一種抗菌納米二氧化硅材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種抗菌納米二氧化硅材料，它是由下述重量份的原料組成的：γ?氨丙基三乙氧基硅烷0.4?1、納米二氧化硅10?13、己內(nèi)酰胺70?84、乙二酸20?23、鈦酸四丁酯5?7、雙癸基二甲基溴化銨0.6?1、抗菌乳液10?13、二鹽基亞磷酸鉛0.06?0.1、聚異戊二烯2?4、聚酰胺蠟微粉0.5?1。本發(fā)明首先用硅烷處理納米二氧化硅，得到表面含有氨基的納米二氧化硅，然后在己內(nèi)酰胺聚合過(guò)程中，利用己內(nèi)酰胺開環(huán)產(chǎn)物氨基己酸與納米二氧化硅表面的氨基反應(yīng)，可以得到高分散的聚合材料，本發(fā)明還加入了聚苯并咪唑、丙酸鈣、異噻唑啉酮等，可以有效的提高成品材料的抗菌性能。
【專利說(shuō)明】
一種抗菌納米二氧化硅材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及納米材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種抗菌納米二氧化娃材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著新技術(shù)的涌現(xiàn)，人們對(duì)聚合物基納米復(fù)合材料的研究和認(rèn)識(shí)不斷深入，對(duì)納米復(fù)合材料的制備方法和生產(chǎn)工藝也在不斷發(fā)展和豐富。近年來(lái)，制備聚合物基納米復(fù)合材料材料的方法也有較大的發(fā)展，主要有共混法、插層法、溶膠-凝膠法、原位法、母料法等；
聚合物基復(fù)合材料的綜合性能不僅取決于所添加填料的特殊功能性，分散相在基體材料中的分散程度、尺寸大小、與基體材料的相容性和結(jié)合力對(duì)復(fù)合材料的綜合性能也有較大的影響。目前，很多學(xué)者對(duì)填料與基體材料的相容性、界面強(qiáng)度、相互作用力進(jìn)行了深入研究，并取得了較為理想的結(jié)果；
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)用涉及汽車零部件、簾子布、輪胎子午線、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；
納米材料是指材料的二相顯微結(jié)構(gòu)中至少有一相的一維尺度達(dá)到納米級(jí)尺寸的材料，納米技術(shù)是在分子和原子水平研究物質(zhì)性能的科學(xué)。根據(jù)納米材料的結(jié)構(gòu)參數(shù)，通常分為零維納米材料、一維納米材料、二維納米材料和三維納米材料。由于納米材料的尺寸在1-100 nm范圍內(nèi)，其尺寸接近于電子相干長(zhǎng)度，由于強(qiáng)相干的原因，使得納米材料在熔點(diǎn)、磁性、光學(xué)、導(dǎo)熱、導(dǎo)電等方面顯示了有別于傳統(tǒng)材料的特殊性能;作為21世紀(jì)比較有發(fā)展?jié)摿Φ牟牧现?，近些年?lái)，納米材料的研究主要集中在醫(yī)學(xué)、能源、環(huán)保、材料、集成微系統(tǒng)等方面，在核武器的安保系統(tǒng)、炸藥引信、涂層、鉆地武器、庫(kù)存檢測(cè)與不擴(kuò)散、深化武器規(guī)律認(rèn)識(shí)等領(lǐng)域顯示潛在的應(yīng)用價(jià)值，目前，納米材料和納米科技的發(fā)展和應(yīng)用備受人們的廣泛關(guān)注；
