用于塑料和聚合物中的抗微生物銀-二氧化硅-有機硅復合物及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明提供一種具有優(yōu)良的抗微生物和增強的物理特性的銀-二氧化硅-有機硅 復合物的組合物及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 塑料由于水分和諸如塑化劑、表面活性劑、油類等添加劑而傾向于侵襲微生物。由 于微生物生長，損耗塑料的物理性外觀和美感，導致降解、變色、污染、生物膜和異味。許多 抗微生物產(chǎn)品以組合物形式購得，諸如10'-氧基雙苯氧基胂（OBPA)、2_正辛基-4-異噻 唑啉-3-酮（OIT)、二氯-2-正辛基-4-異噻唑啉-3-酮（DCOIT)、三丁基錫（TBT)、奧麥丁 鋅（zinc omadine)、正丁基-1,2-苯并異噻挫啉（BBIT)、3_碘-2-丙炔基氨基甲酸丁醋 (IPBC)和2, 4, 4' -三氯-2' -羥基-二苯基-醚（TCPP或三氯生）。
[0003] 然而，所有這些常規(guī)的抗微生物劑都具有局限性且對環(huán)境具有不利影響。許多國 家尤其在食品接觸和包裝應用方面已經(jīng)禁止這些化學品。目前，這些化學品被更環(huán)保的化 學品代替且主要用于抗細菌表面的作用，包括基于無機銀的抗微生物劑。許多基于銀的產(chǎn) 品在市場上有售，但其大多數(shù)都含有銀離子、銀-沸石或銀-二氧化硅。
[0004] 對在塑料上實現(xiàn)良好的抗細菌特性來說，典型的是，正在使用極高水平的銀濃度 而且留在聚合物基質(zhì)中的大部分銀也仍未在基于諸如沸石、粘土等礦物質(zhì)的大多數(shù)常規(guī)復 合物中使用。然而，銀-二氧化硅-有機硅復合物有助于通過有機硅起霜過程從塑料材料 主體向塑料表面持續(xù)供應銀離子且有助于持續(xù)維持塑料表面的衛(wèi)生水平且利用負載到聚 合物中的整個銀的量。或者，與常規(guī)的礦物質(zhì)復合物相比，本發(fā)明的銀-二氧化硅-有機硅 復合物需要極低量。
[0005] 公開一種包含石油烴作為稀釋劑的納米銀密封劑組合物。納米銀密封劑組合物 包含8至40重量％的聚二甲硅氧烷、4至25重量％的交聯(lián)劑、15至75重量％的填充劑、 11. 99999至20重量％的石油烴、1至2重量％的氨基硅烷和0. 00001至0. 1重量％的銀納 米粒子。還公開一種使用此組合物的納米銀密封劑和一種制備納米銀密封劑的方法。由于 納米銀密封劑與常規(guī)的納米銀密封劑相比顯示出銀納米粒子的分散程度增加，但其展示出 優(yōu)越的抗細菌和抗真菌活性，因此可有效防止由各種微生物引起的污染，同時使接合處更 長時間地保持清潔狀態(tài)。使用包含納米銀、聚二甲硅氧烷、石油烴、交聯(lián)劑（即，硅烷）和填 充劑（即，二氧化硅）的組合物，然而此文獻關(guān)于用于相轉(zhuǎn)移過程的交聯(lián)劑或粘合劑討論得 更多。
[0006] 標題為"用于食品包裝形式的抗細菌膜"的KR1004027B1公開一種抗細菌食品包 裝膜，提供這種抗細菌食品包裝膜通過向合成樹脂溶液中加入具有銀納米粒子的二氧化硅 納米管來確保優(yōu)良的抗細菌特性。一種包含含有二氧化硅載劑的納米銀粒子的抗細菌食品 包裝膜包含98至99重量％的合成樹脂和1至2重量％的含有二氧化硅載劑的納米銀粒 子。含有二氧化硅載劑的納米銀粒子是含有二氧化硅納米管的納米銀粒子。合成樹脂是 選自聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、聚苯乙烯樹脂、聚酯樹脂、氯乙烯樹脂、聚偏二氯乙烯樹脂、 聚對苯二甲酸乙二酯樹脂和酚樹脂中的至少一種。組合物是用于抗微生物特性的納米銀粒 子、二氧化硅納米管和LDPE聚合物，然而此文獻未公開在復合物中包括完整有機硅聚合物 的銀-二氧化硅-有機硅復合物。
[0007] 標題為"具有持久抗細菌特性的組合物及通過使用其獲得的抗細菌膜和抗細菌噴 霧"的JP2011021014A公開一種具有持久抗細菌特性的組合物及通過使用其獲得的抗細菌 膜和抗細菌噴霧。具有持久抗細菌特性的組合物包括一種或多種聚合物或低聚物和分散在 聚合物或低聚物中的多個納米線。納米線具有大于20的縱橫比，形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。此組合物 例如用于抗細菌膜、抗細菌噴霧等。組合物包含分布在聚合物或低聚物中的納米線，其中納 米線包含具有二氧化硅、銀、聚丙烯腈的核殼結(jié)構(gòu)。在此過程期間，使用多羥基化合物作為 官能化劑，即催化劑。本發(fā)明的銀-二氧化硅-有機硅復合物方法不涉及任何粘合劑用于 相轉(zhuǎn)移過程。
