料及其制品的高效且长周期抗菌应用需求。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是：克服现有技术中的不足，提供一种塑料改性专用的长寿命高效抗菌剂。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种塑料改性用抗菌剂，所述抗菌剂由磷酸氢锆层状介孔材料负载银、锌离子，然后利用类流体技术对其实施双层低聚物包覆制得，所形成的固态粉体抗菌剂具有在无溶剂情况下呈现黏稠的类流体特征。
[0008]进一步的，所述双层低聚物的内层低聚物为为二甲基十八烷基[3
‑
三甲氧基硅丙基]氯化铵、外层低聚物为聚(乙二醇)4
‑
壬苯基
‑3‑
硫代丙基醚钾盐。
[0009]本专利技术的另一个目的是：克服现有技术中的不足，提供一种一种塑料改性用抗菌剂的制备方法。运用类流体技术特有的内外冠低聚物复合包覆模式，使其本身作为粉体的情况下，获得宏观类流体的特征。这一特殊的形态极有利于负载银、锌离子的磷酸氢锆层状
介孔材料在塑料树脂基体中的均匀分散、甚至以单分散形式出现。
[0010]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：
[0011]一种塑料改性用抗菌剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0012]1)按物料投放比例，将将磷酸氢锆层状介孔材料分散在去离子水中，同时加入季铵盐搅拌混合一段时间，然后过滤、真空干燥；
[0013]2)将步骤(1)中所获季铵盐改性磷酸氢锆层状介孔材料分散在去离子水中，然后按投料投放比例，将AgNO3和ZnCl2加入分散体系中实施银、锌离子吸附，继续搅拌混合一段时间，然后过滤、真空干燥；
[0014]3)将步骤2)中所获负载银、锌离子的磷酸氢锆层状介孔材料与二甲基十八烷基[3
‑
三甲氧基硅丙基]氯化铵，将其按物料投放比例投入去离子水中，在常温下搅拌一段时间，使磷酸氢锆层状介孔材料中的羧基与二甲基十八烷基[3
‑
三甲氧基硅丙基]氯化铵中的硅羟基官能团发生反应，从而使其通过化学键接枝到磷酸氢锆表面；然而将反应混合物静置陈化，使二甲基十八烷基[3
‑
三甲氧基硅丙基]氯化铵充分包覆在磷酸氢锆层状介孔材料颗粒表面；将所得产物用去离子水洗涤、过滤干燥；
[0015]4)将步骤3)中最终获得的产物，按物料投放比例将其与质量百分比浓度为10.0wt.％的聚(乙二醇)4
‑
壬苯基
‑3‑
硫代丙基醚钾盐水溶液混合，在70℃下搅拌，使包覆在磷酸氢锆层状介孔材料表面的二甲基十八烷基 [3
‑
三甲氧基硅丙基]氯化铵中的氯离子与聚(乙二醇)4
‑
壬苯基
‑3‑
硫代丙基醚钾盐中的磺酸根离子发生离子交换反应；反应一段时间后，将产物用去离子水洗涤、过滤、干燥，获得以二甲基十八烷基[3
‑
三甲氧基硅丙基] 氯化铵为内层、聚(乙二醇)4
‑
壬苯基
‑3‑
硫代丙基醚钾盐为外层所包覆的负载银、锌离子的磷酸氢锆层状介孔材料，从而制备出所述抗菌剂。
[0016]进一步的，所述步骤1)中的物料投放比例为：每100.0g磷酸氢锆层状介孔材料，投放3.0～5.0g季铵盐和300.0～400.0mL水离子水。
[0017]进一步的，所述步骤1)中混合搅拌3～5h，真空干燥的干燥温度为95℃，干燥时间为12h；
[0018]所述步骤2)中混合搅拌8～10h，真空干燥的干燥温度为95℃，干燥时间为 12h。
[0019]进一步的，所述步骤2)中去离子水的投放量为：每100.0g改性磷酸氢锆层状介孔材料，投放300.0～400.0mL水离子水，步骤2)中的投料投放比例为：磷酸氢锆层状介孔材料93.0～98.0wt.％，AgNO32.0～7.0wt.％，ZnCl
