一种无机抗菌剂的表面处理方法及其在PEI复合材料中的应用技术

一种无机抗菌剂的表面处理方法及其在PEI复合材料中的应用涉及抗菌剂的表面包覆改性及抗菌剂与PEI复合的技术，主要应用于制备具有抗菌功能性的PEI材料，以期能够达到提升抗菌剂作用效率、提升材料力学强度的目的。该材料设计的特征在于，在聚醚酰亚胺的有机溶液中加入聚醚酰亚胺重量0.1

【技术实现步骤摘要】
一种无机抗菌剂的表面处理方法及其在PEI复合材料中的应用


[0001]本专利技术涉及及高分子材料
，具体来说，涉及一种无机抗菌剂的表面处理方法及其在PEI复合材料中的应用。

技术介绍

[0002]聚醚酰亚胺(PEI)是一种高性能热塑性工程塑料，具有尺寸稳定性优异，耐高温，耐化学性、本质阻燃、高强度、高刚性等，广泛应用耐高温端子、照明设备、液体输送设备、飞机内部零件、医疗设备等。PEI虽然有一系列的优良特性，但存在加工温度较高、冲击强度偏低的缺点。因此在工业应用中，一般将PEI与其它工程塑料共混制成合金，并添加增韧剂改善冲击性能，以降低其加工温度、提升冲击强度。
[0003]由于PEI良好的耐热性和本质阻燃性，因此在飞机内部零件中有较广泛的应用，随着增材制造技术的普及，以改性PEI为基材的3D打印材料越来越多的得到应用。一些结构复杂的PEI 3D打印零件会用到飞机、潜艇、空间站等相对密闭的空间，但制品在长期的应用过程中，在无法清理的死角部位容易滋生细菌，给内部乘员的健康带来威胁。因此采用抗菌剂与改性PEI复合制备抗菌改性PEI材料，是提升改性PEI的抗菌性能的有效方法。
[0004]抗菌PEI材料的相关文献报道较少，抗菌改性的聚碳酸酯(PC)材料相关介绍较多。CN113801457B介绍了一种采用环氧氯丙烷改性的聚六亚甲基胍盐酸盐与纳米Fe3O4复合制备的抗菌剂，用于玻纤增强PC复合材料上；CN113388243B介绍了一种采用由全氟烷基乙基卤化物和三苯基膦制备的有机抗菌剂处理的聚碳酸酯材料，该有机抗菌剂的热分解温度高于聚碳酸酯加工温度，且添加量低于无机抗菌剂。以上专利介绍的抗菌聚碳酸酯均采用有机抗菌剂或者有机抗菌剂/无机抗菌剂复配的方式来制备，但对于飞机、潜艇、空间站等特殊领域，有机抗菌剂对人体的致敏性、毒性需要长时间的验证方能得到许可应用，因此对于抗菌PEI材料的制备，采用已经工业化的无机抗菌剂更具安全性。
[0005]为了达到较高的抗菌率，无机抗菌剂在工程塑料中的添加一般较高；但由于其表面与PEI的相容性较差，直接将抗菌剂和PEI熔融共混容易造成抗菌剂团聚，且由于界面粘接不良，导致力学性能的显著下降。需要对抗菌剂进行表面处理，提升其与PEI的界面相容性，并降低团聚，保持材料的力学强度。
[0006]为解决上述问题，本专利技术提出制备一种无机抗菌剂的表面处理方法及其在PEI复合材料中的应用的方法。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于克服现有技术不足，提供一种无机抗菌剂表面处理方法，提升无机抗菌剂在塑料中的分散效果，减少抗菌剂的添加量，降低抗菌剂对塑料冲击强度的不良影响。
[0008]为实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案是：一种无机抗菌剂表面处理方法，其
特征在于它包括如下步骤：
[0009]1)将1～10份聚醚酰亚胺颗粒，溶解于100份有机溶剂中制成溶液，所选用的有机溶剂为N，N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)、N，N
‑
二甲基甲酰胺(DMAc)、二甲基亚砜(DMSO)、四氢呋喃(THF)中的一种或多种；
[0010]2)将无机抗菌剂加入到搅拌着的聚醚酰亚胺的有机溶剂溶液中，无机抗菌剂的加入量为聚醚酰亚胺重量的0.1
‑
300％，优选为50
‑
200％，所加入的无机抗菌剂由抗菌剂和载体组成，所述载体为玻璃片、磷酸锆、沸石、陶瓷中的一种；
[0011]3)在搅拌下加入环氧树脂，环氧树脂的添加量为聚醚酰亚胺重量的0.1
‑
50％，优选为10
‑
30％。然后，在搅拌下，将固化剂加入到混合物中，固化剂的添加量是环氧树脂添加量的1
‑
20％，优选为2
‑
10％。得到含有无机抗菌剂的聚醚酰亚胺有机溶剂混合液；
[0012]4)将无机增稠剂加入到搅拌中的无机抗菌剂的聚醚酰亚胺有机溶剂混合液中，无机增稠剂的添加量是有机溶剂的0.1
‑
5％，优选为1
‑
3％，得到无机抗菌剂膏状混合物，所选用的增稠剂为气相法二氧化硅、气相法二氧化钛、气相法三氧化二铝中的一种；
[0013]5)将得到的无机抗菌剂膏状混合物在高能电子束下进行辐照，辐照剂量在1
‑
50kGy，优选为5
‑
20kGy；
[0014]6)将10份辐照处理的无机抗菌剂膏状混合物加入到有机溶剂搅拌，有机溶剂添加量为无机抗菌剂膏状混合物重量的1000
‑
10000％，优选为3000
