公共交通工具手拉环硅胶抗菌套及制备方法与流程

1.本技术涉及硅胶制品领域，更具体地说，它涉及公共交通工具手拉环硅胶抗菌套及制备方法。


背景技术：

2.在日常生活中，公共交通工具具有经济、低碳和便利等优点，成为很多人们首选出行的方式，现有的公交及地铁等公共交通工具，均设置有手拉环，手拉环通过拉带固定在公交车或地铁车厢的内顶部，当乘客握住手拉环时，一定程度上解决了乘客在车厢的安全问题。
3.由于手拉环每天被不同乘客的手握住过，因此手拉环表面是公共交通工具中，细菌和真菌最滋生的地方，从而手拉环外表面会设置有抗菌硅胶套，抗菌硅胶套中添加有抗菌剂，抗菌剂不仅能够抑制微生物的生长，而且具有杀死微生物的能力。相关技术通过在硅胶体系中加入抗菌剂，以提高硅胶的抗菌性，如在硅胶体系中加入银离子及其化合物，银离子导致细菌等微生物的dna分子结构变性，使细菌失活，从而达到抗菌的效果。
4.针对上述中的相关技术，发明人发现，由于乘客在握持硅胶套的过程中，摩擦和手汗等因素都会对硅胶套产生影响，在不断重复使用的过程中，常发现硅胶套的抗菌耐久性变差，需要改进。


技术实现要素：

5.为了提高硅胶抗菌套的抗菌耐久性，本技术提供一种公共交通工具手拉环硅胶抗菌套及制备方法。
6.第一方面，本技术提供公共交通工具手拉环硅胶抗菌套，采用如下方案：公共交通工具手拉环硅胶抗菌套，包括以下重量份的原料制成：聚硅氧烷700-912份；碳化硅-纳米银杂化颗粒70-91份；偶联剂16-21份；固化剂11-16份；所述碳化硅-纳米银杂化颗粒的制备原料包括碳化硅颗粒、硝酸银、还原剂和分散剂，所述碳化硅颗粒、硝酸银、还原剂和分散剂的重量比为10：(17-20)：(5-8)：(1-2)。
7.通过采用本技术的上述技术方案，碳化硅-纳米银杂化颗粒不仅具有良好的抗菌效果，且具有比表面积大、高硬度、耐腐的特点，纳米银颗粒包覆于碳化硅颗粒，并通过偶联剂改变碳化硅-纳米银杂化颗粒的界面性能，使碳化硅-纳米银颗粒均匀的分布在硅橡胶基体中，碳化硅颗粒对纳米银颗粒起到一定的保护作用，并提高了纳米银在硅橡胶基体中的相容性，实现抗菌的效果且起到延长抗菌时间的作用，制得的抗菌硅胶套具有良好的抗菌性、耐腐性和耐磨性。
8.优选的，所述碳化硅颗粒为预处理碳化硅颗粒，所述预处理碳化硅颗粒的预处理
步骤为：将所述碳化硅颗粒加入氢氟酸与盐酸混合溶液中，酸洗8-10min，过滤分离，水洗，干燥，得到预处理碳化硅颗粒，所述碳化硅颗粒、氢氟酸和盐酸的重量比为2：(2-3)：(4-5)。
9.通过采用本技术的上述技术方案，使用氢氟酸与盐酸混合液对碳化硅表面酸洗，进行预处理，预处理后的碳化硅表面的坑洼便于纳米银颗粒刻蚀且包覆于碳化硅颗粒表面，从而提高制得硅胶抗菌套的抗菌耐久性。
10.优选的，所述偶联剂选自kh550、kh560和kh570中的一种或多种。
11.通过采用本技术的上述技术方案，偶联剂分子结构中，存在一个亲有机基团和亲无机基团，偶联剂的亲有机基团能与硅橡胶基体反应，亲无机基团能与碳化硅颗粒反应，使碳化硅与聚硅氧烷之间的界面性能改变，提高碳化硅颗粒与聚硅氧烷的相容性，使碳化硅颗粒均匀的分布在硅橡胶基体中，提高了碳化硅颗粒的补强作用。
12.优选的，所述固化剂选自二乙烯三胺和三乙烯四胺中的一种。
13.通过采用本技术的上述技术方案，通过固化剂与硅橡胶基体和碳化硅发生交联反应，提高改性后的硅橡胶固化的效果。
