一种抗菌功能添加剂及水培槽用聚丙烯复合材料的制作方法

[0001]
本发明涉及材料技术领域，尤其涉及一种抗菌功能添加剂及水培槽用聚丙烯复合材料。


背景技术：

[0002]
随着科学技术的发展，无土栽培技术得到了广泛的应用，与之相适应的水培养殖也越来越普及，但是水中菌类或藻类却一直是阻碍水培养殖领域扩大发展的重要因素。例如随着时间的推移，水培槽的表面通常会产生细菌，藻类等微生物，既产生恶臭，有损美观，又会导致动物死亡，植物枯萎。
[0003]
目前，为了解决上述问题，可以通过开发具有抗菌，防藻类功能的水培槽来达到防止细菌，藻类生长繁殖的作用，从而保护培养液。但是现有的水培槽材料通常是通过在基体材料中直接添加抗菌、防藻等添加剂，由于抗菌防藻添加剂通常为无机类抗菌剂，其并不能在聚合物基体中均匀分散，由此出现团聚而使抗菌效果不持久，甚至会影响到制品的机械性能。


技术实现要素：

[0004]
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种抗菌功能添加剂及水培槽用聚丙烯复合材料，由该抗菌功能添加剂克服了传统抗菌剂分散性差，从而影响高聚物制品力学性能和抗菌性能的缺陷，由此所获得的聚丙烯复合材料可以同时具有力学性能优，且综合抗菌性能优的优点。
[0005]
本发明提出的一种抗菌功能添加剂，其为聚甲基丙烯酸甲酯包覆的载银氧化石墨烯。
[0006]
优选地，所述聚甲基丙烯酸甲酯包覆的载银氧化石墨烯是通过下述方法制备得到：将载银氧化石墨烯与2-溴代异丁酸进行缩合反应后，得到接枝有溴代烷基的载银氧化石墨烯，在溴化亚铜、五甲基二乙烯三胺的催化下，将甲基丙烯酸甲酯在接枝有溴代烷基的载银氧化石墨烯表面进行原位聚合，即得到聚甲基丙烯酸甲酯包覆的载银氧化石墨烯。
[0007]
优选地，所述载银氧化石墨烯是通过将氧化石墨烯与硝酸银在柠檬酸三钠作为还原剂和稳定剂的条件下反应得到。
[0008]
优选地，所述氧化石墨烯是通过hummers法制备得到。
[0009]
本发明还提出一种水培槽用聚丙烯复合材料，其包括聚丙烯的基体和上述抗菌功能添加剂的填充物。
[0010]
优选地，以重量份计，所述聚丙烯复合材料包括：聚丙烯100份、抗菌功能添加剂0.5-5份。
[0011]
优选地，所述聚丙烯为230℃、2.16kg负荷下熔体流动速率为0.5-60g/10min的聚丙烯。
[0012]
优选地，所述聚丙烯复合材料还包括弹性体poe、抗氧剂；
[0013]
优选地，以重量份计，所述聚丙烯复合材料还包括弹性体poe 1-10份、抗氧剂0.1-1份。
[0014]
优选地，所述复合材料是通过下述方法制备得到：将包括聚丙烯、抗菌功能添加剂的原料在高速混合器中混合均匀后，加入双螺杆挤出机中熔融挤出，再冷却造粒。
[0015]
所述熔融挤出的工艺条件包括：一区175-185℃，二区180-190℃，三区185-195℃，四区180-190℃。
[0016]
本发明中，所述抗菌功能添加剂实质为聚甲基丙烯酸甲酯包覆的载银氧化石墨烯，一发明，纳米银颗粒负载于氧化石墨烯片的表面，利用银与氧化石墨烯之间的化学键作用，有效地阻碍了银纳米颗粒在聚烯烃基体树脂中的团聚，提高了银在体系中的抗菌活性；另一方面，聚甲基丙烯酸甲酯对载银氧化石墨烯进行包覆，如此当填充到聚丙烯中，可以有效改善载银氧化石墨烯与聚丙烯的相容性和分散性，使得本发明的抗菌功能添加剂更加有效的分散均匀，提高氧化石墨烯-银源抗菌成分的协同抗菌作用和综合抗菌性能的同时，对聚丙烯起到补强作用，提高聚合物制品的抗冲击强度和拉伸强度。
具体实施方式
[0017]
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明，但是应该明确提出这些实施例用于举例说明，但是不解释为限制本发明的范围。
[0018]
实施例1
[0019]
一种抗菌功能添加剂，其采用下述方法制备得到：
[0020]
