一种塑料用纳米抗菌剂及其制备方法与流程

1.本发明涉及塑料加工技术领域，更具体地说，本发明涉及一种塑料用纳米抗菌剂及其制备方法。


背景技术：

2.塑料是指以高分子量的合成树脂为主要组分，加入适当添加剂，如增塑剂、稳定剂、抗氧化剂、阻燃剂、着色剂等，经加工成型的塑性(柔韧性)材料，或固化交联形成的刚性材料。有很多塑料材料的应用范围非常有限，这是因为它们要么不具备所需的物理性质，要么其加工性能非常差，加工助剂正是用来增强塑料的熔体加工性、提高产量、减少停车检修时间以及提供产品更好的质量的。特别是我们接触和使用频繁的日用塑料制品，如抗菌牙刷、抗菌塑料砧板、抗菌拖鞋、婴儿奶嘴和高档室内涂料。人们对这些亲密接触的日用塑料制品要求更高，既要无毒抗菌，又要美观耐用。单质银具有广谱高效的杀菌能力，持久、不分解的特性，是效果非常好的抗菌剂。当今社会科技的发展，纳米技术逐渐成熟，纳米银被发现比表面积相对于单质银来说大幅提高，表面原子占更大比例，杀菌活性也大幅度提高，因此纳米银被作为这些日常抗菌塑料制品中抗菌剂的首选。
3.现有的塑料用纳米抗菌剂多采用纳米银作为抗菌材料，使用过程中与水接触时银离子易析出，使得塑料的抗菌性能较差，而且单独使用纳米银作为抗菌材料，塑料的抗菌性能不足，不能满足人们的使用需求。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种塑料用纳米抗菌剂及其制备方法，本发明所要解决的问题是：如何利用纳米抗菌及提高塑料的抗菌性能，减缓塑料抗菌性的降低。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种塑料用纳米抗菌剂，包括以下重量份的原料：载银二氧化钛40
‑
60份、改性纳米氧化锌40
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50份、抗菌液20
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30份、偶联剂2
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6份、沸石粉60
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80份、氯化银20
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30份和碱性氨基酸1
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5份。
6.在一个优选的实施方式中，包括以下重量份的原料：载银二氧化钛45
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55份、改性纳米氧化锌43
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47份、抗菌液23
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27份、偶联剂3
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5份、沸石粉65
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75份、氯化银23
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27份和碱性氨基酸2
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4份。
7.在一个优选的实施方式中，包括以下重量份的原料：载银二氧化钛50份、改性纳米氧化锌45份、抗菌液25份、偶联剂4份、沸石粉70份、氯化银25份和碱性氨基酸3份。
8.在一个优选的实施方式中，所述抗菌液包括以下重量份的原料：金银花10
‑
20份、黄岑10
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20份、白芷5
