一種抗菌型高強(qiáng)聚碳酸酯復(fù)合材料及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及聚碳酸酯復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種抗菌型高強(qiáng)聚碳酸酯復(fù)合 材料及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚碳酸酯是一種應(yīng)用廣泛的綜合性能優(yōu)良的聚合物，具有突出的抗沖擊能力，并 具有較高的耐熱性和耐寒性，是近幾年使用最為頻繁的工程塑料之一，在光學(xué)、電子電氣、 汽車、建筑、辦公設(shè)備、包裝、運(yùn)動器材、醫(yī)療保健等領(lǐng)域有著廣泛的用途。
[0003] 按照傳統(tǒng)的觀念，塑料光潔密實(shí)，有害微生物難以附著并侵蝕。但實(shí)際上，塑料也 會受到細(xì)菌的污染。近年來，隨著人民生活水平的提高和衛(wèi)生意識的增強(qiáng)，對各種抗菌材料 制品的需求不斷增強(qiáng)，其中抗菌塑料制品占很大的比重。納米抗菌材料是近年來出現(xiàn)一種 新型抗菌材料，它克服了傳統(tǒng)有機(jī)抗菌產(chǎn)品在安全性、光譜性、抗藥性和耐熱加工等方面的 缺陷，能滿足人們生活舒適水平與衛(wèi)生水平不斷提高的要求。
[0004]傳統(tǒng)的納米抗菌材料制備，主要是通過在塑料造粒過程中加入一定量的抗菌劑來 實(shí)現(xiàn)。抗菌劑的種類很多，包括無機(jī)類抗菌劑、有機(jī)類抗菌劑兩大類，無機(jī)類包括Ag、Zn_沸 石等;有機(jī)類包括季銨鹽類、咪唑類以及吡啶類等等。無機(jī)類抗菌劑和有機(jī)類抗菌劑各有優(yōu) 缺點(diǎn)，無機(jī)類耐熱性較高，但存在Ag系抗菌劑存在成本高，易變色的缺點(diǎn)，在聚碳酸酯的加 工過程中尤其容易發(fā)生變色;有機(jī)類抗菌劑抗菌效率較高，添加量較少，但存在耐熱性差， 易析出，安全性低等缺點(diǎn)。
[0005] 抗菌塑料的開發(fā)和應(yīng)用為保護(hù)人類健康樹立起了一道綠色屏障，對于改善人類生 存環(huán)境，減少疾病，保護(hù)全民健康，具有十分重要的意義。由于抗菌塑料可以從根本上減少 或避免與細(xì)菌的交叉感染，具有抗菌功能的塑料制品普遍受到人們的重視和歡迎，近今年 抗菌塑料得到了前所未有的快速發(fā)展。但目前，就抗菌聚碳酸酯塑料的研制還未有較好的 解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種抗菌型高強(qiáng)聚碳酸酯復(fù)合材料 及制備方法，該聚碳酸酯復(fù)合材料不僅對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌有抑制、殺菌效果，具 有良好的抗菌性能，而且復(fù)合材料力學(xué)強(qiáng)度較高，產(chǎn)品可用于食品、醫(yī)療及電器零部件等產(chǎn) 品領(lǐng)域。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0008] -種抗菌型高強(qiáng)聚碳酸酯復(fù)合材料，所述抗菌型高強(qiáng)聚碳酸酯復(fù)合材料由如下重 量份配比的原料制備而成：
[0009] 聚碳酸酯 100份；
[0010]無機(jī)復(fù)配納米抗菌劑 10-25份；
[0011]相容劑 卜3份。
[0012] 所述無機(jī)復(fù)配納米抗菌劑由改性鈉基蒙脫土和摻雜銀離子的納米二氧化鈦無機(jī) 抗菌粉體按照質(zhì)量比1:1-1:3于室溫下在高速攪拌機(jī)中攪拌3-6分鐘制備形成；
