氧化鋅-聚乙烯復(fù)合抗菌塑料的研究.pdf

1、本論文選用氧化鋅(ZnO)作為抗菌劑，以高密度聚乙烯(HDPE)作為基體材料制備出一系列抗菌材料，主要從氧化鋅晶須對(duì)抗菌材料性能的影響、表面改性劑對(duì)抗菌材料性能的影響、抗菌材料在最佳工藝條件下抗菌性能的表征等三個(gè)方面進(jìn)行研究。 大多數(shù)抗菌材料的研究以銀系抗菌劑為主，對(duì)于ZnO的研究很少，本論文通過(guò)納米氧化鋅(nano-ZnO)與四角狀氧化鋅晶須(T-ZnO)的協(xié)同作用，使得材料的抗菌性能有了明顯的提高，抗菌率由42.1％提高到了

2、96.3％。同時(shí)，對(duì)不同組成的抗菌劑Nano-ZnO∶T-ZnO(10/90～90/10)進(jìn)行了抗菌性能測(cè)試，實(shí)際的抗菌率均高于理論抗菌值，從另一方面肯定了抗菌協(xié)同作用的存在。通過(guò)對(duì)復(fù)合材料的導(dǎo)電通道(體積電阻率ρ<,v>、表面電阻率ρ<,s>)和原子力顯微鏡(AFM)表征可知，四角狀氧化鋅晶須可以在基體材料中形成導(dǎo)電空間網(wǎng)絡(luò)，并且可以改善無(wú)機(jī)粒子的分散狀態(tài)，形成空間網(wǎng)絡(luò)有利于提高材料的抗菌性能。在抗菌率的提高上，空間網(wǎng)絡(luò)起到了至關(guān)重要

3、的作用。 眾所周知，無(wú)機(jī)粒子高的表面自由能將會(huì)導(dǎo)致粒子與聚合物間較差的相容性，因此，本文選用了兩種改性劑對(duì)抗菌劑進(jìn)行表面改性。一種是鈦酸酯偶聯(lián)劑，另一種是硅烷偶聯(lián)劑。通過(guò)對(duì)改性氧化鋅的紅外表征可知，表面改性的氧化鋅在2972.3 cm<'-1>，2926.0 cm<'-1>，2889.4cm<'-1>處出現(xiàn)了明顯的有機(jī)基團(tuán)特征峰，表明鍵合了一層有機(jī)單分子層，并且，鈦酸酯偶聯(lián)劑的反應(yīng)活性高于硅烷偶聯(lián)劑的反應(yīng)活性。通過(guò)吸水性測(cè)試，表

4、明氧化鋅的表面性質(zhì)發(fā)生了明顯的變化，同時(shí)改性前氧化鋅表現(xiàn)為親水性，當(dāng)經(jīng)過(guò)改性劑改性后，氧化鋅表現(xiàn)出了明顯的疏水性，鈦酸酯偶聯(lián)劑的有機(jī)單分子層的鍵合量高于硅烷偶聯(lián)劑的鍵合量，結(jié)果與紅外表征的結(jié)果基本相符。通過(guò) TGA分析，定量表征了鍵合到氧化鋅表面的有機(jī)單分子層的含量，反應(yīng)時(shí)的投料比為4％，實(shí)際反應(yīng)鍵合的量為2.2％。力學(xué)性能的表征結(jié)果表明，隨著改性劑在介質(zhì)中含量的增加抗沖擊性能也隨之增加，直到含量達(dá)到3wt％，多出的未反應(yīng)的偶聯(lián)劑在抗菌