含銀尼龍6基複合樹脂材料及其製備方法

2023-05-05 07:22:06

專利名稱：含銀尼龍6基複合樹脂材料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種尼龍6 基複合樹脂及其製備方法。
背景技術：
近年來，通過在高分子材料中添加適量的抗菌劑製備出的抗菌材料已經引起了業界的廣泛關注。專利(申請號02110160. 4) 「一種含納米粒子抗菌纖維的製造方法」公開了一種在溶液紡絲過程中添加納米粒子作為抗菌殺菌劑來製備抗菌纖維的方法。專利(申請號101705527) 「抗菌抗靜電多功能尼龍6纖維及其製備和應用」公開了一種將銀系納米無機金屬氧化物經表面修飾後與分散劑和尼龍6切片進行共混造粒後紡絲的方法。但上述方法都是用納米粒子添加到聚合物基體中共混，很難達到納米粒子在基體中的均勻分散，且納米粒子容易團聚，從而失去納米粒子特殊的尺寸效應。

發明內容
本發明的目的是提供一種含銀尼龍6基複合樹脂材料及其製備方法，以克服現有共混技術存在的缺陷。本發明提供的含銀尼龍6基複合樹脂材料，是以己內醯胺、可溶性銀鹽、聚乙烯吡咯烷酮、抗壞血酸水溶液、氨水、鹼性催化劑和溶劑為原料，採用原位聚合方法製備的；各個組分的用量為可溶性銀鹽為己內醯胺重量的0. 3_3wt%，優選0. 3 I. 0% ；聚乙烯吡咯烷酮為己內醯胺重量的0. 3 I. 0wt%，優選0. 3^0. 85% ；抗壞血酸可溶性銀鹽=1. 2 I. 5 1，重量比；上述的比例中，是抗壞血酸與可溶性銀鹽的比例，而不是抗壞血酸水溶液；所述抗壞血酸水溶液濃度為0. 5 I. 5mg/ml,優選0. 7 I. 3mg/ml,最優lmg/ml ；可溶性銀鹽氨水3:1，重量比；氨水中NH3重量濃度為25 28% ；所述的可溶性銀鹽選自硝酸銀AgNO3、氟化銀AgF或高氯酸銀AgClO4 ；所述的聚乙烯吡咯烷酮PVP的K值為30，平均分子量為4000 ；所述鹼性催化劑選自金屬鈉、Na0H、NaHC03或K2CO3,重量用量為己內醯胺的0. I 3% ；其中，氨水做溶劑，聚乙烯吡咯烷酮為穩定劑；抗壞血酸水溶液、可溶性銀鹽和氨水溶液構成為還原劑；本發明的含銀尼龍6基複合樹脂材料的製備方法，包括如下步驟( I)將聚乙烯吡咯烷酮，加入氨水，溶解後、加入可溶性銀鹽，攪拌溶解，然後加入抗壞血酸水溶液，超聲震蕩10 35min，獲得溶膠；( 2)將步驟(I)的產物加入熔融的己內醯胺，混合，在氮氣保護下，加入鹼性催化劑進行聚合，聚合壓力為(TlMPa，聚合溫度為20(T280°C，聚合時間為2 8小時，然後在反應終點溫度下，減壓脫水至聚合釜中反應體系無水排出，真空度為0. I 3MPa，得到尼龍6/Ag複合樹脂材料；優選的，在聚合過程的不同階段，採用不同的聚合壓力和溫度，0 2小時，聚合壓力為0. ro. 8MPa，聚合溫度為20(T220°C，2 6小時，聚合壓力為0. 8 3MPa，聚合溫度為220 280°C，6 8小時，聚合壓力為0. I I. 2MPa，聚合溫度為220^280°C ；上述的壓力為表壓。本發明中，製備的銀/氨水溶膠中，銀粒子在PVP/氨水溶液中分散均勻，平均粒徑在IOlOOnm之間，粒徑可以通過控制濃度、反應時間進行調節。本發明中製備的尼龍6/Ag複合樹脂材料中，銀粒子在聚合物基體中分散均勻，平均粒徑在2(T250nm之間。採用本發明製備尼龍6/Ag複合樹脂材料的反應過程與純尼龍6合成沒有明顯的區別，因此不需要更改聚合工藝。
本發明製備尼龍6/Ag複合樹脂材料的方法具有以下優點本發明中銀納米粒子的生成是在原位進行的，由本方法製備的尼龍6/Ag複合樹脂材料，不僅機械力學性能能夠保持原尼龍6的性能，而且具有優異的抗菌性能，且不會像表面塗覆含銀物質的方法那樣在使用過程中逐漸失去抗菌性能，具有永久抗菌性。本發明方法工藝簡單，製備周期短，生產成本低，無汙染，適用於大規模工業化生產。