[0013] 所述聚碳酸酯的分子量為5萬-10萬。
[0014] 所述改性鈉基蒙脫土的制備方法是將抗菌劑插層到鈉基蒙脫土片層間，所述鈉基 蒙脫土片層的間距為1 · 5-2 · 2nm〇
[0015] 所述插層是將抗菌劑和鈉基蒙脫土按照質(zhì)量比1:5的比例加入到蒸餾水中制成懸 濁液，所述懸濁液中，蒸餾水與鈉基蒙脫土的質(zhì)量比為30:1-50:1;將懸濁液超聲5-10分鐘， 攪拌20-30分鐘，過濾干燥。
[0016] 作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的抗菌劑是醋酸洗必泰、十六烷基三苯基溴化膦以及吡 啶硫酮鈉中的一種或兩種以上的任意組合。
[0017] 作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的摻雜銀離子的納米二氧化鈦無機(jī)抗菌粉體，所述摻雜 銀離子的納米二氧化鈦無機(jī)抗菌粉體的粒徑在30-60nm;所述摻雜銀離子的納米二氧化鈦 無機(jī)抗菌粉體是將銀離子通過450°C煅燒處理負(fù)載到二氧化鈦上制備而成;所述二氧化鈦 是金紅石型，所述摻雜銀離子的納米二氧化鈦無機(jī)抗菌粉體中銀離子的重量百分比含量為 0·1%-0·5%〇
[0018] 作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的相容劑為高分子相容劑EVA，分子量為1萬-4萬。
[0019] -種用于制備如上所述的抗菌型高強(qiáng)聚碳酸酯復(fù)合材料的方法，其特征在于:所 述方法包括以下步驟：
[0020] 根據(jù)如上記載的聚碳酸酯、無機(jī)復(fù)配納米抗菌劑以及相容劑按照配比關(guān)系在高速 攪拌機(jī)中攪拌3-8分鐘，然后將混合物置于230-245°C的混煉機(jī)中混煉5min，混煉物經(jīng)粉碎 以及干燥后經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)熔融擠出、造粒，得抗菌型高強(qiáng)聚碳酸酯復(fù)合材料。
[0021 ]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果如下：
[0022]本發(fā)明采用無機(jī)復(fù)配納米抗菌劑與聚碳酸酯熔融共混，得到具備抗菌性能的復(fù)合 材料。無機(jī)復(fù)配納米抗菌劑由改性鈉基蒙脫土和納米二氧化鈦組成；由醋酸洗必泰、十六烷 基三苯基溴化膦或吡啶硫酮插層到鈉基蒙脫土片層間制得的新型改性鈉基蒙脫土抗菌劑， 并用于制備抗菌復(fù)合材料，與傳統(tǒng)直接添加抗菌劑的方法相比，該方法具有如下明顯優(yōu)點(diǎn)： 1)抗菌藥物插層改性蒙脫土粉料，可提高抗菌藥物在高分子基體的分散性并利于材料的加 工;2)蒙脫土層狀結(jié)構(gòu)可有效降低抗菌藥物的迀移速度，延緩藥物的釋放速度，延緩藥物的 釋放速度，提高藥物在聚碳酸酯基體中的抗菌穩(wěn)定性，從而實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料長效抗菌、抑菌的 目的；3)小分子抗菌藥物一定程度上可對聚碳酸酯起到一定的增塑效果，而納米結(jié)構(gòu)的蒙 脫土層狀結(jié)構(gòu)則可進(jìn)一步提高抗菌藥物的分散能力，對聚碳酸酯基體進(jìn)一步起到增塑的效 果;4)插層蒙脫土加入聚碳酸酯基體，對基體會起到一定程度上力學(xué)性能增強(qiáng)的效果。另一 方面，本抗菌型聚碳酸酯復(fù)合材料還采用摻雜銀離子的納米二氧化鈦無機(jī)抗菌粉體作為另 一抗菌劑，納米二氧化鈦的使用將進(jìn)一步提高復(fù)合材料的抗菌效果，同時采用納米結(jié)構(gòu)的 二氧化鈦填料可有效的提高復(fù)合材料的力學(xué)強(qiáng)度，進(jìn)一步確保聚碳酸酯復(fù)合材料的綜合性 能。