一种抗菌色母粒及其制备方法与流程

本发明属于塑料母粒制备，具体涉及一种抗菌色母粒及其制备方法。

背景技术：

1、聚丙烯具有成本低、密度低、易加工、耐化学药品性好、力学性能优良等优点，是日常生活中最常用的热塑性聚合物。近年来，人们对材料的抗菌性能要求逐渐提升，聚丙烯表面的疏水性和惰性往往会导致细菌的污染，阻碍了其在抗菌领域的潜在应用。引入具有抗菌活性的物质，从而达到抗菌效果，受到了高分子材料和医疗卫生领域的广泛关注，制备抗菌聚丙烯材料成为研究抗菌塑料的一个热点方向。

2、目前常用的抗菌剂主要有天然抗菌剂、有机抗菌剂和无机抗菌剂，其中天然抗菌剂和有机抗菌剂存在稳定性差、易分解、易析出等问题，无机抗菌剂则存在分散性差的问题，导致最终制备的色母粒性能差或功能单一，因此，有必要提供一种高效抗菌色母粒，以备制备高性能抗菌聚丙烯制品。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种抗菌色母粒及其制备方法，解决现有色母粒性能差或功能单一的问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种抗菌色母粒，包括以下重量份原料：70-90份聚丙烯、18-20份马来酸酐接枝聚丙烯、15-25份复合抗菌剂、3-5份分散剂、3-6份色粉、2-3份抗氧化剂、1-2份紫外吸收剂。

4、所述复合抗菌剂为环氧基改性t i 3c2tx材料与焦磷酸硫胺素反应产物。

5、进一步地，复合抗菌剂通过以下步骤制成：

6、将环氧基改性t i 3c2tx材料超声分散于无水乙醇中，加入焦磷酸硫胺素和去离子水组成的溶液a，60℃下搅拌反应24h，之后于8000rpm下离心10min，舍弃上层液体，沉淀用无水乙醇洗涤后真空干燥，得到复合抗菌剂。

7、t i 3c2tx材料属于二维过渡金属碳/氮化合物(mxene)中的一种，和石墨烯类似，可以通过物理和化学作用对细菌产生抑制作用，抗菌机制包括物理捕获、物理切割、氧化应激和膜成分提取等，但是其粒径小难以分散，与聚丙烯基体相容性差，基于此，本发明首先利用3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷对t i 3c2tx材料进行偶联剂处理，在t i 3c2tx材料表面引入活性环氧基团，之后利用氨基与环氧基团之间的易反应特性，在环氧基改性t i3c2tx材料表面接枝焦磷酸硫胺素，通过改性处理，t i 3c2tx材料在聚丙烯基团中的分散性得到明显改善，得以有效发挥抗菌作用，而焦磷酸硫胺素中噻唑季铵盐结构进一步提升了母粒的抗菌效果。

8、t i 3c2tx材料还具有良好的导电性能，结合噻唑季铵盐良好的吸湿作用，均匀分散的复合抗菌剂在材料表面以及内部形成良好的导电通道，赋予复合材料良好的抗静电性能，均匀分散的复合抗菌剂还可以为刚性补强粒子，对复合材料的力学性能改善明显。

9、另外，高温条件下，复合抗菌剂中t i 3c2tx材料分解产物t i o2具有良好的阻隔作用，在基体中构建“迷宫”，延长可燃气体的扩散路径，t i o2还具有优异的催化活性，能够促进聚合物基体成炭，起到良好的催化成炭和抑烟作用，而且焦磷酸硫胺素中n、p、s元素与3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷中s i元素，组成有机阻燃体系，共同促进聚丙烯复合材料具有良好的阻燃性能。

10、进一步地，环氧基改性t i 3c2tx材料、无水乙醇、焦磷酸硫胺素、去离子水的用量比为0.2g：100ml：0.3-0.5g：10-20ml。

11、进一步地，环氧基改性t i 3c2tx材料通过以下步骤制成：

12、将t i 3c2tx材料超声分散于无水乙醇中，滴加3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，滴加完毕后，继续搅拌24h，之后于8000rpm下离心10min，舍弃上层液体，沉淀用无水乙醇洗涤后真空干燥，得到环氧基改性t i 3c2tx材料。

