一种Cu/ZnO 复合抗菌PP母粒的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于高分子复合功能材料的制备方法，尤其是一种具有复合抗菌 功能的聚丙烯母粒的制备方法。
【背景技术】
[0002] 聚丙烯是由丙烯聚合而成的一种热塑性树脂，按照甲基排列位置，分为等规聚丙 烯、无规聚丙烯和间规聚丙烯三种。聚丙烯的结晶度高，结构规整，因而具有优良的力学性 能，同时它还具有无毒、无味、密度小等有点，强度、刚度、硬度、耐热性均优于低压聚乙烯。 因此聚丙烯逐渐取代后者在家用电器、塑料管材、高透材料等领域有了较多的应用。
[0003] 随着社会的发展，人们对生命健康领域越发的关注，而聚丙烯被广泛运用于人们 的日常生活，如水杯、餐盒、水管等，因此聚丙烯的抗菌改性成为了当今塑料改性的重点。
[0004]目前常用的抗菌剂分为无机抗菌剂、有机抗菌剂和天然抗菌剂。无机抗菌剂通常 指银、铜、锌等无机物，主要利用其氧化活性和游离离子来杀伤菌类，其中银系物质杀菌能 力最强，但存在银离子具有微毒性且活性太强、易变色等问题，而铜系物质对真菌杀伤力较 强，对细菌则几乎没有作用，锌系则抗菌性能仅仅中上；有机抗菌剂的主要品种有香草醛和 乙基香草醛类化合物，但有机抗菌剂存在安全性未知、耐热性较差、容易水解等问题；天然 抗菌剂主要来自于芥末、甲壳素、山葵等天然植物的提取，但存在杀菌效果有限、稳定性差 等问题。
[0005] 聚丙烯的改性方法通常有接枝改性、共聚改性、交联改性和共混改性。其中共混改 性是将其他粒料与聚丙烯在热力学和机械力的作用下进行混合，以增加聚丙烯的功能性。 因此通过共混方法来增加母粒的抗菌性能，简单而有效，兼之成本低廉，成为了目前企业最 常用方法。
【发明内容】
[0006] 针对目前无机抗菌剂存在的问题，本发明提供了一种Cu/ZnO复合抗菌PP母粒的 制备方法。
[0007] -种Cu/ZnO复合抗菌PP母粒的制备方法，其特征在于，所述的抗菌母粒包含有 以下的共混组分：基体树脂、复合抗菌剂、润滑剂、复合抗氧化剂；首先按照将两种抗菌剂 置于高速混料机中，混合制得复合抗菌剂，取出备用；再将基体树脂、润滑剂、复合抗氧剂调 配好置于高混机中搅拌至均匀；加入之前制得的复合抗菌剂，再次高混至上述物质均匀，取 出并采用双螺杆挤出机熔融共混制得抗菌母粒，该母粒可用于空白聚丙烯切片。
[0008] -种Cu/ZnO复合抗菌PP母粒的制备方法，其特征在于：所述基体树脂为等规聚 丙稀、无规聚丙稀、间规聚丙稀中的至少一种，使用量为抗菌母粒质量的70?85 wt%。
[0009] 所述复合抗菌剂的主要成分为纳米铜和纳米氧化锌，粒径均为40?600 nm，所用 Cu和ZnO按照质量比为Cu :ZnO=l: 1?4,将两种粉体采用高速混料机混合制备为复合抗菌 剂，复合抗菌剂的使用量为抗菌母粒质量的10?30 wt%。
[0010] 所述润滑剂为液体石蜡，使用量为为抗菌母粒质量的1?5 wt%。
[0011] 所述复合抗氧化剂成分为抗氧剂四[0-(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸] 季戊四醇酯和抗氧剂三[2, 4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯，两种成分配比按质量比为四 [0-(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 醋=1:1?3进行混合调配为复合抗氧化剂，其使用量为抗菌母粒质量的0. 05?0. 2 wt%。
