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聚丙烯塑料是五大通用塑料之一,而四针状氧化锌晶须是目前发现的改善功能最为完备的无机添加剂。以聚丙烯塑料为基体,四针状氧化锌晶须为添加剂所制备的复合材料在新材料和抗菌保洁领域具有广泛的应用前景。
首先,通过对产物晶须的SEM图片进行分析,找出晶须生产工艺中影响晶须形貌的工艺参数的最佳值。通过研究发现,在挥发温度860~920℃、晶须反应器温度1100~1200℃、空气流量0.9~1.0 L/min以及载流氮气流量0.4~0.8 L/min的条件下,该工艺能够稳定生产出尺寸合格的四针状氧化锌晶须,且晶须产出率在90%左右。
其次,选用了硅烷偶联剂KH-570对四针状氧化锌晶须进行了表面改性。发现经过表面改性后的晶须大大降低了自身团聚的可能性,同时也增加了其与基体塑料的融合性,也就因此改善了复合材料的力学性能,使复合材料的拉伸强度提高了6.25%;断裂伸长率提高了50%;弯曲强度提高了15.4%。没有经过表面改性的四针状氧化锌晶须反而降低了复合材料的力学性能。
最后,研究了四针状氧化锌晶须添加量对复合材料抗菌性能的影响。在抗菌方面,通过对K系和W系两类抗菌塑料样品的检测,结果显示不论四针状氧化锌晶须是否经过表面改性,在其添加量为4wt%时就能使塑料抗菌制品满足国家规定的抗菌要求(抗菌率达到50%);当晶须添加量为16wt%时,抗菌制品对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率都能达到80%以上。从抗菌检测的结果也可以看出未经过表面改性的四针状氧化锌晶须对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的抗菌率要略高于经过表面改性的晶须。原因是硅烷偶联剂的使用稍微影响了经过表面改性的晶须的抗菌性能,而且偶联剂的使用量越大对晶须抗菌效果的影响就越显著。所以最后得到结论,偶联剂的使用量不能高于要进行表面改性晶须质量的1.5%,其最佳使用量介于0.8wt%~1.5wt%之间。
国内外有许多文献报道了可以用四针状氧化锌晶须与其他抗菌剂组成复合抗菌剂,但单独使用四针状氧化锌晶须作为抗菌剂来研究其抗菌性能,目前还没有文献进行过系统的报道。本论文的重点工作就是对生产四针状氧化锌晶须的制备工艺参数进行探索,改进生产工艺,以及在此基础上,用自行生产的四针状氧化锌晶须作为抗菌剂,来系统的研究四针状氧化锌晶须的抗菌性能,并对其抗菌机理也进行了初步的探索。