一种非迁移型高效抗菌复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种非迁移型高效抗菌复合材料及其制备方法，属于材料学领域。该非迁移型高效抗菌复合材料，由以下重量份的原料组成：聚乳酸A 80～120份，纳米氧化锌接枝聚乳酸B 0.1～5份，扩链剂0.5～5份，抗氧剂0.2～2份，抗水解剂0.1～2份，成核剂0～5份(聚乳酸A与聚乳酸B为旋光异构体)。本发明专利技术的非迁移型高效抗菌复合材料具有优异的抗菌性能，并且是非迁移型抗菌，是一种环境友好型抗菌复合材料，可用于制备抗菌性纤维及织物、塑料包装材料、汽车内饰件或医用耗材。

【技术实现步骤摘要】
一种非迁移型高效抗菌复合材料及其制备方法
本专利技术涉及一种非迁移型高效抗菌复合材料及其制备方法，属于材料学领域。
技术介绍
为了解决石油资源短缺和环境污染严重的问题，开发和利用能源消耗低的环境友好型材料成为了材料领域的研究热点。聚乳酸(PLA)是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，原料来源充分且可以再生，此外，聚乳酸具有良好的生物相容性、透明性、加工性和气体阻隔性，是理想的绿色高分子材料。聚乳酸(PLA)包括左旋聚乳酸(PLLA)、右旋聚乳酸(PDLA)和消旋聚乳酸(PDLLA)。PLLA和PDLA具有不同的旋光性，可以选择性的配对结合。两者共混时，PLLA和PDLA分子链之间会出现结构互补现象，并且聚乳酸中的甲基(CH3)和羰基(C＝0)会优先于醚基(C-O-C)发生重排，然后甲基和羰基之间会形成稳定的氢键C-H···O＝C，因此分子间的作用力增强，最后形成聚乳酸立构复合物，其熔点为210～230℃，比左旋聚乳酸或右旋聚乳酸的熔点高约50℃。随着现代经济社会的快速发展，人们对抗菌型产品提出了越来越高的要求。纳米ZnO安全无毒、无味、价格低廉，具有优异的抗菌性能，可直接广泛应用于纤维及织物、塑料包装材料、汽车内饰件、医用耗材领域，是开发绿色抗菌型产品的理想材料。但在普通的PLA/ZnO纳米复合材料中，ZnO从基体迁移到环境中，存在复合材料抗菌寿命短和环境污染的问题。专利CN104116592A公开了一种具有纳米氧化锌复合抗菌层的敷料，纳米氧化锌粒子用粘接或加热固定方式固定在聚合物基底上，该方法获得的抗菌敷料会释放纳米氧化锌到环境中，从而造成敷料抗菌寿命短和环境污染。专利CN106917157A公开了可降解抗菌聚乳酸弹性纤维及其制备方法，该方法获得的抗菌聚乳酸弹性纤维中的纳米氧化锌同样会迁移到环境中。专利CN106884226A中公开了有色可降解抗菌聚乳酸弹性纤维及其制备方法，该方法获得的弹性纤维对大肠埃希氏菌和金黄色葡萄球菌的抑制率较高，但其抑菌圈实验表明纳米氧化锌从聚乳酸基体中迁移到环境中，同样存在抗菌寿命短和环境污染的问题。此外，以上专利多采用聚乳酸和纳米氧化锌直接共混的方法得到抗菌材料，而未经改性的纳米氧化锌极易团聚，减小了比表面积，从而使得材料抑菌率低，而且通过这些方法得到的抗菌材料，纳米氧化锌会逐渐从聚乳酸基体迁移到环境中，使得复合材料抗菌寿命短，且存在环境污染的问题，限制了其应用范围。因此，极有必要专利技术一种非迁移型高效抗菌复合材料。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述问题，本专利技术提供了一种非迁移型高效抗菌复合材料，由以下重量份的原料组成：聚乳酸A80～120份，纳米氧化锌接枝聚乳酸B0.1～5份，扩链剂0.5～5份，抗氧剂0.2～2份，抗水解剂0.1～2份，成核剂0～5份。