[发明专利]一种无机纳米抗菌塑料及其制备方法和在供水管中的应用

说明书

本发明属于塑料领域，公开了一种无机纳米抗菌塑料及其制备方法和在供水管中的应用。所述无机纳米抗菌塑料包括如下重量配比的原料组分：基体树脂60‑70份，无机非金属纳米填料3‑15份，偶联剂5‑15份，热稳定剂6‑12份，抗氧剂5‑10份，紫外线吸收剂8‑15份；所述基体树脂是指PE、PP‑R或PP；所述无机非金属纳米填料包括纳米SiO₂、纳米ZnO和纳米TiO₂中的至少一种。将无机非金属纳米填料与偶联剂经改性反应后高能球磨，得到了无机纳米抗菌剂，然后与基体树脂、热稳定剂、抗氧剂和紫外线吸收剂混合挤出，得到无机纳米抗菌塑料。所得产物具有抗菌效果持久、抗菌效率高等优点。

技术领域

本发明属于塑料领域，具体涉及一种无机纳米抗菌塑料及其制备方法和在供水管中的应用。

背景技术

当前，随着生活质量的提高，人们的饮水质量、安全问题受到越来越多的关注，这些关乎人们安全的问题不容忽视。目前，城市和农村基本上在使用统一处理的自来水。上世纪及以前，用于输送自来水的供水管材料一般为金属管、合金管等，这些管材制造成本高，长期使用易被腐蚀，并且具有使用寿命不长、不抗菌等缺陷。为了弥补以上供水管材料的不足，近十几年来，大量的以PE、PP-R或PP塑料材料为代表的塑料供水管道成为金属、合金管道的替代品，这是因为塑料具有制造成本低、耐腐蚀、寿命长、加工容易等优点。然而，为了达到健康饮水的目的，自来水中不宜存在细菌、微生物等，单纯以PE、PP-R或PP为代表的通用塑料制成的管材并不能实现抗菌的目的。因此，具有抗菌性能的PE、PP-R、PP管材应运而生。

为了实现管材的抗菌性，达到能抑制或杀灭输水管道中细菌的目的，通常在生产PE、PP-R或PP管道时在母料中加入抗菌剂。研究发现，纳米抗菌剂具有很好的抗菌效果，可在抗菌的同时增加材料的力学性能。目前，常用的抗菌剂包括无机纳米抗菌剂、有机高分子抗菌剂(酰基苯胺类、季铵盐类、酚类等)和天然抗菌剂等几类。尽管抗菌剂的种类很多，但能用于塑料中的抗菌剂为数不多，最常见的是有机抗菌剂中的水杨酰胺衍生物抗菌剂、季铵盐类抗菌剂、季膦盐类抗菌剂等，无机纳米抗菌剂中的纳米银、铜、锌等金属及其离子，或者是无机纳米抗菌剂中的无机非金属纳米抗菌剂：纳米二氧化硅(SiO₂)、纳米氧化锌(ZnO)、纳米二氧化钛(TiO₂)等。

中国发明专利CN108948503A，公开了一种PP-R管材抗菌着色母粒及其制备方法：将纳米银粉、纳米氧化锌按比例混合均匀，将其分散在溶剂中，加入基体树脂使其溶解，之后将混合液加热回流，干燥、研磨，形成抗菌粉末，最后将抗菌粉末与颜料、分散剂、钛白粉、基体树脂在混合机中混合均匀，挤出母粒。该发明稳定性好，生产工艺简单，抗菌性持久。但该抗菌母粒使用了纳米银抗菌剂，属于重金属离子，具有毒性，溶出的银离子可能会导致自来水中的银离子超标，危害人们的健康。另外，该方法制备的抗菌母粒中纳米抗菌剂会出现团聚的问题，影响抗菌剂的抗菌效果。

中国发明专利CN105837918A公开了一种高分子季铵盐抗菌管及其制备方法，该发明采用纳米蛭石作为抗菌载体及抗菌体，由于纳米级蛭石具有丰富的气孔表面，能够最好的共价接枝有机季铵盐抗菌剂，且纳米蛭石富含镁、钾、铝等阳离子，能够侵入细菌细胞壁与银离子结合，杀死细菌。但此种抗菌管含有蛭石粉，其内部含有镁、钾、铝等金属离子，具有一定的毒性，危害健康安全，并且此抗菌剂具有易迁移、抗菌寿命短等缺点。另外此有机高分子抗菌剂在加工时易因加工温度过高而导致其分解失效，且分解物质存在毒性。

发明内容

针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种无机纳米抗菌塑料。该无机纳米抗菌塑料安全性高、抑菌效果好、杀菌范围广、无损耗，并且具有长期有效性的非迁移型无机纳米抗菌效果。

本发明的另一目的在于提供上述无机纳米抗菌塑料的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述无机纳米抗菌塑料在制备供水管中的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：