一種抗菌pbt材料及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種抗菌pbt材料，它是由下述重量份的原料組成的：聚乙烯吡咯烷酮3?5、己內(nèi)酰胺70?80、凹凸棒土10?13、乙酸鋅1?1.4、γ?氨丙基三乙氧基硅烷2?3、乙二酸18?20、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯300?370、辛基異噻唑啉酮6?8、硫酸鋅1?2、n?水楊酰苯胺1.7?2、聚丙烯酸丁酯10?14、雙癸基二甲基溴化銨1?2、氨基磺酸鎳0.7?1、雙乙酸鈉2?3。本發(fā)明的材料還加入了聚乙烯吡咯烷酮、雙乙酸鈉等，更進(jìn)一步提高了成品的抗菌性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種抗菌pbt材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種抗菌pbt材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]ZnO作為一種光催化型抗菌劑近些年來(lái)被廣泛研究，其在光催化作用下生成強(qiáng)氧化性的活性官能團(tuán)來(lái)殺滅細(xì)菌。它具有無(wú)毒，無(wú)刺激性，穩(wěn)定性好，高溫下難分解，時(shí)效長(zhǎng)久，價(jià)格低廉，資源豐富等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景；
目前，用于負(fù)載光催化劑的常用載體主要有碳納米管(CNTs)及活性炭，介孔材料，白炭黑以及沸石等通過(guò)負(fù)載可以獲得尺寸均勻的納米顆粒，同時(shí)又保證了納米功能復(fù)合材料的高穩(wěn)定性。納米光催化劑/多孔礦物復(fù)合體系，即把納米半導(dǎo)體光催化劑組裝或負(fù)載到礦物材料的孔隙中或者表面上，不但解決了納米光催化劑顆粒的團(tuán)聚問(wèn)題，減少其用量，同時(shí)還利用多孔礦物的高比表面積、強(qiáng)吸附特性實(shí)現(xiàn)水中或空氣中污染物的靶向富集，通過(guò)光催化劑更有效地進(jìn)行光降解；
因此納米光催化劑/多孔礦物復(fù)合體系既能提高光催化材料的光降解效率，又降低了其用量和制備成本，做到了優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，這種負(fù)載型復(fù)合材料既保留了納米顆粒本身的性質(zhì)，同時(shí)通過(guò)納米顆粒與基體之間的界面親合，又會(huì)產(chǎn)生一些新的組合體效應(yīng)，使整個(gè)復(fù)合體系表現(xiàn)為特有的協(xié)同增強(qiáng)效應(yīng)，從而顯著提高材料的功能特性，但目前所用載體大多都存在著價(jià)格昂貴、表面活性點(diǎn)低等缺點(diǎn)，因此，研究和開(kāi)發(fā)一種新型的載體材料正越來(lái)越受到學(xué)者們的重視，尋找一種價(jià)格低廉、表面活性高且穩(wěn)定性好的新型載體顯得十分必要；
聚酰胺由于其良好的力學(xué)性能、阻隔性能、耐磨性能、耐酸堿性能和良好的加工性能，作為工程塑料和非纖用材料越來(lái)越成為不可缺少的材料，其應(yīng)用涉及汽車(chē)零部件、簾子布、輪胎子午線(xiàn)、電子電器、家庭用品等領(lǐng)域，用量成為聚酰胺產(chǎn)品中最多的品種。但在應(yīng)用過(guò)程中，聚酰胺6材料的極性基團(tuán)使得其易于吸收水分，造成了干態(tài)和低溫沖擊強(qiáng)度低、產(chǎn)品穩(wěn)定性差、摩擦易發(fā)生塑性形變、磨損嚴(yán)重等現(xiàn)象，另外，作為礦山工程塑料使用，不具備抗靜電性能，容易產(chǎn)生瓦斯爆炸等，從而影響其制品尺寸的穩(wěn)定性、抗磨減摩性能和電性能，這限制了它的應(yīng)用范圍；
凹凸棒石作為一種天然的納米纖維狀粘土礦物，具有2:1型層鏈狀結(jié)構(gòu)，其晶體結(jié)構(gòu)中存在大量孔道結(jié)構(gòu)，而且具有比表面積大、表面活性位點(diǎn)多、吸附能