14.优选的，所述还原剂选自柠檬酸钠、硼氢化钠和硫酸亚铁的一种或多种。
15.通过采用本技术的上述技术方案，还原剂与具有强氧化性的硝酸银反应，将银离子还原从而得到纳米银颗粒。
16.优选的，所述分散剂选自聚二烯丙基二甲基氯化铵和聚合氯化铝的一种或多种。
17.通过采用本技术的上述技术方案，分散剂起到降低碳化硅颗粒与纳米银颗粒界面张力的作用，有效减少出现混合体系相互结合和团聚沉降的情况。
18.优选的，所述碳化硅-纳米银杂化颗粒的原料还包括保护剂,所述保护剂选自聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮和聚乙二醇中的一种或多种。
19.通过采用本技术的上述技术方案，当还原后的纳米银颗粒包覆在碳化硅颗粒外表面时，保护剂包覆在外表面形成保护膜，聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇具有良好的粘接性和成模性可以提高纳米银颗粒包覆在碳化硅表面的稳定性。
20.优选的，所述分散剂选自聚二烯丙基二甲基氯化铵和聚合氯化铝，所述保护剂选自聚乙烯醇，所述聚乙烯醇的聚合度为2000，所述碳化硅颗粒、硝酸银、聚二烯丙基二甲基氯化铵、聚合氯化铝、聚乙烯醇的重量比为100：200：(5-10)：(5-10)：(20-23)。
21.通过采用本技术的上述技术方案，制得的抗菌硅胶套具有良好的抗菌性，且具有良好的耐腐性。
22.优选的，所述碳化硅颗粒粒径为1.5-2.5μm。
23.通过采用本技术的上述技术方案，碳化硅的粒径过小时，不易使纳米银包覆于碳化硅表面，不利于提高硅橡胶基体的抗菌性，碳化硅的粒径过大时，由于碳化硅颗粒自身硬度大，容易影响硅橡胶基体的回弹性；当碳化硅的粒径为1.5-2.5μm时，碳化硅与聚硅氧烷混炼后，能提高制备出的抗菌硅胶套耐磨性和回弹性。
24.第二方面，本技术提供公共交通工具手拉环硅胶抗菌套的制备方法，采用如下方案：公共交通工具手拉环硅胶抗菌套的制备方法，包括以下步骤：将碳化硅颗粒加入有机溶剂中分散，然后加入硝酸银溶液，搅拌均匀，加入还原剂，搅拌均匀后，浸渍1-2h，再加入分散剂，搅拌均匀；将搅拌均匀的混合物，过滤，干燥滤渣，制备得出碳化硅-纳米银杂化颗粒；
取碳化硅-纳米银杂化颗粒、偶联剂和聚硅氧烷混合，在135-145℃下混炼1-4h，得到硅橡胶基体，硅橡胶基体冷却至室温，加入固化剂捏合，在2-12mpa的压力，150-160℃下模压15-20min，得到硅胶抗菌套。
25.通过采用本技术的上述技术方案，通过硝酸银的还原制备出的纳米银粒子，包覆在碳化硅颗粒的表面，提高硅胶抗菌套的抗菌耐久性；聚硅氧烷具有良好的柔韧性，碳化硅-纳米银杂化颗粒通过偶联剂提高与聚硅氧烷的相容性，过固化剂固化后得到硅胶抗菌套，具有良好的耐磨性和耐腐性。
具体实施方式
26.以下结合实施例对本技术作进一步详细说明。
27.制备例制备例1预处理的碳化硅颗粒的制备：取2kg的碳化硅颗粒，碳化硅颗粒粒径为1.5-2.5μm，取氢氟酸5l，氢氟酸的浓度为400g/l，取盐酸16l，盐酸浓度为250g/l的混合溶液，并在室温进行超声震荡8min，震荡后采用去离子水反复冲洗碳化硅颗粒3遍后，得到预处理的碳化硅颗粒。
