一種抗菌木塑復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于材料領(lǐng)域，具體涉及一種抗菌木塑復(fù)合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 木塑復(fù)合材料是由木質(zhì)纖維、熱塑性塑料及特定加工助劑復(fù)合而成的一種新型材 料，兼具木材和塑料二者優(yōu)點(diǎn)，在環(huán)境保護(hù)、緩解森林資源匱乏等方面有重要意義，目前被 廣泛應(yīng)用于室內(nèi)外建筑、園林景觀、汽車行業(yè)、包裝運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)等領(lǐng)域。
[0003] 木塑復(fù)合材料應(yīng)用初期，由于木質(zhì)纖維的含量較低且品種單一，木纖維被塑料基 體有效包裹，可以較好地抵御微生物、藻類、白蟻及水分、紫外線等生物及非生物因子的侵 蝕。隨著填充木質(zhì)纖維種類及含量的增加、產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展及應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，木塑 復(fù)合材料對(duì)生物及非生物因子的抗性顯著下降。當(dāng)木塑復(fù)合材料被安裝應(yīng)用并經(jīng)歷高溫、 日曬、雨淋、紫外輻射、冰凍、土埋等環(huán)境及氣候因子的侵蝕老化后，材料的生物因子抗性顯 著降低，木填充量高的木塑鋪板和天然木材一樣，也會(huì)受到真菌、細(xì)菌、白蟻、藻類、海生生 物等生物因子的侵蝕，導(dǎo)致材料的性能下降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)縮短其使用壽命。目前大多通過(guò)添加 抗菌劑來(lái)提高木塑復(fù)合材料及制品的生物因子抗性，改善材料的綜合性能并延長(zhǎng)其使用壽 命，但總體來(lái)說(shuō)，存在使用安全性或抗菌性能不夠等問(wèn)題而限制了其使用范圍。因此，開發(fā) 一種能安全環(huán)保、高效抗菌的木塑復(fù)合材料將能進(jìn)一步拓展木塑材料的應(yīng)用領(lǐng)域，具有重 要的市場(chǎng)價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的第一個(gè)目的是針對(duì)現(xiàn)有木塑復(fù)合材料及制品在應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)的細(xì)菌 危害問(wèn)題而提供一種高效抗菌的木塑復(fù)合材料。
[0005] 本發(fā)明的抗菌木塑復(fù)合材料，其特征在于，其原料為：按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，包括塑料基 體100份、殼聚糖-納米銀復(fù)合抗菌劑預(yù)處理的木質(zhì)纖維粉30-120份、活性碳酸鈣6-30份、 潤(rùn)滑劑2-6份、偶聯(lián)劑1-8份、光穩(wěn)定劑1-5份、色粉1-3份和其它加工助劑1-6份；
[0006] 所述的殼聚糖-納米銀復(fù)合抗菌劑預(yù)處理的木質(zhì)纖維粉是通過(guò)以下方法制備的： 將木質(zhì)纖維粉質(zhì)量5~20%的殼聚糖-納米銀復(fù)合抗菌劑噴灑于木質(zhì)纖維粉表面，攪拌混 合均勻得到殼聚糖-納米銀復(fù)合抗菌劑預(yù)處理的木質(zhì)纖維粉。
[0007] 所述的殼聚糖-納米銀復(fù)合抗菌劑預(yù)處理的木質(zhì)纖維粉優(yōu)選是通過(guò)以下方法處 理的，將殼聚糖-納米銀復(fù)合抗菌劑噴灑到木質(zhì)纖維粉表面，于高速混合機(jī)中70-90°C、 350-500r/min條件下攪拌10-30min，得到經(jīng)殼聚糖-納米銀復(fù)合抗菌劑預(yù)處理的木質(zhì)纖維 粉。
