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PP-R管材专用抗菌母料的制备

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摘要:采用载银无机抗菌剂制得PP-R管材专用抗菌母料,研究了抗菌母料对PP-R管材的抗菌性能、力学性能、 耐光性、安全卫生性的影响。结果表明:该抗菌母料属实际无毒级物质;随着抗菌母料的增加,PP-R抗菌管材的抗 菌性能增加,当抗菌母料的质量分数为4%时,即抗菌剂在PP-R管材中的质量分数为1%时,PP-R抗菌塑料的性价比 最佳;表面处理过的抗菌剂在PP-R中分布均匀、无团聚现象,与PP-R基体树脂具有良好的相容性。添加4%抗菌母 料的PP-R抗菌管材对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等细菌的抗菌率都达到99%以上,具有髙效、广谱抗菌性能;经55 1的去离子水浸泡16 h后,抗菌性能下降较小,具有长效抗菌性能;通过240 h的光老化实验后,平均色差为1.36, 无明显变色,光老化性能优良;力学性能与空白PP-R管材相当,卫生安全性能符合国家有关食品卫生检验标准。

与合金

PP-R管材在使用过程中易受到有害微生物的玷 污,会对人们的健康构成一定的威胁。通过添加抗菌 剂制备PP-R抗菌塑料是解决这一问题的最佳途径。 载银无机抗菌剂具有高效、广谱和长久抗菌性,以及

耐热性和耐候性好、安全性高等特点,是PP-R塑料 首选的抗菌剂[1,2]。

本文采用经表面处理过的载银无机抗菌剂制得 PP-R管材专用抗菌母料,研究了抗菌母料对PP-R管

材的抗菌性能、力学性能、耐光性、卫生安全性能的 影响。

1实验部分

1.1主要原料及仪器设备

载银无机抗菌剂:自制[3];载体树脂LDPE: 1F7B,北京燕山石化;PP-R管材专用料:RP-2400, 大韩油化工业株式会社;表面处理剂:铝酸酯偶联 剂、钛酸酯偶联剂和超分散剂按一定比例混合均勻; 分散剂:包括聚乙烯蜡、硬脂酸、硬脂酸锌等,均为 市售;光稳定剂:uv-320, Tinuvin 119,汽巴精化。

1.2抗菌母料的制备

先经载银无机抗菌剂表面处理剂处理,其添加量 为抗菌剂质量的1.5%,然后与载体树脂、助剂(分 散剂、光稳定剂)一起高速混合均匀,最后经双螺杆 挤出机挤出造粒得到抗菌母料。具体工艺流程如下: 抗菌剂 塑料载体 助剂高速混备挤出造粒|—抗 菌母料

挤出造粒温度:I ~ 乂区分别为120~ 140弋、 140 ~ 1501:, 150 ~ 160 V, 160 ~ 170 尤、170 ~ 180 X.,机头温度160 X.;主机转速:8001 000 r/min; 喂料转速:1 000 ~ 1 200 r/min;主机电流:25 ~ 40 A;切粒机转速:1 000 ~ 1 300 r/minc 1.3 PP-R抗菌管材的制备

将抗菌母料按一定比例与PP-R塑料混合均匀, 然后用注塑机进行注塑成型,得到抗菌管材(测试力 学性能时注塑成哑铃型试样),再进行性能测试。

1.4分析与性能测试

抗菌性能:参照FZ/T 01021—1992、中华人民共 和国卫生部1999年(消毒技术规范-抑菌试验)中 的奎因试验方法和日本食品分析中心制定的抗菌材料 (制品)膜覆盖法进行。测试数据由广东省微生物分 析检测中心提供。

经55弋x 16 h后,用扫描电镜观察断面。

光老化试验:按GB/T 14522—1993进行荧光紫 外灯暴露试验,光源为UV-A灯(351 run),按GB/T 3979—1997、GB/T 7921—1997 对空白 PP-R 塑料板和 PP-R抗菌管材进行色差检测,测试数据由广州电器 科学研究院气候试验中心提供。

2结果与讨论

2.1抗菌母料的配方设计

2.1.1抗菌剂的选择

4.1%;白度90%;表面密度0.5 ~ 0.7 g/cm3;耐热 温度1 100 t;紫外灯照射24 h不变色。

该无机抗菌剂的毒理实验结果为:急性毒性试 验,LD50 (白鼠口服剂量)>5 000 mg/kg,为实际无 毒级物质;诱变试验的结果为负,无致突变性;皮肤 原发性刺激试验,对兔子皮肤测试无刺激。

抗菌母料中无机抗菌剂的用量一般为10% ~ 30% (质量分数)。通常,在含有相同无机抗菌剂的 抗菌塑料中,抗菌母料中抗菌剂的用量越低,需添加 的抗菌母料就越多,抗菌剂在抗菌塑料中的分散性越 好,故抗菌效果也越好;但抗菌母料的添加量越大, 载体树脂的添加量也越大,必然会对抗菌塑料的其它 性能造成影响。所以,在抗菌母料中添加25%的抗 菌剂比较合适。

2.1.2载体的选择

2.1.3分散剂的选择

分散剂的主要作用是提高无机抗菌剂在母料制造 和使用过程中的分散性和加工流动性。本文选择的分 散剂为PE蜡、硬脂酸、硬脂酸锌、表面活性剂等的 混合物,添加量为载银无机抗菌剂质量的12.5%。

2.2抗菌母料的毒理实验

称取PP-R抗菌母料(含载银无机抗菌剂25%) 11 g,加人4%的冰醋酸50 mL,密封于容器中浸泡 72h后过滤,待冰醋酸完全挥发,以蒸馏水作溶剂, 将剩余物定容至20 mL即为受试物,按0.2 mL/20 g 体重用灌胃针头将受试物一次灌给NIH小