一种无机复合纳米抗菌耐热聚乳酸母料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于抗菌高分子材料领域，具体地，本发明涉及一种抗菌耐热聚乳酸母料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]目前，随着石油资源的日趋紧张和环境污染的日趋严重，可降解非石油基高分子材料越来越得到人们的重视。聚乳酸(PLA)是一种生物可降解材料，由淀粉或玉米等发酵后得到乳酸再经过缩聚制得，具有良好的加工成型性能及优良的力学性能，其作为可再生的环境友好材料，有望替代源来自石油资源的一系列高分子材料而广泛应用于工程塑料与日常生活用品、包装材料、医用材料等相关领域。
[0003]聚乳酸是一种热塑性聚合物，可以在传统的塑料机械中进行挤出、注塑、吹塑、热成型以及熔融纺丝等成型加工方式生产薄膜、片材、瓶子等热成型品和注塑产品。但是，由于其具有相对较高的玻璃化转化温度，较高的结晶度及较长的结晶时间，其在低温或常温下脆性大，高温下热稳定性不强，存在热变形温度低、容易水解、热加工窗口窄等缺陷，而且，聚乳酸产品由于容易吸湿受潮，储存运输过程极易霉变。当前，在国内外的食品加工行业中绝大部分食品都是通过包装的形式流通市场的。随着人们对食品安全性、感官性质和食品品质的不断提高，一些与人体密切接触的聚乳酸产品被提出了抗菌的要求，例如:医疗器件、餐具、药盒、公交卡套、牙签盒等。
[0004]因而，对聚乳酸进行改性，制备出综合性能优异的聚乳酸材料将将为突破该材料大规模推广应用瓶颈发挥巨大作用。
【发明内容】
[0005]本发明旨在克服上述现有技术的缺陷，提供一种无机复合纳米抗菌耐热聚乳酸母料，所述无机复合纳米抗菌耐热聚乳酸母料抗菌效果显著、耐热性好、综合性能优异。
[0006]本发明的另一目的在于提供所述无机复合纳米抗菌耐热聚乳酸母料的制备方法。
[0007]本发明的另一目的在于提供所述无机复合纳米抗菌耐热聚乳酸母料的应用。
[0008]本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现:
本发明公开了一种无机纳米复合抗菌分散液，通过如下实验步骤制备:
51.将20?40份增韧增塑剂与3?5份分散剂加热到70?100°C，混合均匀；
52.加入30?50份无机复合抗菌材料混合均勾，用研磨机研磨I?4h，制备粒径为20?10nm的纳米材料；
53.加入3?5份表面处理剂，研磨20?60min，得到无机纳米复合抗菌分散液。
[0009]本发明用增韧增塑剂、分散剂、表明处理剂对无机复合抗菌材料进行加工处理，制备出了纳米级的无机复合抗菌分散液。经研磨和助剂处理得到的抗菌分散液中的纳米无机颗粒不易团聚，具有显著的抗菌效果。
[0010]优选地，所述无机复合抗菌材料为氧化锌、氧化铜、二氧化娃、二氧化钛、碳酸I丐、三氧化二铝、碳酸钙晶须、四针状氧化锌晶须的两种或两种以上混合物。
[00?1 ]优选地，所述步骤S2.为:加入30?50份原始粒径为5μηι?20μηι的无机复合抗菌材料混合均勾，用恒温型纳米研磨机研磨I?4小时，制备粒径为20?10nm的纳米材料。
[0012]优选地，所述增韧增塑剂为邻苯二甲酸酯类增塑剂、脂肪酸酯类增塑剂、磷酸酯类增塑剂、环氧酯类增塑剂、聚酯类增塑剂、偏苯三酸酯类增塑剂、含氦增塑剂、烷基磺酸酯类增塑剂、多元醇酯类增塑剂、柠檬酸酯类增塑剂的一种或多种。
[0013]优选地，所述分散剂为脂肪酸类分散剂、脂肪族酰胺类分散剂、酯类分散剂、石蜡类分散剂、金属皂类分散剂、低分子蜡类分散剂、聚磷酸盐分散剂、硅酸盐分散剂、聚马来酸类分散剂、聚丙烯酸酯类分散剂的一种或多种。
