[發明專利]一種無機納米抗菌塑料及其制備方法和在供水管中的應用

有效

• 申請號: 201911178463.6
• 申請日: 2019-11-27
• 公開（公告）號: CN110922661B
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 牟文杰;黃超杰;黃佳美;趙良知
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C08L23/06
• 分類號: C08L23/06;C08L23/12;C08K13/06;C08K9/04;C08K3/22;C08K9/06;C08K3/36;C08K5/134;F16L9/12;F16L57/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 羅嘯秋

本發明屬于塑料領域，公開了一種無機納米抗菌塑料及其制備方法和在供水管中的應用。所述無機納米抗菌塑料包括如下重量配比的原料組分：基體樹脂60?70份，無機非金屬納米填料3?15份，偶聯劑5?15份，熱穩定劑6?12份，抗氧劑5?10份，紫外線吸收劑8?15份；所述基體樹脂是指PE、PP?R或PP；所述無機非金屬納米填料包括納米SiO₂、納米ZnO和納米TiO₂中的至少一種。將無機非金屬納米填料與偶聯劑經改性反應后高能球磨，得到了無機納米抗菌劑，然后與基體樹脂、熱穩定劑、抗氧劑和紫外線吸收劑混合擠出，得到無機納米抗菌塑料。所得產物具有抗菌效果持久、抗菌效率高等優點。

技術領域

本發明屬于塑料領域，具體涉及一種無機納米抗菌塑料及其制備方法和在供水管中的應用。

背景技術

當前，隨著生活質量的提高，人們的飲水質量、安全問題受到越來越多的關注，這些關乎人們安全的問題不容忽視。目前，城市和農村基本上在使用統一處理的自來水。上世紀及以前，用于輸送自來水的供水管材料一般為金屬管、合金管等，這些管材制造成本高，長期使用易被腐蝕，并且具有使用壽命不長、不抗菌等缺陷。為了彌補以上供水管材料的不足，近十幾年來，大量的以PE、PP-R或PP塑料材料為代表的塑料供水管道成為金屬、合金管道的替代品，這是因為塑料具有制造成本低、耐腐蝕、壽命長、加工容易等優點。然而，為了達到健康飲水的目的，自來水中不宜存在細菌、微生物等，單純以PE、PP-R或PP為代表的通用塑料制成的管材并不能實現抗菌的目的。因此，具有抗菌性能的PE、PP-R、PP管材應運而生。

為了實現管材的抗菌性，達到能抑制或殺滅輸水管道中細菌的目的，通常在生產PE、PP-R或PP管道時在母料中加入抗菌劑。研究發現，納米抗菌劑具有很好的抗菌效果，可在抗菌的同時增加材料的力學性能。目前，常用的抗菌劑包括無機納米抗菌劑、有機高分子抗菌劑(酰基苯胺類、季銨鹽類、酚類等)和天然抗菌劑等幾類。盡管抗菌劑的種類很多，但能用于塑料中的抗菌劑為數不多，最常見的是有機抗菌劑中的水楊酰胺衍生物抗菌劑、季銨鹽類抗菌劑、季膦鹽類抗菌劑等，無機納米抗菌劑中的納米銀、銅、鋅等金屬及其離子，或者是無機納米抗菌劑中的無機非金屬納米抗菌劑：納米二氧化硅(SiO₂)、納米氧化鋅(ZnO)、納米二氧化鈦(TiO₂)等。

中國發明專利CN108948503A，公開了一種PP-R管材抗菌著色母粒及其制備方法：將納米銀粉、納米氧化鋅按比例混合均勻，將其分散在溶劑中，加入基體樹脂使其溶解，之后將混合液加熱回流，干燥、研磨，形成抗菌粉末，最后將抗菌粉末與顏料、分散劑、鈦白粉、基體樹脂在混合機中混合均勻，擠出母粒。該發明穩定性好，生產工藝簡單，抗菌性持久。但該抗菌母粒使用了納米銀抗菌劑，屬于重金屬離子，具有毒性，溶出的銀離子可能會導致自來水中的銀離子超標，危害人們的健康。另外，該方法制備的抗菌母粒中納米抗菌劑會出現團聚的問題，影響抗菌劑的抗菌效果。

中國發明專利CN105837918A公開了一種高分子季銨鹽抗菌管及其制備方法，該發明采用納米蛭石作為抗菌載體及抗菌體，由于納米級蛭石具有豐富的氣孔表面，能夠最好的共價接枝有機季銨鹽抗菌劑，且納米蛭石富含鎂、鉀、鋁等陽離子，能夠侵入細菌細胞壁與銀離子結合，殺死細菌。但此種抗菌管含有蛭石粉，其內部含有鎂、鉀、鋁等金屬離子，具有一定的毒性，危害健康安全，并且此抗菌劑具有易遷移、抗菌壽命短等缺點。另外此有機高分子抗菌劑在加工時易因加工溫度過高而導致其分解失效，且分解物質存在毒性。

發明內容

針對以上現有技術存在的缺點和不足之處，本發明的首要目的在于提供一種無機納米抗菌塑料。該無機納米抗菌塑料安全性高、抑菌效果好、殺菌范圍廣、無損耗，并且具有長期有效性的非遷移型無機納米抗菌效果。

本發明的另一目的在于提供上述無機納米抗菌塑料的制備方法。

本發明的再一目的在于提供上述無機納米抗菌塑料在制備供水管中的應用。

本發明目的通過以下技術方案實現：