抗菌聚丙烯母粒的制备及表征

方立贵（中盐安徽红四方股份有限公司，安徽合肥231602）



抗菌聚丙烯母粒的制备及表征

方立贵
（中盐安徽红四方股份有限公司，安徽合肥231602）

摘要：抗菌剂在PP基体中的分散相容性明显影响PP抗菌材料的力学性能和抗菌性能。通过力学性能测试、扫描电子显微镜（SEM）测试及抗菌性能测试，考查了载银和载银铜抗菌PP母粒的力学性能、无机抗菌剂在PP基体中分散情况以及抗菌母粒的抗菌性能。结果表明，无机抗菌剂在PP基体中分散均匀，加入无机抗菌剂后PP共混材料的拉伸强度和冲击强度无明显变化。通过抗菌性能测试表明，银离子具有较强的杀菌能力，可以通过缓释技术使其达到长效杀菌的目的。

关键词：聚丙烯；银离子抗菌剂；分散；抑菌性

1　前言

抗菌材料是能杀灭或抑制微生物（特别是致病微生物）生长的一类材料，具有卫生自洁的作用。抗菌塑料、抗菌纤维、抗菌涂料等抗菌材料在家用电器、日用品、纺织服装等领域具有十分重要的用途［1-3］。

高分子材料的广泛应用是当今材料领域的发展趋势，塑料是应用最为广泛的高分子材料，抗菌塑料的制备及其性能研究具有重要性和实用性。塑料和抗菌粉的共混是制备抗菌塑料的常用方法［4］。与塑料共混的抗菌剂分为有机抗菌剂和无机抗菌剂。有机抗菌剂为传统抗菌剂，在医疗及工业领域得到了广泛应用，与有机抗菌剂相比，无机抗菌剂在抗菌性、安全性、持久性和耐热性等方面更为优越［5］。由于银离子具有广谱抗菌、杀菌效率高、不易产生抗药性的特点，因而是无机抗菌剂中的重要品种。缓释型载银抗菌材料能在长时间内缓慢释放出银离子，长期保持有效的银离子浓度，从而具有抗菌性能稳定、杀菌作用时间长、使用方便等优点，因而银系抗菌剂具有广阔的应用前景［6］。本文研究了银系抗菌聚丙烯（PP）粒的制备及表征，结果表明，制备出的抗菌PP母粒具有良好的抗菌性能。

2　实验部分

2.1原料

聚丙烯（PP）（BI- 750，韩国三星公司）；载银抗菌剂、载银铜抗菌剂（安徽科纳纳米材料有限公司）；抗氧剂1010、抗氧剂168（巴斯夫股份公司）；偶联剂KH- 550（南京曙光化工厂）；标准菌株：ATCC25922大肠杆菌（卫生部临床检验中心）；M- H琼脂培养基（杭州微生物试剂厂）。

2.2制备工艺

将PP和抗菌剂、其它助剂按表1比例加入到混合机中，经高速混合机混合均匀，在双螺杆挤出机上挤出造粒。螺杆温度：Ⅰ区195℃，Ⅱ区190℃，Ⅲ区205℃，Ⅳ区200℃，Ⅴ区200℃，Ⅵ区205℃，机头200℃，所得的粒料经注塑制成标准样条。

表1　PP抗菌母粒制备配方

2.3性能测试

2.3.1力学性能测试

按GB/T 1040- 2006和GB/T 1843- 2008分别测定材料的拉伸和冲击强度。

2.3.2抗菌粉在PP基体中的分散

用扫描电子显微镜观察材料的冲击断面形貌，了解抗菌粉在PP基体中的分散情况。

2.3.3材料的抗菌性能

将标准菌株复苏接种M- H固体平板24h，获得单个菌落，然后用生理盐水制成悬液，将待测样品分别置于1#，2#无菌培养皿中，加入40mL菌液，在0#无菌培养皿中加入40mL菌液。将上述培养皿置于35℃恒温培养箱24h，再吸取20mL至无菌培养皿内，倾注M- H琼脂培养基，置于35℃恒温培养箱24h，做菌落记数。

3　结果与讨论

3.1力学性能

抗菌PP母粒与纯PP力学性能的比较如表2。

表2　抗菌PP母粒与纯PP的力学性能比较

从表2可看出，加入无机抗菌剂后，PP的拉伸强度和冲击强度稍有下降，原因是PP中无机抗菌粉的含量相对较高，无机粒子影响了聚合物原来的聚集态结构，且无机粒子与聚合物之间的作用力较弱，此外，无机粒子的加入降低了原有的聚合物与聚合物分子之间结合的程度，因而母粒的强度有所下降，但通过后期的试验证明，将母粒加入到PP基体中制成产品，其力学性能并无下降，所以，此母粒可用于制造符合要求的抗菌材料。

3.2分散情况

图1为纯PP与抗菌PP母料的冲击断面图，其中a为纯PP冲击断面扫描电镜图，可以看出PP表面比较光滑。图b、图c分别为载银抗菌剂和载银铜抗菌剂抗菌PP母粒的冲击断面的情况。由图可以看出，无机抗菌粉粒子较均匀地分散在PP中，没有团聚现象，载银抗菌粉的平均粒径为3.8μm，载银铜抗菌粉的平均粒径为6. 0μm。但是可以看到少数无机粒子与PP之间还存在着微小的间隙，且部分凹坑表明无机抗菌粒子从基体中发生脱落，表明无机粒子与基体之间的相互浸润性较差。

图1　PP母料的冲击断面扫描电镜图

3.3抑菌实验结果（表3）

表3　PP母粒的抑菌效果对比

由表3可知，两种母粒均具有较好的抑菌性，但与载银铜抗菌母粒相比，载银抗菌母粒具有较强的杀菌力，其抗菌能力更强；同时在抗菌领域，载银抗菌技术可以通过微胶囊化等技术手段，达到载银抗菌剂缓释的效果，从而达到长效抗菌的目的。

4　结论

以上研究结果表明，无机粒子在PP母料中均匀分散，但与PP基体的结合力较差，加入无机抗菌粒子后的PP母粒拉伸强度和冲击强度稍有下降。抗菌性能测试表明，载银抗菌剂具有较强的杀菌力。银系抗菌PP是一种环保健康的材料，具有广谱抗菌，安全持久的优点，且PP的原料来源广泛，成本较低，所以，抗菌PP在家电及其它工业领域将得到广泛的应用。

参考文献

［1］李毕忠.抗菌材料产业化急需跨行业应用的技术和产品开发［J］.化工新型材料，2002，30（10）：1- 3.

［2］孙剑，乔学亮，陈建国.无机抗菌剂的研究进展［J］.材料导报，2007，21（S1）：355- 359．

［3］陈芳，丁会利.国内外抗菌塑料的发展及其应用［J］.广州化工，2005，33（5）：34- 35.

［4］汪山.载银型无机缓释抗菌材料的研究与应用［J］.中国陶瓷，2000，36（2）：7- 9.

［5］姚爱华，李殿超，杨殿范.无机抗菌材料及应用［J］.世界地质，2001，24（2）：68- 71.

［6］郝喜海，孙淼，邓靖.抗菌材料的研究进展［J］.化工技术与开发，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

中图分类号：TQ325.1+4

文献标识码：A

文章编号：1008- 553X（2016）03- 0022- 03

收稿日期：2016- 03- 12

作者简介：方立贵（1962-），男，毕业于安徽化工学校，现任中盐安徽红四方股份有限公司总经理，从事化工技术进步及化工新产品开发工作，13905515152，1027653651@qq.com。