一种抗菌木塑复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种抗菌木塑复合材料及其制备方法。本发明专利技术通过将壳聚糖与纳米银复合制备得到壳聚糖-纳米银复合抗菌剂，并用该复合抗菌剂预处理木质纤维粉表面，再将预处理后的木质纤维粉与塑料基体、辅料及加工助剂等共混制得木塑复合材料。通过用壳聚糖-纳米银复合抗菌剂预处理木质纤维粉，可显著提高木塑复合材料的抗菌性能。该木塑复合材料不仅对大肠埃希氏杆菌、金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌具有良好抗性，且安全环保，可使木塑复合材料被用于室内家居及装饰、工艺制品、卫生用品及抗菌包装等领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于材料领域，具体涉及。
技术介绍
木塑复合材料是由木质纤维、热塑性塑料及特定加工助剂复合而成的一种新型材 料，兼具木材和塑料二者优点，在环境保护、缓解森林资源匮乏等方面有重要意义，目前被 广泛应用于室内外建筑、园林景观、汽车行业、包装运输、仓储等领域。 木塑复合材料应用初期，由于木质纤维的含量较低且品种单一，木纤维被塑料基 体有效包裹，可以较好地抵御微生物、藻类、白蚁及水分、紫外线等生物及非生物因子的侵 蚀。随着填充木质纤维种类及含量的增加、产业的快速发展及应用领域的不断拓展，木塑 复合材料对生物及非生物因子的抗性显著下降。当木塑复合材料被安装应用并经历高温、 日晒、雨淋、紫外辐射、冰冻、土埋等环境及气候因子的侵蚀老化后，材料的生物因子抗性显 著降低，木填充量高的木塑铺板和天然木材一样，也会受到真菌、细菌、白蚁、藻类、海生生 物等生物因子的侵蚀，导致材料的性能下降，严重时会缩短其使用寿命。目前大多通过添加 抗菌剂来提高木塑复合材料及制品的生物因子抗性，改善材料的综合性能并延长其使用寿 命，但总体来说，存在使用安全性或抗菌性能不够等问题而限制了其使用范围。因此，开发 一种能安全环保、高效抗菌的木塑复合材料将能进一步拓展木塑材料的应用领域，具有重 要的市场价值。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的是针对现有木塑复合材料及制品在应用过程中出现的细菌 危害问题而提供一种高效抗菌的木塑复合材料。 本专利技术的抗菌木塑复合材料，其特征在于，其原料为：按质量份数计，包括塑料基 体100份、壳聚糖-纳米银复合抗菌剂预处理的木质纤维粉30-120份、活性碳酸钙6-30份、 润滑剂2-6份、偶联剂1-8份、光稳定剂1-5份、色粉1-3份和其它加工助剂1-6份； 所述的壳聚糖-纳米银复合抗菌剂预处理的木质纤维粉是通过以下方法制备的： 将木质纤维粉质量5~20%的壳聚糖-纳米银复合抗菌剂喷洒于木质纤维粉表面，搅拌混 合均匀得到壳聚糖-纳米银复合抗菌剂预处理的木质纤维粉。 所述的壳聚糖-纳米银复合抗菌剂预处理的木质纤维粉优选是通过以下方法处 理的，将壳聚糖-纳米银复合抗菌剂喷洒到木质纤维粉表面，于高速混合机中70-90°C、 350-500r/min条件下搅拌10-30min，得到经壳聚糖-纳米银复合抗菌剂预处理的木质纤维 粉。 所述的壳聚糖-纳米银复合抗菌剂优选是通过以下方法制备的：将壳聚糖溶于 0. 2_2wt%的乙酸溶液中，制备得到0. 5_3wt%的壳聚糖乙酸溶液，向壳聚糖乙酸溶液中 加入0. 02-0. 2mol/L的硝酸银水溶液，壳聚糖乙酸溶液与硝酸银水溶液的体积比控制在 500:1-100:1 ;将混合液于600-900r/min磁力搅拌器上反应10-30min后，保持搅拌条件下 向混合液中缓慢滴加浓度为0. 05-0. 2mol/L的硼氢化钠水溶液，至混合液颜色呈黄棕色且 取样后经含氯离子的溶液鉴定无沉淀产生为止，得到壳聚糖-纳米银复合抗菌剂。 所述的木质纤维粉为木粉、竹粉、蔗渣粉、稻糠粉、玉米秸杆粉或小麦秸杆粉，粒径 为 40-120 目。 所述的塑料基体为PP、PE、HDPE或PS中的一种或两种以上的混合物，可以为新料 也可以为回收料。 所述的润滑剂为硬脂酸、PE蜡或石蜡中的一种或两种以上的组合物。 所述的偶联剂为钛酸酯、铝酸酯、马来酸酐接枝聚丙烯、双氨基硅烷、双氧基硅烷、 乙烯基硅烷或甲基丙烯酰氧基硅烷中的一种或两种以上的组合物。 所述的其它加工助剂为滑石粉、硅藻土、热稳定剂或增塑剂中的一种或两种以上 的组合物。 本专利技术的第二个目的是提供一种抗菌木塑复合材料的制备方法。 