強(qiáng)、優(yōu)良的生物相容性以及化學(xué)和熱穩(wěn)定性等特點(diǎn)，是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的載體材料，在生物、環(huán)境、新型材料等方面具有廣闊的應(yīng)用前景；因此本發(fā)明的目的是將納米光催化劑與凹凸棒石進(jìn)行有效的復(fù)合，然后有效的分散到聚酰胺中，制備一種新型的復(fù)合材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種抗菌pbt材料及其制備方法。
[0004]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種抗菌Pbt材料，它是由下述重量份的原料組成的: 聚乙烯吡咯烷酮3-5、己內(nèi)酰胺70-80、凹凸棒土 10-13、乙酸鋅1-1.4、γ-氨丙基三乙氧基硅烷2-3、乙二酸18-20、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯300-370、辛基異噻唑啉酮6_8、硫酸鋅1_
2、η-水楊酰苯胺1.7-2、聚丙烯酸丁酯10-14、雙癸基二甲基溴化銨1-2、氨基磺酸鎳0.7-1、雙乙酸鈉2-3。
[0005]—種所述的抗菌pbt材料的制備方法，包括以下步驟:
(1)將上述雙乙酸鈉、硫酸鋅混合，加入到混合料重量20-35倍的去離子水中，攪拌均勻，加入雙癸基二甲基溴化銨，在50-60 V下保溫?cái)嚢?-4分鐘，得抗菌乳液；
(2)將凹凸棒土在300-350°C下煅燒1-2小時(shí)，加入到3-5mol/l的鹽酸中酸化3-5小時(shí)，酸化溫度為20-35°C，過(guò)濾后將沉淀加入到上述抗菌乳液中，在80-90°C保溫?cái)嚢柚了?，磨成?xì)粉，得活化凹凸棒土粉；
(3)取上述乙二酸重量的16-20%，加入到其重量25-30倍的無(wú)水乙醇中，攪拌均勻；
(4)將上述乙酸鋅加入到其重量70-80倍的、46-50%的乙醇溶液中，加入上述活化凹凸棒土粉，超聲10-20分鐘，滴加上述乙二酸的乙醇溶液，滴加完畢后磁力攪拌3-4分鐘，抽濾，將抽濾后的產(chǎn)物在110-116 °C下干燥3-5小時(shí)，送入馬弗爐中，在600-640°C下煅燒1.7_2小時(shí)，冷卻，得氧化鋅負(fù)載粉料；
(5)取上述辛基異噻唑啉酮，加入到其重量40-50倍的無(wú)水乙醇中，攪拌均勻，加入η-水楊酰苯胺，在70_8(TC下保溫?cái)嚢?-4分鐘，得抗菌醇液；
(6)將上述氧化鋅負(fù)載粉料加入到抗菌醇液中，加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷，升高溫度為80-900C，保溫?cái)嚢?.7-2小時(shí)，抽濾，將沉淀水洗2-3次，在50-60°C下真空干燥20-30分鐘，得氨基改性氧化鋅負(fù)載粉料；
(7)取上述己內(nèi)酰胺重量的10-16%、剩余乙二酸重量的20-30%，與氨基改性氧化鋅負(fù)載粉料混合，加入混合料重量8-10倍的蒸餾水，送入到反應(yīng)釜中，升高溫度為190-200°C，保溫反應(yīng)3-4小時(shí)，緩慢冷卻至常溫，加入上述氨基磺酸鎳，攪拌均勻，過(guò)濾除去濾液，將沉淀干燥，研磨成細(xì)粉，得預(yù)聚改性氧化鋅負(fù)載粉料；
(8)將上述預(yù)聚改性氧化鋅負(fù)載粉料與剩余的己內(nèi)酰胺混合，加入混合料重量4-7倍的蒸餾水，送入到反應(yīng)釜中，升高溫度為200-230 °C，加入剩余的乙二酸，保溫反應(yīng)3-3.5小時(shí)，出料冷卻，在50-60°C下真空干燥1-2小時(shí)，得聚合改性氧化鋅負(fù)載粉料；
(9 )將上述聚合改性氧化鋅負(fù)載粉料與剩余各原料混合，高速攪拌均勻，送入雙螺桿擠出機(jī)擠出，經(jīng)過(guò)拉條、冷卻、切粒、干燥處理，即得。