[0014]优选地，表面处理剂为钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂中的一种或多种。
[0015]—种抗菌耐热聚乳酸母料，包括以下按重量份计算的组分:
聚乳酸50?80份；
扩链剂1?15份；
耐热成核剂10?20份；
上述无机纳米复合抗菌分散液56?100份；
抗氧剂5?10份；
热稳定剂10?15份；
润滑增塑剂15?35份。
[0016]优选地，所述聚乳酸为PLA 4032D、PLA 2003D、PLA 2500HP中的一种或多种。
[0017]优选地，所述扩链剂为ADR-4370s、ADR_4368C/CS、ADR-4380-3、聚合型环氧官能化扩链剂TMP-6000、B1Adimide 500XT中的一种或多种。
[0018]优选地，所述耐热成核剂为滑石粉、LAK-301、TMC-328、TMC-300、TMC-306、Thermal300^Sanulater HK3045或CHC-300中的一种或多种。
[0019]优选地，所述抗氧剂为季戊四醇酯和/或亚磷酸酯。
[0020]优选地，所述热稳定剂为硬脂酸、硬脂酸钠、硬脂酸钙中的一种多种。
[0021]优选地，所述润滑增塑剂为白油、环烷油、甘油、山梨醇、乙二醇或丙二醇中的一种或多种。
[0022]所述抗菌耐热聚乳酸母料的制备方法，包括如下步骤:
54.将聚乳酸、扩链剂、耐热成核剂、无机纳米复合抗菌分散液、抗氧剂、热稳定剂、润滑增塑剂混合，加入混料机混合搅拌均匀；
55.送入双螺杆造粒机中造粒，得到抗菌耐热聚乳酸母料。
[0023]本发明还公开了所述抗菌耐热聚乳酸母料在制备抗菌耐热食品包装制品中的应用。在制造抗菌制品中，添加制品总重量的3%?5%的无机复合纳米抗菌耐热聚乳酸母料，然后经过常规生产工艺即可制得耐热抗菌聚乳酸材料制品。
[0024]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:本发明通过对聚乳酸进行改性，加入耐热成核剂，使聚乳酸的热变形温度由50?70°C提高到90?120°C，拓宽了聚乳酸产品的使用领域;加入了纳米抗菌剂具有防霉抗菌作用，保证了聚乳酸制品的使用卫生和食品安全性，并克服了聚乳酸产品在储存及运输过程容易霉变的缺点，提高了产品使用周期；加入扩链剂对聚乳酸进行改性，使所得无机复合纳米抗菌耐热聚乳酸材料加工性能大为改善;本发明在无机复合纳米抗菌耐热聚乳酸材料所添加的纳米复合抗菌分散液的抗菌成分为纳米无机抗菌剂，不含银离子，不会在人体沉积，安全无毒害，且抗菌效果好;所述的无机复合纳米抗菌耐热聚乳酸材料经处理后变为纳米级，在具有较大比表面积的同时不团聚，易分散，从而能够发挥高效的抗菌效果;所制备的无机复合纳米抗菌耐热聚乳酸母料，可直接加入到制品的原料中加工制备产品，工艺简便。
【具体实施方式】
[0025]以下实施例所使用的原料如下:
PLA 4032D、PLA 2003D及PLA 2500HP为美国NatureWorks公司的聚乳酸系列产品。
[0026]ADR-4370s、ADR-4368C/CS为德国巴斯夫公司的扩链剂产品；所述B1Adimide500XT为德国莱茵化学公司的扩链剂产品。
[0027]LAK-301为日本Takemoto Oil & Fat公司的新型芳香族/磺酸盐成核剂;所述TMC-328、TMC-306为山西省化工研究院开发的聚乳酸专用成核剂。
[0028]其他均为普通市售产品。
[0029]实施例1
51.将40份邻苯二甲酸酯类增塑剂与5份聚丙烯酸酯类分散剂加热到90°C，混合均匀；
52.加入50份原始粒径为5μηι?2