[0001] 本发明属于化学领域，涉及一种生物基抗菌母粒及其制备方法和应用。

[0002] 生物基是以微生物发酵合成的聚羟基脂肪酸酯，化学合成的聚乳酸(PLA)、聚己内酯、二元醇二羧酸脂肪族聚酯(PBS)、脂肪族/芳香族共聚酯、CO2/环氧化合物共聚物(APC)、聚乙烯醇(PVA)等、天然高分子淀粉基塑料及其生物降解塑料共混物主要原料聚合而成的高分子化合物，属于丙交酯生物基产品使用后能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，即使生物基焚烧，其燃烧热值与焚化纸类相同，是焚化传统塑料(如聚乙烯)的一半，而且焚化生物基绝对不会释放出氮化物、硫化物等有毒气体污染环境，因此，生物基具有良好的生物降解性能和环境友好型特征，是一种新型的绿色环保材料。

[0003] 生物基产品机械性能及物理性能良好，可加工成农用织物、保健织物、抹布、卫生用品、室外防紫外线织物、帐篷布、地垫面等等，市场前景十分看好，特别是添加无机抗菌粒子的生物基抗菌材料，更是受到追捧。目前，广泛使用的是含银离子的生物基抗菌材料，虽然抗菌效果好，但是溶出的纳米银颗粒进入人体后代谢慢，在人体累积到一定量时对人体产生危害。

[0004] 生物基对温度比较敏感，加工温度在160～200℃，加工温度范围较窄，加工生物基产品的过程中避免高温，采用螺杆加工时加工温度过高以及加工时间过长都会导致原料热降解。

[0005] 生物基抗菌制品中抗菌剂的添加方式采用抗菌母粒的形式添加，抗菌母粒的制作过程是先将抗菌剂和生物基体树脂混合经双螺杆挤出机加工成线状，经烘干机高温烘干，造粒得抗菌母粒，采用该方法加工生物基抗菌母粒，烘干机高温烘干会导致生物基再次发生的热降解，导致产品性能下降。

[0006] 一般，生物基抗菌塑料制品多采用纺丝技术加工，极少采用传统的注塑成型方法，采用传统的注塑成型方法加工，生物基树脂粒子经螺杆剪切熔融成熔体后射入模具成型的过程中会发生严重的热降解现象，造成制品性能下降。

[0007] 抗菌领域在国内一直以食品消毒为主导，抗菌行业从技术开发到初具产业规模，还有很长的时间，抗菌是在新材料上的应用依靠自主创新能力促进传统升级的一个范例，随着人们对自身健康认识水平的提高，在日常生活中的许多用品都存在大量微生物，同时滋生着大量的细菌，以往人们会通过大量使用化工性消毒洗涤用品来防止细菌的传播，但是在使用消毒洗涤产品的时候，会对环境造成二次污染，因此人们亟需具开发有抗菌功能的产品来保护自身健康。

[0055] 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限制本发明的应用范围。

[0056] 实施例中所用的组分原料均为市购，各操作方法均为本领域技术人员从现有技术中能够得到的操作方法。

[0057] 一种生物基抗菌母粒，由载锌硅酸盐抗菌剂、分散剂和生物基基材组成，各组分含量如表1中实施例1‑4所述。

[0058] 表1

[0059]实施例 载锌硅盐酸抗菌剂％ 分散剂％ 硫酸钡％ 生物基基材％
1 4 5 15 76
2 10 5 20 65
3 3 3 10 84
4 6 3 12 79

[0060] 所述生物基抗菌母粒采用载锌硅盐酸抗菌剂代替目前广泛使用的银离子抗菌剂，锌离子不但有优异的抗菌效果，且是人体必需的微量元素，能够在人体内正常代谢，不对人体造成伤害。并且载锌硅盐酸抗菌剂还具有调节生物基高温降解的功效，可以改善生物基加工过程中高温降解的状况。

[0061] 实施例1‑4制备生物基抗菌母粒

[0062] 包括以下步骤：

[0063] (A)将载锌硅盐酸抗菌剂、分散剂聚乙烯蜡、硫酸钡、生物基基材按表1列举的配方称取后倒入拌料机，常温下混合拌料2分钟后，从排料口出料，常温拌料可以防止生物基热降解；

