[发明专利]灭菌防霉纳米热塑性塑料制品及其制备方法

说明书

本发明涉及一种热塑性塑料制品及其制备方法，本发明尤其是涉及一种添加有纳米二氧化钛的热塑性塑料制品及其制备方法。

随着科学技术的发展和人们生活水平的提高，灭菌防霉制品在食品、医药、精密仪器、建材、环保及生物工程等领域越来越受到人们的重视。用无毒的热塑性塑料为原料制造生活和工业用品日益广泛。除工业上使用的各种管材、板材之外，用热塑性塑料制造的各种餐具、儿童玩具、电话机、日用工业品、薄膜塑料制品也已大量应用。近年来，国外不断有科学报告称，在温湿度等客观条件具备时，细菌、霉菌等对人体有害菌类，便会在塑料制品上大量繁殖。为此，各国先后在热塑性塑料原料中试用各种有机杀菌剂，以求制出具有杀菌作用的热塑性塑料制品，例如将传统的抗菌金属硫酸铜、硝酸锌等制成粉末直接加入到热塑性塑料原料中，这种方法复杂，成本高，且杀菌剂在该制品中结合不好，产品易发黄，无法广泛应用。

另一方面，随着现代科学技术的迅猛发展，纳米技术是继互联网、基因工程之后人们关注的又一热点，物质被加工到极其微细的纳米(1纳米＝10^-9米)尺度时，会出现特异的表面效应、体积效应和量子效应，其光学、热学、电学、磁学、力学及其化学性质还会相应地发生十分明显的变化，从而使物质具有某些特别优越的性能。

很久以来，人们对二氧化钛也进行了深入的研究。二氧化钛因其颗粒超细，表面活性高，比表面积大，紫外线吸收性和光催化活性等性能优异，因而在许多领域都有广泛的应用。但将其加到塑料制品中而具有灭菌防霉性在已有技术中还从未被揭示过。

针对已有技术中存在的缺陷和空白，本发明的目的是提供一种灭菌防霉纳米热塑性塑料制品及其制备方法，该制品制造简单，灭菌效果显著。

本发明提供的纳米热塑性塑料制品按重量计包含下述组分：

1)75-90％的热塑性树脂；

2)5-20％粒径为15-80纳米的二氧化钛；

3)5-15％的助催化剂。

其中所述热塑性树脂为选自聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和聚碳酸酯的热塑性树脂。

其中所述的纳米二氧化钛是采用液相水解法，以四氯化钛为原料，用氢氧化钾和醋酸-醋酸铵缓冲液控制pH值为1.6-2.2，在170-180℃的温度下进行水解，所得的沉淀用水洗，离心分离出其中的氯离子，再用醇洗，真空干燥，在600-700℃的温度下煅烧制得。

所述制得的纳米二氧化钛可以是锐钛矿型的纳米粉体。

本发明所用的助催化剂的粒径为0.1-1微米。该助催化剂可以是CuO和ZnO的混合物，其中两者的重量比为4∶1-5∶4，较好为5∶2-2∶1。

本发明还提供制备上述纳米热塑性塑料制品的方法，它包括将所述热塑性树脂、纳米二氧化钛和助催化剂按一定比例混合，将混配后的物料加到塑料挤出机中，在熔化温度下加热使其混合均匀，随后挤出成型为制品。

在所附的附图中，

图1是纳米二氧化钛灭菌的原理图；

图2是制造纳米热塑性塑料制品的过程的流程图。

下面，我们对本发明作进一步详细描述如下。

如图1所示，当纳米二氧化钛受光激发时产生电子跃迁，被激发的电子使吸附在表面的氧分子还原成活性O₂^-；同时失去电子而带正电的空穴会氧化OH^-而生成氧化性极强的羟基自由基OH·。生成的O₂^-和OH·具有强的氧化还原作用和杀菌作用。而助催化剂能促进O₂^-和OH·的生成，产生持久的灭菌效果。

本发明的纳米热塑性塑料制品按重量计可以包含75-90％的热塑性树脂，较好包含78-87％的热塑性树脂，更好包含80-85％的热塑性树脂。该热塑性树脂可为任何热塑性树脂，较好是选自聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和聚碳酸酯的树脂颗粒。

本发明的纳米热塑性塑料制品按重量计可以包含5-20％的纳米二氧化钛，较好包含8-18％的纳米二氧化钛，更好包含10-15％的纳米二氧化钛。该纳米二氧化钛的粒径可为15-80纳米，较好为30-60纳米，更好为40-50纳米。纳米二氧化钛的晶相可以是锐钛矿型和金红石型，本发明较好是采用锐钛矿型的粉体。该纳米二氧化钛是采用液相水解法，以四氯化钛为原料，用氢氧化钾和醋酸-醋酸铵缓冲液控制pH值为1.6-2.2，较好为1.8，在170-180℃的温度下进行水解，所得的沉淀用水洗，离心分离出其中的氯离子，再用醇洗，真空干燥，在600-700℃，较好为650℃的温度下煅烧制得。在此过程中其化学反应式为：