CN106810854A - 一种氧化石墨烯抗菌母粒及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高分子材料功能改性用母粒制备技术领域，涉及一种氧化石墨烯抗菌母粒及其制备方法和应用,将基体树脂在105‑120℃范围内干燥至含水量低于0.3％，然后与氧化石墨烯粉末、分散剂充分混合，在200‑280℃范围内经双螺杆挤出机共混、挤出、造粒，制成含氧化石墨烯粉末的抗菌母粒；其工艺简单，易于操作，且产量高，成本低，制备的氧化石墨烯抗菌材料的抗菌效果好，可应用在包装保鲜材料、卫生材料、装饰材料、无纺布、纺织服装领域。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料功能改性用母粒制备技术领域，涉及一种氧化石墨烯抗菌母粒及其制备方法和应用。
背景技术：
抗菌材料是一类具有抑菌和杀菌性能的新型功能材料。通常在普通材料中添加一种或几种特定的抗菌成分制得。普通材料具有了抗菌性后，由它们制成的各种制品具有了卫生洁净功能，对保护身体健康，减少疾病，可起到重要作用。抗菌塑料和抗菌纤维作为抗菌材料中最为引人注目的分支，使用领域十分广泛，具有重要的研究和应用价值。抗菌母粒的开发和应用已成为该发展领域的重要技术内容。
目前，常用的抗菌剂包括无机、有机和天然生物抗菌剂三大类型，其中无机抗菌剂以新型光催化型和载银的纳米复合型抗菌材料为主要，有机抗菌剂则以开发专效于生物分子如微生物代谢酶等的抗菌性为其拓展方向，天然生物抗菌剂可来源于所有生物体，主要包括多糖、多肽及糖肽聚合物类物质。不同的抗菌剂对同一种病源菌有不同的抗菌作用机理和有效性，同一种抗菌剂对于不同的病源菌也有不同的抗菌作用机理和抑制范围，因此得到既长效又广谱、既高效又安全的抗菌剂，对抗菌材料的加工及使用十分重要。
氧化石墨烯(GO)是石墨烯重要的衍生物，具有sp2杂化的单层原子结构，它的表面有大量的羧基、羟基、环氧基等含氧的官能团，这些官能团赋予了氧化石墨烯许多特性如良好的分散性、亲水性以及与一些聚合物的兼容性等，这可以赋予材料更多的化学反应性能，也可通过交联使相邻层形成网络结构提高单片层间的相互作用力，从而改善材料的物理性能。随着GO功能化方法的发展，不同功能的含氧基团赋予GO更多潜在的优势，其在抗菌方面的应用也开始增多。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，提供一种氧化石墨烯抗菌母粒及其制备方法和应用，工艺简单，易于操作，且产量较高，制备的塑料及纤维材料具有优异的抗菌功能，应用领域广，可用于餐饮用品、包装材料、卫生材料、装饰材料、无纺布、纺织服装等领域。
为了实现上述目的，本发明所述氧化石墨烯抗菌母粒以其重量计包括78-98.5％的基体树脂、1-20％的氧化石墨烯粉末和0.5-2％的分散剂。
本发明所述基体树脂为聚酯、聚酰胺或聚烯烃。
本发明所述氧化石墨烯粉末厚度为1.0-7.0nm，片层直径0.5-20um。
本发明所述分散剂为聚乙烯蜡或乙撑双硬脂酰胺。
本发明所述聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT或聚对苯二甲酸丙二醇酯PTT；所述聚酰胺为聚己内酰胺PA6或聚己二酰己二胺PA66；所述聚烯烃为聚丙烯PP或聚乙烯PE。
本发明所述氧化石墨烯抗菌母粒的制备过程为：将基体树脂在105-120℃范围内干燥至含水量低于0.3％，然后按所述含量与氧化石墨烯粉末、分散剂充分混合，在200-280℃范围内经双螺杆挤出机共混、挤出、造粒，制成含氧化石墨烯粉末的抗菌母粒。
本发明所述氧化石墨烯抗菌母粒能应用在包装保鲜材料、卫生材料、装饰材料、无纺布、纺织服装等领域，采用该氧化石墨烯抗菌母粒制得的产品对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有良好的抗菌效果。
