纳米ZnO抗菌母粒制备技术


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纳米ZnO抗菌母粒制备技术

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纳米ZnO抗菌母粒制备技术

作者：佚名文章来源：本站原创点击数：更新时间：2008-8-12 10:38:18

当代世界，经济在高速增长，科技也在高速发展，人们在满足衣、食、住、行等基本需之后，开始追求健康愉快的生活方式，企盼生活在一个更加舒适、卫生、安全的环境中。净化生态环境、防止有害细菌侵略是保护人类生存和健康的最基本条件。但自然界中存在着大量的细菌及各种微生物，它们不但会引起各种工业材料、食品、医药品等分解、变质、腐败，带来重大的经济损失，而且还会影响人们的身体健康，甚至危及生命。1996年日本发生的病原性大肠菌0-157感染事件，曾一度引起全球的恐慌，日本由此掀起了“抗菌潮”，2003年爆发的“非典”以及今年初迅速传播的“禽流感”疫情再次给人们敲响了警钟。实现民用产品的健康化和生活环境的清洁化，让消费者在日常生活中避免细菌的交叉传染，已成为当今“后非典朝代”世界发展的潮流与新时尚。生产有抗菌功能的各种制品中，是使人们少受或免受有害细菌侵害和促进健康的发展方向。因此，具有抗菌功效的商品越来越受到人们的关注，其巨大的市场规模正逐渐显现出来，可以说，人类已开始步入“生物经济”时代。
    纳米氧化锌属于光催化型无机抗菌剂，具有抗菌谱广泛、耐热性好、对人体无毒性和抗菌效果优异等特点。祖庸等曾进行纳米氧化锌的定量杀菌试验，当ZnO浓度为1％时，在5min后，对金黄色葡萄球菌的杀菌率为98.86％，对大肠杆菌的杀菌率为99.93％;聚丙烯是目前发展最快的聚烯烃，其强度高、透明度好、价格低廉，如果能将二者成功嫁接，制备出成本低廉、综合机械性能优良，同时兼有优秀抗菌功能的纳米ZnO/pp复合材料，将可用于家电、食品、医疗、玩具、建材、汽车、包装等行业领域，获得广泛的应用与巨大的市场前景。
    目前，抗菌复合材料被世界公认是跨世纪的环保和健康产品。据预测，到2005年，我国抗菌复合材料年需求量将达到6.8-8.5万吨，开发具有高效抗菌功能的ZnO/pp复合材料将对我国各行业的发展起到很大的促进作用。既可延长商品的存放期，保证产品质量，又可提高产品附加值，增强市场竞争力。在生产实践中广泛运用ZnO/pp抗菌纳米复合材料不仅有着可观的经济效益，同时还有着不可估量的社会效益。例如2000年我国粮食产量近5亿吨，若其中的5％使用抗菌复合材料包装，则仅此一项的使用量就将近50万吨。因此，本项目研究无机纳米ZnO填充改性聚丙烯的抗菌、机械性能及其中试生产工艺的意义是显而易见的。
    我们与有关高校合作，利用自产的纳米氧化锌产品进行纳米ZnO抗菌母粒制备技术的研究，该研究形成以下技术创新点：
    1、使用ZnO无机抗菌剂与聚丙烯复合
   聚丙烯属于五大通用塑料之一，具有强度高、质轻、价廉、原料丰富等优点;纳米氧化锌是一种对人体无毒、抗菌范围广的无机抗菌剂，因其具有光催化活性好、性能稳定、价格低廉、易于回收等优势而备受人们的关注。由二者成功嫁接而成的纳米ZnO/pp抗菌复合材料将具有成本低廉、综合机械性能优良，同时兼有优秀抗菌功能的等特点。
    2、表面预处理——粉体清洁与活化
    区别于常规方法，在纳米填料官能团化前引入了一道表面预处理工序，以达到：1、清洁表面，避免杂质及残留物的影响;2、控制纳米ZnO填料含水量在0.1％以下，以确保其表面有一定数量的羟基，提高纳米粒子表面反应活性，便于后续处理。
    3、用“两步法”消除导致纳米颗粒团聚的因素
    A、前期偶联剂表面修饰处理：实验通过特殊工艺，采用复合偶联剂对纳米ZnO表面进行表面修饰处理，利用偶联剂“分子桥”功能，改变纳米颗粒表面形态结构与能态分布。不但可增加无机纳米粒子与有机塑料基体之间的亲和性，更加有利于纳米粒子的分散，同时从原理上消除了导致纳米粒子硬团聚的化学键因素。
    B、后期挤出成型：即使是经表面处理消除了硬团聚因素的纳米粒子，粒子之间仍然会通过范德华力和库仑力等作用产生物理吸附而形成软团聚。因此，与前期填料表面改性效果好坏一样，后期成型加工设备分散性能的优劣对纳米复合材料制品的最终性能也有重要影响。在后续加工中采用一种新型塑料混炼挤出设备，其结构新颖，混炼、分散能力强大，同时能较好地解决纳米粒子软团聚的问题，较常规塑料挤出设备更适合于纳米复合材料的加工与成型。
纳米改性PP主要技术指标：
    1、抗菌率≥95％（检测标准：GB15979-2002《一次性使用卫生用品卫生标准》）
    2、拉伸强度30～50Mpa（纯PP：21～39Mpa）
    3、缺口冲击强度5～7KJ/㎡(纯PP：2.2～5KJ/㎡)
    4、断裂伸长率300～500％
    ZnO/pp纳米抗菌复合材料与有机抗菌类复合材料相比，具有效用持久、无毒、耐热性好、性能稳等优点，与无机盐系列抗菌复合材料相比具有成本低廉，透明性好，不易变色，使用工艺简单等优点，我们采用自产品的30～40nm氧化锌，价格较低，从而增强了市场的竞争力和应用前景。

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