抗菌聚丙烯母粒的制備及表征

方立貴（中鹽安徽紅四方股份有限公司，安徽合肥231602）

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抗菌聚丙烯母粒的制備及表征

方立貴
（中鹽安徽紅四方股份有限公司，安徽合肥231602）

摘要：抗菌劑在PP基體中的分散相容性明顯影響PP抗菌材料的力學性能和抗菌性能。通過力學性能測試、掃描電子顯微鏡（SEM）測試及抗菌性能測試，考查了載銀和載銀銅抗菌PP母粒的力學性能、無機抗菌劑在PP基體中分散情況以及抗菌母粒的抗菌性能。結果表明，無機抗菌劑在PP基體中分散均勻，加入無機抗菌劑后PP共混材料的拉伸強度和沖擊強度無明顯變化。通過抗菌性能測試表明，銀離子具有較強的殺菌能力，可以通過緩釋技術使其達到長效殺菌的目的。

關鍵詞：聚丙烯；銀離子抗菌劑；分散；抑菌性

1　前言

抗菌材料是能殺滅或抑制微生物（特別是致病微生物）生長的一類材料，具有衛(wèi)生自潔的作用?？咕芰稀⒖咕w維、抗菌涂料等抗菌材料在家用電器、日用品、紡織服裝等領域具有十分重要的用途［1-3］。

高分子材料的廣泛應用是當今材料領域的發(fā)展趨勢，塑料是應用最為廣泛的高分子材料，抗菌塑料的制備及其性能研究具有重要性和實用性。塑料和抗菌粉的共混是制備抗菌塑料的常用方法［4］。與塑料共混的抗菌劑分為有機抗菌劑和無機抗菌劑。有機抗菌劑為傳統(tǒng)抗菌劑，在醫(yī)療及工業(yè)領域得到了廣泛應用，與有機抗菌劑相比，無機抗菌劑在抗菌性、安全性、持久性和耐熱性等方面更為優(yōu)越［5］。由于銀離子具有廣譜抗菌、殺菌效率高、不易產(chǎn)生抗藥性的特點，因而是無機抗菌劑中的重要品種。緩釋型載銀抗菌材料能在長時間內(nèi)緩慢釋放出銀離子，長期保持有效的銀離子濃度，從而具有抗菌性能穩(wěn)定、殺菌作用時間長、使用方便等優(yōu)點，因而銀系抗菌劑具有廣闊的應用前景［6］。本文研究了銀系抗菌聚丙烯（PP）粒的制備及表征，結果表明，制備出的抗菌PP母粒具有良好的抗菌性能。

2　實驗部分

2.1原料

聚丙烯（PP）（BI- 750，韓國三星公司）；載銀抗菌劑、載銀銅抗菌劑（安徽科納納米材料有限公司）；抗氧劑1010、抗氧劑168（巴斯夫股份公司）；偶聯(lián)劑KH- 550（南京曙光化工廠）；標準菌株：ATCC25922大腸桿菌（衛(wèi)生部臨床檢驗中心）；M- H瓊脂培養(yǎng)基（杭州微生物試劑廠）。

2.2制備工藝

將PP和抗菌劑、其它助劑按表1比例加入到混合機中，經(jīng)高速混合機混合均勻，在雙螺桿擠出機上擠出造粒。螺桿溫度：Ⅰ區(qū)195℃，Ⅱ區(qū)190℃，Ⅲ區(qū)205℃，Ⅳ區(qū)200℃，Ⅴ區(qū)200℃，Ⅵ區(qū)205℃，機頭200℃，所得的粒料經(jīng)注塑制成標準樣條。

表1　PP抗菌母粒制備配方

2.3性能測試

2.3.1力學性能測試

按GB/T 1040- 2006和GB/T 1843- 2008分別測定材料的拉伸和沖擊強度。

2.3.2抗菌粉在PP基體中的分散

用掃描電子顯微鏡觀察材料的沖擊斷面形貌，了解抗菌粉在PP基體中的分散情況。

2.3.3材料的抗菌性能

將標準菌株復蘇接種M- H固體平板24h，獲得單個菌落，然后用生理鹽水制成懸液，將待測樣品分別置于1#，2#無菌培養(yǎng)皿中，加入40mL菌液，在0#無菌培養(yǎng)皿中加入40mL菌液。將上述培養(yǎng)皿置于35℃恒溫培養(yǎng)箱24h，再吸取20mL至無菌培養(yǎng)皿內(nèi)，傾注M- H瓊脂培養(yǎng)基，置于35℃恒溫培養(yǎng)箱24h，做菌落記數(shù)。

