[发明专利]一种用于制备抗菌复合材料的组合物及抗菌复合材料的制备方法

说明书

本公开提供了一种制备抗菌复合材料的方法及用于制备抗菌复合材料的组合物，该方法包括如下步骤：(1)采用含有纳米银材料的溶液对竹纤维长丝进行浸轧处理，得到纳米银‑竹纤维复合纤维；(2)使所述纳米银‑竹纤维复合纤维经短切后，与偶联剂接触进行表面涂覆处理，得到表面改性的纳米银‑短切竹纤维复合纤维；(3)使丙烯腈‑丁二烯‑苯乙烯共聚物、化学改性剂与所述纳米银‑短切竹纤维复合纤维进行熔融挤出造粒，得到所述抗菌复合材料。本公开的制备方法同时使用竹纤维和纳米银材料，制备得到的抗菌复合材料具有显著的抗菌杀菌效果；将偶联剂和化学改性剂联用，同时对竹纤维表面和树脂基体进行改性，提高了抗菌复合材料的力学性能。

技术领域

本公开涉及纤维复合材料领域，具体地，涉及一种用于制备抗菌复合材料的组合物及抗菌复合材料的制备方法。

背景技术

近年来，汽车工业的发展给人们带来了极大的便利，新能源汽车的出现更进一步缓解了当前资源短缺的困境，同时也对汽车轻量化的要求与日俱增。为应对汽车轻量化的需求，纤维增强复合材料作为主要解决方法之一，在汽车材料中所占比重不断增大。目前纤维增强复合材料主要是由玻璃纤维、碳纤维等与塑料组合而成，废弃物的处理较难、生产环境恶劣，给环境带来了很大的负担。随着人们环境保护意识不断增强，加工性能优良、被用于各种工业制品的塑料对环境造成的污染已成为普遍关心的问题。因此，天然纤维作为增强材料用于制作环境友好型复合材料引起了人们的关注。

利用植物纤维与合成树脂进行复合的研究具有较长的历史，目前，生物基材料在汽车方面的应用已经开始，如天然纤维取代玻璃纤维增强；日本丰田公司在芝加哥车展上展示了麻纤维生物基材料车顶的I/X插电式混合动力概念车；福特公司在model U中展示的大豆树脂支撑的后挡板及座椅泡沫；而采用植物纤维增强PP材料制造仪表盘总成外壳已成主流，一种气味小、不易老化、低密度和有更好的环境适应性的植物纤维增强PP材料，已经应用在轿车上面；德国市场上出现的45％木纤维增强的聚丙烯汽车部件，木纤维增强的减震压延片等产品。印度、日本等国采用黄麻、剑麻、亚麻纤维和大麻纤维作为增强材料与热塑性聚合物制成天然植物纤维聚合物复合材料制品也已开始工程应用。在国内天然纤维增强复合材料刚刚起步，在这一领域的研究尚处于起步阶段真正实现量产的产品还没有出现。

我国竹材产量在世界上名列第一，占世界的30％以上，且价格低廉，大部分分布在湖南、安徽、浙江等山区。同时竹原纤维具有良好的可生物降解性和可再生性，利用这种纤维与低熔点聚酯和聚丙烯等热塑性树脂复合所开发的材料，其强度、比模量相对较高，适宜制作汽车用的复合材料的增强体；同时可通过热熔方法使增强相与基体相分离，有效达到回收利用的目的，从而体现出材料应用的环保性和可持续发展性。竹纤维增强热塑性塑料复合材料加工耗能少，加工设备损耗小，有利于节约能源。竹纤维的最大特点是横截面的高度天然中空。竹纤维截面上布满椭圆型空隙,空隙呈梅花形排列,这使得竹纤维及其制品的吸湿、放湿、导湿性能极佳,专家称之为“会呼吸的纤维”。竹子具有天然抗菌、防菌、防护功能，在其生长过程中无虫蛀、无腐烂。在生产加工过程中这些抗菌物质不会受到破坏,其天然抗菌性不会对人体造成任何反应，而且还能保健护肤,其效果远好于后加入的抗菌剂。竹纤维增强热塑性塑料复合材料在汽车、机电、室内装饰等领域具有广阔的应用前景。

纳米银粒子粒径一般在25-50纳米左右，具有高比表面积、独特的物化性质、高效的抗菌活性，对大肠杆菌、淋球菌、沙眼衣原体等数十种致病微生物都有强烈的抑制和杀灭作用。据研究发现，纳米银可在数分钟内杀死650多种细菌，纳米银颗粒与病原菌的细胞壁/膜结合后，能直接进入菌体、迅速与氧代谢酶的巯基(-SH)结合，使酶失活，阻断呼吸代谢使其窒息而死。独特的杀菌机理，使得纳米银颗粒在低浓度就可迅速杀死致病菌，而且不会产生耐药性，无任何毒性反应，对皮肤也未发现任何刺激反应。