新型抗菌复合材料的制备方法技术

本发明专利技术属于复合材料技术领域，具体涉及一种新型抗菌复合材料的制备方法。该方法包括抗菌剂制备、抗菌母粒制备以及抗菌复合材料成型等步骤，通过对于塑料制品中所添加的抗剂菌的种类与微观结构进行改良，结合抗菌母粒化的制备方法，并对制备过程中的相关工艺进行革新，以确保最终成品抗菌制品的抗菌性能与力学性能符合要求，使用的各类原料与制作工艺过程是环保和安全的。

【技术实现步骤摘要】
新型抗菌复合材料的制备方法
本专利技术属于复合材料
，具体涉及一种可应用于汽车内饰或塑料面板的新型抗菌复合材料的制备方法。
技术介绍
抗菌材料是指自身具有杀灭或抑制微生物功能的一类新型功能材料，其在医疗领域、家庭用品、家用电器、食品包装以及畜牧养殖业等领域有极其广阔的应用。其抗菌原理主要在普通材料中添加适当抗菌剂而形成的复合材料，并利用不断释放出来的抗菌剂，渗入细菌等微生物的细胞膜及细胞核中，破坏细菌蛋白质中的氨基酸及合成系统，影响细胞遗传物质复制，从而起到抑制或杀死细菌的作用。相对于普通材料，由抗菌材料制成的制品上细菌的数量比普通产品减少90％以上。抗菌复合材料在现实生活中也具有一定的应用，近代抗菌复合材料的应用先例之一是在二战中德军采用季铵盐处理军服以减少疾病与伤口感染的发生率。目前，常用的抗菌剂包括：一、有机抗菌剂，包括季铵盐、酚醚类、苯本分类、双胍类、吡咯类等，例如：呋喃、噻吩、吡咯、胍、双胍等。有机抗菌剂的优点有杀菌力强、即效性好等，但缺点是毒性安全性不佳、耐药性风险高等。此外，因为多数有机抗菌剂的耐高温性不佳，其应用方式主要是表面结合，即通过表面处理的方式将抗菌剂附着于材料表面。二、天然抗菌剂，天然抗菌剂主要来自天然物质的提取物，是人们最早利用的抗菌剂，例如：从壳聚糖、蜂胶、甲壳素、辣根(烯丙基硫氰酸)等。天然抗菌剂因主要从动植物中提取，来源有限；并且，其抗菌功能有限，做不到长效，耐热性较差，往往在150～180℃就开始碳化分解；使用这种抗菌剂后，常常会使食品、用品产生异味或变色，应用范围受到极大限制。三、无机抗菌剂，无机抗菌剂一般含有Ag、Zn、Cu等金属离子负载在沸石、磷酸盐等无机载体上，形成产生缓慢释抗菌金属离子的作用，因而具有优异的抗菌长效性。无机抗菌剂的杀菌机理是通过带有正电荷的金属离子与细菌的细胞膜接触时，与带负电荷的细胞膜之间产生库仑吸引而使得两者结合牢固，金属离子穿透细胞膜进入细菌内并与其蛋白质上的氨基、巯基等发生反应，以破坏蛋白质结构，造成细菌死亡或丧失活性。对于抗菌制品而言，其实际的抗菌效果主要受两方面因素的影响；其一是所添加的抗菌材料的抗菌作用，包括抗菌机理、加工难题程度、长效性等方面，也是对于抗菌制品而言最为重要的；其二是抗菌制品制备过程中对于成品综合性能的影响，包括基材性能的影响与抗菌材料的性能发挥。相较而言，前者是对抗菌制品更为重要的，因为抗菌材料的抗菌功能与最终所制得的抗菌制品的实际抗菌效果息息相关。例如，中国专利技术专利CN109749250A公开了一种抗菌母粒及其制备方法和应用、抗菌材料。在该专利中，为解决其现有抗菌材料在抗菌性能、稳定性以及持续性等方面的不足，通过氯酚类抗菌剂、分散剂和载体树脂各个组分和组分含量的合理配比，使得抗菌母粒具有抗菌性能高效、稳定和抗菌持续性好等优点。又例如，中国专利技术专利CN103910996A公开了一种抗菌母粒、添加该抗菌母粒的纳米抗菌超韧塑料及其制备与应用。在该专利中，为解决材料的基本性能(例如韧性、抗断裂性)与抗菌性等问题，通过采用1-40wt％的无机纳米抗菌剂与60-99wt％的载体树脂经共混挤出制成，且所述无机纳米抗菌剂为接枝高分子抗菌剂的纳米粉体；以使得其材料的韧性等基本性能与抗菌性均能满足要求。