[0008] 所述的殼聚糖-納米銀復(fù)合抗菌劑優(yōu)選是通過(guò)以下方法制備的：將殼聚糖溶于 0. 2_2wt%的乙酸溶液中，制備得到0. 5_3wt%的殼聚糖乙酸溶液，向殼聚糖乙酸溶液中 加入0. 02-0. 2mol/L的硝酸銀水溶液，殼聚糖乙酸溶液與硝酸銀水溶液的體積比控制在 500:1-100:1 ;將混合液于600-900r/min磁力攪拌器上反應(yīng)10-30min后，保持?jǐn)嚢钘l件下 向混合液中緩慢滴加濃度為0. 05-0. 2mol/L的硼氫化鈉水溶液，至混合液顏色呈黃棕色且 取樣后經(jīng)含氯離子的溶液鑒定無(wú)沉淀產(chǎn)生為止，得到殼聚糖-納米銀復(fù)合抗菌劑。
[0009] 所述的木質(zhì)纖維粉為木粉、竹粉、蔗渣粉、稻糠粉、玉米秸桿粉或小麥秸桿粉，粒徑 為 40-120 目。
[0010] 所述的塑料基體為PP、PE、HDPE或PS中的一種或兩種以上的混合物，可以為新料 也可以為回收料。
[0011] 所述的潤(rùn)滑劑為硬脂酸、PE蠟或石蠟中的一種或兩種以上的組合物。
[0012] 所述的偶聯(lián)劑為鈦酸酯、鋁酸酯、馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯、雙氨基硅烷、雙氧基硅烷、 乙烯基硅烷或甲基丙烯酰氧基硅烷中的一種或兩種以上的組合物。
[0013] 所述的其它加工助劑為滑石粉、硅藻土、熱穩(wěn)定劑或增塑劑中的一種或兩種以上 的組合物。
[0014] 本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種抗菌木塑復(fù)合材料的制備方法。
[0015] 本發(fā)明的抗菌木塑復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，將各組份原料按上述質(zhì) 量份數(shù)比稱取后加入到高速混合機(jī)中，于90-120°C、80-150r/min的轉(zhuǎn)速下，高速混合 6-20min后冷卻出料，將混合物料投入到雙螺桿機(jī)中進(jìn)行造粒、擠出、定型和切割，擠出溫度 150-200°C，螺桿轉(zhuǎn)速20-50r/min，得到抗菌木塑復(fù)合材料。
[0016] 殼聚糖是一種天然堿性多糖，安全無(wú)毒，具有良好的生物相容性和抗菌活性，可單 獨(dú)或與其他物質(zhì)復(fù)合后用于抑制細(xì)菌的生長(zhǎng)及繁殖。銀是一種具有廣譜殺菌作用的抗菌 劑，納米銀由于粒徑較小而比表面積較大，更易與微生物相接觸反應(yīng)，相比銀鹽具有更強(qiáng)的 抗菌作用。通過(guò)將殼聚糖與納米銀二者復(fù)合，一方面可協(xié)同提高復(fù)合材料的抗菌性能并可 使二者的抗菌性能更穩(wěn)定，另一方面也可以減少納米銀的用量，降低材料的成本并克服納 米銀易變色的缺點(diǎn)。
[0017] 本發(fā)明的抗菌木塑復(fù)合材料的有益效果是：（1)本發(fā)明通過(guò)將生物相容性良好的 殼聚糖與抗菌性能優(yōu)良的納米銀二者復(fù)合，制備得到具有高效廣譜抗菌活性的殼聚糖-納 米銀復(fù)合抗菌劑，并用該復(fù)合抗菌劑預(yù)處理木質(zhì)纖維粉表面，賦予木塑復(fù)合材料良好的抗 菌性能，降低細(xì)菌在木塑材料表面的生長(zhǎng)和繁殖，進(jìn)一步拓展木塑材料的應(yīng)用領(lǐng)域，使木塑 復(fù)合材料能被應(yīng)用于室內(nèi)家居及裝飾、工藝制品、衛(wèi)生用品及抗菌包裝等領(lǐng)域；（2)由于殼 聚糖具有良好的生物相容性及穩(wěn)定性，可以有效改善木質(zhì)纖維與塑料二者間的界面相容 性，提升木塑材料的力學(xué)性能。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 以下給出實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體的描述，有必要指出的是，本實(shí)施范例只用于 對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域熟練人員根據(jù)本

【發(fā)明內(nèi)容】