具體實施例方式實施例I
(I)將Ig重量濃度為28%的氨水，加入3g聚乙烯吡咯烷酮K30溶解，加入硝酸銀3g,攪拌IOmin,形成淡黃色溶液,然後加入濃度為0. 5mg/ml的抗壞血酸水溶液,抗壞血酸加入的總重量為3. 6g ;攪拌，超聲震蕩35min，獲得溶膠；(2)將上述溶膠加入997g熔融的己內醯胺中混合，加入I克NaOH作為催化劑，在氮氣保護下進行聚合，然後在反應終點220°C下減壓脫水至聚合釜中反應體系無水排出，真空度為0. 5MPa，獲得尼龍6/Ag複合樹脂材料；聚合壓力為IMPa，聚合溫度為280°C ；米用文獻Insitu synthesis of silver nano-particles in polymethylmethacrylate (Materials Chemistry and Physics，V104，2—3，P 367-372)提供的方法進行檢測，結果如下銀粒子在聚合物基體中分散均勻，平均粒徑在2(T250nm之間；採用QB/T2591-2003《抗菌塑料——抗菌性能試驗方法和抗菌效果》進行檢測，抗菌性能如下製備的尼龍6/Ag複合樹脂材料，抗菌率為90. 2%。採用T1039-1992塑料力學性能試驗方法總則、GB/T1040-1992塑料拉伸性能試驗方法和GB/T1041-1992塑料壓縮性能試驗方法進行檢測，機械力學性能如下抗拉強度為75MPa，抗壓強度為107MPa。實施例2(I)將5g重量濃度為25%的氨水，加入5g聚乙烯吡咯烷酮K30溶解，加入硝酸銀5g,攪拌30min,形成淡黃色溶液,然後加入濃度為lmg/ml的抗壞血酸水溶液,抗壞血酸加入的總重量為7. 5g ;攪拌，超聲震蕩65min，獲得溶膠；
(2)將上述溶膠加入995g熔融的己內醯胺中混合，加入5克NaOH作為催化劑，在氮氣保護下進行聚合，然後在反應終點220°C下減壓脫水至聚合釜中反應體系無水排出，真空度為0. 7MPa，獲得尼龍6/Ag複合樹脂材料；聚合壓力為2MPa，聚合溫度為275°C ；米用文獻Insitu synthesis of silver nano-particles in polymethylmethacrylate (Materials Chemistry and Physics，V104，2—3，P 367-372)提供的方法進行檢測，結果如下銀粒子在聚合物基體中分散均勻，平均粒徑在5(T200nm之間；採用QB/T2591-2003《抗菌塑料——抗菌性能試驗方法和抗菌效果》進行檢測，抗菌性能如下製備的尼龍6/Ag複合樹脂材料，抗菌率為92. 4%。採用T1039-1992塑料力學性能試驗方法總則、GB/T1040-1992塑料拉伸性能試驗 方法和GB/T1041-1992塑料壓縮性能試驗方法進行檢測，機械力學性能如下抗拉強度為72MPa，抗壓強度為105MPa。實施例3(I)將4gNH3重量濃度為25 28%的氨水，加入8g聚乙烯吡咯烷酮K30溶解，加入硝酸銀8g,攪拌60min,形成淡黃色溶液,然後加入濃度為I. 5mg/ml的抗壞血酸水溶液,抗壞血酸加入的總重量為7. 5g ;攪拌，超聲震蕩95min，獲得溶膠；(2)將上述溶膠加入992g熔融的己內醯胺中混合，加入5克NaOH作為催化劑，在氮氣保護下進行聚合，然後在反應終點220°C下減壓脫水至聚合釜中反應體系無水排出，真空度為0. 3MPa，獲得尼龍6/Ag複合樹脂材料；聚合壓力為0. 7MPa，聚合溫度為260°C ；米用文獻Insitu synthesis of silver nano-particles in polymethylmethacrylate (Materials Chemistry and Physics，V104，2—3，P 367-372)提供的方法進行檢測，結果如下銀粒子在聚合物基體中分散均勻，平均粒徑在12(T250nm之間；採用QB/T2591-2003《抗菌塑料——抗菌性能試驗方法和抗菌效果》進行檢測，抗菌性能如下製備的尼龍6/Ag複合樹脂材料，抗菌率為94. 7%。採用T1039-1992塑料力學性能試驗方法總則、GB/T1040-1992塑料拉伸性能試驗方法和GB/T1041-1992塑料壓縮性能試驗方法進行檢測，機械力學性能如下抗拉強度為72MPa，抗壓強度為104MPa。
