一种透明抗菌餐具及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种透明抗菌餐具及其制备方法。
背景技术
自然界中的有害微生物一直以来是诱发各类传染病的主要原因，因此提高生活卫生健康水平至关重要，人们对抗菌制品的需求量逐步提高，促进了抗菌剂及其材料的发展。无机抗菌剂是当前研究的重点，与天然抗菌剂、有机抗菌剂相比具有低毒性、长效性和耐热性等优点，可广泛应用于塑料、纤维等制品。市面上可以满足餐具等生活制品食品级要求的无机抗菌材料为载银抗菌剂，具有高效、低毒、缓释等优点。但目前为止，不管是做成抗菌涂层，还是先制备母粒，后注塑成型的含银抗菌餐具，都会存在变色的问题，无法满足透明抗菌餐具的需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了克服现有抗菌餐具无法满足透明的需求的缺陷，而提供了一种透明抗菌餐具及其制备方法。
本发明通过下述技术方案来解决上述技术问题：
本发明提供一种透明抗菌餐具，所述透明抗菌餐具包括下述组分：质量比为1：3～1：5的透明抗菌母粒与热塑性树脂；
其中，所述透明抗菌母粒包括下述组分：
玻璃载银抗菌剂：0.5～1.4％和电气石：0.3～1％；
玻璃纤维：15～37％；
载体树脂：60.8～84.2％；
百分比为各组分的质量与所述透明抗菌母粒的总质量的百分比。
本发明中，所述的餐具可为本领域常规，例如水杯、碗、筷子、托盘、餐盘、勺子或刀叉。
较佳地，所述透明抗菌母粒和所述热塑性树脂的质量比为1:3、1:4或1:5。
本发明中，所述热塑性树脂为本领域常规，较佳地为聚丙烯树脂、聚乙烯树脂和聚苯乙烯树脂中的一种或多种；更佳地为聚丙烯树脂、聚乙烯树脂和聚苯乙烯树脂中的一种；进一步更佳地为聚苯乙烯树脂；再进一步更佳地为间规聚苯乙烯树脂，所述间规聚苯乙烯树脂的型号例如为C832间规聚苯乙烯树脂，商购自日本出光。
本发明中，所述载体树脂为本领域常规的热塑性树脂；较佳地为聚丙烯树脂、聚乙烯树脂和聚苯乙烯树脂中的一种或多种；更佳地为聚丙烯树脂、聚乙烯树脂和聚苯乙烯树脂中的一种；进一步更佳地为聚苯乙烯树脂；再进一步更佳地为间规聚苯乙烯树脂。
较佳地，所述热塑性树脂与所述的透明抗菌母粒中的载体树脂相同。
本发明中，所述玻璃载银抗菌剂为本领域常规，较佳地为硼硅酸盐载银玻璃抗菌剂，所述玻璃载银抗菌剂的型号例如为B130玻璃载银抗菌剂，商购自上海朗亿功能材料有限公司。
本发明中，所述电气石为本领域常规，指以含硼为特征的铝、钠、铁、镁或锂的环状结构硅酸盐矿物，较佳地，所述电气石为粒度为8000目的超细电气石粉，例如商购自竹中科技的粒度为8000目的超细电气石粉。
本发明中，所述电气石指电气石粉，按本领域常规，其负离子浓度大于10000个/平米，辐射值小于人体安全值。
本发明中，所述玻璃纤维为本领域常规，较佳地为无碱或中碱玻璃纤维，更佳地为无碱玻璃纤维。
本发明中，所述玻璃纤维的长度为本领域常规，较佳地为小于6毫米，例如3毫米。
本发明中，所述玻璃纤维为本领域常规，较佳地为连续玻璃纤维或定长玻璃纤维；更佳地为定长玻璃纤维，所述玻璃纤维的型号例如为EW766玻璃纤维，商购自四川威玻新材料。
较佳地，所述玻璃载银抗菌剂和所述电气石的质量比为33:67～82:18，例如为40:60、53.3:46.7、60:40、62.5:37.5或70:30；
较佳地，所述玻璃载银抗菌剂的含量为0.5％、0.6％、0.8％、1.2％或1.4％。
