项爱民赵启辉吕跃刚技术纳米材料是近年刚刚兴起的一个新的科学领域。
100nm的粒子。纳米粒子因其尺寸变小,而具有许多新的特性。如:表面与界面效应、尺寸效应、量子尺寸效应等。当任何材料用高科技手段被细化到纳米量级时,该材料的物化性能就会发生巨大的变化,如:金属为导体,但纳米金属微粒在低温下的量子尺寸效应会导致绝缘性;特磁性物质进入纳米尺寸,由于多磁畴变成单磁畴而显示出极高的矫顽力,化学惰性的金属铂制成纳米微粒后即成为极好的催化剂等等。纳米无机杀菌剂具有极强的杀菌能力等。
处理后的纳米级银系抗菌剂和相溶剂和聚丙烯在二棍塑炼机上在145~150<时进行炼塑5~10min后,将混炼出来的塑料片置于破碎机中进行造粒。将造好的粒料置于注射机的料斗中进行注射成型。再进行性能检测。
1.4性能检测。
15979-1995标准,冲击强度按GB/T1043-93标准来测试,选择支撑线间距离为70mm.弯曲强度按GB1042-79来测试,选择试验跨度为100mm,试验速度为20mm/min.拉伸强度按GB/T1040-92来测试,选择试验速度为20mm/min. 2结果与讨论2.1抗菌率与抗菌剂含量的关系从可以看出:在相同的被测时间下,抗菌剂的含量对样品的抗菌率有影响。抗菌率随抗菌剂含量的增加而成上升趋势。这是因为抗菌剂带有阳性的银离子,而细菌表面则带有阴离子。在被测时间固定的情况下,抗菌剂的百分含量越高,它们在样品中的电荷凝聚力就越强,吸引细菌的能力就越强,可以使更多的细菌紧紧表2仪器与设备名称型号(规格)产地二辊塑炼机上海机械橡胶厂注射机震德塑料机械厂破碎机石家庄轴承专用设备总厂冲击实验机轻工部塑料所拉力实验机中国广州实验机械厂表3力学性能测试结果被测性能空白样0.21抗菌剂21.01抗菌剂32.01抗地吸附在样品的表面,而发挥抗菌作用,杀灭细菌。
2.2抗菌率与被测时间的关系从可以看出:对于同一样品,测试时间长短不同,样品的抗菌率也会有所不同。被测时间越长,样品的抗菌率就越高。这是因为,当带有正电的银离子与带有负电的细菌接触后,需要一定的时间来破坏蛋白质的代谢。如果吸附细菌的时间越长,抗菌剂破坏蛋白质代谢的程度就越深、破坏的范围就越广,从而使抗菌率提高。
2.3力学性能检测结果及分析表3列出了添加抗菌剂(HN-300)制得的样条与未添加抗菌剂的样条的力学性能测试的数据。
从表3可以看出:添加抗菌剂H-300的PP样条和未添加的PP样条相比,其力学性能几乎没有太大的变化。这也就是说,添加极少量的抗菌剂不会对PP树脂的力学性能造成影响。相反地,有几个还使力学性能增加了。对于这一点可作如下解释:抗菌剂H-300是一种无机填料。我们知道,无机填料作为添加剂填充基体,通常是为了降低制品的成本、提高刚性、以及耐热性和尺寸稳定性。而这些性能的提高,往往会带来体系冲击强度、断裂伸长率的下降。这是由于,以前所使用的无机填料一般粒径都较大,与基体的结合都较差。当基体在受到外力作用时,填料与基体脱离,形成空化效应,产生应力集中,从而产生裂纹使整个材料受到破坏。
但纳米粒子的出现却改变了这一状况。使用纳米粒子表面活性中心多,可以和基体紧密结合,相容性比较好。当受外力时,粒子不易与基体脱离。
而且因为应力场的相互作用,在基体内产生很多的微变形区,吸收大量的能量。这也就决定了它能较好的传递所承受的外应力,又能引发基体屈服,消耗大量冲击能,从而达到同时增韧和增强的作用。但这一应用也有一定的局限性,因为纳米粒子在基体中所起的作用也只是最大限度的挖掘基体本身的潜能,所以纳米粒子的增韧只能针对本身具有一定韧性的基体。
2.4对制品变色的分析本实验制得的PP抗菌塑料发生了变色,制品的颜色变黑了。这是由于加入的载银抗菌剂尽管活性很高、安全性很好,但塑料中的银离子不够稳定,在紫外线照射下或加热到一定温度后银离子被还原为金属银,并立即转化为氧化银,从而使其制品变色、变灰或变黑,降低了产品的商业价值,在一定程度上限制了其应用。同时,银离子转化为金属银后塑料的抗菌性能被减弱。
目前,许多研发人员正在努力研究改善载银抗菌剂及其制品的变色问题。例如日本住友公司的研究人员在Ag2-a2-B25Si2抗菌玻璃中用Ag3P4代替,使银离子稳定下来,以改善其着色程度等等。
3结论在相同的被测时间下,抗菌率与抗菌剂的含量有关系。含量越高,抗菌性能就越强。
在抗菌剂含量一定的情况下,抗菌率与测试时间有关系。测试时间越长,抗菌性能就越强。
添加抗菌剂对材料的力学性能几乎没有影响。由于纳米级杀菌剂的存在,某些力学性能还有所提高。
塑料中的银离子不够稳定,在紫外线照射下或加热到一定温度后银离子被还原为金属银,需要对银系抗菌剂加以改进来解决其在塑料制品中的变色问题。
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