隨著納米材料理論和技術(shù)的發(fā)展，無(wú)機(jī)納米微粒作為填料較傳統(tǒng)材料顯示了優(yōu)異的性能。通過(guò)合適的技術(shù)和方法將無(wú)機(jī)納米微粒加入到聚合物基體材料中，使其充分體現(xiàn)納米材料的納米特性，進(jìn)而提高納米復(fù)合材料的綜合性能；納米材料和納米科技的發(fā)展必將促使聚合物基納米復(fù)合材料成為21世紀(jì)最有發(fā)展前景的材料之一。

【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，提供一種抗菌納米二氧化硅材料及其制備方法。
[0004]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種抗菌納米二氧化硅材料，它是由下述重量份的原料組成的:γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.4-1、納米二氧化硅10-13、己內(nèi)酰胺70-84、乙二酸20-23、鈦酸四丁酯5-7、雙癸基二甲基溴化銨0.6-1、抗菌乳液10-13、二鹽基亞磷酸鉛0.06-0.1、聚異戊二烯2-4、聚酰胺蠟微粉0.5-1。
[0005]所述的一種抗菌納米二氧化硅材料，所述的抗菌乳液是由下述重量份的原料組成的:
蓖麻酸鈣1.4-2、水解聚馬來(lái)酸酐0.2-0.3、烯丙基聚乙二醇1-2、聚苯并咪唑0.7-1、丙酸鈣0.1-0.3、異噻唑啉酮0.2-0.4、椰油酸二乙醇酰胺1-2、去離子水80-100 ；
(1)取上述去離子水重量的30-40%，加入水解聚馬來(lái)酸酐，升高溫度為60-70°C，加入上述蓖麻酸鈣，滴加3-5mol/l的氫氧化鈉，調(diào)節(jié)pH為10-13，保溫?cái)嚢?0-14分鐘，加入異噻唑啉酮，攪拌至常溫，得抑菌液；
(2)將上述聚苯并咪唑、丙酸鈣混合，加入到剩余的去離子水中，攪拌均勻，加入烯丙基聚乙二醇、抑菌液，100-200轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?-5分鐘，與上述丙酸鈣、椰油酸二乙醇酰胺混合，升高溫度為80-85°C，滴加l-2mol/l的鹽酸，調(diào)節(jié)pH為中性，保溫10-20分鐘，冷卻至常溫，得抗菌乳液。
[0006]—種所述的抗菌納米二氧化娃材料的制備方法，包括以下步驟:
(1)取上述聚酰胺蠟微粉，加入到其重量10-13倍的無(wú)水乙醇中，攪拌均勻，送入80-90°(:的水浴中，保溫4-5分鐘，出料，加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷，攪拌至常溫，得硅烷醇溶液；
(2)將上述納米二氧化硅加入到其重量100-120倍的無(wú)水乙醇中，超聲40-50分鐘，滴加上述鈦酸四丁酯，滴加完畢后升高溫度為50-60°C，保溫?cái)嚢?0-30分鐘，送入到裝有聚四氟乙烯內(nèi)膽的反應(yīng)釜中，在180-190 °C下保溫反應(yīng)4-5小時(shí)，出料，冷卻，過(guò)濾，將沉淀水洗2-3次，在60-70 0C下真空干燥完全，得鈦摻雜納米二氧化硅；
(3)取上述聚異戊二烯，加入到其重量100-160倍的無(wú)水乙醇中，攪拌均勻，加入雙癸基二甲基溴化銨，升高溫度為70-750C，與上述硅烷醇溶液混合，攪拌均勻，加入上述鈦摻雜納米二氧化硅，升高溫度為80-90°C，保溫?cái)嚢?.7-2小時(shí)，得氨基改性鈦摻雜納米二氧化硅；