[0006]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:本發(fā)明首先對(duì)凹凸棒石進(jìn)行煅燒和酸化處理，可以增加凹凸棒石表面的硅羥基基團(tuán)，賦予凹凸棒石表面更多的負(fù)電荷，增加其對(duì)金屬陽(yáng)離子的吸附能力，通過(guò)對(duì)吸附Zn2+離子的凹凸棒石原位沉淀獲得前驅(qū)體，通過(guò)鍛燒獲得ZnO/凹凸棒石復(fù)合材料，以凹凸棒石為載體，可以提尚ZnO納米粒子的分散性，獲得具有尚抗菌活性的復(fù)合材料，凹凸棒石作為層鏈狀硅酸鹽粘土，具比表面積大和潛在活性位點(diǎn)多等優(yōu)點(diǎn)，負(fù)載納米ZnO后，大大增加了 ZnO與微生物的接觸面積，基于凹凸棒石的高吸附活性，細(xì)菌可以被抗菌材料吸附在其周?chē)纬筛患沟肸nO納米顆粒更容易與細(xì)菌直接接觸，從而發(fā)揮其抗菌特性致細(xì)菌失活，然后將該復(fù)合材料參與到己內(nèi)酰胺的預(yù)聚合過(guò)程中，利用己內(nèi)酰胺開(kāi)環(huán)產(chǎn)物氨基己酸與復(fù)合材料表面的氨基反應(yīng)，使復(fù)合材料表面接枝一定量的聚酰胺預(yù)聚體，在其表面形成一層強(qiáng)的界面層;然后再參與聚酰胺的聚合過(guò)程，由于復(fù)合材料表面接枝的聚酰胺預(yù)聚體能夠參與己內(nèi)酰胺的開(kāi)環(huán)聚合，因此，能夠形成以母料為核心的“微網(wǎng)絡(luò)”結(jié)構(gòu)，進(jìn)而增加了聚酰胺基體材料的強(qiáng)度和韌性，并且，有利于復(fù)合材料在聚酰胺基體材料的分散；本發(fā)明的材料還加入了聚乙烯吡咯烷酮、雙乙酸鈉等，更進(jìn)一步提高了成品的抗菌性。
【具體實(shí)施方式】
[0007]—種抗菌pbt材料，它是由下述重量份的原料組成的:
聚乙烯吡咯烷酮3、己內(nèi)酰胺70、凹凸棒土 10、乙酸鋅1、γ氨丙基三乙氧基硅烷2、乙二酸18、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯300、辛基異噻唑啉酮6、硫酸鋅1、η水楊酰苯胺1.7、聚丙烯酸丁酯10、雙癸基二甲基溴化銨1、氨基磺酸鎳0.7、雙乙酸鈉2。
[0008]—種所述的抗菌pbt材料的制備方法，包括以下步驟:
(I)將上述雙乙酸鈉、硫酸鋅混合，加入到混合料重量20倍的去離子水中，攪拌均勻，加入雙癸基二甲基溴化銨，在50°C下保溫?cái)嚢?分鐘，得抗菌乳液；
(2 )將凹凸棒土在300 0C下煅燒I小時(shí)，加入到3mo I/1的鹽酸中酸化3小時(shí)，酸化溫度為20°C，過(guò)濾后將沉淀加入到上述抗菌乳液中，在80°C保溫?cái)嚢柚了?，磨成?xì)粉，得活化凹凸棒土粉；
(3)取上述乙二酸重量的16%，加入到其重量25倍的無(wú)水乙醇中，攪拌均勻；
(4)將上述乙酸鋅加入到其重量70倍的、46%的乙醇溶液中，加入上述活化凹凸棒土粉，超聲10分鐘，滴加上述乙二酸的乙醇溶液，滴加完畢后磁力攪拌3分鐘，抽濾，將抽濾后的產(chǎn)物在110°C下干燥3小時(shí)，送入馬弗爐中，在600°C下煅燒1.7小時(shí)，冷卻，得氧化鋅負(fù)載粉料；
(5)取上述辛基異噻唑啉酮，加入到其重量40倍的無(wú)水乙醇中，攪拌均勻，加入η水楊酰苯胺，在70°C下保溫?cái)嚢?分鐘，得抗菌醇液；
(6)將上述氧化鋅負(fù)載粉料加入到抗菌醇液中，加入γ氨丙基三乙氧基硅烷，升高溫度為800C，保溫?cái)嚢?.7小時(shí)，抽濾，將沉淀水洗2次，在500C下真空干燥20分鐘，得氨基改性氧化鋅負(fù)載粉料；
(7)取上述己內(nèi)酰胺重量的10%、剩余乙二酸重量的20%，與氨基改性氧化鋅負(fù)載粉料混合，加入混合料重量8倍的蒸餾水，送入到反應(yīng)釜中，升高溫度為190°C，保溫反應(yīng)3小時(shí)，緩慢冷卻至常溫，加入上述氨基磺酸鎳，攪拌均勻，過(guò)濾除去濾液，將沉淀干燥，研磨成細(xì)粉，得預(yù)聚改性氧化鋅負(fù)載粉料；
(8)將上述預(yù)聚改性氧化鋅負(fù)載粉料與剩余的己內(nèi)酰胺混合，加入混合料重量4倍的蒸餾水，送入到反應(yīng)釜中，升高溫度為200°C，加入剩余的乙二酸，保溫反應(yīng)3小時(shí)，出料冷卻，在50°C下真空干燥I小時(shí)，得聚合改性氧化鋅負(fù)載粉料；