[0064] (B)将混合物倒入双螺杆挤出机的料斗中，打开下料控制开关，下料的速度与混炼的速度成正比，混合物进入双螺杆机器挤出成线状，经过0℃的冷却水槽冷却后，吹风机风干，吹风机出风口温度保持在10℃，最后混合物塑料条进入切粒机造粒，即成最后的生物基抗菌母粒。

[0065] 塑炼时，双螺杆挤出机的温度依次调节为：

[0066] 1区：150‑170℃，

[0067] 2区：170‑180℃，

[0068] 3区：180‑190℃，

[0069] 4区：190‑200℃，

[0070] 5区：195‑205℃，

[0071] 6区：190‑205℃，

[0072] 7区：185‑195℃，

[0073] 8区：180‑190℃，

[0074] 9区：170‑180℃，

[0075] 10区：150‑170℃。

[0076] 实施例5

[0077] 将本发明实施例1‑4获得的所述生物基抗菌母粒添加于生物基基材中，采用注塑成型方法成型耐温接触的塑胶件，特别适用于成型保鲜盒，其加工过程如下：

[0078] 将本发明实施例1‑4制备的生物基抗菌母粒和生物基基材混合，将混合好的材料加入装有成型模具的注塑机中，用于注塑成型。将注塑机温度调至160‑200℃，混合料经过螺杆搅拌、溶解，经过注塑机一区、二区、三区、四区、五区的加温，射入模具中，经过二级保压后成型，产品在模具中冷却后立即取出，放在冰水中再次冷却3分钟后拿出即得成品。

[0079] 所述生物基抗菌母粒和生物基基材按重量计的比例为：(3:7)～(1:9)。

[0080] 注塑模具中采用冷流道设计，并且模具上设置排气系统，模具型腔边缘每隔1～2mm设置一个排气口，分布密集，所述排气口能够及时排除模具内腔的气体，减小模具内腔的压力，不仅能促进混合料熔体流动，还可以减少因模具排气不畅造成的产品起泡、变形现象。模具内腔还设置冷却管道，所述冷却管道以S型、U型、X型或Z型排列在模具内腔里，所述冷却管道与外界冷冻机相连，保持冷却管道内温度在0℃，能够及时冷却产品，防止产品发生热降解等现象，注塑模具内无加热系统，避免对混合料熔体再次高温加热，减少高温加热时间，防止生物基发生热降解。

[0081] 本发明提供的生物基抗菌母粒原料简单，其制备方法易行，运用范围广，适用于生产耐常温接触的家居、办公产品等，如牙刷杯、牙刷柄、洗菜篮、塑料盆、手机外壳、键盘、鼠标外壳和文件篮等。

[0082] 实施例6

[0083] 将本发明实施例5制备的塑胶件(送检样)和标准PE(对照样)进行抗菌检测：

[0084] (1)检测用菌：大肠杆菌(Escherichia coil)ATCC 25922

[0085] (2)检测依据：JIS Z 2801:2012《抗菌制品抗菌性能的检测与评价》

[0086] (3)检测数据见表2

[0087] 表2

[0088]

[0089]

[0090] (4)检测结果见表3

[0091] 表3

[0092]名称 菌种 抗菌活性值(R)
送检样 大肠杆菌 >6.5

[0093] 与对照样相比，本发明实施例5制备的塑胶件抗菌效果显著。

[0094] 实施例7

[0095] 将本发明实施例5制备的塑胶件(送检样)和标准PE(对照样)进行抗菌检测：

[0096] (1)检测用菌：金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)ATCC 6538p

[0097] (2)检测依据GB/T31402‑2015/ISO 22196‑2007《塑料塑料表面抗菌性能试验方法》

[0098] (3)检测数据见表4

[0099] 表4

[0100]

[0101] (4)检测结果见表5

[0102] 表5

[0103] 名称 菌种 抗菌活性值(R)送检样 金黄色葡萄球菌 >3.3

[0104] 与对照样相比，本发明实施例5制备的塑胶件抗菌效果显著。

[0105] 本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离本发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围。