[发明专利]一种无机抗菌塑料薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无机纳米载银抗菌剂的应用，特别涉及一种载银量大且变色性能稳定的银离子无机抗菌剂在塑料薄膜中的应用方法。

背景技术

目前日用产品的消毒抗菌化、生活环境的清洁化已经成为一种社会发展潮流。抗菌塑料中使用的抗菌剂可归为无机类、有机类和天然类。有机类抗菌剂存在毒理安全差，化学稳定性差，会使微生物产生的耐药性；易迁移耐久性差，特别是耐热差，许多抗菌塑料在加工高温下抗菌成份易分解。天然类抗菌剂在高温下易炭化分解，应用范围窄，抗菌效果差。无机抗菌剂通过将无机抗菌材料固有的稳定和抗菌成分的高效性、广谱性相结合，成功地克服了以上缺点。1983年日本品川燃料株式会社在全球首次推出载银无机抗菌剂-Zeomic，它将银离子与沸石晶格中的钠离子进行交换后，将银离子负载在沸石上，形成新型无机抗菌材料，将这种材料很好地应用到塑料薄膜制备中。但由于目前该产品粒度大，一般为1微米，影响塑料薄膜的透明度同时易变色，长期保存和使用过程中容易变黄变黑。

发明内容

本发明为解决上述技术现状而开发一种透明性好不泛黄各项性能稳定的含银离子无机抗菌塑料薄膜。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种无机抗菌塑料薄膜及其制备方法，其步骤如下；

1、制备一种银离子无机抗菌剂，分子通式：AgZr₂(PO4)₃，其中银离子重量百分比为2～15％，磷酸锆重量百分比为85％～98％。采用常规精细化工流程，反应温度为60℃～90℃，反应时间为2～4小时，原料为可溶性锆盐氧氯化锆、硝酸银。合成时控制溶液的pH值大于10；洗净干燥，对抗菌粉煅烧2小时980～1200℃，得到平均粒径在70nm~150nm片型晶体。

2、采用分子量6000～10000聚烯烃超分散剂，将银离子无机抗菌剂包膜处理。

3、在聚乙烯塑料中添加0.2％～1.0％的银离子无机抗菌剂采用共混螺杆挤出制成含银离子无机抗菌剂20％的聚乙烯母粒。

4、在挤出吹膜工艺中，添加以上含银离子无机抗菌剂聚乙烯母粒1％～5％。

本发明采用上海博纳维来新材料有限公司提供的载银量大且变色性能等稳定的银离子无机抗菌剂，将其很好地分散到聚乙烯树脂中，并通过改进挤出、吹塑生产工艺、设备获得最终薄膜制品良好的透明度、外观特性、力学性能及很好的广谱抗菌性，其有关抗菌塑料薄膜的机械力学性能符合GB/T 4456-1996《包装用聚乙烯吹塑薄膜》标准。其薄膜的抗菌效果：24小时内抗菌率指标：含抗菌剂0.2～1.0％，抗菌率>90％。其安全性LD₅₀≥5000mg/kg；其长效性薄膜在57℃水浴浸泡3周后抗菌率仍≥90％以上。

具体实施方式

本产品研制过程中，采用了抗菌剂与PE树脂注融的原理，为捏合和挤出吹塑工艺的结合。技术路线主要按以下四个步骤进行：

(1)无机纳米载银磷酸锆抗菌粉的制备

以氧氯化锆和磷酸为原料，用加热回流法制得磷酸锆载体，控制其形貌和粒径大小。用去离子水将磷酸锆载体洗涤干净，再加热进行银离子的交换和吸附，再干燥、煅烧、气流粉碎处理。

(2)解决无机纳米抗菌粉

进行气流粉碎时，将分散剂通过旁路液体加料口加入气流粉碎机中，利用高速气流的运动，将分散剂均匀的附着在抗菌剂的表面形成薄膜，防止抗菌剂的二次团聚，提高分散性。

主要工作是选择适当分散剂和添加量，以及分散剂的加入速度。

(3)抗菌塑料母粒的制成

将无机纳米抗菌粉与PE树脂混熔制成塑料母粒，采用硅烷偶联剂，解决两者的结合性及相容性问题。

将经过分散处理的无机纳米抗菌粉加入高速混合机内，开启高速混合机，通过液体加料口缓慢加入偶联剂，使混合均匀。关闭高速混合机，加入塑料树脂和分散助剂。再次开启高速混合机至混合均匀。将混合的原料加入双螺杆挤出机内熔融加工成高浓缩抗菌塑料母粒。主要工作是选择适当的偶联剂，分散剂和添加量，各种助剂配合使用的协同作用，以及恰当的加工工艺。

(4)工艺的改革

在吹膜、流延过程中，调整各加工参数确保吹膜工艺中抗菌母粒的添加对树脂力学性能无影响，同时使抗菌剂抗菌性能的充分发挥，并保证制品良好的外观和透明度，主要工作是确定薄膜配方，吹膜流延工艺参数和抗菌母粒的添加量。

①确定合理配方