将1g鳞片石墨加入到由120ml浓硫酸和15ml浓磷酸组成的混合溶液中搅拌均匀，再缓慢加入6g高锰酸钾kmno4，完毕后在50℃水浴中搅拌反应2h，反应结束后缓慢滴加h2o2(30wt％)溶液，搅拌直至反应液变为金黄色，再用盐酸离心洗涤，并用去离子水反复冲洗直至溶液呈中性，过滤，烘干，得到氧化石墨烯；
[0021]
将1g氧化石墨烯分散于100ml去离子水中，加入0.2g硝酸银充分混合均匀，加热至100℃后再加入0.2g柠檬酸三钠，搅拌条件下保温反应1h，反应结束后离心分离，再洗涤，烘干，得到载银氧化石墨烯；
[0022]
将1g载银氧化石墨烯加入到20ml二氯甲烷中搅拌均匀，再加入0.5g 2-溴代异丁酸，在80℃油浴中搅拌反应3h，反应结束后离心，洗涤，烘干，得到接枝有溴代烷基的载银氧化石墨烯；将该接枝有溴代烷基的载银氧化石墨烯和2g甲基丙烯酸甲酯、0.05g溴化亚铜、0.05g五甲基二乙烯三胺pmdeta加入到20ml n，n-二甲基甲酰胺中搅拌均匀，氮气保护下于60℃油浴中搅拌反应5h，反应结束后离心，洗涤，烘干，得到聚甲基丙烯酸甲酯包覆的载银氧化石墨烯，即为所述抗菌功能添加剂。
[0023]
实施例2
[0024]
一种水培槽用聚丙烯复合材料，其按重量份包括：聚丙烯(乙烯/丙烯嵌段共聚物，230℃、2.16kg负荷下熔体流动速率为26g/10min)100份、抗菌功能添加剂(实施例1所述抗菌功能添加剂)2份、弹性体poe(engage 8207)5份、抗氧剂(irgafos 168)0.5份，抗氧剂(irganox 1010)0.3份；
[0025]
所述水培槽用聚丙烯复合材料按下述方法制备得到：按重量份将上述聚丙烯100份、抗菌功能添加剂2份、弹性体poe 5份、抗氧剂0.8份加入到高速混合机中混合5min，得到
混合料；将该混合料加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，其中工艺为，一区180℃，二区190℃，三区195℃，四区190℃，整个挤出过程的停留时间为2min，压力为10mpa，即得到所述水培槽用聚丙烯复合材料。
[0026]
实施例3
[0027]
一种水培槽用聚丙烯复合材料，其按重量份包括：聚丙烯(乙烯/丙烯嵌段共聚物，230℃、2.16kg负荷下熔体流动速率为26g/10min)100份、抗菌功能添加剂(实施例1所述抗菌功能添加剂)0.5份、弹性体poe(engage 8207)10份、抗氧剂(irgafos 168)0.1份，抗氧剂(irganox 1010)0.1份；
[0028]
所述水培槽用聚丙烯复合材料按下述方法制备得到：按重量份将上述聚丙烯100份、抗菌功能添加剂0.5份、弹性体poe 10份、抗氧剂0.2份加入到高速混合机中混合5min，得到混合料；将该混合料加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，其中工艺为，一区175℃，二区180℃，三区185℃，四区190℃，整个挤出过程的停留时间为1min，压力为12mpa，即得到所述水培槽用聚丙烯复合材料。
[0029]
实施例4
[0030]
一种水培槽用聚丙烯复合材料，其按重量份包括：聚丙烯(乙烯/丙烯嵌段共聚物，230℃、2.16kg负荷下熔体流动速率为26g/10min)100份、抗菌功能添加剂(实施例1所述抗菌功能添加剂)5份、弹性体poe(engage 8207)1份、抗氧剂(irgafos 168)0.5份，抗氧剂(irganox 1010)0.5份；
[0031]
所述水培槽用聚丙烯复合材料按下述方法制备得到：按重量份将上述聚丙烯100份、抗菌功能添加剂5份、弹性体poe 1份、抗氧剂1份加入到高速混合机中混合5min，得到混合料；将该混合料加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，其中工艺为，一区185℃，二区190℃，三区195℃，四区180℃，整个挤出过程的停留时间为2min，压力为10mpa，即得到所述水培槽用聚丙烯复合材料。
[0032]
对比例1
[0033]