2 0.5～1.0wt.％。
[0020]进一步的，所述步骤3)中常温搅拌时间为3～5h，静置陈化时间为20h，干燥温度为105℃，干燥时间为24h。
[0021]进一步的，所述步骤3)中的物料投放比例为：在每100.0g步骤2) 中所获负载银、锌离子的磷酸氢锆层状介孔材料中，加入10.0～15.0g二甲基十八烷基[3
‑
三甲氧基硅丙基]氯化铵和150.0～200.0mL水离子水。
[0022]进一步的，所述步骤4)中的反应时间为24h，产物的干燥温度为105℃，干燥时间为24h。
[0023]进一步的，所述步骤4)中的物料投放比例为：其物料投放比例为：每100.0g 步骤3)所获产物中，加入150.0～170.0mL聚(乙二醇)4
‑
壬苯基
‑3‑
硫代丙基醚钾盐水溶液。
[0024]采用本专利技术的技术方案的有益效果是：
[0025](1)采用磷酸氢锆层状介孔材料为载体，并通过季铵盐的改性，显著提升了其阳离子交换吸附性能，可将大量银、锌离子吸附在其层间，显著提高了银、锌离子作为抗菌有效成分的负载量；银、锌离子负载量的提升高更有助于促进被改性塑料的抗菌效能及更长的使用寿命。
[0026](2)以聚硅氧烷季铵盐为内冠、长链烷基醚钾盐为外冠，通过表面自组本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种塑料改性用抗菌剂，其特征在于：所述抗菌剂由磷酸氢锆层状介孔材料负载银、锌离子，然后利用类流体技术对其实施双层低聚物包覆制得，所形成的固态粉体抗菌剂具有在无溶剂情况下呈现黏稠的类流体特征。2.根据权利要求1所述的一种塑料改性用抗菌剂，其特征在于：所述双层低聚物的内层低聚物为为二甲基十八烷基[3
‑
三甲氧基硅丙基]氯化铵、外层低聚物为聚(乙二醇)4
‑
壬苯基
‑3‑
硫代丙基醚钾盐。3.制备如权利要求1
‑
2中任一项所述的一种塑料改性用抗菌剂的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：1)按物料投放比例，将将磷酸氢锆层状介孔材料分散在去离子水中，同时加入季铵盐搅拌混合一段时间，然后过滤、真空干燥；2)将步骤(1)中所获季铵盐改性磷酸氢锆层状介孔材料分散在去离子水中，然后按投料投放比例，将AgNO3和ZnCl2加入分散体系中实施银、锌离子吸附，继续搅拌混合一段时间，然后过滤、真空干燥；3)将步骤2)中所获负载银、锌离子的磷酸氢锆层状介孔材料与二甲基十八烷基[3
‑
三甲氧基硅丙基]氯化铵，将其按物料投放比例投入去离子水中，在常温下搅拌一段时间，使磷酸氢锆层状介孔材料中的羧基与二甲基十八烷基[3
‑
三甲氧基硅丙基]氯化铵中的硅羟基官能团发生反应，从而使其通过化学键接枝到磷酸氢锆表面；然而将反应混合物静置陈化，使二甲基十八烷基[3
‑
三甲氧基硅丙基]氯化铵充分包覆在磷酸氢锆层状介孔材料颗粒表面；将所得产物用去离子水洗涤、过滤干燥；4)将步骤3)中最终获得的产物，按物料投放比例将其与质量百分比浓度为10.0wt.％的聚(乙二醇)4
‑
壬苯基
‑3‑
硫代丙基醚钾盐水溶液混合，在70℃下搅拌，使包覆在磷酸氢锆层状介孔材料表面的二甲基十八烷基[3
‑
三甲氧基硅丙基]氯化铵中的氯离子与聚(乙二醇)4
‑
壬苯基
‑3‑
硫代丙基醚钾盐中的磺酸根离子发生离子交换反应；反应一段时间后，将产物用去离子水洗涤、过滤、干燥，获得以...

【专利技术属性】
技术研发人员：李翰卿，汪晓东，谭旭飞，
申请(专利权)人：江苏万纳普新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：