權利要求
1.含銀尼龍6基複合樹脂材料，其特徵在於，是以己內醯胺、可溶性銀鹽、聚乙烯吡咯烷酮、抗壞血酸水溶液、氨水、鹼性催化劑和溶劑為原料，採用原位聚合方法製備的，各個組分的用量為 可溶性銀鹽為己內醯胺重量的0. 3-3wt%，聚乙烯吡咯烷酮為己內醯胺重量的0.3 I. 0wt%，抗壞血酸可溶性銀鹽=1.2 1.5 I，重量比; 可溶性銀鹽氨水=廣3:1，重量比； 氨水中NH3重量濃度為25 28%。
2.根據權利要求I所述的含銀尼龍6基複合樹脂材料，其特徵在於，可溶性銀鹽為己內醯胺重量的0. 3 I. 0% ;聚乙烯吡咯烷酮為己內醯胺重量的0. 3^0. 85%。
3.根據權利要求I所述的含銀尼龍6基複合樹脂材料，其特徵在於，所述抗壞血酸水溶液濃度為 0. 5^1. 5mg/ml。
4.根據權利要求I所述的含銀尼龍6基複合樹脂材料，其特徵在於，所述的可溶性銀鹽選自硝酸銀AgNO3、氟化銀AgF或高氯酸銀AgC104。
5.根據權利要求I所述的含銀尼龍6基複合樹脂材料，其特徵在於，所述的聚乙烯吡咯烷酮PVP的K值為30，平均分子量為4000。
6.根據權利要求I所述的含銀尼龍6基複合樹脂材料，其特徵在於，所述鹼性催化劑選自金屬鈉、NaOH、NaHCO3或K2CO3,重量用量為己內醯胺的0. I 3%。
7.根據權利要求I 6任一項所述的含銀尼龍6基複合樹脂材料，其特徵在於，銀粒子在聚合物基體中平均粒徑為2(T250nm。
8.製備權利要求I 7任一項所述的含銀尼龍6基複合樹脂材料的方法，其特徵在於，包括如下步驟 (1)將聚乙烯吡咯烷酮，加入氨水，溶解後、加入可溶性銀鹽，攪拌溶解，然後加入抗壞血酸水溶液，超聲震蕩10 35min，獲得溶膠； (2)將步驟(I)的產物加入熔融的己內醯胺，混合，在氮氣保護下，加入鹼性催化劑進行聚合，聚合壓力為(TlMPa，聚合溫度為20(T280°C，聚合時間為2 8小時，然後在反應終點溫度下，減壓脫水至聚合釜中反應體系無水排出，真空度為0. I 3MPa，得到尼龍6/Ag複合樹脂材料。
9.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，在聚合過程的不同階段，採用不同的聚合壓力和溫度，0 2小時，聚合壓力為0. ro. 8MPa，聚合溫度為20(T220°C，2 6小時，聚合壓力為0. 8 3MPa，聚合溫度為22(T280°C，6 8小時，聚合壓力為0. I I. 2MPa，聚合溫度為22(T280°C。
全文摘要
本發明公開了一種含銀尼龍6基複合樹脂材料及其製備方法，所述含銀尼龍6基複合樹脂材料，是以己內醯胺、可溶性銀鹽、聚乙烯吡咯烷酮、抗壞血酸水溶液、氨水、鹼性催化劑和溶劑為原料，採用原位聚合方法製備的，各個組分的用量為可溶性銀鹽為己內醯胺重量的0.3-3wt%，聚乙烯吡咯烷酮為己內醯胺重量的0.3~1.0wt%，抗壞血酸∶可溶性銀鹽=1.2～1.5∶1，重量比；可溶性銀鹽∶氨水=1~3:1，重量比；本發明的尼龍6/Ag複合樹脂材料，不僅機械力學性能能夠保持原尼龍6的性能，而且具有優異的抗菌性能，具有永久抗菌性。本發明方法工藝簡單，製備周期短，生產成本低，無汙染，適用於大規模工業化生產。
文檔編號B22F9/24GK102702509SQ20121015689
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月17日 優先權日2012年5月17日
發明者石遠昌, 蔣翀 申請人:上海仕天工程塑料有限公司