[发明专利]一种新型大规模制备高透明塑料用含银无机抗菌母粒的方法

说明书

技术领域

本发明涉及塑料技术领域。更具体地，本发明涉及一种制备高透明塑料用含银无机抗菌母粒的方法，尤其是涉及一种制备工艺简单，生产成本低，适用于大规模生产的含银无机抗菌母粒的制备方法。

背景技术

由于塑料具有重量轻、韧性好、成型易、成本低等优点，因此在现代工业和日用产品中，越来越多用塑料代替玻璃，特别应用于光学仪器和包装工业方面，发展尤为迅速。用于代替玻璃的塑料被习惯称之为透明塑料，其中性能非常优异的有PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）、PC（聚碳酸酯）、PA（聚酰胺）、PPSU(聚亚苯基砜) 或PES（聚醚砜）等等。如PMMA常被用于制作光学镜片、水果盘或盒、保护罩、医疗假牙等；PET常被用于制作饮用水水瓶、饮料罐装瓶等；PC被用于制作冰箱、豆浆机的透明容器零部件等；PPSU具有高度透明性、高水解稳定性，且制品可以经受重复的蒸汽消毒，故可以代替玻璃和不锈钢用于制作蒸汽餐盘、咖啡盛器、牛奶盛器、饮料和食品分配器以及外科手术盘、牙科器械等医疗卫生器械。需要特别指出的是，PPSU奶瓶据说是目前使用最安全的奶瓶，不含双酚A，耐高温180度，兼并玻璃奶瓶的安全通透和PP奶瓶的轻盈耐摔的特点。

随着科技的进步和人们生活水平的提高，人们的健康意识不断增强， 开始高度关注日常用品尤其是食品和医疗领域的健康化和环境的清洁化问题。然而在日常生活环境中，细菌、霉菌等致病性微生物无处、无时不在，时刻威胁着人类的健康。抗菌材料的研制与应用，可有效地降低或避免细菌的交叉传染和疾病的传播。抗菌塑料的研发主要是抗菌母粒的研发，而当前透明抗菌母粒的研发难度很大，特别是对PC、PPSU、PES等树脂而言，其加工温度要求260-280℃，甚至接近300℃以上，当前在用的可以保持塑料良好透明性的三氯生（DP）、异噻唑啉酮（DCOIT和OIT）等有机抗菌剂均不能满足加工要求，在此温度下分解损失严重，并且产生大量有毒有害气体。故满足高温加工条件的基本上只有无机抗菌母粒，而当前适合于制备透明抗菌母粒的无机抗菌剂主要有负载型纳米银系和非负载型纳米银系抗菌剂。其中负载型纳米银系抗菌剂主要有沸石载银、可溶性硅酸盐玻璃载等银抗菌剂，因其折光指数和聚烯烃树脂相近，而使其制得的塑料保持比较好的透明性，特别是可溶性硅酸盐玻璃载银抗菌剂的折光指数是1.56-1.58，而PMMA、PC等的折光指数是1.47-1.60，其二者较接近，故由其制得的抗菌塑料保持了较高的透明性，并且这类抗菌剂耐热性高、耐久性能优良、安全性高，完全满足塑料制品的加工工艺要求和食品、医疗领域的使用要求。但是负载型纳米银系抗菌剂等，因其颗粒尺寸控制在微米级，一般是1-10μm，添加到塑料中抗菌剂粉体的颗粒尺寸还会发生团聚而变大，造成材料表面产生较大雾度，故不能满足高透明塑料制品的要求。另外一种非负载型纳米银系抗菌剂如纳米银单质和纳米氧化银，因其颗粒尺寸可以达到纳米级，添加到树脂中对光的折射小，不影响光线的透过，可以使塑料保持非常高的透明性。目前，这类材料的研究和应用受到了广泛关注。

近年来，关于透明塑料用抗菌母粒及其制备方法与抗菌塑料制品研究的主要报道如下：

据报道，1983年日本品川燃料株式会社在全球首次推出载银无机抗菌剂，属负载型沸石载银抗菌剂，其被很好地应用到塑料薄膜制品中，但由于其产品颗粒尺寸大，一般为1μm，长期保存和使用过程中容易变黄变黑。

美国专利US5094847公开了一种抗菌母粒的制备方法，其采用载银无机粉体、有机银化合物制备抗菌塑料，但是所得到塑料制品必须经电晕放电处理，否则没有抗菌性能，即使其银含量达到260-1000ppm也是如此。

CN 101392065A公开了一种无机抗菌塑料薄膜的制备方法，其采用的是磷酸锆载银抗菌剂，本身磷酸锆和一些聚烯烃的折光指数相差较大，并且负载型纳米银颗粒尺寸较大，易团聚，不能满足高透明塑料的实际要求。

CN 102190825A公开了一种抗菌母粒的制备方法，其采用化学转移的方法将水性纳米银转变成有机纳米银溶胶，然后将其与塑料树脂直接混合干燥制成抗菌母粒。该方法看似操作简单，但是纳米银由水相到油相的转移控制操作比较麻烦，醇类溶剂中的残留水份不利于纳米银在塑料树脂中的分散；另外，通过物料简单混合、干燥制成的抗菌母粒在储存中可能会遇到残留溶剂缓慢析引起来污染、纳米银直接暴露空气中氧化变色等问题。