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15份、连翘10
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20份、大青叶5
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10份、野菊花10
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20份、陈皮10
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20份、马齿苋8
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12份、黄荆5
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15份、甘草10
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20份。
9.在一个优选的实施方式中，所述偶联剂为硅烷偶联剂，所述碱性氨基酸为赖氨酸、精氨酸、组氨酸、色氨酸中一种或者多种，所述沸石粉的粒径为50
‑
100nm。
10.本发明还提供一种塑料用纳米抗菌剂的制备方法，具体制备步骤如下：
11.步骤一：载银二氧化钛的制备，称取一定量的纳米二氧化钛加入到硝酸银水溶液中，然后加热温度至65
‑
75℃，旋转蒸发、煅烧后得到载银二氧化钛备用；
12.步骤二：改性纳米氧化锌的制备，称取纳米氧化锌粒子加入到反应容器中，向反应容器中加入乙醇、水和偶联剂混合均匀，在35
‑
45℃下超声分散得到分散液，将分散液回流反应10
‑
20h得到活性纳米氧化锌，向活性纳米氧化锌中加入十二烷基硫酸钠分散剂和水超声搅拌分散，分散完成后加入季铵盐溶液，搅拌混合均匀后进行旋转蒸发、煅烧后得到改性纳米氧化锌备用；
13.步骤三：抗菌液的制备，称取金银花、黄岑、白芷、连翘、大青叶、野菊花、陈皮、马齿苋、黄荆和甘草，将称取的金银花、黄岑、白芷、连翘、大青叶、野菊花、陈皮、马齿苋、黄荆和甘草混合粉碎后加水煎煮两次，煎煮完成后过滤收集煎煮液得到抗菌液备用；
14.步骤四：将步骤一得到的载银二氧化钛、步骤二得到的改性纳米氧化锌和偶联剂、沸石粉、氯化银和碱性氨基酸混合均匀，在3000
‑
4000r/min的速度下离心分离10
‑
15min，取下层沉淀在350
‑
400℃烘箱中烘烤，烘烤完成后研磨过筛得到固体颗粒；
15.步骤五：将步骤四中得到的固体颗粒浸泡于抗菌液中，加热温度至50
‑
70℃浸泡6
‑
10h，浸泡完全后在烘箱中进行干燥，使得固体颗粒的含水率为15
‑
30％时得到塑料用纳米抗菌剂。
16.在一个优选的实施方式中，所述步骤一中二氧化钛的载银量为二氧化钛质量的1
‑
2％，所述步骤一中煅烧时温度为400
‑
600℃。
17.在一个优选的实施方式中，所述步骤二中超声分散的频率为75
‑
85hz，超声分散的时间为40
‑
50min，所述步骤二中煅烧温度为150
‑
170℃。
18.在一个优选的实施方式中，所述步骤三中第一次煎煮加入6
‑
8倍的水，煎煮温度为80
‑
90℃，煎煮时间为2
‑
3h，第二次煎煮加入4
‑
6倍的水，煎煮温度为85
‑
95℃，煎煮时间为3
‑
5h。
19.在一个优选的实施方式中，所述步骤四中烘箱烘烤时间为3
‑
5h，所述固体颗粒过筛时采用100
‑
150目筛，所述步骤五中烘箱的烘烤温度为120
‑
160℃。
20.本发明的技术效果和优点：
21.1、采用本发明的原料配方所制备出的塑料用纳米抗菌剂，添加有载银二氧化钛、改性纳米氧化锌、沸石粉、氯化银和碱性氨基酸，将银离子负载在二氧化钛上，并利用季铵盐溶液对纳米氧化锌进行改性，将载银二氧化钛和改性纳米氧化锌嵌入具有纳米孔洞的沸石粉中，能够防止银离子从水中析出，减缓塑料抗菌性能的降低，载银二氧化钛能够增强塑料的光催化抗菌效果，使得塑料的整体抗菌效果更好，而利用季铵盐容纳米氧化锌进行改性使得塑料的抗菌效果更好，通过添加有氯化银和碱性氨基酸在提高塑料抗菌性能的同时能够使得纳米抗菌剂在塑料粒子中的分散效果更好；
