抗菌塑料的制备方法、抗菌塑料及其的应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及功能高分子材料领域，具体是涉及一种抗菌塑料的制备方法、抗菌塑料及其的应用。
【背景技术】
[0002]塑料制品广泛应用于人们生活的方方面面，诸如包装、办公家居、设备部件等，但是现有的大部分塑料制品缺少抗菌性能，长期使用会使大量细菌积聚，危害人类健康。
[0003]人们利用银来抗菌具有悠久的历史，尤其是随着现代技术的发展，纳米技术日渐成熟，纳米银颗粒具有更为优异的抗菌性能，将纳米银融合入日常材料中，来提高材料的抗菌性能成为新兴的研宄领域。
[0004]纳米银在塑料制品上的应用途径，主要是将纳米银兑水后，用于擦洗塑料制品表面，以杀灭塑料表面附着的细菌。但这种杀菌作用不能持久，经常用纳米银溶液对塑料制品进行清洗，清洗成本提尚。
[0005]为解决上述技术问题，有研宄报道，通过将纳米银溶胶涂覆在塑料制品表面，以达到抗菌的功效，但这种涂覆技术一般仅适用于形状比较固定的塑料制品上，对于复杂形状的塑料制品，其涂覆效率不高，而且表面的涂覆层也极容易脱落，不但使塑料失去抗菌性能，而且脱落的金属银如果被误食会造成极大的伤害。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的问题在于，针对现有抗菌塑料表面的抗菌层涂覆效率不高、涂覆层不牢固的缺点，本发明提供了一种在塑料本体中均匀分布有纳米银的抗菌塑料的的制备方法、抗菌塑料及其的应用。
[0007]本发明解决问题所采用的技术方案为:
[0008]一种抗菌塑料的制备方法，其包括以下步骤:
[0009]制备银氨溶液；
[0010]在上述银氨溶液中加入还原剂、聚乙烯吡咯烷酮(PCP)和烷基硫醇，超声震荡4?8小时，充分反应后生成纳米银水溶胶，其中，所述还原剂、聚乙烯吡咯烷酮和烷基硫醇的摩尔比为1: (I?2): (I?2)，纳米银水溶胶中银的重量百分比浓度为0.0025?0.005% ；
[0011]向上述步骤得到的纳米银水溶胶中加入高级脂肪酸，搅拌使其充分混合后，静置2?4小时，待油水自然分层后，过滤除掉上层的油酸混合物，得到纯化的纳米银水溶胶；
[0012]将塑料母粒熔炼，将上述纯化的纳米银水溶胶和矿物油按照重量比为1: (I?3)的比例滴入正在熔炼的塑料母粒中，滴入时间为10?20分钟，滴入完毕后再熔炼10?20分钟，挤出，制得抗菌塑料，所述塑料母粒所占的重量百分比为95 %?98 %。
[0013]所述高级脂肪酸为油酸或棕榈酸。
[0014]所述纯化的纳米银水溶胶中，纳米银的粒径为0.2?0.4nm。
[0015]所述还原剂为氢硼化钠、水合肼或抗坏血酸。
[0016]所述烧基硫醇为亚十一■烧基硫醇。
[0017]所述塑料母粒为聚碳酸酯、聚氯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、热塑性聚氨酯弹性体中的一种或几种形成的母粒。
[0018]一种抗菌塑料，其包括塑料本体和均匀分布在该塑料本体中的纳米银，所述纳米银粒径为0.2?0.4nm，所述抗菌塑料是采用上述制备方法制备的。
[0019]所述抗菌塑料在制备抗菌产品中的应用。
[0020]本发明的有益效果为:本发明的抗菌塑料的制备方法，其操作步骤简单，工艺条件容易控制，制备的纳米银颗粒粒径小，在抗菌塑料中分散均匀，材料抗菌性能强；本发明的提供的抗菌塑料，其所含的纳米银颗粒小，粒径均匀，抗菌性能强，均匀分散于塑料中的纳米银可缓慢释放，效果持久；本发明抗菌塑料在制备抗菌器具中应用广泛，容易推广应用。