本专利技术的抗菌木塑复合材料的制备方法，其特征在于，将各组份原料按上述质 量份数比称取后加入到高速混合机中，于90-120°C、80-150r/min的转速下，高速混合 6-20min后冷却出料，将混合物料投入到双螺杆机中进行造粒、挤出、定型和切割，挤出温度 150-200°C，螺杆转速20-50r/min，得到抗菌木塑复合材料。 壳聚糖是一种天然碱性多糖，安全无毒，具有良好的生物相容性和抗菌活性，可单 独或与其他物质复合后用于抑制细菌的生长及繁殖。银是一种具有广谱杀菌作用的抗菌 剂，纳米银由于粒径较小而比表面积较大，更易与微生物相接触反应，相比银盐具有更强的 抗菌作用。通过将壳聚糖与纳米银二者复合，一方面可协同提高复合材料的抗菌性能并可 使二者的抗菌性能更稳定，另一方面也可以减少纳米银的用量，降低材料的成本并克服纳 米银易变色的缺点。 本专利技术的抗菌木塑复合材料的有益效果是：（1)本专利技术通过将生物相容性良好的 壳聚糖与抗菌性能优良的纳米银二者复合，制备得到具有高效广谱抗菌活性的壳聚糖-纳 米银复合抗菌剂，并用该复合抗菌剂预处理木质纤维粉表面，赋予木塑复合材料良好的抗 菌性能，降低细菌在木塑材料表面的生长和繁殖，进一步拓展木塑材料的应用领域，使木塑 复合材料能被应用于室内家居及装饰、工艺制品、卫生用品及抗菌包装等领域；（2)由于壳 聚糖具有良好的生物相容性及稳定性，可以有效改善木质纤维与塑料二者间的界面相容 性，提升木塑材料的力学性能。【具体实施方式】 以下给出实施例对本专利技术进行具体的描述，有必要指出的是，本实施范例只用于 对本专利技术进行进一步说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限制，该领域熟练人员根据本
技术实现思路
做出的一些非本质的改进和调整仍属于本专利技术的保护范围。 下述各实施例中，所述木质纤维粉先经过如下处理：分类一小型粉碎机粉碎一清 水洗净一烘箱烘干一过筛，这都属于本领域的公知常识。以下实施例使用的壳聚糖的粘 均分子量为5万-80万，脱乙酰度70-100%。 实施例1 壳聚糖-纳米银复合抗菌剂的制备：取1质量份壳聚糖（粘均分子量15万、脱乙酰 度90% )溶于100质量份0.5wt%的乙酸溶液中，制备得到1.0 wt%的壳聚糖乙酸溶液，向 壳聚糖乙酸溶液中加入0. 5体积份（即壳聚糖乙酸溶液：硝酸银溶液的体积比为100:0. 5) 浓度为〇. 〇5mol/L的硝酸银水溶液，将混合液于600r/min的磁力搅拌器上反应10min后， 在相同转速下，向其中缓慢滴加〇. 〇5mol/L的硼氢化钠溶液，至混合液颜色呈黄棕色且取 样后经0. lmol/L氯化钠溶液鉴定无沉淀产生为止，得到壳聚糖-纳米银复合抗菌剂。 木质纤维粉的预处理：将制备好的壳聚糖-纳米银复合抗菌剂均匀喷洒到80目木 粉表面，壳聚糖-纳米银复合抗菌剂用量为木粉质量的8%，于70°C、350r/min条件下搅拌 15min后，得到经壳聚糖-纳米银复合抗菌剂预处理的木质纤维粉。 抗菌木塑复合材料的制备：按质量份数比称取上述经壳聚糖-纳米银复合抗菌剂 预处理的木质纤维粉80份，PP塑料基体100份，活性碳酸钙15份，硬脂酸2份，钛酸酯1份， 铝酸酯1份，光稳定剂7704份，色粉2份，滑石粉3份。将上述原料加入到高速混合机中， 100°C、90r/min的条件下高速搅拌混合IOmin冷却出料，得到预混合料。将预混料加入双螺 杆挤出机中进行造粒、挤出、定型和切割，挤出机各区温度为150°C、165°C、170°C、175°C^ 185°C，螺杆转速20r/min本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗菌木塑复合材料，其特征在于，其原料为：按质量份数计，包括塑料基体100份、壳聚糖‑纳米银复合抗菌剂预处理的木质纤维粉30‑120份、活性碳酸钙6‑30份、润滑剂2‑6份、偶联剂1‑8份、光稳定剂1‑5份、色粉1‑3份和其它加工助剂1‑6份；所述的壳聚糖‑纳米银复合抗菌剂预处理的木质纤维粉是通过以下方法制备的：将木质纤维粉质量5～20％的壳聚糖‑纳米银复合抗菌剂喷洒于木质纤维粉表面，搅拌混合均匀得到壳聚糖‑纳米银复合抗菌剂预处理的木质纤维粉。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：冯静，施庆珊，冯劲，黄小茉，
申请(专利权)人：广东省微生物研究所，
类型：发明
国别省市：广东;44