一种低抗菌剂含量具有包覆结构抗菌聚合物的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低抗菌剂含量具有包覆结构抗菌聚合物的制备方法，包括：将极性匹配的抗菌剂与包覆层聚合物熔融共混并挤出；将挤出产物与具有一定极性和粘度差异的芯层聚合物在特定条件下共同注塑，即得到低抗菌剂含量具有包覆结构抗菌聚合物；该方法制备得到具有包覆结构的聚合物抗菌复合材料，且抗菌剂选择性分布于包覆层聚合物，在保证高抗菌效率的同时，极大地减少了抗菌剂的用量，成本低，制备工艺简单，易于工业化。易于工业化。

【技术实现步骤摘要】
一种低抗菌剂含量具有包覆结构抗菌聚合物的制备方法


[0001]本专利技术涉及高分子材料
，具体涉及一种低抗菌剂含量具有包覆结构抗菌聚合物的制备方法。

技术介绍

[0002]高分子材料广泛用于包装材料、日用品、电子电器等与人类密切接触的产品中，制备抗菌高分子材料，阻断细菌通过高分子材料制品传播，在人类抗菌战役中具有十分重要的作用及意义。但目前仅医疗器械、食品包装、儿童玩具等领域的高分子材料被制备成了抗菌高分子材料，其他领域大量的产品仍在使用非抗菌高分子材料。非抗菌高分子材料使细菌得以吸附在其制备的产品上而广泛传播。
[0003]抗菌高分子材料配方中最关键的成分是抗菌剂。目前制备抗菌高分子材料的抗菌剂包括无机抗菌剂和有机抗菌剂。氧化锌作为目前主要的环保无机抗菌剂，具有耐迁移、使用寿命长的优点，但抗菌效率不高。有机抗菌剂的抗菌效率普遍较高，但大多数的环保有机抗菌剂为小分子物质，在聚合物基体中或聚合物表面容易发生迁移而流失，不仅污染环境、损害人体健康，而且导致有机抗菌剂制备的抗菌高分子制品使用寿命较短。有机
‑
无机抗菌剂是一种抗菌率高、迁移率低、耐热性好、安全环保且价格低廉的无机
‑
有机复合抗菌剂，与聚合物熔融共混后可以明显提升聚合物的抗菌性能，在聚合物抗菌改性领域具有较好的应用前景。
[0004]常规抗菌高分子材料的制备方法包括熔融共混、表面涂层或接枝。熔融共混为将抗菌剂与高分子材料在加热和剪切作用下熔融混合，使抗菌剂在高分子材料表层和内部均匀分布；表面涂层或接枝为将抗菌剂涂覆或通过化学接枝在材料表面。虽然熔融共混法制备抗菌高分子材料工艺简单，但抗菌剂使用量大，成本高。只有材料表面的抗菌剂起到了抗菌作用，材料内部的抗菌剂起不到抗菌作用；表面涂层或接枝制备的抗菌高分子材料需要额外增加涂覆或接枝工序，工艺复杂。同时，涂覆抗菌层与聚合物基体结合力较差，容易脱落，影响抗菌高分子材料使用寿命；化学接枝制备抗菌高分子材料条件较为苛刻，实现大规模工业化生产难度大、成本高。因此，急需开发一种新型结构的抗菌高分子材料及其制备技术，使其具有成本低、制备简单、使用寿命长、高性能、高效抗菌等优点。