(4)取上述己內(nèi)酰胺、乙二酸，與氨基改性鈦摻雜納米二氧化硅混合，加入混合料重量10-18倍的蒸餾水，送入到反應(yīng)釜中，升高溫度為220-300°C，保溫反應(yīng)3-5小時(shí)，緩慢冷卻至常溫，加入抗菌乳液與剩余各原料，70-100轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?0-17分鐘，過(guò)濾除去濾液，將沉淀干燥，研磨成細(xì)粉，得抗菌納米二氧化娃材料。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
本發(fā)明首先用硅烷處理納米二氧化硅，得到表面含有氨基的納米二氧化硅，然后在己內(nèi)酰胺聚合過(guò)程中，利用己內(nèi)酰胺開環(huán)產(chǎn)物氨基己酸與納米二氧化硅表面的氨基反應(yīng)，可以得到高分散的聚合材料，本發(fā)明還加入了聚苯并咪唑、丙酸鈣、異噻唑啉酮等，可以有效的提尚成品材料的抗菌性能。
【具體實(shí)施方式】
[0008]—種抗菌納米二氧化硅材料，它是由下述重量份的原料組成的: T氨丙基三乙氧基硅烷0.4、納米二氧化硅10、己內(nèi)酰胺70、乙二酸20、鈦酸四丁酯5、雙癸基二甲基溴化銨0.6、抗菌乳液10、二鹽基亞磷酸鉛0.06、聚異戊二烯2、聚酰胺蠟微粉
0.5ο
[0009]所述的一種抗菌納米二氧化硅材料，所述的抗菌乳液是由下述重量份的原料組成的:
蓖麻酸鈣1.4、水解聚馬來(lái)酸酐0.2、烯丙基聚乙二醇1、聚苯并咪唑0.7、丙酸鈣0.1、異噻唑啉酮0.2、椰油酸二乙醇酰胺1、去離子水80;
(1)取上述去離子水重量的30%，加入水解聚馬來(lái)酸酐，升高溫度為60°C，加入上述蓖麻酸鈣，滴加3mol/l的氫氧化鈉，調(diào)節(jié)pH為10，保溫?cái)嚢?0分鐘，加入異噻唑啉酮，攪拌至常溫，得抑菌液；
(2)將上述聚苯并咪唑、丙酸鈣混合，加入到剩余的去離子水中，攪拌均勻，加入烯丙基聚乙二醇、抑菌液，100轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?分鐘，與上述丙酸鈣、椰油酸二乙醇酰胺混合，升高溫度為80°C，滴加lmol/1的鹽酸，調(diào)節(jié)pH為中性，保溫10分鐘，冷卻至常溫，得抗菌乳液。
[0010 ] —種所述的抗菌納米二氧化娃材料的制備方法，包括以下步驟:
(1)取上述聚酰胺蠟微粉，加入到其重量10倍的無(wú)水乙醇中，攪拌均勻，送入80°C的水浴中，保溫4分鐘，出料，加入γ氨丙基三乙氧基硅烷，攪拌至常溫，得硅烷醇溶液；
(2)將上述納米二氧化硅加入到其重量100倍的無(wú)水乙醇中，超聲40分鐘，滴加上述鈦酸四丁酯，滴加完畢后升高溫度為50°C，保溫?cái)嚢?0分鐘，送入到裝有聚四氟乙烯內(nèi)膽的反應(yīng)釜中，在180°C下保溫反應(yīng)4小時(shí)，出料，冷卻，過(guò)濾，將沉淀水洗2次，在60°C下真空干燥完全，得鈦摻雜納米二氧化硅；
(3)取上述聚異戊二烯，加入到其重量100倍的無(wú)水乙醇中，攪拌均勻，加入雙癸基二甲基溴化銨，升高溫度為700C，與上述硅烷醇溶液混合，攪拌均勻，加入上述鈦摻雜納米二氧化硅，升高溫度為80°C，保溫?cái)嚢?.7小時(shí)，得氨基改性鈦摻雜納米二氧化硅；
(4)取上述己內(nèi)酰胺、乙二酸，與氨基改性鈦摻雜納米二氧化硅混合，加入混合料重量10倍的蒸餾水，送入到反應(yīng)釜中，升高溫度為220°C，保溫反應(yīng)3小時(shí)，緩慢冷卻至常溫，加入抗菌乳液與剩余各原料，70轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?0分鐘，過(guò)濾除去濾液，將沉淀干燥，研磨成細(xì)粉，得抗菌納米二氧化娃材料。