28.制备例2取2kg的碳化硅颗粒，碳化硅颗粒粒径为1.5-2.5μm，取氢氟酸7.5l，氢氟酸的浓度为400g/l，取盐酸20l，盐酸浓度为250g/l的混合溶液，并在室温进行超声震荡10min，震荡后采用去离子水反复冲洗碳化硅颗粒4遍后，得到预处理的碳化硅颗粒。实施例
29.实施例1碳化硅-纳米银杂化颗粒的制备：s1.将1kg的碳化硅颗粒加入5l n，n二甲基甲酰胺溶剂中，碳化硅颗粒粒径为1.5-2.5μm，以300r/min转速持续搅拌，搅拌均匀；s2.在400r/min转速搅拌下，加入8.5l的硝酸银溶液，硝酸银的质量浓度为200g/l，搅拌均匀；s3.在400r/min转速搅拌下，逐滴加入5l柠檬酸钠水溶液，柠檬酸钠水溶液质量浓度为100g/l，搅拌均匀后，停止搅拌，浸渍1h，得到碳化硅-纳米银杂化混合液；s4.浸渍完成的碳化硅-纳米银混合液在90r/min转速搅拌下，加入0.1kg聚二稀丙基二甲基氯化铵，搅拌均匀，搅拌均匀后，在20hz的频率下，超声震荡1h，过滤，收集滤体然后在烘箱75℃下干燥至恒重,得到碳化硅-纳米银杂化颗粒。
30.一种硅胶抗菌套的生产工艺：称取7.0kg聚硅氧烷，聚硅氧烷具体为粘度为1000的聚二甲基硅氧烷、0.16kgkh570和0.7kg上述步骤中制备出的碳化硅-纳米银杂化颗粒加入混炼机中，在135℃下混炼1h，得到硅橡胶基体，硅橡胶基体冷却至室温，然后加入0.11kg二乙烯三胺捏合，在2mpa的压力，在150℃下模压15min，得到硅胶抗菌套。
31.实施例2碳化硅-纳米银杂化颗粒的制备：
s1.将1.16kg的碳化硅颗粒加入5l n，n二甲基甲酰胺溶剂中，碳化硅颗粒粒径为1.5-2.5μm，以300r/min转速持续搅拌，搅拌均匀；s2.在400r/min转速搅拌下，加入浓度为10.5l的硝酸银溶液，硝酸银的质量浓度为200g/l，搅拌均匀；s3.在400r/min转速搅拌下，逐滴加入7l柠檬酸钠水溶液，柠檬酸钠水溶液质量浓度为100g/l，搅拌均匀后，停止搅拌，浸渍1.4h，得到碳化硅-纳米银杂化混合液；s4.浸渍完成的碳化硅-纳米银混合液在90r/min转速搅拌下，加入0.12kg聚二稀丙基二甲基氯化铵，搅拌均匀，搅拌均匀后，在20hz的频率下，超声震荡1h，过滤，然后在烘箱75℃下干燥至恒重,得到碳化硅-纳米银杂化颗粒。
32.一种硅胶抗菌套的生产工艺：称取8.12kg聚硅氧烷，聚硅氧烷具体为粘度为1000的聚二甲基硅氧烷，0.19kgkh570，和0.81kg上步骤中制备出的碳化硅-纳米银杂化颗粒加入混炼机中，在139℃下混炼2.5h，得到硅橡胶基体，硅橡胶基体冷却至室温，然后加入0.14kg二乙烯三胺捏合，在9mpa的压力，在156℃下模压17min，得到硅胶抗菌套。
33.实施例3碳化硅-纳米银杂化颗粒的制备：s1.将1.3kg的碳化硅颗粒加入5l n，n二甲基甲酰胺溶剂中，碳化硅颗粒粒径为1.5-2.5μm，以300r/min转速持续搅拌，搅拌均匀；s2.在400r/min转速搅拌下，加入浓度为13l的硝酸银溶液，硝酸银的质量浓度为200g/l，搅拌均匀；s3.在400r/min转速搅拌下，逐滴加入10.4l柠檬酸钠水溶液，柠檬酸钠水溶液质量浓度为100g/l，搅拌均匀后，停止搅拌，浸渍1h，得到碳化硅-纳米银杂化混合液；s4.浸渍完成的碳化硅-纳米银混合液在30r/min转速搅拌下，加入0.26kg聚二稀丙基二甲基氯化铵，搅拌均匀，搅拌均匀后，在20hz的频率下，超声震荡1h，过滤，然后在烘箱75℃下干燥至恒重,得到碳化硅-纳米银杂化颗粒。
