一种抗菌塑料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种抗菌塑料及其制备方法与应用，所述抗菌塑料的制备原料包括改性纤维素纳米晶和热塑性聚合物，其中，所述改性纤维素纳米晶为经聚乙烯亚胺与聚多巴胺复合物包覆的纤维素纳米晶。添加了改性后具有抗菌性的纤维素纳米晶的热塑性聚合物，由于纤维素纳米晶的存在，其力学性能得到增强。并且由于该材料以纤维素纳米晶为基底材料，可以增强抗菌材料的抗菌功能同时降低生物毒性，同时可以增强塑料基材的力学性能。此抗菌塑料材料制备工艺简单，所需原材料来源广泛，具有极高的经济效益，应用前景广泛。应用前景广泛。应用前景广泛。

【技术实现步骤摘要】
一种抗菌塑料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及抗菌塑料
，具体涉及一种抗菌塑料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]微生物是一切肉眼不可见或者难以看清的微小生物的总称。大部分微生物对人类是有益的，比如酵母菌、乳酸杆菌等。但是也有部分致病微生物会引起人类的病害，包括细菌、真菌和病毒，比如幽门螺杆菌、花斑癣和冠状病毒等。
[0003]塑料凭借其质地轻、强度高、耐腐蚀、高绝缘等优点，已成为目前产量最大的高分子合成材料，与人们的生产生活也愈发密切相关。空调、冰箱、马桶、键盘、手机等常见家电、日用品都采用了塑料，然而这些与人类生活密切相关的家电、日用品同时也是致病微生物的重灾区。人们在使用的过程中，物品上会沾上汗液、皮脂以及其他人体分泌物，这为各种微生物提供了营养源，并使物品成为疾病的重要传播源。
[0004]在过去几十年，人们致力于开发性能优良的抗菌塑料，然而由于抗菌剂本身的分散性，使得它并不能很好地和塑料基材结合在一起，因此对于抗菌塑料的开发和应用一直是世界范围内的难题。目前市面上将两者结合的方式主要有以下几种：直接添加混炼法、抗菌剂母粒化法、表面粘合法、后加工处理法，但依旧存在抗菌剂分散性差、添加量受限、加工成本高等问题，从而限制了抗菌塑料的抗菌性能和应用范围。
[0005]基于此，开发一种新型抗菌塑料及其制备方法对于提升其抗菌性能和应用范围具有重要意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种抗菌塑料，该抗菌塑料具有优良的抗菌性能。
[0007]本专利技术还提出一种抗菌塑料的制备方法，该制备方法可以较好的解决抗菌剂分散性差、添加量有限及成本高的问题。
[0008]本专利技术还提出一种抗菌塑料的应用。
[0009]根据本专利技术的一个方面，提出了一种抗菌塑料，所述抗菌塑料的制备原料包括改性纤维素纳米晶和热塑性聚合物，其中，所述改性纤维素纳米晶为经聚乙烯亚胺与聚多巴胺复合物包覆的纤维素纳米晶。
[0010]根据本专利技术的一种优选的实施方式，至少具有以下有益效果：本专利技术方案的塑料的制备原料包含改性纤维素纳米晶与热塑性聚合物使得塑料同时具有优异的抗菌性能和力学性能。本专利技术中的塑料基材是热塑性聚合物，热塑性聚合物是一类应用最广的塑料，在一定的温度条件下，塑料能软化或熔融成任意形状，冷却后形状不变，这种状态可多次反复而始终具有可塑性，且这种反复只是一种物理变化，废旧品回收后可重新加工为新的产品，同时，利用聚乙烯亚胺与聚多巴胺复合物改性，不仅提升了抗菌性能，同时还兼具绿色环保可降解等多重优势。
[0011]在本专利技术的一些实施方式中，所述纤维素纳米晶、聚多巴胺及聚乙烯亚胺的质量比为1：(6～40)：(1～4)。在改性纤维素纳米晶中，纤维素纳米晶、聚多巴胺及聚乙烯亚胺的质量比满足1：(6～40)：(1～4)时，可使改性纤维素纳米晶获得更好的抗菌性能。
[0012]在本专利技术的一些实施方式中，所述纤维素纳米晶与聚多巴胺的质量比为1：(28～40)。
[0013]在本专利技术的一些实施方式中，所述热塑性聚合物包括聚乳酸、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯或丙烯腈
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丁二烯
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苯乙烯共聚合物中的至少一种；优选为热塑性聚合物为聚乳酸。通过添加改性的纤维素纳米晶可有效改善热塑性聚合物的力学性能和可加工性能。
[0014]根据本专利技术的另一个方面，提出了一种抗菌塑料的制备方法，包括如下步骤：
[0015]取改性纤维素纳米晶与热塑性聚合物制备成皮克林乳液，干燥、热压，制得所述抗菌塑料；其中，所述改性纤维素纳米晶为经聚乙烯亚胺与聚多巴胺复合物包覆的纤维素纳米晶。
[0016]根据本专利技术的一种优选的实施方式的制备方法，至少具有以下有益效果：本专利技术中的制备方法简单、易操作，原料来源丰富，绿色环保无污染。本专利技术通过巧妙地将改性纤维素纳米晶与热塑性聚合物制备成皮克林乳液，使抗菌剂与塑料基材均匀混合，从而有效解决抗菌剂分散性差、添加量受限(由传统的1％以下，可提升到10％以上)、加工成本高(相较于银系抗菌剂可降低500％以上)等问题，进而使得制得的抗菌材料具有良好的抗菌性能和力学性能(相较于热塑性聚合物塑料，力学性能提升15％以上)。
[0017]在本专利技术的一些优选实施方式中，所述热压的温度为110℃～200℃。
[0018]在本专利技术的一些优选实施方式中，所述热压的温度约为180℃。