做出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0019] 下述各實(shí)施例中，所述木質(zhì)纖維粉先經(jīng)過(guò)如下處理：分類一小型粉碎機(jī)粉碎一清 水洗凈一烘箱烘干一過(guò)篩，這都屬于本領(lǐng)域的公知常識(shí)。以下實(shí)施例使用的殼聚糖的粘 均分子量為5萬(wàn)-80萬(wàn)，脫乙酰度70-100%。
[0020] 實(shí)施例1
[0021] 殼聚糖-納米銀復(fù)合抗菌劑的制備：取1質(zhì)量份殼聚糖（粘均分子量15萬(wàn)、脫乙酰 度90% )溶于100質(zhì)量份0.5wt%的乙酸溶液中，制備得到1.0 wt%的殼聚糖乙酸溶液，向 殼聚糖乙酸溶液中加入0. 5體積份（即殼聚糖乙酸溶液：硝酸銀溶液的體積比為100:0. 5) 濃度為〇. 〇5mol/L的硝酸銀水溶液，將混合液于600r/min的磁力攪拌器上反應(yīng)10min后， 在相同轉(zhuǎn)速下，向其中緩慢滴加〇. 〇5mol/L的硼氫化鈉溶液，至混合液顏色呈黃棕色且取 樣后經(jīng)0. lmol/L氯化鈉溶液鑒定無(wú)沉淀產(chǎn)生為止，得到殼聚糖-納米銀復(fù)合抗菌劑。
[0022] 木質(zhì)纖維粉的預(yù)處理：將制備好的殼聚糖-納米銀復(fù)合抗菌劑均勻噴灑到80目木 粉表面，殼聚糖-納米銀復(fù)合抗菌劑用量為木粉質(zhì)量的8%，于70°C、350r/min條件下攪拌 15min后，得到經(jīng)殼聚糖-納米銀復(fù)合抗菌劑預(yù)處理的木質(zhì)纖維粉。
[0023] 抗菌木塑復(fù)合材料的制備：按質(zhì)量份數(shù)比稱取上述經(jīng)殼聚糖-納米銀復(fù)合抗菌劑 預(yù)處理的木質(zhì)纖維粉80份，PP塑料基體100份，活性碳酸鈣15份，硬脂酸2份，鈦酸酯1份， 鋁酸酯1份，光穩(wěn)定劑7704份，色粉2份，滑石粉3份。將上述原料加入到高速混合機(jī)中， 100°C、90r/min的條件下高速攪拌混合IOmin冷卻出料，得到預(yù)混合料。將預(yù)混料加入雙螺 桿擠出機(jī)中進(jìn)行造粒、擠出、定型和切割，擠出機(jī)各區(qū)溫度為150°C、165°C、170°C、175°C^ 185°C，螺桿轉(zhuǎn)速20r/min，得到抗菌木塑復(fù)合材料。
[0024] 實(shí)施例2
[0025] 殼聚糖-納米銀復(fù)合抗菌劑的制備：取0. 5質(zhì)量份殼聚糖（粘均分子量5萬(wàn)、脫乙 酰度100% )溶于100質(zhì)量份Iwt %的乙酸溶液中，制備得到0. 5wt %的殼聚糖乙酸溶液，向 殼聚糖乙酸溶液中加入0. 2體積份（即殼聚糖乙酸溶液：硝酸銀溶液的體積比為100:0. 2) 濃度為〇. 2mol/L的硝酸銀水溶液，將混合液于800r/min的磁力攪拌器上反應(yīng)15min后，在 相同轉(zhuǎn)速下，向其中緩慢滴加〇. lmol/L的硼氫化鈉溶液，至混合液顏色呈黃棕色且取樣后 經(jīng)0. lmol/L氯化鈉溶液鑒定無(wú)沉淀產(chǎn)生為止，得到殼聚糖-納米銀復(fù)合抗菌劑。
[0026] 木質(zhì)纖維粉的預(yù)處理：將制備好的殼聚糖-納米銀復(fù)合抗菌劑均勻噴灑到60目竹 粉表面，殼聚糖-納米銀復(fù)合抗菌劑用量為竹粉質(zhì)量的15%，于90°C、400r/min條件下攪拌 30min后，得到經(jīng)殼聚糖-納米銀復(fù)合抗菌劑預(yù)處理的木質(zhì)纖維粉。
[0027] 抗菌木塑復(fù)合材料的制備：按質(zhì)量比稱取經(jīng)殼聚糖-納米銀復(fù)合抗菌劑預(yù)處理的 木質(zhì)纖維粉60份，PP塑料基體100份，活性碳酸鈣20份，硬脂酸2份，PE蠟1份，馬來(lái)酸 酐接枝聚丙烯5份，光穩(wěn)定劑7702份，色粉2份，滑石粉1份。將上述原料加入到高速混合 機(jī)中，90°C、100r/min的條件下高速攪拌混合IOmin后冷卻出料，得到預(yù)混合料。將預(yù)混料 加入雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行造粒、擠出、定型和切割，擠出機(jī)各區(qū)溫度為155°C、165°C、175°C、 180°C及190°C，螺桿轉(zhuǎn)速50r/min，得到抗菌木塑復(fù)合材料。
[0028] 實(shí)施例3
[0029] 殼聚糖-納米銀