[發明專利]一種基于納米銀原位生長的抗菌木塑復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202010886423.3
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN111978616B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 王昱程;戚嶸嶸;羅超;宰建陶;錢雪峰
• 申請（專利權）人: 石家莊元鼎新材料有限公司;上海交通大學
• 主分類號: C08L23/06
• 分類號: C08L23/06;C08L23/08;C08L51/06;C08L23/12;C08K13/06;C08K9/12;C08K9/06;C08K3/08
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發明涉及一種基于納米銀原位生長的抗菌木塑復合材料及其制備方法。所述抗菌木塑復合材料包括：10?45份載銀植物纖維粉末；40?88份聚烯烴樹脂；1.8?13份高分子改性劑；0.2?2份防老劑。載銀植物纖維粉末的制備是利用植物纖維粉末富含的多孔結構和還原性基團，使銀前驅體借助多孔結構均勻吸附，然后借助還原性基團原位還原為納米銀，同時納米銀又借助多孔結構實現均勻負載。本發明提供的方法簡單易行，只涉及傳統木塑工藝，不需要特殊設備，且利用植物纖維粉末的多孔結構和化學成分實現納米銀的原位生長和均勻負載，既避免了還原劑的額外使用，又解決了納米銀易團聚的問題，有利于提高木塑復合材料的抗菌率，拓寬其應用領域。

技術領域

本發明涉及高分子材料技術領域，具體涉及一種抗菌木塑復合材料及其制備方法，尤其涉及一種基于納米銀原位生長的抗菌木塑復合材料及其制備方法。

背景技術

木塑復合材料是將植物纖維粉末預處理后，與塑料結合而成的一類新型復合材料。它綜合了塑料和木材的優點，不僅具備良好的性能，而且使廢棄木材資源化，緩解了木材綜合利用率低和資源緊缺的問題，同時賦予自身低成本、環境友好的特點，因此已廣泛應用于建筑、裝飾、運輸和包裝等領域。然而，單一配方的木塑復合材料在使用過程中易被微生物腐蝕，導致材料的使用壽命縮短甚至危害健康。賦予木塑復合材料抗菌性能在某種程度上可以提高其耐用性并延長使用壽命。此外，高效抗菌還能滿足健康無害的需求，并將木塑復合材料的應用拓寬到醫療衛生和食品包裝等對衛生要求更高的領域。

為了達到上述目的，國內外很多研究人員通過添加抗菌劑來制備具有抗菌功能的木塑復合材料。抗菌劑品種繁多，按照化學成分的不同，可分為無機抗菌劑和有機抗菌劑兩大類。有機抗菌劑主要以鹵代物、酚、雙胍、季銨鹽(CN101787167A)為主，雖然短時間內抗菌效果顯著，但是存在持久性差、易揮發和易分解等不足，使其被高分子材料的加工條件限制。相比之下，無機抗菌劑具有突出的長效性和良好的耐熱性，尤其納米銀抗菌劑，它具有低毒、高效、廣譜、持久、無耐藥性等優點，在木塑復合材料的抗菌改性領域中占據優勢。根據納米銀抗菌劑添加方式的不同，我們可將抗菌改性的方法分為兩種：直接添加法和植物纖維粉末預處理法。直接添加法是指在木塑復合材料的加工過程中直接添加制備好的納米銀抗菌劑，雖然該方法簡單方便，但是納米銀在塑料基體中極易聚集形成大尺寸顆粒，從而影響復合材料的抗菌效率和力學性能。因此，通常選擇植物纖維粉末預處理法對抗菌劑進行分散，即用納米銀或銀前驅體處理植物纖維粉末后再與樹脂基體復合。如專利文獻CN104893331B公開了一種基于植物纖維粉末預處理的抗菌木塑復合材料的制備方法，具體方法是以硼氫化鈉為還原劑，殼聚糖乙酸溶液和硝酸銀水溶液為前驅體，制得殼聚糖-納米銀復合抗菌劑，并用該抗菌劑處理植物纖維粉末，再將預處理后的植物纖維粉末與塑料基體、加工助劑等復合；P.Bazant等人報道了一種基于納米銀鋅復合抗菌劑的聚氯乙烯基木塑復合材料，具體方法是用前驅體硝酸銀和醋酸鋅處理植物纖維粉末，同時加入還原劑六次甲基四胺，用微波輔助的溶劑熱合成法先得到抗菌劑負載的植物纖維粉末，再與塑料基體、加工助劑復合(Industrial CropsProducts,2014,62:179-187)。

然而，基于植物纖維粉末預處理法的現有制備技術大都是用納米銀抗菌劑處理植物纖維粉末，而納米銀需要繁復的制備過程；用銀前驅體處理植物纖維粉末時，又需要額外使用還原劑等試劑，增加了環境污染的風險。

發明內容

針對目前木塑復合材料易被微生物腐蝕的問題，同時克服納米銀抗菌木塑復合材料現有制備技術中納米銀易團聚，復合材料制備工藝繁復和試劑使用復雜(尤其需要額外使用還原劑)等缺點，本發明提供一種基于納米銀原位生長的抗菌木塑復合材料及其制備方法。本方法考慮到植物纖維粉末中富含的植物輸導組織具有多孔結構和大比表面積，有利于納米銀的生長與均勻負載，同時植物纖維粉末中的纖維素、半纖維素、木質素以及廣泛存在的植物多酚等，富含醇羥基、酚羥基和巰基等還原性強的基團，可為納米銀的原位生長和錨定提供位點，從而避免了還原劑的額外使用。