[0019]在本专利技术的一些优选实施方式中，所述热压的时间为5分钟～30分钟。
[0020]在本专利技术的一些优选实施方式中，所述热压的时间约为10分钟。
[0021]在本专利技术的一些实施方式中，所述皮克林乳液的制备包括如下步骤：将改性纤维素纳米晶水相分散液与热塑性聚合物油相分散液混合。
[0022]在本专利技术的一些实施方式中，所述改性纤维素纳米晶水相分散液中改性纤维素纳米晶的质量浓度为0.1～1％；优选为0.2～0.3％；更优选为约0.25％。
[0023]在本专利技术的一些实施方式中，所述热塑性聚合物油相分散液中热塑性聚合物的质量浓度为5～15％；优选为8～12％；更优选为约10％。
[0024]在本专利技术的一些优选实施方式中，改性纤维素纳米晶水相分散液中改性纤维素纳米晶的质量浓度为0.1％～1％，所述热塑性聚合物油相分散液中热塑性聚合物的质量浓度为5％～15％。
[0025]在本专利技术的一些优选实施方式中，改性纤维素纳米晶水相分散液中改性纤维素纳米晶的质量浓度约为0.25％，所述热塑性聚合物油相分散液中热塑性聚合物的质量浓度约为10％。
[0026]在本专利技术的一些优选实施方式中，所述改性纤维素纳米晶水相分散液与热塑性聚合物油相分散液按照体积比(2～6)：1超声混合制备。
[0027]在本专利技术的一些优选实施方式中，改性纤维素纳米晶水相分散液与热塑性聚合物油相分散液按照体积比约2：1超声混合制备。
[0028]在本专利技术的一些优选实施方式中，分散热塑性聚合物的油相包括二氯甲烷、甲苯中的至少一种。
[0029]在本专利技术的一些优选实施方式中，分散热塑性聚合物的油相为二氯甲烷。
[0030]在本专利技术的一些实施方式中，所述皮克林乳液的制备还包括对混合后的体系进行超声分散的步骤。
[0031]在本专利技术的一些实施方式中，所述超声的温度为0℃～25℃，超声功率为455W～650W，超声时间为10～20分钟。
[0032]在本专利技术的一些优选实施方式中，超声的温度为0℃，超声功率为100％，超声时间为15分钟。
[0033]在本专利技术的一些实施方式中，所述制备方法还包括改性纤维素纳米晶的制备步骤：将纤维素纳米晶、聚乙烯亚胺和多巴胺混合反应，即得。通过将纤维素纳米晶作为纳米基体材料，在纤维素纳米晶上首先形成一层聚多巴胺层，通过聚多巴胺层接枝聚乙烯亚胺，从而制备具有抗菌效果和荧光的聚乙烯亚胺
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗菌塑料，其特征在于：所述抗菌塑料的制备原料包括改性纤维素纳米晶和热塑性聚合物，其中，所述改性纤维素纳米晶为经聚乙烯亚胺与聚多巴胺复合物包覆的纤维素纳米晶。2.根据权利要求1所述的抗菌塑料，其特征在于：所述纤维素纳米晶、聚多巴胺及聚乙烯亚胺的质量比为1：(6～40)：(1～4)；优选地，所述纤维素纳米晶与聚多巴胺的质量比为1：(28～40)。3.根据权利要求1所述的抗菌塑料，其特征在于：所述热塑性聚合物包括聚乳酸、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯或丙烯腈
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丁二烯
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苯乙烯共聚合物中的至少一种；优选为热塑性聚合物为聚乳酸。4.一种抗菌塑料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：取改性纤维素纳米晶与热塑性聚合物制备成皮克林乳液，干燥、热压，制得所述抗菌塑料；其中，所述改性纤维素纳米晶为经聚乙烯亚胺与聚多巴胺复合物包覆的纤维素纳米晶。5.根据权利要求4所述的抗菌塑料的制备方法，其特征在于：所述热压的温度为110℃～200℃；优选地，所述热压的温度约为180℃；优选地，所述热压的时间为5分钟～30分钟；优选地，所述热压的时间约为10分钟。6.根据权利要求4或5所述的抗菌塑料的制备方法，其特征在于：所述皮克林乳液的制备包括如下步骤：将改性纤维素纳米晶水相分散液与热塑性聚合物油相分散液混合；优选地，所述改性纤维素纳米晶水相分散液中改性纤维素纳米晶的质量浓度为0.1～1％；优选为0.2～0.3％；更优选为约0.25％；优选地，所述热塑性聚合物油相分散液中热塑性聚合物的质量浓度为5～15％；优选为8～12％；更优选为约10％；优选地，改性纤维素纳米晶水相分散液中改性纤维素纳米晶的质量浓度为0.1％～1％，所述热塑性聚合物油相分散液中热塑性聚合物的质量浓度为5％～15％；优选地，改性纤维素纳米晶水相分散液中改性纤维素纳米晶的质量浓度约为0.25％，所述热塑性聚合物油相分散液中热塑性聚合物的质量浓度约为10％；优选地，所述改性纤维素纳米晶水相分散液与热塑性聚合物油相分散液按照体积比(2～6)：1超声混合制备；优选地，改性纤维素纳米晶水相分散液与热塑性聚合物油相分散液按照体积比约2：1超声混合制备；优选地，分散热塑性聚合物的油相包括二氯甲烷、甲苯中的至少一种；优选地，所述皮克林乳液的制备还包括对混合后的体系进行超声分散的步骤；优选地，所述超声的温度为0℃～25℃，超声功率为455W～650W，超声...

【专利技术属性】
技术研发人员：张振，钟梦秋，项浩晟，方雄，张哲，袁富邦，石义静，丁羽高，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：