【附图说明】
[0021]图1为本发明实施例抗菌塑料制备方法流程图。
【具体实施方式】
[0022]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0023]请参阅图1，示出本发明实施例的抗菌塑料的制备方法流程图，该方法包括以下步骤:
[0024]I)制备银氨溶液，其包括以下步骤:
[0025]向AgNCV^液中逐渐加入氨水，边滴加边震荡，此时，溶液中生成白色沉淀，继续滴加氨水，直到最初生成的白色沉淀恰好消失为止，即制得银氨溶液，其反应机理如下:
[0026]AgN03+NH3.H2O = AgOH I +NH4NO3;
[0027]Ag0H+2NH3.H2O = Ag (NH3) 20H+2H20。
[0028]2)在上述银氨溶液中加入还原剂、聚乙烯吡咯烷酮(PCP)和烷基硫醇，超声震荡4?8小时，充分反应后生成纳米银水溶胶，其中，所述还原剂、聚乙烯吡咯烷酮和烷基硫醇的摩尔比为1: (I?2): (I?2)，纳米银水溶胶中银的重量百分比浓度为0.0025?0.005% ；
[0029]3)向上述步骤得到的纳米银水溶胶中加入高级脂肪酸，搅拌使其充分混合后，静置2?4小时，待油水自然分层后，过滤除掉上层的油酸混合物，得到纯化的纳米银水溶胶，该溶胶中纳米银的粒径为0.2?0.4nm ；
[0030]4)将塑料母粒熔炼，将上述纯化的纳米银水溶胶和矿物油按照重量比为1: (I?3)的比例滴入正在熔炼的塑料母粒中，滴入时间为10?20分钟，采取滴入加入法是为了防止纳米银在熔炼过程中聚集，使纳米银可以均匀分散在混合物中，滴入完毕后再熔炼10?20分钟，挤出，制得抗菌塑料，所述塑料母粒所占的重量百分比为95 %?98 %。
[0031]在本发明的一实施例中，步骤2)中采用的还原剂选择为工业级别的氢硼化钠，此夕卜，还原剂还可选择工业级别的水合肼或食品级别的抗坏血酸等。
[0032]当银氨溶液遇到还原剂，析出单质银时，加入溶液中的聚乙烯吡咯烷酮(PCP)可覆盖于单质银的表面，使单质银充分隔离，起到防止银单质聚集的作用，保证生成的银颗粒度小且均匀。烷基硫醇具体选择为亚十二烷基硫醇，其可以促进银溶胶与塑料充分融合。
[0033]当塑料选择为聚氯乙稀时，上述还原剂、聚乙稀卩比略烧酮和烧基硫醇的最佳摩尔比为1:1:1，根据塑料的材质不同，可适度调整还原剂、聚乙烯吡咯烷酮和烷基硫醇的摩尔比例，以得到含粒径最小和最为均匀的银的纳米银水溶胶。
[0034]步骤3)中的高级脂肪酸的作用是吸附较大颗粒的银单质，保证纳米银溶胶中的银单质的粒径保持在0.2nm?0.4nm之间，起到提纯纳米银溶胶的作用。该高级脂肪酸可选择为油酸或棕榈酸，油酸优先选择为工业级浓油酸。
[0035]步骤4)中熔炼所采用的设备为炼胶机，所采用的塑料母粒优选为高熔点的塑料母粒，例如，可选自聚碳酸酯(PC)、聚氯乙烯(PVC)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、热塑性聚氨酯弹性体(!PU)中的一种或几种形成的母粒。矿物油选用工业级白油，具体是选自新疆克拉依生产的高档白油，其闪点为216°C，密度为0.8806g/cm3?在熔炼过程中加入矿物油是为了提高纳米银粒子在熔融状态的塑料中的分散效果，促进纳米银颗粒和塑料本体的完全融合。矿物油的用量依据塑料母粒材质的不同而不同，例如，在其中一个实施例中，当塑料母粒选择为TPU材质时，矿物油用量是纳米银溶胶重量的两倍，在熔炼过程中，还可加入与纳米银溶胶等重量的蒸馏水，蒸馏水可对熔融混合物起到