22.2、本发明通过添加有抗菌液，抗菌液采用金银花、黄岑、白芷、连翘、大青叶、野菊花、陈皮、马齿苋、黄荆和甘草煎煮提取而成，利用多种植物提取液的抗菌性能对纳米颗粒浸泡，使得纳米抗菌剂的抗菌效果更好，能够有效抑制生活中常见的细菌菌群，提高人们的生活质量。
具体实施方式
23.下面将结合本发明中的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.实施例1：
25.本发明提供了一种塑料用纳米抗菌剂，包括以下重量份的原料：载银二氧化钛40份、改性纳米氧化锌40份、抗菌液20份、偶联剂2份、沸石粉60份、氯化银20份和碱性氨基酸2份。
26.在一个优选的实施方式中，所述抗菌液包括以下重量份的原料：金银花15份、黄岑15份、白芷10份、连翘15份、大青叶8份、野菊花15份、陈皮15份、马齿苋10份、黄荆10份、甘草15份。
27.在一个优选的实施方式中，所述偶联剂为硅烷偶联剂，所述碱性氨基酸为赖氨酸、精氨酸、组氨酸、色氨酸中一种或者多种，所述沸石粉的粒径为50
‑
100nm。
28.本发明还提供一种塑料用纳米抗菌剂的制备方法，具体制备步骤如下：
29.步骤一：载银二氧化钛的制备，称取一定量的纳米二氧化钛加入到硝酸银水溶液中，然后加热温度至70℃，旋转蒸发、煅烧后得到载银二氧化钛备用；
30.步骤二：改性纳米氧化锌的制备，称取纳米氧化锌粒子加入到反应容器中，向反应容器中加入乙醇、水和偶联剂混合均匀，在40℃下超声分散得到分散液，将分散液回流反应15h得到活性纳米氧化锌，向活性纳米氧化锌中加入十二烷基硫酸钠分散剂和水超声搅拌分散，分散完成后加入季铵盐溶液，搅拌混合均匀后进行旋转蒸发、煅烧后得到改性纳米氧化锌备用；
31.步骤三：抗菌液的制备，称取金银花、黄岑、白芷、连翘、大青叶、野菊花、陈皮、马齿苋、黄荆和甘草，将称取的金银花、黄岑、白芷、连翘、大青叶、野菊花、陈皮、马齿苋、黄荆和甘草混合粉碎后加水煎煮两次，煎煮完成后过滤收集煎煮液得到抗菌液备用；
32.步骤四：将步骤一得到的载银二氧化钛、步骤二得到的改性纳米氧化锌和偶联剂、沸石粉、氯化银和碱性氨基酸混合均匀，在3500r/min的速度下离心分离13min，取下层沉淀在380℃烘箱中烘烤，烘烤完成后研磨过筛得到固体颗粒；
33.步骤五：将步骤四中得到的固体颗粒浸泡于抗菌液中，加热温度至60℃浸泡8h，浸泡完全后在烘箱中进行干燥，使得固体颗粒的含水率为23％时得到塑料用纳米抗菌剂。
34.在一个优选的实施方式中，所述步骤一中二氧化钛的载银量为二氧化钛质量的1.5％，所述步骤一中煅烧时温度为500℃。
35.在一个优选的实施方式中，所述步骤二中超声分散的频率为80hz，超声分散的时间为45min，所述步骤二中煅烧温度为160℃。
36.在一个优选的实施方式中，所述步骤三中第一次煎煮加入7倍的水，煎煮温度为85℃，煎煮时间为2.5h，第二次煎煮加入5倍的水，煎煮温度为90℃，煎煮时间为4h。
37.在一个优选的实施方式中，所述步骤四中烘箱烘烤时间为4h，所述固体颗粒过筛时采用120目筛，所述步骤五中烘箱的烘烤温度为140℃。
38.实施例2：
39.与实施例1不同的是，本发明提供了一种塑料用纳米抗菌剂，载银二氧化钛50份、改性纳米氧化锌45份、抗菌液25份、偶联剂4份、沸石粉70份、氯化银25份和碱性氨基酸3份。
40.实施例3：
41.与实施例1
‑
2均不同的是，本发明提供了一种塑料用纳米抗菌剂，包括以下重量份的原料：载银二氧化钛60份、改性纳米氧化锌50份、抗菌液30份、偶联剂6份、沸石粉80份、氯化银30份和碱性氨基酸4份。
42.实施例4：
43.本发明提供了一种塑料用纳米抗菌剂，包括以下重量份的原料：载银二氧化钛50份、改性纳米氧化锌45份、抗菌液25份、偶联剂4份、沸石粉70份、氯化银25份和碱性氨基酸3份。
44.在一个优选的实施方式中，所述抗菌液包括以下重量份的原料：金银花10份、黄岑10份、白芷10份、连翘10份、大青叶8份、野菊花13份、陈皮10份、马齿苋10份、黄荆8份、甘草10份。