以上主要是将现有的抗菌剂应用于特定的复合材料中，并对符合材料的制备工艺进行改良，其使得所制得的抗菌制品在满足材料基本性能要求的前提下，同时还能具有较佳的抗菌性。除此之外，也有另一些专利是针对抗菌母粒的改良，或是将改善后的抗菌剂应用于特定的复合材料中，以期显著提升所制得的抗菌制品的抗菌性能。例如，中国专利技术专利CN101255254A公开了一种抗菌聚丙烯管材和其抗菌复合母粒以及它们的制造方法。在该专利中，为解决抗菌效果与持久性不足的问题，通过添加TiO2包覆的载银SiO2抗菌粒子(其是根据CN1663390A的方法制备的)，并按常规熔融挤出工艺制得抗菌聚丙烯管材，该管材的抗菌率达到99％以上，抗菌持久性提高到50年左右。又例如，中国专利技术专利CN106221014A公开了一种纳米铜抗菌塑料母粒。在该专利中，为解决其现有的抗菌剂在稳定性、成本、抗菌范围等方面不足，通过改良抗菌母粒的组成组分与含量，从而在能有效提升抗菌效果的同时还使得其加入不影响抗菌制品的机械性能。还例如，中国专利技术专利CN103571055A公开了一种抗菌塑料母粒及其制备方法、抗菌塑料。在该专利中，为解决抗菌剂与塑料的相容性问题，同样通过改良抗菌母粒的组成组分与含量，从而使所制得的抗菌母粒具有很好的通用性，抗菌长效，且其加入不影响塑料的机械性能。虽然，上述专利通过塑料制品的制作工艺改善或抗菌母粒的组成改良，或多或少地解决了其所要解决的技术难题，但基于复合材料应用场景的特殊性，仍有很大的进步空间。此外，针对塑料复合材料应用中对于抗菌材料的特殊要求，也有必要根据后续塑料复合材料制备中的特殊要求，以及抗菌剂在最终所制得的抗菌制品中所体现的抗菌性，进行相应的改良，其最终对抗菌制品所呈现的抗菌效果进行提升。
技术实现思路
为此，本专利技术的目的在于提供一种新型的抗菌复合材料的制备方法，通过对于塑料制品中所添加的抗剂菌的种类与微观结构进行改良，结合抗菌母粒化的制备方法，并对制备过程中的相关工艺进行革新，以确保最终成品抗菌制品的抗菌性能与力学性能符合要求。此外，本专利技术的抗菌复合材料所使用的各类原料，以及制作工艺过程，均是环保和安全的，无不良影响。为达到上述目的，本专利技术所采用的方案是：一种新型抗菌复合材料的制备方法，其包括：抗菌剂制备的步骤：将TiO2与Zn(NO3)2分别加入到NaOH溶液中，75-95°搅拌反应10-20h，反应完毕后冷却至室温，离心分离得到沉淀，洗涤后干燥，得到TiO2-ZnO复合物以作为TiO2-ZnO复合抗菌剂。抗菌母粒制备的步骤：按质量份数配置原料，包括：抗菌剂20-40份，偶联剂0.05-10份，分散剂0.1-10份，余量为树脂；将偶联剂与抗菌剂混合并搅拌混匀，再加入树脂与分散剂后搅拌混匀，得到母粒原样；将上述母粒原样加入双螺杆挤出机，挤出造粒后干燥、切料，从而得到抗菌母粒。抗菌复合材料成型的步骤：按质量份数配置原料，包括：抗菌母粒1-10份，偶联剂0.05-10份，分散剂0.1-10份，抗氧化剂0.1-5份，润滑剂0.1-5份，余量为树脂；将上述各原料高速搅拌混匀后加入研磨机中进行研磨，控制研磨出料粒径为500-1000um，得到复合材料原样；将上述复合材料原样加入双螺杆挤出机中，熔融挤出造粒，各挤出段的温度170-260℃，得到抗菌复合材料。按该方法制备的抗菌复合材料，通过纳米TiO2与纳米ZnO从不同的机理角度协同作用，配合纳米尺度下的颗粒特性，从而可以有效提高纳米TiO2-ZnO复合物的整体抗菌性能与抗菌持久性。根据上述的新型抗菌复合材料的制备方法，所述抗菌剂制备的步骤还包括附加抗菌剂制备的步骤，附加抗菌剂为纳米G本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型抗菌复合材料的制备方法，其特征在于，包括：/n抗菌剂制备的步骤：将TiO