本发明与现有技术相比，其工艺简单，易于操作，且产量高，成本低，制备的氧化石墨烯抗菌材料的抗菌效果，按照QB/T2591-2003《抗菌塑料抗菌性能试验方法和抗菌效果》和GB/T20944.1-2007《纺织品抗菌性能的评价第1部分：琼脂扩散法》方法测试，已达到抗菌效果好的等级，可应用在包装保鲜材料、卫生材料、装饰材料、无纺布、纺织服装等领域。
具体实施方式：
下面通过具体的实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1：
本实施例将PA6粉料在105℃左右的温度下干燥至含水率低于0.08％，按质量比1％的比例混入氧化石墨烯粉末和0.5％的聚乙烯蜡，在双螺杆挤出机中以230℃左右的温度混合挤出制得含氧化石墨烯的抗菌母粒；将上述母粒在注塑机上压制成50mmx50mm的样片，按照按照标准QB/T2591-2003《抗菌塑料抗菌性能试验方法和抗菌效果》中的测试方法进行抗菌测试；经测试，未添加氧化石墨烯的纯PA6样条杀菌率为0，没有抗菌效果，本实施例1所制得的抗菌母粒PA6样片对大肠杆菌和金黄葡萄球菌的杀菌率达到99％以上。
实施例2：
本实施例将PP粉料按质量比的比例混入20％的氧化石墨烯粉末和2％的聚乙烯蜡，在双螺杆挤出机中以190℃左右的温度混合挤出制得含氧化石墨烯的抗菌母粒；将上述10％抗菌母粒和PP切片混合均匀后，在注塑机上压制成50mmx50mm的样片，按照按照标准QB/T2591-2003《抗菌塑料抗菌性能试验方法和抗菌效果》中的测试方法进行抗菌测试；经测试，未添加氧化石墨烯的纯PP样条杀菌率为0，没有抗菌效果，本实施例2所制得的抗菌母粒PP样片对大肠杆菌和金黄葡萄球菌的杀菌率达到99％以上。
实施例3：
本实施例将PET切片在120℃下干燥至含水率低于300ppm，按质量比2％的比例混入氧化石墨烯粉末和0.5％乙撑双硬脂酰胺，在双螺杆挤出机中以265℃左右的温度混合挤出制得含氧化石墨烯的抗菌母粒；将上述母粒在140℃下干燥至含水率低于300ppm，采用常规涤纶纺丝设备和工艺，纺制150d/24f的涤纶FDY，织成100mmx100mm的布样，按照标准GB/T20944.1-2007《纺织品抗菌性能的评价第1部分：琼脂扩散法》测试；经测试，纯PET织物不会产生抑菌环，且细菌大量繁殖，没有抗菌效果，实施例3所制得的PET抗菌织物布样有大于1mm的抑菌环，且无细菌繁殖，抗菌效果好，水洗20次后仍可达到上述良好的抗菌效果。
Claims (6)
1.一种氧化石墨烯抗菌母粒，其特征在于以重量计包括78-98.5％的基体树脂、1-20％的氧化石墨烯粉末和0.5-2％的分散剂。
2.根据权利要求1所述氧化石墨烯抗菌母粒，其特征在于所述基体树脂为聚酯、聚酰胺或聚烯烃，其中聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯或聚对苯二甲酸丙二醇酯；聚酰胺为聚己内酰胺或聚己二酰己二胺；聚烯烃为聚丙烯或聚乙烯PE。
3.根据权利要求1所述氧化石墨烯抗菌母粒，其特征在于所述氧化石墨烯粉末厚度为1.0-7.0nm，片层直径0.5-20um。
4.根据权利要求1所述氧化石墨烯抗菌母粒，其特征在于所述分散剂为聚乙烯蜡或乙撑双硬脂酰胺。
5.一种制备如权利要求1所述氧化石墨烯抗菌母粒的方法，其特征在于制备过程为：将基体树脂在105-120℃范围内干燥至含水量低于0.3％，然后按所述含量与氧化石墨烯粉末、分散剂充分混合，在200-280℃范围内经双螺杆挤出机共混、挤出、造粒，制成含氧化石墨烯粉末的抗菌母粒。
6.一种如权利要求1所述氧化石墨烯抗菌母粒的应用，其特征在于能应用在包装保鲜材料、卫生材料、装饰材料、无纺布、纺织服装领域，采用该氧化石墨烯抗菌母粒制得的产品对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有良好的抗菌效果。
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