3　結果與討論

3.1力學性能

抗菌PP母粒與純PP力學性能的比較如表2。

表2　抗菌PP母粒與純PP的力學性能比較

從表2可看出，加入無機抗菌劑后，PP的拉伸強度和沖擊強度稍有下降，原因是PP中無機抗菌粉的含量相對較高，無機粒子影響了聚合物原來的聚集態(tài)結構，且無機粒子與聚合物之間的作用力較弱，此外，無機粒子的加入降低了原有的聚合物與聚合物分子之間結合的程度，因而母粒的強度有所下降，但通過后期的試驗證明，將母粒加入到PP基體中制成產(chǎn)品，其力學性能并無下降，所以，此母?？捎糜谥圃旆弦蟮目咕牧稀?/p>

3.2分散情況

圖1為純PP與抗菌PP母料的沖擊斷面圖，其中a為純PP沖擊斷面掃描電鏡圖，可以看出PP表面比較光滑。圖b、圖c分別為載銀抗菌劑和載銀銅抗菌劑抗菌PP母粒的沖擊斷面的情況。由圖可以看出，無機抗菌粉粒子較均勻地分散在PP中，沒有團聚現(xiàn)象，載銀抗菌粉的平均粒徑為3.8μm，載銀銅抗菌粉的平均粒徑為6. 0μm。但是可以看到少數(shù)無機粒子與PP之間還存在著微小的間隙，且部分凹坑表明無機抗菌粒子從基體中發(fā)生脫落，表明無機粒子與基體之間的相互浸潤性較差。

圖1　PP母料的沖擊斷面掃描電鏡圖

3.3抑菌實驗結果（表3）

表3　PP母粒的抑菌效果對比

由表3可知，兩種母粒均具有較好的抑菌性，但與載銀銅抗菌母粒相比，載銀抗菌母粒具有較強的殺菌力，其抗菌能力更強；同時在抗菌領域，載銀抗菌技術可以通過微膠囊化等技術手段，達到載銀抗菌劑緩釋的效果，從而達到長效抗菌的目的。

4　結論

以上研究結果表明，無機粒子在PP母料中均勻分散，但與PP基體的結合力較差，加入無機抗菌粒子后的PP母粒拉伸強度和沖擊強度稍有下降?？咕阅軠y試表明，載銀抗菌劑具有較強的殺菌力。銀系抗菌PP是一種環(huán)保健康的材料，具有廣譜抗菌，安全持久的優(yōu)點，且PP的原料來源廣泛，成本較低，所以，抗菌PP在家電及其它工業(yè)領域將得到廣泛的應用。

參考文獻

［1］李畢忠.抗菌材料產(chǎn)業(yè)化急需跨行業(yè)應用的技術和產(chǎn)品開發(fā)［J］.化工新型材料，2002，30（10）：1- 3.

［2］孫劍，喬學亮，陳建國.無機抗菌劑的研究進展［J］.材料導報，2007，21（S1）：355- 359．

［3］陳芳，丁會利.國內(nèi)外抗菌塑料的發(fā)展及其應用［J］.廣州化工，2005，33（5）：34- 35.

［4］汪山.載銀型無機緩釋抗菌材料的研究與應用［J］.中國陶瓷，2000，36（2）：7- 9.

［5］姚愛華，李殿超，楊殿范.無機抗菌材料及應用［J］.世界地質，2001，24（2）：68- 71.

［6］郝喜海，孫淼，鄧靖.抗菌材料的研究進展［J］.化工技術與開發(fā)，2011，40（9）：21- 24.□

Preparation and Characterization of Antibacterial Polypropylene Master Batch

FANG Li-gui
（Anhui Salt Quartet Red Limited by Share Co.，Ltd.，Hefei 231602，China）

Abstract：In this paper，mechanical properties，scanning electron microscope and antimicrobial activity test were involved to confirm the development of structure and properties of inorganic silver antibacterial polypropylene master batch. The results showed that with the appending of silver ion antibacterial agent and silver- cuprum antibacterial agent，tensile strength and impact strength of antibacterial polypropylene master batch was slightly decreased. Antibacterial tests showed that the silver ions can kill more bacteria.

Key words：polypropylene；silver ion antibacterial agent；dispersion；antibacterial activity

doi：10.3969/j.issn.1008- 553X.2016.03.008

中圖分類號：TQ325.1+4

文獻標識碼：A

文章編號：1008- 553X（2016）03- 0022- 03

收稿日期：2016- 03- 12

作者簡介：方立貴（1962-），男，畢業(yè)于安徽化工學校，現(xiàn)任中鹽安徽紅四方股份有限公司總經(jīng)理，從事化工技術進步及化工新產(chǎn)品開發(fā)工作，13905515152，1027653651@qq.com。