【技术特征摘要】
1.一种新型抗菌复合材料的制备方法，其特征在于，包括：
抗菌剂制备的步骤：将TiO2与Zn(NO3)2分别加入到NaOH溶液中，75-95°搅拌反应10-20h，反应完毕后冷却至室温，离心分离得到沉淀，洗涤后干燥，得到纳米TiO2-ZnO复合物以作为TiO2-ZnO复合抗菌剂；
抗菌母粒制备的步骤：按质量份数配置原料，包括：抗菌剂20-40份，偶联剂0.05-10份，分散剂0.1-10份，余量为树脂；将偶联剂与抗菌剂混合并搅拌混匀，再加入树脂与分散剂后搅拌混匀，得到母粒原样；将上述母粒原样加入双螺杆挤出机，挤出造粒后干燥切料，得到抗菌母粒；
抗菌复合材料成型的步骤：按质量份数配置原料，包括：抗菌母粒1-10份，偶联剂0.05-10份，分散剂0.1-10份，抗氧化剂0.1-5份，润滑剂0.1-5份，余量为树脂；将上述各原料高速搅拌混匀后加入研磨机中进行研磨，控制研磨出料粒径为500-1000um，得到复合材料原样；将上述复合材料原样加入双螺杆挤出机中，熔融挤出造粒，各挤出段的温度170-260℃，得到抗菌复合材料。


2.根据权利要求1所述的新型抗菌复合材料的制备方法，其特征在于，所述抗菌剂制备的步骤还包括附加抗菌剂制备的步骤，附加抗菌剂为纳米Ga2O3；所述Ga2O3的制备方法包括：
将Ga3+浓度为0.01mol/L的Ga(NO3)3水溶液与0.1-1mmol/L的CH3COONa水溶液置于水热反应釜中，调节pH值至pH＝8-10，150-200℃水热反应10-20h，冷却、过滤后洗涤得到GaOOH；将GaOOH于550-700℃焙烧2-5h，后退火3-5h得到作为附加抗菌剂的Ga2O3；
所述附加抗菌剂纳米Ga2O3与TiO2-ZnO复合抗菌剂作为抗菌剂的来源备选，两者按1：2～1：5的比例范围混合后作为抗菌剂制备抗菌母粒。


3.根据权利要求2所述的新型抗菌复合材料的制备方法，其特征在于，所述Ga2O3的制备方法为：将Ga3+浓度为0.01mol/L的...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴成华，洪德腾，
申请(专利权)人：宁波福尔达智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33