45.在一个优选的实施方式中，所述偶联剂为硅烷偶联剂，所述碱性氨基酸为赖氨酸、精氨酸、组氨酸、色氨酸中一种或者多种，所述沸石粉的粒径为50
‑
100nm。
46.本发明还提供一种塑料用纳米抗菌剂的制备方法，具体制备步骤如下：
47.步骤一：载银二氧化钛的制备，称取一定量的纳米二氧化钛加入到硝酸银水溶液中，然后加热温度至70℃，旋转蒸发、煅烧后得到载银二氧化钛备用；
48.步骤二：改性纳米氧化锌的制备，称取纳米氧化锌粒子加入到反应容器中，向反应容器中加入乙醇、水和偶联剂混合均匀，在40℃下超声分散得到分散液，将分散液回流反应15h得到活性纳米氧化锌，向活性纳米氧化锌中加入十二烷基硫酸钠分散剂和水超声搅拌分散，分散完成后加入季铵盐溶液，搅拌混合均匀后进行旋转蒸发、煅烧后得到改性纳米氧化锌备用；
49.步骤三：抗菌液的制备，称取金银花、黄岑、白芷、连翘、大青叶、野菊花、陈皮、马齿苋、黄荆和甘草，将称取的金银花、黄岑、白芷、连翘、大青叶、野菊花、陈皮、马齿苋、黄荆和甘草混合粉碎后加水煎煮两次，煎煮完成后过滤收集煎煮液得到抗菌液备用；
50.步骤四：将步骤一得到的载银二氧化钛、步骤二得到的改性纳米氧化锌和偶联剂、沸石粉、氯化银和碱性氨基酸混合均匀，在3500r/min的速度下离心分离13min，取下层沉淀在380℃烘箱中烘烤，烘烤完成后研磨过筛得到固体颗粒；
51.步骤五：将步骤四中得到的固体颗粒浸泡于抗菌液中，加热温度至60℃浸泡8h，浸泡完全后在烘箱中进行干燥，使得固体颗粒的含水率为23％时得到塑料用纳米抗菌剂。
52.在一个优选的实施方式中，所述步骤一中二氧化钛的载银量为二氧化钛质量的1.5％，所述步骤一中煅烧时温度为500℃。
53.在一个优选的实施方式中，所述步骤二中超声分散的频率为80hz，超声分散的时间为45min，所述步骤二中煅烧温度为160℃。
54.在一个优选的实施方式中，所述步骤三中第一次煎煮加入7倍的水，煎煮温度为85℃，煎煮时间为2.5h，第二次煎煮加入5倍的水，煎煮温度为90℃，煎煮时间为4h。
55.在一个优选的实施方式中，所述步骤四中烘箱烘烤时间为4h，所述固体颗粒过筛时采用120目筛，所述步骤五中烘箱的烘烤温度为140℃。
56.实施例5：
57.与实施例4不同的是，一种塑料用纳米抗菌剂，所述抗菌液包括以下重量份的原料：金银花20份、黄岑20份、白芷10份、连翘20份、大青叶10份、野菊花20份、陈皮20份、马齿苋10份、黄荆12份、甘草20份。
58.分别取上述实施例1
‑
5所制得的塑料用纳米抗菌剂分别作为实验组1、实验组2、实验组3、实验组4和实验组5，并将选取的塑料添加剂加入到abs切片中生产abs塑料，选取直接用abs切片生产的abs塑料作为对照组，然后对实验组和对照组生产的abs塑料进行抗菌率(％)的检测，检测时对刚生产的abs塑料进行抗菌率检测，然后将选取的abs塑料在水中浸泡20天后再进行抗菌率检测，测试结果如表一：
[0059][0060]
表一
[0061]
由表一可知，采用本发明塑料用纳米抗菌剂生产的abs塑料相比较直接用abs切片生产的塑料抗菌率较高，而且在水中浸泡相同时间后本发明生产的abs塑料抗菌率下降较少，实施例4和实施例5改变抗菌液的配比，采用实施例5中抗菌液的配生产的abs塑料抗菌性较好，添加有载银二氧化钛、改性纳米氧化锌、沸石粉、氯化银和碱性氨基酸，将银离子负载在二氧化钛上，并利用季铵盐溶液对纳米氧化锌进行改性，将载银二氧化钛和改性纳米氧化锌嵌入具有纳米孔洞的沸石粉中，能够防止银离子从水中析出，减缓塑料抗菌性能的降低，载银二氧化钛能够增强塑料的光催化抗菌效果，使得塑料的整体抗菌效果更好，而利用季铵盐容纳米氧化锌进行改性使得塑料的抗菌效果更好，通过添加有氯化银和碱性氨基酸在提高塑料抗菌性能的同时能够使得纳米抗菌剂在塑料粒子中的分散效果更好，通过添加有抗菌液，抗菌液采用金银花、黄岑、白芷、连翘、大青叶、野菊花、陈皮、马齿苋、黄荆和甘草煎煮提取而成，利用多种植物提取液的抗菌性能对纳米颗粒浸泡，使得纳米抗菌剂的抗菌效果更好，能够有效抑制生活中常见的细菌菌群，提高人们的生活质量。
[0062]
最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。