[0012] 首先将树脂基体、润滑剂、复合抗氧化剂进行高速混合，再将复合抗菌剂加入高 混，按上述比例配比好的混合物进行熔融共混，可制得所述抗菌母粒。
[0013] 该母粒在聚丙烯切片中的用量为5?15 wt%。
[0014] 本方法兼顾了 Cu和ZnO在抗菌防霉方面的优点，同时避免了许多行业，尤其是食 品包装行业对Ag抗菌系列物质的质疑，制备方法简单、成本低廉，有利用工业化生产，制得 的聚丙烯母粒具有较好的广谱抗菌效果。
[0015] 有益效果 (1)本发明采用熔融共混法进行改性，方便快捷，适用性强。
[0016] (2)本发明采用Cu/ZnO复合抗菌，具有良好的光谱抗菌防霉效果，且成本低廉。
[0017] (3)本发明制备的抗菌母粒所制得的聚丙烯抗菌板，力学性能良好，其中弯曲和拉 伸强度上升。
【附图说明】
[0018] 图1为实施例1中纳米铜的SEM照片。
[0019] 图2为实施例1中纳米氧化锌的SEM照片。
[0020] 图3为实施例3中PP抗菌母粒断面的SEM照片。
【具体实施方式】
[0021] 实施例1 : 取700 g等规聚丙烯、0. 25 g抗氧剂10KK0. 25g抗氧剂168和50 g液体石蜡，放入 高混机进行混合，取出备用。取纳米铜和纳米氧化锌各125 g进行高速混合，待混合均匀后， 将之前的混合料加入，继续混合制得抗菌混合物，通过双螺杆挤出机制得抗菌PP母粒。取 该抗菌母粒50 g，空白PP切片950 g，通过双螺杆挤出机熔融共混，并用高速冷切机切粒， 制得抗菌PP切片，记为#1。
[0022] 表1为PP母粒双螺杆挤出工艺表，图1为纳米铜的SEM照片，图2为纳米氧化锌 的SEM照片。
[0023] 实施例2: 800 g等规聚丙稀、0. 3 g抗氧剂1010、0. 6g抗氧剂168和25 g液体石赌，放入高混机 进行混合，取出备用。取纳米铜50 g和纳米氧化锌125 g进行高速混合，待混合均匀后，将 之前的混合料加入，继续混合制得抗菌混合物，通过双螺杆挤出机制得抗菌PP母粒。取该 抗菌母粒120 g，空白PP切片880 g，通过双螺杆挤出机熔融共混，并用高速冷切机切粒，制 得抗菌PP切片，记为#2。
[0024] 表2为PP抗菌母粒的EDS分析数据。
[0025] 实施例3 : 850 g等规聚丙稀、0. 5 g抗氧剂1010、1.5g抗氧剂168和10 g液体石赌，放入高混机 进行混合，取出备用。取纳米铜27. 6 g和纳米氧化锌138 g进行高速混合，待混合均勾后， 将之前的混合料加入，继续混合制得抗菌混合物，通过双螺杆挤出机制得抗菌PP母粒。取 该抗菌母粒100 g，空白PP切片900 g，通过双螺杆挤出机熔融共混，并用高速冷切机切粒， 制得抗菌PP切片，记为#3。
[0026] 图3为PP母粒断面的SEM照片。
[0027] 实施例4 : 取实施例1中的样品#1、#2、#3各100 g，通过注塑机进行注塑为样条和板材。通过样 条测试其力学性能，板材按照国标剪裁为50 mm*50 mm，厚度2 mm的样板，进行抗菌测试。 测试方法参照国标GBT 21510-2008纳米无机材料抗菌性能测试方法，以空白PE板为对照 样，将PE板与样板#1、#2、#3洗净、消毒、干燥静置与无菌环境，取0. 2 ml菌悬液滴在样品 表面，用0.1 mm厚的聚乙烯膜覆盖其上，在37 °C保持相对湿度90%，培养18?24 h。将样 品取出，使用PBS将菌液冲洗下来，配制成一定的浓度梯度，使用无菌琼脂板进行培养18? 24 h，观察抗菌效果。
