一种抗菌增韧PE复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种抗菌增韧PE复合材料及其制备方法，属于高分子复合材料领域。所述抗菌增韧PE复合材料由以下重量份原料制成：PE 90份、抗菌增韧剂3

【技术实现步骤摘要】
一种抗菌增韧PE复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于高分子复合材料领域，具体涉及抗菌增韧PE复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚乙烯（PE）是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂，其产量约占塑料总量的1/4。PE具有优良的耐低温性能（最低使用温度可达
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100~
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70℃），耐热性不高，随相对分子质量和结晶度的提高有所改善，化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀。PE广泛应用于生产薄膜、日用品、工业用的各种大小中空容器、管材、包装用的压延带和结扎带、绳缆、渔网和编织用纤维、电线电缆等领域。但是PE的力学性能一般，耐冲击性好，拉伸强度较低，抗蠕变性不好。聚乙烯为线形聚合物，具有同烷烃相似的结构，属于高分子长链脂肪烃，由于
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C
‑
C
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链 是柔性链，且是线性长链，因而聚乙烯是柔性很好的热塑性聚合物。由于分子对称且无极性基团存在，因此分子间作用力比较小。PE在生活中的广泛应用，提高其抗菌性能，是关乎千家万户的关键问题。开发抗菌PE塑料具有显著的社会和经济价值。
[0003]有机膦酸铜（CuP）是一种金属膦酸盐配位聚合物，与传统的金属
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有机框架材料相似，具有高的比表面积和永久的孔隙及优异的吸附性能，但与传统的金属
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有机框架材料相比，金属膦酸盐具有更多的配位方式，有机膦酸可以与金属形成更强的键，表现出更高的热稳定性和化学稳定性。CuP中的铜离子具有优异的抗菌性能，优异的吸附性能可将细菌吸附，提高抗菌效率，并且具有高的热稳定性和化学稳定性，结构不易被破坏。
[0004]二维碳化钛（Ti3C2MXene）是一种二维无机化合物，表面有羟基或末端氧。MXene具有优异的力学性能和抗菌能力，可以提高聚合物材料的机械性能和抗菌性能，但其与聚合物基体的界面相容性较差，从而限制了在聚合物中发挥的作用。可通过对MXene进行表面改性，增加与聚合物的界面效应，改性MXene在聚合物中表现出更好的增强效果。
[0005]本专利技术将抗菌增韧剂通过熔融共混的方法制备出抗菌增韧PE复合材料，抗菌增韧剂以具有优异的力学性能和抗菌能力的二维碳化钛（Ti3C2MXene）作为载体，但其与聚合物基体的界面相容性较差，在其表面负载有机膦酸铜（CuP）进行改性，增强Ti3C2MXene与聚合物基体之间的分散度和界面相互作用。同时，CuP具有优异的热稳定性、化学稳定性和抗菌性能，与Ti3C2MXene协同发挥抗菌作用，进一步提高聚合物基体的抗菌性能。通过刻蚀得到的Ti3C2MXene表面具有羟基（
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OH）基团，羟基（
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OH）基团与CuP的膦酸基团中的氧原子产生氢键，强烈的氢键作用使Ti3C2MXene和CuP紧密的结合在一起，生成抗菌增韧剂CuP
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Ti3C2MXene。将所得的改性材料作为抗菌增韧剂应用于聚合物基体，可制备出具有优异机械性能和抗菌性能并能稳定存在的抗菌增韧材料。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种抗菌增韧PE复合材料及其制备方法。本专利技术配方科学合理，工艺流程简单实用，通过添加增韧剂和抗菌剂，使生产出的PE复合材料具有优异的力
学性能和抗菌性能，可以产生巨大的社会经济效益。
[0007]为达到上述目的，本专利技术是通过以下技术方案实现的：抗菌增韧PE复合材料，原料组成按重量份数计为：PE 90份、抗菌增韧剂3
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15份、邻苯二甲酸二辛脂0.5份，所述抗菌增韧剂为CuP
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Ti3C2MXene。
[0008]所述抗菌增韧PE复合材料的制备方法，具体如下步骤：1.抗菌增韧剂CuP