本發(fā)明所制得的抗菌型高強(qiáng)聚碳酸酯復(fù)合材料不僅對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌有抑 制、殺菌效果，具有良好和穩(wěn)定的抗菌性能，而且復(fù)合材料力學(xué)強(qiáng)度較高，產(chǎn)品可用于食品、 醫(yī)療及電器零部件等產(chǎn)品領(lǐng)域。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 基于以上
【發(fā)明內(nèi)容】
，下面申請人再結(jié)合具體的實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一 步的詳細(xì)描述。
[0024] 實(shí)施例1
[0025] -種抗菌型高強(qiáng)聚碳酸酯復(fù)合材料，由原料聚碳酸酯、無機(jī)復(fù)配納米抗菌劑和相 容劑制備而成。按照重量份，上述各原料的重量份分別為:聚碳酸酯(聚碳酸酯子量為5萬_7 萬）1〇〇份;無機(jī)復(fù)配納米抗菌劑(改性鈉基蒙脫土 :摻雜銀離子的納米二氧化鈦無機(jī)抗菌粉 體的質(zhì)量比是2:3,室溫下高速攪拌4分鐘制備而得）15份;相容劑(EVA，分子量為1萬-2萬)2 份。
[0026]改性鈉基蒙脫土制備方法為將抗菌劑插層到鈉基蒙脫土片層間，鈉基蒙脫土片層 間距為1.5-2.2nm;其中抗菌劑為醋酸洗必泰;其插層工藝為將抗菌劑和鈉基蒙脫土以質(zhì)量 比1:5的比例加入到蒸餾水(蒸餾水與鈉基蒙脫土的質(zhì)量比為30:1)中制成懸濁液，將該懸 濁液超聲6分鐘，然后攪拌20分鐘，過濾干燥即可。
[0027]摻雜銀離子的納米二氧化鈦無機(jī)抗菌粉體的粒徑在30-60nm;其中銀離子通過450 °0煅燒處理負(fù)載到二氧化鈦上制備而成，二氧化鈦采用金紅石型，所述摻雜銀離子的納米 二氧化鈦無機(jī)抗菌粉體中銀離子重量百分比含量為0.3%。
[0028]上述抗菌型高強(qiáng)聚碳酸酯復(fù)合材料的制備方法:根據(jù)如上記載的聚碳酸酯、無機(jī) 復(fù)配納米抗菌劑以及相容劑按照配比關(guān)系在高速攪拌機(jī)中攪拌5分鐘，然后將混合物置于 235°C的混煉機(jī)中混煉5min，混煉物經(jīng)粉碎、干燥后經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)熔融擠出、造粒，即得抗 菌型高強(qiáng)聚碳酸酯復(fù)合材料。
[0029] 實(shí)施例2
[0030] -種抗菌型高強(qiáng)聚碳酸酯復(fù)合材料，由原料聚碳酸酯、無機(jī)復(fù)配納米抗菌劑和相 容劑制備而成。按照重量份，上述各原料的重量份分別為：聚碳酸酯（聚碳酸酯分子量為8 萬-10萬）1〇〇份;無機(jī)復(fù)配納米抗菌劑(改性鈉基蒙脫土 :摻雜銀離子的納米二氧化鈦無機(jī) 抗菌粉體的質(zhì)量比是1:1，室溫下高速攪拌6分鐘制備而得)20份;相容劑(EVA，分子量為3 萬-4萬)2.5份。
[0031] 改性鈉基蒙脫土制備方法為將抗菌劑插層到鈉基蒙脫土片層間，鈉基蒙脫土片層 間距為1.5-2.2nm;其中抗菌劑為十六烷基三苯基溴化鱗;其插層工藝為將抗菌劑和鈉基蒙 脫土以質(zhì)量比1:5的比例加入到蒸餾水(蒸餾水與鈉基蒙脫土的質(zhì)量比為50:1)中制成懸濁 液，將該懸濁液超聲10分鐘，然后攪拌20分鐘，過濾干燥即可。
[0032] 所述摻雜銀離子的納米二氧化鈦無機(jī)抗菌粉體的粒徑為30-60nm;其中銀離子通 過450°C煅燒處理負(fù)