[0008] 標題為"長效抗微生物納米線組合物及由其形成的抗微生物薄膜和噴霧"的 CN101999408A公開了權(quán)利要求中的一種長效抗微生物納米線組合物，其包含至少一種聚 合物或低聚物和排列在聚合物或低聚物中的多條納米線，其中納米線的長度與直徑比大于 20,且納米線形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，本發(fā)明還要求一種抗微生物薄膜和由其形成的噴霧。組合物包 含諸如PVA、PVP、PEG和二氧化硅的聚合物用于抗微生物特性且在此過程期間，使用多羥基 化合物作為官能化劑，即催化劑。本發(fā)明不涉及任何粘合劑用于相轉(zhuǎn)移過程。
[0009] 標題為"包含銀-二氧化硅納米復合物的聚酯母料及其生產(chǎn)方法"的 W02012128406A1因此公開具有杰出抗微生物特性的聚酯母料及其生產(chǎn)方法，且更具體地說 涉及一種包括生產(chǎn)銀-二氧化硅納米復合物及生產(chǎn)包含銀-二氧化硅納米復合物的聚酯母 料的方法。此文獻涉及一種用于寢具的聚酯母料的生產(chǎn)方法，所述聚酯母料具有永久的抗 微生物和去味性能且更具體來說可用在適當?shù)某毦埘ソ?jīng)編起絨織物中。
[0010] 標題為"用于納米銀-二氧化硅復合物抗細菌劑的氣溶膠方法"的US8246933B2公 開一種形成且產(chǎn)生納米結(jié)構(gòu)復合物的方法且包括在載氣中霧化具有一定量的氨基丙基三 乙氧基硅烷、AgN03、DI水和乙醇中的每一種的混合物，在選定溫度下將霧化液滴加熱足以 使Ag在二氧化娃基質(zhì)中被還原為其元素形式的時間并輸出納米結(jié)構(gòu)復合物粒子。預定加 熱時間是約0. 01至約40秒鐘且選定加熱溫度是約200至約800°C。納米結(jié)構(gòu)復合物包括 多個納米粒子位于復合物的接觸表面上、分散于復合物中且位于復合物的接觸表面上或分 散于復合物中。
[0011] 標題為"展示有效抗微生物活性的有機硅橡膠"的US20110117152A1公開一種展 示抗微生物功效的有機硅橡膠，其含有（a)來源于可固化有機硅橡膠形成組合物的至少一 種有機硅橡膠，（b)以X重量％的量并入有機硅橡膠（a)中的至少一種含銀抗微生物劑，和 c)以Y重量％的量并入有機硅橡膠（a)中的至少一種羧酸，獨自以X+Y重量％的量并入有 機硅橡膠（a)中的含銀抗微生物劑（b)和獨自以X+Y重量％的量并入有機硅橡膠（a)中的 羧酸（c)并未對有機硅橡膠（a)賦予顯著的抗微生物活性，但組合的高達X重量％的含銀 抗微生物劑（b)和高達Y重量％的羧酸（c)對有機硅橡膠（a)賦予顯著的抗微生物活性， 所述活性在有機硅橡膠（a)的暴露表面和與其接觸的填充有微生物的水性材料的界面處 體現(xiàn)出來。
[0012] 因此，需要的是一種用于塑料和聚合物應用的抗微生物銀-二氧化硅-有機硅復 合物。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 本發(fā)明提供一種用于塑料和聚合物應用的銀-二氧化硅-有機硅復合物的抗微生 物組合物及其制備方法。所述復合物組合物包含約0. 001至10重量％的至少一種基于水 的銀懸浮液、約1至20重量％的氣相二氧化硅、約50至90重量％的硅油、約5至50重量％ 的沉淀二氧化硅，其中基于溶劑的銀顆粒懸浮液與氣相二氧化硅以及硅油和其任何改質(zhì)形 式一起混合。
[0014] 一種制造銀-二氧化硅-有機硅復合物的方法，其包括以下步驟：在室溫下，在 600至700 rpm的高剪切均化器中將約0. 001重量％至10重量％的基于水或溶劑的納米銀 顆粒懸浮液與約1重量％至20重量％的氣相二氧化硅混合以形成銀-二氧化硅復合物懸 浮液的分散液。向第一步驟中緩慢加入約50重量％至90重量％的硅油且在室溫下以較高 速度混合，在約90°C至100°C下使所述混合物沸騰約1至2小時的時間，向清潔的帶式摻合 器或高剪切混合器中加入所需量的沉淀二氧化硅，緩慢加入銀-二氧化硅-有機硅復合物 且最后繼續(xù)混合約1小時或混合直至油相變成細粉。
[0015] 通過本發(fā)明獲得的銀-二氧化硅-有機硅復合物在抗細菌整理中用于控制在各種 聚合物材料、紡織纖維、塑料模具、食品包裝、醫(yī)療應用、消費者產(chǎn)品、食品加工、食品包裝應 用和施工應用上的微生物生長。
【附圖說明】
[0016] 圖I (a)說明球形粒子的水性銀懸浮液的特征性UV峰數(shù)據(jù)。
[0017] 圖I (b)說明油形式的球形銀粒子的銀-二氧化硅-有機硅復合物的特征性UV峰。
[0018] 圖I (C