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Ti3C2MXene的具体制备过程：1）Ti3C2MXene的制备：将一定质量的Ti3AlC2和LiF加入到一定质量的HCl(12mol/L)中，在40℃下磁力搅拌24h；然后将混合物用去离子水洗涤数次至中性，将去离子水中的沉淀在冰水浴中超声1h，离心后将产物80℃真空干燥24h，得到Ti3C2MXene；2）CuP的制备：将一定质量的CuCO
3*
Cu(OH)
2 溶解到一定量的去离子水中，在磁力搅拌下将一定质量的滴加到溶液中，随后将溶液在旋转蒸发仪中60℃下反应6h，通过缓慢蒸发混合物溶液，得到固体结晶CuP；3）CuP
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Ti3C2MXene的制备：将一定质量的Ti3C2MXene溶液到一定量的去离子水中，将一定质量的CuP加入到悬浊液中，在室温下磁力搅拌6h，然后用去离子水洗涤混合物，离心后将产物80℃真空干燥24h后得到CuP
‑
Ti3C2MXene。
[0009]2.将步骤1制备的CuP
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Ti3C2MXene加入到邻苯二甲酸二辛脂混合均匀，再与PE颗粒在高速混合机中混合均匀，高速搅拌机的转速为300 r/min，温度为60℃，然后放置60℃烘箱中干燥1h。
[0010]3.将烘干的原料加入到双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的第一段温度为220℃、第二段温度为215℃、第三段温度为210℃、第四段温度为205℃、第五段温度为200℃；螺杆的转速为10 r/min；通过挤出造粒得到混合母粒。
[0011]4.将双螺杆挤出机和造粒机得到的混合母粒在60℃烘箱中干燥1 h，用注塑机注塑成型，注塑机从进料口到出料口的温度分别为第一段温度：250℃、第二段温度：240℃、第三段温度：230℃、第四段温度 ：220℃、第五段温度：210℃；注塑压力：135MPa；保压压力：40MPa，得到抗菌增韧PE复合材料。
[0012]本专利技术的有益效果在于：本专利技术制备的抗菌增韧PE复合材料，配方科学合理，工艺流程简单实用，将抗菌增韧剂通过熔融共混的方法制备出抗菌增韧PE复合材料，抗菌增韧剂以具有优异的力学性能和抗菌能力的二维碳化钛（Ti3C2MXene）作为载体，但其与聚合物基体的界面相容性较差，在其表面负载有机膦酸铜（CuP）进行改性，Ti3C2MXene作为无机添加剂具有亲水性，聚合物基体具有亲油性，有机膦酸铜可以提高Ti3C2MXene的亲油性，根据相似相溶原理，增强Ti3C2MXene与聚合物基体之间的分散度和界面相互作用。同时，CuP具有优异的热稳定性、化学稳定性和抗菌性能，与Ti3C2MXene协同发挥抗菌作用，进一步提高聚合物基体的抗菌性能。通过刻蚀，Ti3AlC2与HF反应刻蚀掉Al层得到Ti3C2，Ti3C2继续与H2O反应得到Ti3C2(OH)2，从而赋予
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OH基团，得到的Ti3C2MXene表面具有羟基（
‑
OH）基团，羟基（
‑
OH）基团与CuP的膦酸基团中的氧原子产生氢键，强烈的氢键作用使Ti3C2MXene和CuP紧密的结合在一起，生成抗菌增韧剂CuP
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Ti3C2MXene。将所得的改性材料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗菌增韧PE复合材料，其特征在于：所用原料组成按重量份数计为：PE 90份、抗菌增韧剂3
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15份、邻苯二甲酸二辛脂0.5份，所述抗菌增韧剂为CuP
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Ti3C2MXene。2.根据权利要求1所述的抗菌增韧PE复合材料，其特征在于：所述的抗菌增韧剂CuP
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Ti3C2MXene的制备方法包括以下步骤：1）Ti3C2MXene的制备：将一定质量的Ti3AlC2和LiF加入到一定质量的HCl(12mol/L)中，在40℃下磁力搅拌24h；然后将混合物用去离子水洗涤数次至中性，将去离子水中的沉淀在冰水浴中超声1h，离心后将产物80℃真空干燥24h，得到Ti3C2MXene；2）CuP的制备：将一定质量的CuCO
3*
Cu(OH)
2 溶解到一定量的去离子水中，在磁力搅拌下将一定质量的ATMP滴加到溶液中，随后将溶液在旋转蒸发仪中60℃下反应6h，通过缓慢蒸发混合物溶液，得到固体结晶CuP；3）CuP
‑
Ti3C2MXene的制备：将一定质量的Ti3C2MXene溶液到一定量的去离子水中，将一定质量的CuP加入到悬浊液中，在室温下磁力搅拌6h，然后用去离子水洗涤混合物，离心后将产物80℃真空干燥24h后得到CuP
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Ti3C2MXene。3.根据权利要求2所述的抗菌增韧PE复合材料，其特征在于：步骤1）中Ti...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑玉婴，张金荣，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：