34.一种硅胶抗菌套的生产工艺：称取9.12kg聚硅氧烷，聚硅氧烷具体为粘度为1000的聚二甲基硅氧烷，0.21kgkh570，和0.91kg上步骤中制备出的碳化硅-纳米银杂化颗粒加入混炼机中，在145℃下混炼4h，得到硅橡胶基体，硅橡胶基体冷却至室温，然后加入0.16kg二乙烯三胺捏合，在12mpa的压力，在160℃下模压20min，得到硅胶抗菌套。
35.实施例4本实施例与实施例3的区别在于，碳化硅颗粒采用制备例1的预处理的碳化硅颗粒。
36.实施例5本实施例与实施例3的区别在于，碳化硅颗粒采用制备例2的预处理的碳化硅颗粒。
37.实施例6本实施例与实施例3的区别在于，用等量的硫酸亚铁代替柠檬酸钠。
38.实施例7
本实施例与实施例3的区别在于，聚二稀丙基二甲基氯化铵的加入量为0.13kg，还加入有0.13kg聚合氯化铝和0.13kg聚乙烯醇，聚乙烯醇聚合度为1200。
39.实施例8本实施例与实施例7的区别在于，聚乙烯醇聚合度为2000。
40.实施例9本实施例与实施例8的区别在于，聚乙烯醇的加入量为0.26kg。
41.实施例10本实施例与实施例9的区别在于，聚乙烯醇的加入量为0.3kg。
42.对比例对比例1本对比例与实施例3的区别在于，省略碳化硅-纳米银杂化颗粒的制备，直接将0.91kg纳米银粉和9.12kg聚硅氧烷，聚硅氧烷具体为粘度为1000的聚二甲基硅氧烷，加入混炼机，纳米银粉的粒径为200nm，在145℃下混炼4h，得到硅橡胶基体，硅橡胶基体冷却至室温，然后加入0.16kg二乙烯三胺捏合，在12mpa的压力，在160℃下模压20min，得到硅胶抗菌套。
43.对比例2本对比例与实施例3的区别在于，省略碳化硅-纳米银杂化颗粒的制备，直接将0.91kg碳化硅颗粒和9.12kg聚硅氧烷加入混炼机，聚硅氧烷具体为粘度为1000的聚二甲基硅氧烷，在145℃下混炼4h，得到硅橡胶基体，硅橡胶基体冷却至室温，然后加入0.16kg二乙烯三胺捏合，在12mpa的压力，在160℃下模压20min，得到硅胶抗菌套。
44.对比例3本对比例与实施例3的区别在于，省略碳化硅-纳米银杂化颗粒的制备，直接将0.51kg纳米银粉、0.4kg碳化硅颗粒和9.12kg聚硅氧烷加入混炼机，聚硅氧烷具体为粘度为1000的聚二甲基硅氧烷，在145℃下混炼4h，得到硅橡胶基体，硅橡胶基体冷却至室温，然后加入0.16kg二乙烯三胺捏合，在12mpa的压力，在160℃下模压20min，得到硅胶抗菌套。
45.对比例4一种公共交通工具手拉环硅胶抗菌套及制备方法，与实施例3的区别在于，碳化硅-纳米银杂化颗粒的制备方法中，不加入聚二稀丙基二甲基氯化铵。
46.性能检测试验1、抗菌性：将本技术实施例和对比例制得的抗菌硅胶套，制备出试样，按照gb/t21866-2008《抗菌漆膜抗菌性能测定法和抗菌效果》，制备试样并测量标准试样的抗菌率。
47.2.抗菌耐久性：将本技术实施例和对比例制得的抗菌硅胶套，制备出试样，浸泡在37℃人工汗液中24h，最后取出，本实验中所用人工汗液的型号为km1-1700-0541，按照gb/t21866-2008《抗菌漆膜抗菌性能测定法和抗菌效果》，制备试样并测量标准试样的耐腐试验抗菌率。