‑
7000％，搅拌时间为1h
‑
24h，优选为3h
‑
20h，过滤、烘干、粉碎得到粉末状的表面处理的抗菌剂；
[0015]7)将聚醚酰亚胺，表面处理的抗菌剂，聚碳酸酯，增韧剂，磷酸酯阻燃剂，抗氧化剂，润滑剂加入到高速混合机内，得到共混好的混合物；
[0016]8)将共混好的混合物加入到双螺杆挤出机中进行熔融挤出，熔融共混后熔体由口模挤出，熔体经冷却、牵引、收卷得到抗菌聚醚酰亚胺丝。
[0017]优选的，所选用的聚醚酰亚胺重均分子量在30000～50000g/mol。
[0018]优选的，所选用的无机抗菌剂为MK
‑
T104(北京艾斯尔科技有限公司)，NAFUR RHA
‑
1(上海润河纳米材料科技有限公司)，SR
‑
T
‑
801(北京艾斯尔科技有限公司)中的一种或多种。
[0019]优选的，所选用的环氧树脂为环氧树脂WSR 6101(山东品尚新材料有限公司，环氧当量210
‑
230g/mol)，环氧树脂WSR 618(山东品尚新材料有限公司，环氧当量184
‑
195g/mol)，中的一种或多种。
[0020]优选的，所选用的固化剂为T31
‑
1环氧固化剂(山东品尚新材料有限公司)，T31
‑
2环氧固化剂(山东品尚新材料有限公司)，T31
‑
3环氧固化剂(山东品尚新材料有限公司)中的一种或多种。
[0021]优选的，所选用的聚碳酸酯在温度300℃，负荷1.2kg条件下，熔融指数为2～30g/10min。
[0022]优选的，所选用的磷酸酯阻燃剂为BDP，RDP或者WSFR
‑
PX220(浙江万盛)中的一种或多种。
[0023]优选的，所选用的增韧剂为MBS 2001(日本三菱丽阳)，MBS LP2083(广州熵能创新材料股份有限公司)，MBS LP2085(广州熵能创新材料股份有限公司)中的一种或多种。
[0024]优选的，所选用的抗氧剂为抗氧剂1010，抗氧剂1076，抗氧剂168，抗氧626中的一
种或多种。
[0025]优选的，所选用的润滑剂为季戊四醇四硬脂酸酯。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无机抗菌剂的表面处理方法，其特征在于，无机抗菌剂的表面处理步骤如下：1)聚醚酰亚胺溶液的制备：将1～10份聚醚酰亚胺颗粒，溶解于100份有机溶剂中制成溶液，所选用的有机溶剂为N，N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)、N，N
‑
二甲基甲酰胺(DMAc)、二甲基亚砜(DMSO)、四氢呋喃(THF)中的一种或多种；所选用的聚醚酰亚胺重均分子量在30000～50000g/mol；2)无机抗菌剂的加入：将无机抗菌剂加入到搅拌着的聚醚酰亚胺的有机溶剂溶液中，无机抗菌剂的加入量为聚醚酰亚胺重量的0.1
‑
300％，3)环氧树脂和固化剂的加入：在搅拌下加入环氧树脂，环氧树脂的添加量为聚醚酰亚胺重量的0.1
‑
50％；然后，在搅拌下，将固化剂加入到混合物中，固化剂的添加量是环氧树脂添加量的1
‑
20％；4)无机增稠剂的加入：将无机增稠剂加入到搅拌中的无机抗菌剂的聚醚酰亚胺有机溶剂混合液中，无机增稠剂的添加量是有机溶剂的0.1
‑
5％，得到无机抗菌剂膏状混合物；所选用的增稠剂为气相法二氧化硅、气相法二氧化钛、气相法三氧化二铝中的一种；5)无机抗菌剂膏状混合物在高能电子束下进行辐照：将得到的无机抗菌剂膏状混合物在高能电子束下进行辐照，辐照剂量在1
‑
50kGy；6)无机抗菌剂的干燥：将10份辐照处理的无机抗菌剂膏状混合物加入到有机溶剂搅拌，有机溶剂添加量为无机抗菌剂膏状混合物重量的1000
‑
10000％，搅拌时间为1h
‑
24h，优选为3h
‑
20h，过滤、烘干、粉碎得到粉末状的表面处理的抗菌剂。2.如权利要求1所述的一种无机抗菌剂的表面处理方法，其特征在于，2)中，无机抗菌剂的加入量为聚醚酰亚胺重量的50
‑
200％。3.如权利要求1所述的一种无机抗菌剂的表面处理方法，其特征在于，所述第2)步中的无机抗菌剂由抗菌剂和载体组成，所述载体为玻璃片、磷酸锆、沸石、陶瓷中的一种。4.如权利要求1所述的一种无机抗菌剂的表面处理方法，其特征在于，所选用的无机抗菌剂为MK
‑
T104(北京艾斯尔科技有限公司)，NAFUR RHA
‑
1(上海润河纳米材料科技有限公司)，SR
‑
T
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801(北京艾斯尔科技有限公司)中的一种或多种。5.如权利要求1所述的一种无机抗菌剂的表面处理方法，其特征在于，所选用的环氧树脂为环氧树脂WS...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟征，郑骏驰，贾月，钱晶，吴超，刘继丹，赵亚风，安峻莹，苏昱，舒帮建，
申请(专利权)人：北京航天试验技术研究所，
类型：发明
国别省市：