其中所述聚乳酸A与聚乳酸B为旋光异构体，且光学纯度大于96％；所述扩链剂为含有多个环氧基团的化合物和异氰酸酯类化合物中的至少一种；可选地，所述扩链剂为巴斯夫ADR-4368，巴斯夫ADR-4370，巴斯夫ADR-4300，巴斯夫ADRE-4860，二苯甲烷二异氰酸酯和甲苯二异氰酸酯中的至少一种。熔融加工工程中，所述扩链剂能够与聚乳酸A和/或纳米氧化锌接枝聚乳酸B发生化学键合，可以显著提高复合材料的熔体粘度，使之便于成型加工。所述抗氧剂是[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯中的至少一种；所述抗水解剂为N,N'-二(2,6-二异丙基苯基)碳二亚胺和环氧化合物中的至少一种；所述成核剂为滑石粉、酰肼化合物、草酰胺类化合物、酰胺类化合物中的至少一种。所述非迁移型高效抗菌复合材料中的“非迁移”是指复合材料每平方分米表面积在37℃的去离子水中浸泡2小时，迁移出的锌离子浓度低于1毫克。本专利技术还公开了一种非迁移型高效抗菌复合材料的制备方法，包括以下两种方法：方法一：将聚乳酸A，纳米氧化锌接枝聚乳酸B，扩链剂，抗氧剂，抗水解剂，成核剂按照一定重量份配比溶于二氯甲烷或三氯甲烷中，获得分散均匀的混合物，将该混合物除去溶剂后即可得到一种非迁移型高效抗菌复合材料；方法二：将聚乳酸A，纳米氧化锌接枝聚乳酸B，扩链剂，抗氧剂，抗水解剂，成核剂按照一定重量份配比在室温下预混均匀，然后通过螺杆挤出机或密炼机在一定温度下熔融共混即可得到一种非迁移型高效抗菌复合材料，其中熔融共混温度为聚乳酸熔点以上1～30℃；所述聚乳酸A与聚乳酸B为旋光异构体；所述聚乳酸A数均分子量为5～30万，且光学纯度大于96％；所述纳米氧化锌接枝聚乳酸B的制备方法为：(1)将纳米氧化锌、溶剂和氨基化硅烷按照一定重量份配比共混，反应0.5～12小时，提纯干燥后，得到氨基化纳米氧化锌；(2)将氨基化纳米氧化锌和聚乳酸B通过螺杆挤出机或密炼机反应性熔融共混获得混合物A；(3)将混合物A溶于二氯甲烷或三氯甲烷，离心、洗涤、干燥后，得到纳米氧化锌接枝聚乳酸B；其中所述溶剂为水、甲醇、乙醇、甲苯中的至少一种；所述氨基化硅烷为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲(乙)氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷和氨乙基氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷的至少一种；所述纳米氧化锌、溶剂和氨基化硅烷的重量份配比为5～15:65～85:10～30；或者所述纳米氧化锌接枝聚乳酸B的制备方法为：将纳米氧化锌、氨基化硅烷、聚乳酸B通过螺杆挤出机或密炼机直接反应性熔融共混，即可得到纳米氧化锌接枝聚乳酸B，其中熔融共混温度为聚乳酸熔点以上1～30℃。本专利技术还涉及一种抑制聚乳酸中纳米氧化锌迁移的方法，包括以下步骤：首先在纳米氧化锌表面接枝聚乳酸B获得纳米氧化锌接枝聚乳酸B，然后将纳米氧化锌接枝聚乳酸B通过溶液或熔融共混的方法加入到聚乳酸基体A中，即可有效抑制纳米氧化锌在聚乳酸基体中的迁移；其中聚乳酸B与聚乳酸基体A为旋光异构体，且光学纯度大于96％。所述纳米氧化锌接枝聚乳酸B可以通过以下方法获得：方法一：(1)将纳米氧化锌和氨基化硅烷溶液共混并反应0.5～12小时，提纯干燥后，得到氨基化纳米氧化锌；(2)将氨基化纳米氧化锌和聚乳酸B通过反应性熔融共混即可获得纳米氧化锌接枝聚乳酸B。