较佳地，所述电气石的含量为0.3％、0.6％、0.7％、0.8％或0.9％。
较佳地，所述玻璃纤维的含量为15.2％、20％、23％、31.5％或36％。
较佳地，所述载体树脂的含量为62.5％、67％、75％、78％或84％。
在本发明一较佳实施例中，所述的透明抗菌母粒由如下含量的原料组合物的组分组成：玻璃载银抗菌剂：1.2％、电气石：0.8％、玻璃纤维：23％和间规聚苯乙烯树脂：75％。
在本发明另一较佳实施例中，所述的透明抗菌母粒由如下含量的原料组合物的组分组成：玻璃载银抗菌剂：0.5％、电气石：0.3％、玻璃纤维：15.2％和间规聚苯乙烯树脂：84％。
在本发明另一较佳实施例中，所述的透明抗菌母粒由如下含量的原料组合物的组分组成：玻璃载银抗菌剂：0.6％、电气石：0.9％、玻璃纤维：36％和间规聚苯乙烯树脂：62.5％。
在本发明另一较佳实施例中，所述的透明抗菌母粒由如下含量的原料组合物的组分组成：玻璃载银抗菌剂：1.4％、电气石：0.6％、玻璃纤维：20％和间规聚苯乙烯树脂：78％。
在本发明另一较佳实施例中，所述的透明抗菌母粒由如下含量的原料组合物的组分组成：玻璃载银抗菌剂：0.8％、电气石：0.7％、玻璃纤维：31.5％和间规聚苯乙烯树脂：67％。
本发明还提供一种如前所述的透明抗菌餐具的制备方法，其包括以下步骤：将所述透明抗菌母粒和所述的热塑性树脂挤压成型、抛光即得。
本发明中，所述挤压成型的工艺为本领域常规，通常在模具中挤压成型。其中，本领域技术人员均知晓，所述挤压成型之后、所述抛光之前一般还进行脱模的操作。
本发明中，所述抛光的工艺为本领域常规，例如精磨抛光。
本发明中，所述透明抗菌母粒的制备方法，其包括以下步骤：将所述的透明抗菌母粒的各组分混合即可。
本发明中，所述混合为本领域常规，可为通过搅拌装置均匀混合。
本发明中，所述混合之后通常还包括挤出造粒。所述挤出造粒为本领域常规，一般采用双螺杆挤出机。所述挤出造粒的挤出温度为本领域常规，可依据所述树脂的特性，选择合适的温度。
本发明还提供一种如上述透明抗菌餐具的制备方法制得的透明抗菌餐具。
本发明的透明抗菌母粒中的玻璃载银抗菌剂和电气石可构成一种透明抗菌剂。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于：
1.本发明的透明抗菌餐具兼具优异的杀菌效果、抗菌性能、透明且具耐磨性。
2.本发明的透明抗菌餐具解决了含银抗菌餐具变色的问题。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
下述实施例1～5和对比例1～5中的玻璃载银抗菌剂商购自上海朗亿功能材料有限公司，其产品型号为B130。间规聚苯乙烯树脂采用的是商购自日本出光的C832间规聚苯乙烯树脂。玻璃纤维采用的是四川威玻新材料的EW766玻璃纤维。电气石商购自竹中科技，粒度为8000目的超细电气石粉。
下述效果实施例1和2中的普通筷子的材料据产品说明书所述，为间规聚苯乙烯树脂和玻璃纤维；透明抗菌筷子的材料据产品说明书所述，为间规聚苯乙烯树脂、玻璃纤维和有机抗菌剂，其中有机抗菌剂主要是有机醇类抗菌剂。
实施例1
(1)透明抗菌母粒
按照重量份的组成为：按照75％间规聚苯乙烯树脂、23％玻璃纤维、1.2％玻璃载银抗菌剂、0.8％电气石(玻璃载银抗菌剂：电气石＝60:40)的配比称取对应原料，并通过搅拌装置混合均匀得到混合物料，将混合物料加入到双螺杆挤出机经熔融挤出制得透明抗菌母粒。
(2)透明抗菌筷子
