本發明屬于塑料制品領域，具體涉及一種抗菌塑料及其制備方法。

背景技術：

隨著生活水平的不斷提高，人們的健康意識正逐步增強，對自身生活環境的要求也越來越高。特別是在食品、藥品及農產品包裝和鋼筆、手機、電腦、牙刷、家具等日用品領域，對其使用材料的衛生要求越來越高。在車站、廣場、公園等公共場所，人流量非常大，公共設施使用頻繁，容易產生病菌，并且易于傳播，影響公眾健康。目前，塑料制品以其特有的性能而越來越廣泛的應用到這些領域中。由于塑料本身不具有抗菌性，當用作食品、藥品等包裝材料時，在保存食品和藥品的特定溫度、濕度條件下，塑料表面容易滋生對人體健康有害的細菌等微生物，微生物的滋生和繁衍會污染保存的食品或藥品，使其變質、發霉甚至腐爛；牙刷、餐具等生活中的日用品，使用過程中也極易產生病菌，并直接影響人體健康。

抗菌熱塑性塑料的制備，主要是通過在其造粒過程中加入一定量的抗菌劑來實現?？咕鷦┑姆N類很多，主要包括無機類抗菌劑、有機類抗菌劑兩大類，無機類包括Ag,Zn-沸石、Ag,Zn-磷酸鋯鹽，Ag,Zn-玻璃等，有機類包括季胺鹽類、季膦鹽類、咪唑類、吡啶類、有機金屬類等，有機抗菌劑的優點是殺菌見效快的優點，但是大部分有機抗菌劑是小分子化合物，存在耐熱性差，老化后容易失效，長時間放置容易從塑料表面析出，影響制品外觀等缺點。無機抗菌劑由于其安全性高、耐熱性好等的優點，市場占有率逐年提高，特別是在日本、歐美等發達國家，例如，美國對一些抗菌制品，例如餐盤，兒童用品等需要FDA認證需求，而大部分有機抗菌劑都無法滿足，只有使用安全性高的無機抗菌劑。

CN103146119A提供了一種耐磨抗菌ABS改性材料及其制備方法，其中添加了納米銀和納米二氧化鈦離子，利用等離子體濺射工藝在ABS材料表面形成一層二氧化鈦薄膜，此方法對材料進行了二次加工，增加了加工的復雜性和成本。中國科學家2010年在《Nano Research》報道了一種銀/石墨烯混合物的制備方法，該方法運用了硼氫化鈉還原硝酸銀制得銀石墨烯混合物。但該方法制備的銀/石墨烯混合物中的銀顆粒分散不均勻，而且其完全抗菌濃度高達50μg/mL。目前，己有報道的石墨烯/銀復合材料的緩釋性能較差，不能長久持續的高效抗菌作用。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種具有廣譜抗菌性、抗菌效果優異且長久持續的抗菌塑料及其制備方法。

為解決上述問題，本發明采用的技術方案為：

一種抗菌塑料，所述抗菌塑料包括聚碳酸酯和抗菌劑，其中以聚碳酸脂100份計，所述抗菌劑為0.5-10份；所述抗菌劑為氧化石墨烯負載的Cu、ZnO、Ag抗菌劑，其制備方法為：(1)首先采用Hummers法制備氧化石墨烯，烘干后于超聲條件下均勻分散于乙醇中；(2)分別配制醋酸鋅和醋酸銀溶液，并在不斷的攪拌下將上述兩種溶液同時滴加到步驟(1)的分散體系中；(3)將步驟(2)的混合液于微波條件下反應5-15min，洗滌、干燥、焙燒及研磨；(4)將步驟(3)的混合物與一定量的納米銅混合均勻后球磨兩小時，之后干燥并經紫外光照射12-48h即得所述抗菌劑。