方法二：将纳米氧化锌、氨基化硅烷、聚乳酸B通过螺杆挤出机或密炼机直接反应性熔融共混即可得到纳米氧化锌接枝聚乳酸B，其中熔融共混温度为聚乳酸熔点以上1～30℃。一种非迁移型高效抗菌复合材料的应用，可用于制备抗菌性纤维及织物、塑料包装材料、汽车内饰件或医用耗材。本专利技术有益的技术效果在于：本专利技术非迁移型高效抗菌复合材料抗菌性能优异，并且是非迁移型抗菌，这是由于(1)接枝在纳米氧化锌表面的聚乳酸B与具有相反旋光特性的基体聚乳酸A在共混过程中形成了聚乳酸立构复合结构(分子间强相互作用)，因此纳米氧化锌接枝聚乳酸B被牢牢的固定在基体聚乳酸A中，无法从基体中迁移出来；(2)纳米氧化锌接枝聚乳酸B与基体聚乳酸A之间的分子间作用力使两者相容性提高，因此纳米氧化锌分散均匀，复合材料抗菌效果更显著。附图说明图1为本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非迁移型高效抗菌复合材料，其特征在于，所述抗菌复合材料以重量份计包括：聚乳酸A 80～120份，纳米氧化锌接枝聚乳酸B 0.1～5份；其中所述聚乳酸A与聚乳酸B为旋光异构体。

【技术特征摘要】
1.一种非迁移型高效抗菌复合材料，其特征在于，所述抗菌复合材料以重量份计包括：聚乳酸A80～120份，纳米氧化锌接枝聚乳酸B0.1～5份；其中所述聚乳酸A与聚乳酸B为旋光异构体。2.如权利要求1所述的一种非迁移型高效抗菌复合材料，其特征在于，所述聚乳酸A数均分子量为5～30万，且光学纯度大于96％。3.如权利要求1所述的一种非迁移型高效抗菌复合材料，其特征在于，所述纳米氧化锌接枝聚乳酸B由以下方法获得：方法一：(1)将纳米氧化锌、溶剂和氨基化硅烷共混，反应0.5～12小时，提纯干燥后，得到氨基化纳米氧化锌；(2)将氨基化纳米氧化锌和聚乳酸B通过螺杆挤出机或密炼机反应性熔融共混获得混合物A；(3)除去混合物A中未反应的聚乳酸B，得到纳米氧化锌接枝聚乳酸B；或方法二：将纳米氧化锌、氨基化硅烷、聚乳酸B通过螺杆挤出机或密炼机直接反应性熔融共混，即可得到纳米氧化锌接枝聚乳酸B，其中熔融共混温度为聚乳酸熔点以上1～30℃。4.如权利要求1-3任一项所述的一种非迁移型高效抗菌复合材料，其特征在于，所述纳米氧化锌的晶体结构是六边纤锌矿结构、立方闪锌矿结构和氯化钠式八面体结构的至少一种；复合材料中还可以加入扩链剂0.5～5份，抗氧剂0.2～2份，抗水解剂0.1～2份，成核剂0～5份，其中所述的扩链剂为含有多个环氧基团的化合物和异氰酸酯类化合物中的至少一种；所述抗氧剂是[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯中的至少一种；所述抗水解剂为N,N'-二(2,6-二异丙基苯基)碳二亚胺和环氧化合物中的至少一种；所述成核剂为滑石粉、酰肼化合物、草酰胺类化合物、酰胺类化合物中的至少一种。5.如权利要求3所述的一种非迁移型高效抗菌复合材料，其特征在于，步骤(1)中所述纳米氧化锌、溶剂和氨基化硅烷以重量份配比为5～15:65～85:10～30共混。6.如权利要求3所述的一种非迁移型高效抗菌复合材料，其特征在于，其中所述溶剂为水、甲醇、乙醇、甲苯中的至少一种；所述氨基化硅烷为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丕明，吕培，冯永奇，陈明清，东为富，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32