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種抗菌納米二氧化硅材料，其特征在于，它是由下述重量份的原料組成的: γ -氨丙基三乙氧基硅烷0.4-1、納米二氧化硅10-13、己內(nèi)酰胺70-84、乙二酸20-23、鈦酸四丁酯5-7、雙癸基二甲基溴化銨0.6-1、抗菌乳液10-13、二鹽基亞磷酸鉛0.06-0.1、聚異戊二烯2-4、聚酰胺蠟微粉0.5-1。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗菌納米二氧化硅材料，其特征在于，所述的抗菌乳液是由下述重量份的原料組成的: 蓖麻酸鈣1.4-2、水解聚馬來(lái)酸酐0.2-0.3、烯丙基聚乙二醇1-2、聚苯并咪唑0.7-1、丙酸鈣0.1-0.3、異噻唑啉酮0.2-0.4、椰油酸二乙醇酰胺1-2、去離子水80-100 ； (1)取上述去離子水重量的30-40%，加入水解聚馬來(lái)酸酐，升高溫度為60-70°C，加入上述蓖麻酸鈣，滴加3-5mol/l的氫氧化鈉，調(diào)節(jié)pH為10-13，保溫?cái)嚢?0-14分鐘，加入異噻唑啉酮，攪拌至常溫，得抑菌液； (2)將上述聚苯并咪唑、丙酸鈣混合，加入到剩余的去離子水中，攪拌均勻，加入烯丙基聚乙二醇、抑菌液，100-200轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?-5分鐘，與上述丙酸鈣、椰油酸二乙醇酰胺混合，升高溫度為80-85°C，滴加l-2mol/l的鹽酸，調(diào)節(jié)pH為中性，保溫10-20分鐘，冷卻至常溫，得抗菌乳液。3.—種如權(quán)利要求1所述的抗菌納米二氧化硅材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)取上述聚酰胺蠟微粉，加入到其重量10-13倍的無(wú)水乙醇中，攪拌均勻，送入80-90°(:的水浴中，保溫4-5分鐘，出料，加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷，攪拌至常溫，得硅烷醇溶液； (2)將上述納米二氧化硅加入到其重量100-120倍的無(wú)水乙醇中，超聲40-50分鐘，滴加上述鈦酸四丁酯，滴加完畢后升高溫度為50-60°C，保溫?cái)嚢?0-30分鐘，送入到裝有聚四氟乙烯內(nèi)膽的反應(yīng)釜中，在180-190 °C下保溫反應(yīng)4-5小時(shí)，出料，冷卻，過(guò)濾，將沉淀水洗2-3次，在60-70 0C下真空干燥完全，得鈦摻雜納米二氧化硅； (3)取上述聚異戊二烯，加入到其重量100-160倍的無(wú)水乙醇中，攪拌均勻，加入雙癸基二甲基溴化銨，升高溫度為70-750C，與上述硅烷醇溶液混合，攪拌均勻，加入上述鈦摻雜納米二氧化硅，升高溫度為80-90°C，保溫?cái)嚢?.7-2小時(shí)，得氨基改性鈦摻雜納米二氧化硅； (4)取上述己內(nèi)酰胺、乙二酸，與氨基改性鈦摻雜納米二氧化硅混合，加入混合料重量10-18倍的蒸餾水，送入到反應(yīng)釜中，升高溫度為220-300°C，保溫反應(yīng)3-5小時(shí)，緩慢冷卻至常溫，加入抗菌乳液與剩余各原料，70-100轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?0-17分鐘，過(guò)濾除去濾液，將沉淀干燥，研磨成細(xì)粉，得抗菌納米二氧化娃材料。
【文檔編號(hào)】C08K9/04GK106009653SQ201610636546
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年8月5日
【發(fā)明人】李朋國(guó), 黃考干, 李旺和
【申請(qǐng)人】中山市綠浪助劑有限公司