[0028] 表3为抗菌PP样条的力学性能测试结果，表4为抗菌PP样板的抗菌性能测试结 果。
[0029] 表1实施例1?3中的双螺杆挤出工艺表
【主权项】
1. 一种Cu/ZnO复合抗菌PP母粒的制备方法，其特征在于，所述的抗菌母粒包含有以 下的共混组分：基体树脂、复合抗菌剂、润滑剂、复合抗氧化剂；首先按照将两种抗菌剂置 于高速混料机中，混合制得复合抗菌剂，取出备用；再将基体树脂、润滑剂、复合抗氧剂调配 好置于高混机中搅拌至均匀；加入之前制得的复合抗菌剂，再次高混至上述物质均匀，取出 并采用双螺杆挤出机熔融共混制得抗菌母粒，该母粒可用于空白聚丙烯切片。
2. 如权利1所述的一种Cu/ZnO复合抗菌PP母粒的制备方法，其特征在于：所述基 体树脂为等规聚丙烯、无规聚丙烯、间规聚丙烯中的至少一种，使用量为抗菌母粒质量的 70 ?85 wt%。
3. 如权利1所述的一种Cu/ZnO复合抗菌PP母粒的制备方法，其特征在于：所述复合 抗菌剂的主要成分为纳米铜和纳米氧化锌，粒径均为40?600 nm，所用Cu和ZnO按照质量 比为Cu :Ζη0=1:1?4,将两种粉体采用高速混料机混合制备为复合抗菌齐I」，复合抗菌剂的 使用量为抗菌母粒质量的10?30 wt%。
4. 如权利1所述的一种Cu/ZnO复合抗菌PP母粒的制备方法，其特征在于：所述润滑 剂为液体石赌，使用量为为抗菌母粒质量的1?5 wt%。
5. 如权利1所述的一种Cu/ZnO复合抗菌PP母粒的制备方法，其特征在于：所述复合 抗氧化剂成分为抗氧剂四[β_(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯和抗氧剂 三[2, 4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯，两种成分配比按质量比为四[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=1:1?3进行混合调配为 复合抗氧化剂，其使用量为抗菌母粒质量的〇. 05?0. 2 wt%。
6. 如权利1?5所述的一种Cu/ZnO复合抗菌PP母粒的制备方法，其特征在于：首先 将树脂基体、润滑剂、复合抗氧化剂进行高速混合，再将复合抗菌剂加入高混，按上述比例 配比好的混合物进行熔融共混，可制得所述抗菌母粒。
7. 如权利1所述的一种Cu/ZnO复合抗菌PP母粒的制备方法，其特征在于：该母粒在 聚丙烯切片中的用量为5?15 wt%。
【专利摘要】本发明主要提供了一种 Cu/ZnO 复合抗菌PP母粒的制备方法。所述的抗菌母粒包含有以下的共混组分：基体树脂、复合抗菌剂、润滑剂、复合抗氧化剂；其中复合抗菌剂所占质量比为10～30 wt%，润滑剂使用量为1～5 wt%，复合抗氧化剂使用量为0.05～0.2 wt%。该方法工艺简单，成本较低，所制抗菌母粒用于聚丙烯的抗菌改性，对细菌、真菌均具有较高的抗菌率且对树脂本身的力学性能没有多大影响，具有良好的市场前景。
【IPC分类】C08L23-12, C08K5-526, C08K3-22, C08L91-06, C08J3-22, C08K5-134, C08K3-08, C08K13-02
【公开号】CN104592629
【申请号】CN201510005735
【发明人】何丹农, 张现, 张春明, 王岩岩, 韩哓芳, 陈超, 高林
【申请人】上海纳旭实业有限公司
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年1月5日