[发明专利]一种用于塑料表面的抗菌涂料及其制备方法和抗菌塑料制品的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于塑料表面的抗菌涂料及其制备方法，以及采用该抗菌涂料制备抗菌塑料制品的方法。

背景技术

塑料制品在日常生活中用量大、使用面广，那些与人体、物体频繁接触的部位在使用过程中易受到有害微生物的污染，会对人们的健康构成一定的威胁。因此，抗菌塑料的开发和应用为保护人类健康树起了一道绿色屏障，对于改善人类生存环境，减少疾病，保护全民健康，具有十分重要的意义。抗菌塑料的研究工作始于20世纪80年代，近年来，日本、美国和西欧等发达国家的抗菌塑料都有很大发展。特别是日本，抗菌塑料的应用面很广，涉及到家电、食品包装、文化用品、厨房用品、汽车配件和电线电缆等许多方面，现在又将抗菌塑料应用于建筑材料和室内装饰材料中。

抗菌塑料的抗菌效果与其采用的抗菌剂有直接关系。抗菌剂是对一些细菌、霉菌、真菌、酵母菌等微生物高度敏感的化学成分，添加于塑料中，在不改变塑料的常规性能和加工性能前提下，起到抗菌功效。应用于塑料制品中的抗菌剂可分为无机、有机、天然和复合等几大类。一是无机抗菌剂，主要以银、铜、锌等离子和一些纳米材料为主，对于银、铜、锌金属而言，它们主要是以离子状态存在的，通过离子交换或其他形式与载体结合，由于这些金属离子与细菌或霉菌活性中心的强结合能力而具有抗菌功能。二是有机抗菌剂，主要有香醛、乙基香草醛类化合物、季胺盐类和双胍类。此外，甲氧苯青霉素、醇类、酚类、有机金属类、吡啶等也可作为抗菌剂，对痢疾杆菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等都有很好的杀菌效果。抗菌机理为抗菌剂与细菌、霉菌的细胞膜表面阴离子结合，或与巯基反应，破坏蛋白质和细胞膜的合成系统，抑制细菌和霉菌繁殖。三是天然抗菌剂，主要从动植物中提炼、精制而成，如薄荷、柠檬叶等的提取物，蟹和虾中提炼的壳聚糖等。壳聚糖是甲壳素的脱乙酰产物，具有较强的抗菌活性，其对大肠杆菌、枯草杆菌和金黄色葡萄球菌的有效浓度值为0.05％-0.1％。此外，壳聚糖对植物病原菌也有抑制作用。四是无机-有机复合抗菌剂，是以层状金属氧化物为母体，利用层间插入反应，将银络合物或其他有机抗菌剂置入层间。层状无机-有机抗菌剂除避免了着色不良之外，还具有稳定性好、寿命长、抗菌效率高等特点。

抗菌剂在塑料中的分散性及其与塑料的相容性是制备抗菌塑料的关键。目前抗菌塑料的制备方法主要有：一是直接添加法，将抗菌剂直接添加到塑料中，混合均匀后进行成型加工，制得相应的抗菌塑料制品。直接添加法操作简单，抗菌剂添加量可以准确控制，缺点是抗菌剂虽然在抗菌制品中宏观分散均匀，但在塑料基体中的微观均匀性受材料与抗菌剂相容性及加工工艺的限制，抗菌剂通常以团聚体分布在塑料基体中，分散性差，因而相对抗菌性能较差。二是抗菌母粒法，将抗菌剂和基体树脂(或与基体树脂有良好相容性的树脂)通过双螺杆挤出机挤出造粒，一般浓度为抗菌制品中抗菌剂浓度的25倍或50倍。材料经过双螺杆的剪切和捏合，再通过成型等过程，提高了抗菌剂在抗菌制品中的分散性，并改善了与基体树脂的相容性，而且使用的抗菌母粒呈颗粒状，在成型的操作中无尘土飞扬，减少了生产过程的污染，使用时不需要对抗菌剂进行表面处理，优化了抗菌塑料制品的生产工艺，因此抗菌剂母粒化再制备抗菌制品是目前抗菌制品主要的生产方法。三是表面黏合法，该方法和模内装饰工艺十分接近，将抗菌剂喷洒在制品成型模具表面，注塑时抗菌剂黏附在制品表面形成抗菌制品。有时也使用添加了抗菌剂的薄膜或薄片先放置在成型模具内，注塑时将薄膜或薄片黏附在制品表面形成抗菌制品。四是层压法，先将抗菌剂和塑料制备成抗菌薄片，然后将该薄片叠合在需要处理的塑料制品表面，在层压设备上热压成所需的抗菌制品。五是后加工处理，后加工处理是在塑料件表面进行处理，使其具有抗菌性能。目前采用的方法有表面喷镀法和真空溅射表面喷镀法。

然而，现有塑料中采用复合抗菌剂的事例较少，尤其是未能充分研究多种抗菌剂复合后存在着抗菌性的叠加效应，即几种抗菌剂复合后抗菌性及广谱性均强于几种抗菌剂单独使用时抗菌作用的简单算术加和值；并且，现有抗菌塑料的制备方法中，直接添加法存在着抗菌剂用量大，在塑料基体中分散性差的缺点；抗菌母粒法存在着抗菌剂用量较大，工艺相对复杂的缺点；表面黏合法、层压法均存在着抗菌剂层与基体粘结性能差；后加工处理存在着加工难度大，设备价格高等不足。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种原料来源广、易于制备、抗菌性能好的用于塑料表面的抗菌涂料及其制备方法，同时，提供一种采用该抗菌涂料制备抗菌塑料制品的方法。