将步骤(1)制得的透明抗菌母粒和间规聚苯乙烯树脂按1：4的配比一同送入模具中挤压成型，经脱模得到筷子胎体；将筷子胎体精磨抛光，得到成品透明抗菌筷子。
实施例2
(1)透明抗菌母粒
按照重量份的组成为：按照84％间规聚苯乙烯树脂、15.2％玻璃纤维、0.5％玻璃载银抗菌剂、0.3％电气石(玻璃载银抗菌剂：电气石＝62.5:37.5)的配比称取对应原料，并通过搅拌装置混合均匀得到混合物料，将混合物料加入到双螺杆挤出机经熔融挤出制得透明抗菌母粒。
(2)透明抗菌托盘
将步骤(1)制得的透明抗菌母粒和间规聚苯乙烯树脂按1：3的配比一同送入模具中挤压成型，经脱模得到托盘胎体；将胎体精磨抛光，得到成品透明抗菌托盘。
实施例3
(1)透明抗菌母粒
按照重量份的组成为：按照62.5％间规聚苯乙烯树脂、36％玻璃纤维、0.6％玻璃载银抗菌剂、0.9％电气石(玻璃载银抗菌剂：电气石＝40:60)的配比称取对应原料，并通过搅拌装置混合均匀得到混合物料，将混合物料加入到双螺杆挤出机经熔融挤出制得透明抗菌母粒。
(2)透明抗菌水杯
将步骤(1)制得的透明抗菌母粒和间规聚苯乙烯树脂按1：5的配比一同送入模具中挤压成型，经脱模得到水杯胎体；将水杯胎体精磨抛光，得到成品透明抗菌水杯。
实施例4
(1)透明抗菌母粒
按照重量份的组成为：按照78％间规聚苯乙烯树脂、20％玻璃纤维、1.4％玻璃载银抗菌剂、0.6％电气石(玻璃载银抗菌剂：电气石＝70:30)的配比称取对应原料，并通过搅拌装置混合均匀得到混合物料，将混合物料加入到双螺杆挤出机经熔融挤出制得透明抗菌母粒。
(2)透明抗菌勺子
将步骤(1)制得的透明抗菌母粒和间规聚苯乙烯树脂按1：4的配比一同送入模具中挤压成型，经脱模得到勺子胎体；将胎体精磨抛光，得到成品透明抗菌勺子。
实施例5
(1)透明抗菌母粒
按照重量份的组成为：按照67％间规聚苯乙烯树脂、31.5％玻璃纤维、0.8％玻璃载银抗菌剂、0.7％电气石(玻璃载银抗菌剂：电气石＝53.3:46.7)的配比称取对应原料，并通过搅拌装置混合均匀得到混合物料，将混合物料加入到双螺杆挤出机经熔融挤出制得透明抗菌母粒。
(2)透明抗菌碗
将步骤(1)制得的透明抗菌母粒和间规聚苯乙烯树脂按1：4的配比一同送入模具中挤压成型，经脱模得到碗胎体；将胎体精磨抛光，得到成品透明抗菌碗。
对比例1
(1)透明抗菌母粒
按照重量份的组成为：按照71.8％间规聚苯乙烯树脂、27％玻璃纤维、1.2％玻璃载银抗菌剂的配比称取对应原料，并通过搅拌装置混合均匀得到混合物料，将混合物料加入到双螺杆挤出机经熔融挤出制得透明抗菌母粒。
(2)透明抗菌筷子
将步骤(1)制得的透明抗菌母粒和间规聚苯乙烯树脂按1：4的配比一同送入模具中挤压成型，经脱模得到筷子胎体；将筷子胎体精磨抛光，得到成品透明抗菌筷子。
对比例2
(1)透明抗菌母粒
按照重量份的组成为：按照90％间规聚苯乙烯树脂、7％玻璃纤维、2％玻璃载银抗菌剂、1％电气石(玻璃载银抗菌剂：电气石＝66.7:33.3)的配比称取对应原料，并通过搅拌装置混合均匀得到混合物料，将混合物料加入到双螺杆挤出机经熔融挤出制得透明抗菌母粒。
(2)透明抗菌筷子
将步骤(1)制得的透明抗菌母粒和间规聚苯乙烯树脂按1：4的配比一同送入模具中挤压成型，经脱模得到筷子胎体；将筷子胎体精磨抛光，得到成品透明抗菌筷子。
对比例3
(1)透明抗菌母粒
按照重量份的组成为：按照58％间规聚苯乙烯树脂、39％玻璃纤维、2％玻璃载银抗菌剂、1％电气石(玻璃载银抗菌剂：电气石＝66.7:33.3)的配比称取对应原料，并通过搅拌装置混合均匀得到混合物料，将混合物料加入到双螺杆挤出机经熔融挤出制得透明抗菌母粒。