技术实现思路

[0005]为了克服上述
技术介绍
的不足，本专利技术提供了一种低抗菌剂含量具有包覆结构抗菌聚合物的制备方法。
[0006]本专利技术采用环保、耐迁移、表面极性和抗菌性能可调的有机
‑
无机复合抗菌剂，调控复合抗菌剂与包覆层聚合物材料的极性，使有机
‑
无机复合抗菌剂选择性分布在包覆层聚合物，进一步调控含抗菌剂的包覆层聚合物材料与芯层聚合物材料的极性、粘度比以及加工工艺获得包覆层含抗菌剂而芯层不含抗菌剂的高效抗菌、低成本、使用寿命长的包覆结构聚合物。
[0007]本专利技术的技术方案如下：
[0008]一种低抗菌剂含量具有包覆结构抗菌聚合物的制备方法，包括以下步骤：
[0009](1)采用有机抗菌剂改性无机抗菌剂，制备有机
‑
无机复合抗菌剂；
[0010]所述有机抗菌剂选自肉桂醛、麝香草酚、香芹酚、柠檬醛中的一种或多种；
[0011]所述无机抗菌剂选自氧化锌、二氧化钛中的一种或多种；
[0012]通过调控无机抗菌剂表面有机抗菌剂的种类及其含量，可制得与包覆层聚合物具有良好相容性的有机
‑
无机复合抗菌剂；其中，相容性的计算方法为：测试2uL水与有机
‑
无机复合抗菌剂以及包覆层聚合物的接触角，两个接触角的差值控制在5
°
以内；
[0013](2)将有机
‑
无机复合抗菌剂、抗氧剂与包覆层聚合物在双螺杆挤出机中熔融、剪切、混合，得到含抗菌剂的包覆层聚合物复合材料；
[0014]所述有机
‑
无机复合抗菌剂、抗氧剂与包覆层聚合物的质量配比分别为：1～30份、0.1～5份、100份，优选三者的质量配比分别为：1～20份、0.1～1份、100份；
[0015]所述抗氧剂为四[β
‑
(3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三[2.4
‑
二叔丁基苯基]亚磷酸酯、β
‑
(3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯中的一种或多种；
[0016]所述包覆层聚合物一般选用LDPE、HDPE、PA6、ABS等；
[0017]所述挤出机的温度范围在160～230℃，优选180～220℃，挤出机的转速为50～100转/分钟，优选60～90转/分钟；
[0018](3)将含抗菌剂的包覆层聚合物复合材料与芯层聚合物颗粒料混合均匀后，在注塑机中注塑成型，得到所述的低抗菌剂含量具有包覆结构抗菌聚合物；
[0019]所述含抗菌剂的包覆层聚合物复合材料与芯层聚合物颗粒料的质量配比分别为：1～50份、50～99份，优选两者的质量配比分别为：20～40份、60～80份；
[0020]所述芯层聚合物颗粒料一般选用PP、PLA、PE等；
[0021]所述注塑机的温度范围在160～230℃，优选180～220℃，注塑机的注塑速度为40～90cm3/s，优选50～70cm3/s；
[0022]所述含抗菌剂的包覆层聚合物复合材料与芯层聚合物颗粒料具有一定极性和粘度差异；含抗菌剂的包覆层聚合物复合材料与芯层聚合物颗粒料的接触角在非极性测试液(如液体石蜡、二碘甲烷等)测试下差值控制在1～20
°
，优选3～10
°
；在极性测试液(如水、甘油等)测试下差值控制在1～50
°
，优选7～30
°
；含抗菌剂包覆层聚合物复合材料与芯层聚合物颗粒料在注塑机注塑工艺下的粘度比控制在：1.0～5.0，优选1.5～3.0。
[0023]进一步，本专利技术所述的有机
‑
无机复合抗菌剂的制备方法如下(以下份数均指质量份)：
[0024](1)将10～30份硅烷偶联剂、75～90份ZnO加入到水和乙醇的混合溶剂中，在搅拌速率为200r/min下搅拌6h，离心，取沉淀物；将该沉淀物替换上述操作中的ZnO，重复上述操作5次，烘干沉淀物，备用；
[0025]所述硅烷偶联剂为KH550、KH560或KH570；
[0026](2)将步骤(1)获得的干燥产物加入到无水乙醇中，超声分散30min，加入5～15份肉桂醛混合均匀，然后用无水乙醇离心洗涤，烘干，备用；
[0027](3)将4.5～18份麝香草酚加入到四氯化碳中，使麝香草酚溶解，然后加入5～20份N
‑
溴代琥珀酰亚胺，冷凝回流(60℃)，反应时间6h，之后过滤，将所得滤液减压蒸除溶剂，得
到浅黄色液体产物；
[0028](4)将步骤(2)获得的干燥产物加入到四氯化碳中，超声分散30本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低抗菌剂含量具有包覆结构抗菌聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)采用有机抗菌剂改性无机抗菌剂，制备有机
‑
无机复合抗菌剂；所述有机抗菌剂选自肉桂醛、麝香草酚、香芹酚、柠檬醛中的一种或多种；所述无机抗菌剂选自氧化锌、二氧化钛中的一种或多种；(2)将有机
‑
无机复合抗菌剂、抗氧剂与包覆层聚合物在双螺杆挤出机中熔融、剪切、混合，得到含抗菌剂的包覆层聚合物复合材料；(3)将含抗菌剂的包覆层聚合物复合材料与芯层聚合物颗粒料混合均匀后，在注塑机中注塑成型，得到所述的低抗菌剂含量具有包覆结构抗菌聚合物。2.如权利要求1所述的低抗菌剂含量具有包覆结构抗菌聚合物的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述有机
‑
无机复合抗菌剂、抗氧剂与包覆层聚合物的质量配比分别为：1～30份、0.1～5份、100份。3.如权利要求1所述的低抗菌剂含量具有包覆结构抗菌聚合物的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述抗氧剂为四[β
‑
(3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三[2.4
‑
二叔丁基苯基]亚磷酸酯、β
‑
(3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯中的一种或多种。4.如权利要求1所述的低抗菌剂含量具有包覆结构抗菌聚合物的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述包覆层聚合物选用LDPE、HDPE、PA6或ABS。5.如权利要求1所述的低抗菌剂含量具有包覆结构抗菌聚合物的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述挤出机的温度范围在160～230℃，挤出机的转速为50～100转/分钟。6.如权利要求1所述的低抗菌剂含量具有包覆结构抗菌聚合物的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述含抗菌剂的包覆层聚合物复合材料与芯层聚合物颗粒料的质量配比分别为：1～...

【专利技术属性】
技术研发人员：施燕琴，倪雷坤，王旭，陈思，马猛，何荟文，
申请(专利权)人：平湖市浙江工业大学新材料研究院，
类型：发明
国别省市：