48.3.耐腐性：将本技术实施例和对比例制得的抗菌硅胶套，制备出试样条，将制备出的试样条分为两组，第一组试样条不浸泡人工汗液，测试第一组试样条的拉伸强度b1，第二组试样条浸泡在37℃人工汗液中24h，测试第二组试样条浸泡在人工汗液泡后的拉伸强度b2,本实验中所用人工汗液的型号为km1-1700-0541，按照gb/t528-2009《硫化橡胶或热塑
性橡胶拉伸应力应变性能的测定》测浸泡后样条的拉伸强度和拉伸强度降低率，拉伸强度降低率的计算公式：计算(b
2-b1)/b2*100％。
49.3、耐磨性：按照gb/t1689-2014《硫化橡胶耐磨性能的测定》(用阿克隆磨耗试验机)，制备试样并测量试样磨前的质量m1和磨后的质量m2，计算(m
2-m1)/m1*100％，得到磨损率。
50.测试结果如表1-2所示：表1各实施例测得的性能结果表2各实施例耐腐性能结果表2各实施例耐腐性能结果
各对比例的性能测试结果如表3-4所示：表3各对比例测得的性能结果表4各对比例测得耐腐性能结果结果分析1、结合实施例3与对比例1并结合表1-4可以看出，对比例1中直接将纳米银粉末混入聚硅氧烷中混炼，不加入碳化硅颗粒时，对比例1中的人工汗液浸泡后抗菌率降低，且磨损率最大，可知，碳化硅颗粒分布在硅胶基体中后，碳化硅颗粒具有硬度大、耐磨损的特点，对硅胶基体起到补强的作用，从而提高制得的抗菌硅胶套的耐磨性。
51.2、结合实施例3与对比例2并结合表1-4可以看出，对比例2中未加入纳米银粉或纳米银抗菌剂，虽然在磨损率和耐腐性上实施例3与对比例2相对差距不大，但对比例2的抗菌性和人工汗液浸泡后抗菌率远小于实施例3，可见不加入抗菌剂制得的硅胶套，抗菌性和抗菌耐久性差。
52.3、结合实施例3与对比例3并结合表2-3可以看出，对比例3中直接将纳米银粉、碳化硅、聚二甲基硅氧烷混炼，对比例3中人工汗液浸泡后抗菌率远小于实施例3，可知通过制备碳化硅-纳米银杂化颗粒，使纳米银包覆于碳化硅颗粒的表面，实现纳米银颗粒在硅胶体系中的缓释和均匀分布，从而起到延长抗菌时间的作用，提高抗菌耐久性。
53.4、结合实施例3与对比例4并结合表2-3可以看出，对比例4中未加入聚二稀丙基二甲基氯化铵和聚合氯化铝，对比例4的磨损率相对于实施例3较大，且对比例4的抗菌性、人工汗液浸泡后抗菌率和耐腐性相对实施例3均较低；可见不加入分散剂，碳化硅-纳米银颗粒界面张力增大，在混合体系中会出现相互结合和团聚的情况，从而影响了制得抗菌硅胶套的性能。
54.5、结合实施例1-3与实施例4和实施例5并结合表2-3可以看出，实施例4对碳化硅颗粒进行表面预处理，实施例4与实施例5的抗菌率与人工汗液浸泡后抗菌率较高，可见预处理后的碳化硅表面的坑洼便于纳米银颗粒刻蚀且包覆于碳化硅颗粒表面，从而提高制得硅胶抗菌套的抗菌性和抗菌耐久性。
55.6、结合实施例1-3与实施例9和实施例10并结合表2-3可以看出，实施例1-3未加入
聚乙烯醇，实施例1-3与对比实施例9和实施例10各项性能较差，可见，由于保护剂具有良好的粘接性和成膜性，包覆在碳化硅-纳米银杂化颗粒时在表面形成保护膜，提高纳米银颗粒包覆在碳化硅颗粒表面的稳定性，从而提高硅胶抗菌套的性能，当保护剂聚乙烯醇聚合度为2000，碳化硅、硝酸银、聚二烯丙基二甲基氯化铵、聚合氯化铝、聚乙烯醇的重量比为100：200：(5-10)：(5-10)：(20-22)时，制备出的抗菌硅胶套各项性能良好。
56.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。