[发明专利]新型纳米Ag/TiO2改性抗菌、阻燃聚丙烯塑料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚丙烯塑料的制备方法，特别涉及一种采用纳米Ag/TiO₂改性的具有抗菌以及阻燃性能的聚丙烯塑料的制备方法。

背景技术

进入21世纪以来，塑料制品已成为人们的日常生活中必不可少的一部分，其广泛应用于我们生活的每一个细节，例如在人们日常接触的各种家用电器（电话、洗衣机、电脑、电器开关等）当中已经大量采用了塑料制品。另一方面由于环境污染等原因的影响，这些人们日常接触的这些塑料制品的表面往往会带有大量的细菌，成为一个个细菌污染源和疾病传播源。据统计，全世界每年死亡人数中大约有1700万人是因细菌传染而引起的。那么发展和研究具有抗菌性能的新型塑料制品，对于改善人们的生活环境，减少疾病发生率、保护人类身体健康等方面都具有十分重要的现实意义。

抗菌塑料是一类具有抑菌和杀菌性能的新型材料，是指在塑料中添加抗菌剂，使塑料制品本身具有抑菌性，在一定时间内将粘在塑料上的细菌杀死或抑制其繁殖。制备抗菌塑料一般采用向树脂中添加抗菌剂或抗菌母料的方法。抗菌母料是由抗菌剂加工成的高浓度母粒。将抗菌母料加入塑料中进行加工。有利于抗菌剂的分散，能够充分发挥其抗菌效果。

塑料用抗菌剂主要分为有机和无机抗菌剂，以及近年来发展的无机-有机复合抗菌剂。无机类抗菌剂多为金属离子类抗菌剂，由载体和抗菌成分组成。这种抗菌剂利用离子交换、吸附、沉淀等方法将金属离子附着在沸石、二氧化钛、陶瓷、磷灰石等载体上。抗菌成分为银离子、锌离子、铜离子等，其中由于银离子抗菌力最强，所以应用较多。但其化学性质活，易转变为棕色的氧化银或经紫外光催化还原为黑色的单质银，制约了其在更多范围的应用。

无机抗菌剂可以直接添加到树脂中，又可先制成抗菌母料。这种抗菌剂耐热温度可达270℃以上，能够用于PE、PP、PVC、PS、ABS聚酯等塑料中。无机抗菌剂具有长效、不产生耐药性等优点，在塑料用抗菌剂的发展中占有很大优势。无机抗菌剂的杀菌和抑菌机理是，无机抗菌剂中重金属离子易与蛋白质结合，所以当生长在塑料表面的微生物接触到塑料中的抗菌成分时，金属离子强烈吸附细菌。由于金属离子与细菌细胞中酶的结合，破坏了酶的空间结构和活性，使微生物的新陈代谢不可能进行，从而起到杀菌和抑菌的作用。

有机抗菌剂包括天然和合成两大系列。天然抗菌剂主要是从动植物中提炼精制而成的，例如山嵛、孟宗竹、薄荷、柠檬叶等的提取物，蟹和虾中提炼的壳聚糖等。有机抗菌剂灭菌速度快，有的能有效杀抑霉菌，但其除使用的安全性较差外，还存在耐热性差、易水解、使用寿命短等问题。

另一类抗菌剂是无机-有机复合抗菌剂，其以层状金属氧化物为母体，利用层间插入反应，将银络合物或其它有机抗菌剂置入层间。层状无机-有机抗菌剂除避免了着色不良之外，还具有稳定性好、寿命长、抗菌效率高等特点。

纳米抗菌材料添加在塑料之中，制成纳米抗菌塑料，使塑料制品除保持原有性能之外，还具有优异的纳米材料特性和抗菌功能，具有广阔的应用前景。纳米抗菌塑料与普通抗菌塑料相比，具有耐老化，耐高温，综合性能优良，抗菌性稳定，长久等优点，扩大了应用范围，提高了应用等级。

但是，利用无机抗菌剂都需要解决无机纳米粒子与塑料的相容性问题，尽管目前关于纳米粒子表面改性方法有很多，可以在一定程度上解决无机纳米粒子和塑料的相容性。但事实上无机纳米粒子的表面处理需要花费很长时间和资金，而且很难进行大规模生产。而且目前一般的有机抗菌剂由于分解温度低，加工过程中分解可能性大，对环境可能造成污染。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种新型纳米改性具有抗菌性能，同时兼具阻燃性的聚丙烯塑料的制备方法。

为了实现以上发明目的，本发明采用以下技术方案：一种新型纳米Ag/TiO₂改性抗菌、阻燃聚丙烯塑料的制备方法，于包括以下步骤：

（1）    按以下重量配比准备原料：共聚聚丙烯 100份；纳米Ag 2～5份；纳米TiO₂ 1～2份；十溴二苯醚 10～25份；分散剂 1～2份；抗氧剂 1～2份；

（2）    将共聚聚丙烯、十溴二苯醚、分散剂和抗氧剂在高速混合机中混合，再分多次缓慢加入纳米Ag和纳米TiO₂混合物，继续混合5h；

（3）    混合物加入双螺杆挤出机，于170～220℃下挤出造粒，粒料在90℃烘干10h。

 

所述纳米TiO₂粒径为10～20nm，所述纳米Ag粒径为20～30nm。