其中，所述抗菌劑中Cu的負載量為1-5wt％，ZnO的負載量為10-20wt％，Ag的負載量為1-2wt％。

所述醋酸鋅和醋酸銀溶液的濃度均為0.1-0.3mol/L。

所述微波的功率為600-1000W。

所述納米銅的粒徑為50-150nm。

所述抗菌塑料還包括偶聯劑、抗氧劑以及分散劑。

所述偶聯劑為硅烷偶聯劑KH550,KH560或KH570中的至少一種；所述分散劑為沸石、硅石或海泡石；所述抗氧劑為抗氧劑1010、抗氧劑DLTP、抗氧劑CA中的任意一種或幾種的混合物。

另外，本發明還提供了所述抗菌塑料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：(1)先把聚碳酸酯和抗菌劑投入攪拌器中混合30-60min，再將偶聯劑、抗氧劑以及分散劑分別加入，并攪拌20-40min混合均勻；(2)再將上述物料于高速捏合機內捏合5-l5min，物料溫度為110-120℃，捏合機轉速為500-800r/min，并粉碎；(3)再把上述捏合后的混合物通過同向、平行雙螺桿擠出機擠出造粒。

并且本發明還要求保護所述抗菌塑料在制造醫療器材、汽車內飾品以及嬰幼兒玩具等中的應用。

本發明的技術效果為：本發明創造性的采用具有抗菌性能的氧化石墨烯與具有抗菌活性的Ag、Cu和ZnO結合以制備一種具有光譜抗菌性和持久性的抗菌劑，一方面氧化石墨烯本身具有抗菌性，能夠起到抗菌作用，另一方面也可以作為抗菌活性成分Ag、Cu和ZnO的分散載體，能將抗菌活性成分十分好的分散于其表面，從而提高其抗菌效率，而將此抗菌劑應用于塑料制品的制備中，能夠制備得到一種具有長久抗菌效果的塑料。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明的技術方案做進一步的闡述：

實施例1

一種抗菌塑料的制備方法，包括如下步驟：(1)先把100份聚碳酸酯和3份抗菌劑投入攪拌器中塑料的制混合45min，再將8份的硅烷偶聯劑KH550、7份的抗氧劑1010以及20份的分散劑海泡石分別加入，并攪拌30min混合均勻；(2)再將上述物料于高速捏合機內捏合10min，物料溫度為120℃，捏合機轉速為600r/min，并粉碎；(3)再把上述捏合后的混合物通過同向、平行雙螺桿擠出機擠出造粒即得。

實施例2

一種抗菌塑料的制備方法，包括如下步驟：(1)先把100份聚碳酸酯和5份抗菌劑投入攪拌器中塑料的制混合50min，再將6份的硅烷偶聯劑KH560、6份的抗氧劑DLTP以及20份的分散劑硅石分別加入，并攪拌40min混合均勻；(2)再將上述物料于高速捏合機內捏合15min，物料溫度為110℃，捏合機轉速為700r/min，并粉碎；(3)再把上述捏合后的混合物通過同向、平行雙螺桿擠出機擠出造粒即得。

實施例3

一種抗菌塑料的制備方法，包括如下步驟：(1)先把100份聚碳酸酯和7份抗菌劑投入攪拌器中塑料的制混合60min，再將7份的硅烷偶聯劑KH570、8份的抗氧劑CA以及25份的分散劑沸石分別加入，并攪拌25min混合均勻；(2)再將上述物料于高速捏合機內捏合15min，物料溫度為115℃，捏合機轉速為500r/min，并粉碎；(3)再把上述捏合后的混合物通過同向、平行雙螺桿擠出機擠出造粒即得。

實施例4

一種抗菌塑料的制備方法，包括如下步驟：(1)先把100份聚碳酸酯和5份抗菌劑投入攪拌器中塑料的制混合40min，再將6份的硅烷偶聯劑KH570、6份的抗氧劑1010以及15份的分散劑沸石分別加入，并攪拌25min混合均勻；(2)再將上述物料于高速捏合機內捏合15min，物料溫度為115℃，捏合機轉速為800r/min，并粉碎；(3)再把上述捏合后的混合物通過同向、平行雙螺桿擠出機擠出造粒即得。