13、进一步地，t i 3c2tx材料、无水乙醇和3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷的用量比为0.8g：400ml：4-6ml。

14、进一步地，t i 3c2tx材料通过以下步骤制成：

15、将t i 3al c2粉末加入含有l i f的盐酸溶液中，60℃搅拌反应72h，之后用去离子水洗涤离心至上清液ph＝7±0.5，将所得沉淀在60℃下真空干燥24h，得到t i 3c2tx材料。

16、进一步地，t i 3al c2粉末、l i f、盐酸溶液的用量比为1-1.2g：0.5g：12ml，盐酸溶液的浓度为4.5mo l/l。

17、进一步地，t i 3al c2粉末平均粒径为38um。

18、进一步地，分散剂为聚乙烯蜡、硬脂酸和乙撑硬脂酸酰胺中的一种或多种。

19、进一步地，色粉为群青色粉、钴蓝色粉、镉黄色粉和钛白粉中的一种。

20、进一步地，抗氧化剂为抗氧剂1010和抗氧剂1135中的一种。

21、进一步地，紫外吸收剂为紫外线吸收剂uv-p和紫外线吸收剂uv-1130中的一种。

22、上述抗菌色母粒的制备方法，包括以下步骤：

23、s1、将聚丙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、复合抗菌剂、分散剂、色粉、抗氧化剂和紫外吸收剂置于混合机中，转速300-500r/min下混合30—60min，得到混合料；

24、s2、将混合料转移至双螺杆挤出机中，熔融挤出，造粒，螺杆转速200-300r/min，各区温度分别为：一区190-200℃、二区210-220℃、三区235-245℃、四区220-230℃、五区200-210℃，得到抗菌色母粒。

25、本发明的有益效果：

26、本发明以环氧基改性t i 3c2tx材料与焦磷酸硫胺素反应产物为复合抗菌剂，聚丙烯为基材，采用熔融共混挤出得到抗菌色母粒，由于复合抗菌剂的多功能性以及精确的用量比例，使最终获得的聚丙烯复合材料不仅具有优异的抗菌性能，且力学性能、阻燃性能、抗静电性能也得到显著提升，进一步地扩大了聚丙烯复合材料的应用范围。

1.一种抗菌色母粒，其特征在于，包括以下重量份原料：70-90份聚丙烯、18-20份马来酸酐接枝聚丙烯、15-25份复合抗菌剂、3-5份分散剂、3-6份色粉、2-3份抗氧化剂、1-2份紫外吸收剂；

2.根据权利要求1所述的一种抗菌色母粒，其特征在于，复合抗菌剂通过以下步骤制成：

3.根据权利要求2所述的一种抗菌色母粒，其特征在于，环氧基改性ti 3c2tx材料、无水乙醇、焦磷酸硫胺素、去离子水的用量比为0.2g：100ml：0.3-0.5g：10-20ml。

4.根据权利要求2所述的一种抗菌色母粒，其特征在于，环氧基改性ti 3c2tx材料通过以下步骤制成：

5.根据权利要求4所述的一种抗菌色母粒，其特征在于，ti 3c2tx材料、无水乙醇和3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷的用量比为0.8g：400ml：4-6ml。

6.根据权利要求2所述的一种抗菌色母粒，其特征在于，ti 3c2tx材料通过以下步骤制成：

7.根据权利要求5所述的一种抗菌色母粒，其特征在于，ti 3alc2粉末、lif、盐酸溶液的用量比为1-1.2g：0.5g：12ml，盐酸溶液的浓度为4.5mol/l。

8.根据权利要求5所述的一种抗菌色母粒，其特征在于，ti 3alc2粉末的平均粒径为38um。

9.一种如权利要求1-8任一项所述抗菌色母粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的一种抗菌色母粒的制备方法，其特征在于，挤出造粒过程中：螺杆转速200-300r/min，各区温度分别为：一区190-200℃、二区210-220℃、三区235-245℃、四区220-230℃、五区200-210℃。