一种聚丙烯复合材料，其按重量份包括：聚丙烯(乙烯/丙烯嵌段共聚物，230℃、2.16kg负荷下熔体流动速率为26g/10min)100份、弹性体poe(engage8207)5份、抗氧剂(irgafos 168)0.5份，抗氧剂(irganox 1010)0.3份；
[0034]
所述聚丙烯复合材料按下述方法制备得到：按重量份将上述聚丙烯100份、弹性体poe 5份、抗氧剂0.8份加入到高速混合机中混合5min，得到混合料；将该混合料加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，其中工艺为，一区180℃，二区190℃，三区195℃，四区190℃，整个挤出过程的停留时间为2min，压力为10mpa，即得到所述聚丙烯复合材料。
[0035]
对比例2
[0036]
一种聚丙烯复合材料，其按重量份包括：聚丙烯(乙烯/丙烯嵌段共聚物，230℃、2.16kg负荷下熔体流动速率为26g/10min)100份、银粉2份、弹性体poe(engage 8207)5份、抗氧剂(irgafos 168)0.5份，抗氧剂(irganox 1010)0.3份；
[0037]
所述水培槽用聚丙烯复合材料按下述方法制备得到：按重量份将上述聚丙烯100份、银粉2份、弹性体poe 5份、抗氧剂0.8份加入到高速混合机中混合5min，得到混合料；将该混合料加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，其中工艺为，一区180℃，二区190℃，三区195℃，四区190℃，整个挤出过程的停留时间为2min，压力为10mpa，即得到所述聚丙烯复合材
料。
[0038]
对比例3
[0039]
一种聚丙烯复合材料，其按重量份包括：聚丙烯(乙烯/丙烯嵌段共聚物，230℃、2.16kg负荷下熔体流动速率为26g/10min)100份、载银氧化石墨烯(实施例1所述载银氧化石墨烯)2份、弹性体poe(engage 8207)5份、抗氧剂(irgafos 168)0.5份，抗氧剂(irganox 1010)0.3份；
[0040]
所述水培槽用聚丙烯复合材料按下述方法制备得到：按重量份将上述聚丙烯100份、载银氧化石墨烯2份、弹性体poe 5份、抗氧剂0.8份加入到高速混合机中混合5min，得到混合料；将该混合料加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，其中工艺为，一区180℃，二区190℃，三区195℃，四区190℃，整个挤出过程的停留时间为2min，压力为10mpa，即得到所述聚丙烯复合材料。
[0041]
将实施例和对比例获得的聚丙烯复合材料进行下述方法所示的性能测试，结果参照表1。
[0042]
拉伸强度测试：参照gb/t 1040.1-2006《塑料拉伸性能的测定》标准进行拉伸性能测试(试样尺寸为170
×
10
×
4mm，拉伸速度为50mm/min)；
[0043]
冲击强度测试：参照gb/t1043.1-2008《塑料简支梁冲击性能的测定》标准进行冲击强度测试(试样尺寸为80
×
10
×
4mm)；
[0044]
抗菌性能测试：参照qb/t2591-2003《抗菌塑料抗菌性能试验方法和抗菌效果》标准进行抗菌性能的测试；
[0045]
表1实施例2-4和对比例1-3对应获得的聚丙烯复合材料的测试结果
[0046][0047]
从上表中关于实施例2-4和对比例1-3的对比中可以看出，填充本发明所述聚甲基丙烯酸甲酯包覆的载银氧化石墨烯后的聚丙烯复合材料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率大大提高，具有良好的抗菌性能，同时能改善力学性能，其中拉伸强度和冲击强度还有所提高。
[0048]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其
发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。