實施例5

實施例1-4所述抗菌劑為氧化石墨烯負載的Cu、ZnO、Ag抗菌劑，其制備方法為：(1)首先采用Hummers法制備氧化石墨烯，烘干后于超聲條件下均勻分散于乙醇中；(2)分別配制醋酸鋅和醋酸銀溶液，并在不斷的攪拌下將上述兩種溶液同時滴加到步驟(1)的分散體系中；(3)將步驟(2)的混合液于微波條件下反應10min，洗滌、干燥、焙燒及研磨；(4)將步驟(3)的混合物與一定量的納米銅混合均勻后球磨兩小時，之后干燥并經紫外光照射36h即得所述抗菌劑；所述抗菌劑中Cu的負載量為3wt％，ZnO的負載量為15wt％，Ag的負載量為1.5wt％。

對比例1

一種抗菌塑料的制備方法，包括如下步驟：(1)先把100份聚碳酸酯和3份抗菌劑投入攪拌器中塑料的制混合45min，再將8份的硅烷偶聯劑KH550、7份的抗氧劑1010以及20份的分散劑海泡石分別加入，并攪拌30min混合均勻；(2)再將上述物料于高速捏合機內捏合10min，物料溫度為120℃，捏合機轉速為600r/min，并粉碎；(3)再把上述捏合后的混合物通過同向、平行雙螺桿擠出機擠出造粒即得。所述抗菌劑為氧化石墨烯負載的Cu、Ag抗菌劑，其制備方法同實施例5，所述抗菌劑中Cu的負載量為3wt％，Ag的負載量為1.5wt％。

對比例2

一種抗菌塑料的制備方法，包括如下步驟：(1)先把100份聚碳酸酯和3份抗菌劑投入攪拌器中塑料的制混合45min，再將8份的硅烷偶聯劑KH550、7份的抗氧劑1010以及20份的分散劑海泡石分別加入，并攪拌30min混合均勻；(2)再將上述物料于高速捏合機內捏合10min，物料溫度為120℃，捏合機轉速為600r/min，并粉碎；(3)再把上述捏合后的混合物通過同向、平行雙螺桿擠出機擠出造粒即得。所述抗菌劑為氧化石墨烯負載的Cu、ZnO抗菌劑，其制備方法同實施例5，所述抗菌劑中Cu的負載量為3wt％，ZnO的負載量為15wt％。

對比例3

一種抗菌塑料的制備方法，包括如下步驟：(1)先把100份聚碳酸酯和3份抗菌劑投入攪拌器中塑料的制混合45min，再將8份的硅烷偶聯劑KH550、7份的抗氧劑1010以及20份的分散劑海泡石分別加入，并攪拌30min混合均勻；(2)再將上述物料于高速捏合機內捏合10min，物料溫度為120℃，捏合機轉速為600r/min，并粉碎；(3)再把上述捏合后的混合物通過同向、平行雙螺桿擠出機擠出造粒即得。所述抗菌劑為二氧化硅負載的Cu、ZnO、Ag抗菌劑，其制備方法同實施例5，所述抗菌劑中Cu的負載量為3wt％，ZnO的負載量為15wt％，Ag的負載量為1.5wt％。

首先對通過實施例5制備的本發明實施例1以及對比例1-3的抗菌劑進行性能測試，結果見下表1：

由表1可以看出本發明實施例1-4所制備的抗菌劑對各種細菌具有普適性的抑制效果。

對通過本發明實施例1-4以及對比例1-3的抗菌塑料進行性能測試，結果見下表2：

由表2可以看出，本發明制備的抗菌塑料的抗菌性也十分優異，均好于對比例的抗菌塑料。

最后應說明的是：以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。