(2)透明抗菌筷子
将步骤(1)制得的透明抗菌母粒和间规聚苯乙烯树脂按1：4的配比一同送入模具中挤压成型，经脱模得到筷子胎体；将筷子胎体精磨抛光，得到成品透明抗菌筷子。
对比例4
(1)透明抗菌母粒
按照重量份的组成为：按照75％间规聚苯乙烯树脂、23％玻璃纤维、0.5％玻璃载银抗菌剂、1.5％电气石(玻璃载银抗菌剂：电气石＝25:75)的配比称取对应原料，并通过搅拌装置混合均匀得到混合物料，将混合物料加入到双螺杆挤出机经熔融挤出制得透明抗菌母粒。
(2)透明抗菌餐盘
将步骤(1)制得的透明抗菌母粒和间规聚苯乙烯树脂按1：4的配比一同送入模具中挤压成型，经脱模得到餐盘胎体；将餐盘胎体精磨抛光，得到成品透明抗菌餐盘。
对比例5
(1)透明母粒
按照重量份的组成为：按照72.4％间规聚苯乙烯树脂、27％玻璃纤维、0.6％电气石(玻璃载银抗菌剂：电气石＝0:100)的配比称取对应原料，并通过搅拌装置混合均匀得到混合物料，将混合物料加入到双螺杆挤出机经熔融挤出制得透明母粒。
(2)透明筷子
将步骤(1)制得的透明母粒和间规聚苯乙烯树脂按1：4的配比一同送入模具中挤压成型，经脱模得到筷子胎体；将筷子胎体精磨抛光，得到成品透明筷子。
效果实施例1
1、杀菌效果的检测
将实施例、对比例中的餐具与市场上购买的透明抗菌筷子及普通筷子分别放置于空气中，18个小时后，分别检测餐具表面的大肠杆菌个数，结果如表1所示。
表1
2、霉变效果的检测
将实施例、对比例中的餐具与市场上购买的普通筷子和透明抗菌筷子分别放置于阴暗潮湿(湿度为70％、温度为40℃)的环境中培养30天后观察餐具霉变情况，统计表面霉变面积占整个面积的百分率，结果如表2所示。
表2
3、耐磨性能的检测
将实施例与对比例中的餐具分别进行抗拉强度测试，结果如表3所示。
表3
根据上述表1～3可知，本发明的抗菌餐具，通过上述各组分之间的相互配合，较现有的普通餐具和透明抗菌餐具达到了更优异的杀菌效果和抗霉变效果。在此基础上，本发明的抗菌餐具通过调整载体树脂的含量，使其具备更好的耐磨效果。
效果实施例2
1、颜色测试
将实施例、对比例中的餐具与市场上购买的透明抗菌筷子分别放置于紫外光老化试验箱(温度为20℃)3天及30天后进行Lab颜色模型测试，结果如表4所示。
表4
2、可见光透过率测试
将实施例、对比例中的餐具与市场上购买的普通筷子和透明抗菌筷子分别进行可见光透过率测试，结果如表5所示。
表5
根据表1～5的结果可知，本发明的抗菌餐具在具备优异的杀菌性能、抗霉变性能、耐磨性的基础上，较现有透明抗菌餐具具备明显优异的透明度，其经30天的紫外光老化后，测得的颜色变化更小，且其可见光透过率更高。
综合上述表1～5的效果数据可知，若要同时得到兼具优异的杀菌效果、抗菌性能、耐磨性且透明的透明抗菌餐具，需要上述各组分之间的相互配合。例如对比例1不含电气石，不仅其杀菌效果和抗霉变效果均略有降低，而且其透明度发生了显著下降，其经30天的紫外光老化后，颜色变化增多，且其可见光透过率仅有70％。对比例2因其载体树脂含量过高，其抗拉强度仅为29Mpa，影响了其耐磨性能。对比例3因其载体树脂含量较低，可见光透过率仅为64％。对比例4因其玻璃载银抗菌剂含量过低，在效果实施例1中，其杀菌率为99％、霉变率为0.9％，影响了其杀菌效果和抗菌性能。对比例5因其不含玻璃载银抗菌剂，在效果实施例1中，其不能杀菌，霉变率为18.5％，几乎不具备杀菌效果和抗菌性能。