(9 )將上述聚合改性氧化鋅負(fù)載粉料與剩余各原料混合，高速攪拌均勻，送入雙螺桿擠出機(jī)擠出，經(jīng)過(guò)拉條、冷卻、切粒、干燥處理，即得。
[0009]性能測(cè)試:
拉伸強(qiáng)度為96MPa;
缺口沖擊強(qiáng)度(KJ/m2)10.11;
垂直燃燒(1.6mm) FV-O；
其中制備的氧化鋅負(fù)載粉料對(duì)大腸桿菌的最低抑菌濃度為0.lg/L。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種抗菌pbt材料，其特征在于，它是由下述重量份的原料組成的: 聚乙烯吡咯烷酮3-5、己內(nèi)酰胺70-80、凹凸棒土 10-13、乙酸鋅1-1.4、γ-氨丙基三乙氧基硅烷2-3、乙二酸18-20、聚對(duì)苯二甲酸丁 二醇酯300-370、辛基異噻唑啉酮6_8、硫酸鋅1_2、η-水楊酰苯胺1.7-2、聚丙烯酸丁酯10-14、雙癸基二甲基溴化銨1-2、氨基磺酸鎳0.7-1、雙乙酸鈉2-3。2.—種如權(quán)利要求1所述的抗菌pbt材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將上述雙乙酸鈉、硫酸鋅混合，加入到混合料重量20-35倍的去離子水中，攪拌均勻，加入雙癸基二甲基溴化銨，在50-60 V下保溫?cái)嚢?-4分鐘，得抗菌乳液； (2)將凹凸棒土在300-350°C下煅燒1-2小時(shí)，加入到3-5mol/l的鹽酸中酸化3-5小時(shí)，酸化溫度為20-35°C，過(guò)濾后將沉淀加入到上述抗菌乳液中，在80-90°C保溫?cái)嚢柚了桑コ杉?xì)粉，得活化凹凸棒土粉； (3)取上述乙二酸重量的16-20%，加入到其重量25-30倍的無(wú)水乙醇中，攪拌均勻； (4)將上述乙酸鋅加入到其重量70-80倍的、46-50%的乙醇溶液中，加入上述活化凹凸棒土粉，超聲10-20分鐘，滴加上述乙二酸的乙醇溶液，滴加完畢后磁力攪拌3-4分鐘，抽濾，將抽濾后的產(chǎn)物在110-116 °C下干燥3-5小時(shí)，送入馬弗爐中，在600-640°C下煅燒1.7_2小時(shí)，冷卻，得氧化鋅負(fù)載粉料； (5)取上述辛基異噻唑啉酮，加入到其重量40-50倍的無(wú)水乙醇中，攪拌均勻，加入η-水楊酰苯胺，在70_8(TC下保溫?cái)嚢?-4分鐘，得抗菌醇液； (6)將上述氧化鋅負(fù)載粉料加入到抗菌醇液中，加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷，升高溫度為80-900C，保溫?cái)嚢?.7-2小時(shí)，抽濾，將沉淀水洗2-3次，在50-60°C下真空干燥20-30分鐘，得氨基改性氧化鋅負(fù)載粉料； (7)取上述己內(nèi)酰胺重量的10-16%、剩余乙二酸重量的20-30%，與氨基改性氧化鋅負(fù)載粉料混合，加入混合料重量8-10倍的蒸餾水，送入到反應(yīng)釜中，升高溫度為190-200°C，保溫反應(yīng)3-4小時(shí)，緩慢冷卻至常溫，加入上述氨基磺酸鎳，攪拌均勻，過(guò)濾除去濾液，將沉淀干燥，研磨成細(xì)粉，得預(yù)聚改性氧化鋅負(fù)載粉料； (8)將上述預(yù)聚改性氧化鋅負(fù)載粉料與剩余的己內(nèi)酰胺混合，加入混合料重量4-7倍的蒸餾水，送入到反應(yīng)釜中，升高溫度為200-230 °C，加入剩余的乙二酸，保溫反應(yīng)3-3.5小時(shí)，出料冷卻，在50-60°C下真空干燥1-2小時(shí)，得聚合改性氧化鋅負(fù)載粉料； (9)將上述聚合改性氧化鋅負(fù)載粉料與剩余各原料混合，高速攪拌均勻，送入雙螺桿擠出機(jī)擠出，經(jīng)過(guò)拉條、冷卻、切粒、干燥處理，即得。
【文檔編號(hào)】C08K9/04GK105860452SQ201610231200
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年4月14日
【發(fā)明人】孟勇
【申請(qǐng)人】滁州優(yōu)勝高分子材料有限公司