奈米银混参PP(聚丙烯)处理其研究.doc

奈米銀-CaCO3/聚丙烯複合材料製備其性質研究 陳建文 、 周鈺尚 崑山科技大學 高分子材料系 摘要 本研究利用不同比例的奈米銀-CaCO3粉粒與聚丙烯(PP)進行混練複合，探討奈米CaCO3/PP複合材料的性質。實驗利用雙螺桿押出機製備奈米銀-CaCO3/PP複合材，並以熱重分析儀(TGA)、拉伸試驗機等儀器設備探討形成複合材之熱性質、機械性質等，以及探討複合材料的抗菌性。研究結果顯示添加3%奈米銀-CaCO3/PP複合材即具有抗菌效果；機械性質方面，PP複合材料抗張強度、楊氏模量、硬度隨奈米銀-CaCO3添加量增加而增加；熱性質方面，PP複合材料熱變形溫度、熱裂解溫度隨奈米銀-CaCO3添加量增加而增加。 關鍵字：奈米銀-CaCO3、聚丙烯、抗菌性 一、前言 材料的複合化是材料發展的必然趨勢之一，19世紀末複合材料進入工業化生產，20世紀的60年代由於高技術的發展，對材料性能地要求日益提高，單質材料很難滿足性能的綜合要求和高指標要求。所謂複合材料是指兩種或兩種以上之材質、外型、特性的材料複合行程的新型材料，使它具有不同的物理、化學性能，具有更高的強度和韌性，一般由基體組元與增強體或功能組元所組成的[1]。 奈米複合材料的說法起始於在20世紀80年代晚期，奈米複合材料是補強尺寸大小於100nm的複合材料[2]。當奈米材料為分散相，有機高分子為連續相時，就是高分子基奈米複合材料[3-4-5]。 複合材料相形態、界面性質及微粒尺寸大小，是決定高分子奈米複合材料整體性能及特性質的關鍵因素。物質粒子於尺寸遞減時，粒子的比表面積反比粒子粒徑。此一奈米尺度之表面效果，使得奈米粒子表面層及界面層之表面原子作用力大為增加，影響包括機械性質、熱傳導性質、韌性等性質[6]。 所謂的奈米銀，簡單來說，就是將金屬銀進行奈米化，處理後的銀顆粒粒徑只要小於100nm。銀本身具有預防傷口潰爛和加速傷口瘉合的作用，但經過奈米技術處理的奈米銀因表面急劇增加，使其殺菌能力提高200倍左右，同抗菌活性並不易隨著反應而消耗，仍能長期保持原有的抗菌能力，且奈米銀在水中呈中性，能耐酸、耐鹽和弱鹼，對熱和光穩定性好[1]。 聚丙烯(polypropylene) 原料豐富綜合性能優良容易加工成型生產成本較低[7]。具有良好的電性能和高頻絕緣性不受濕度影響但低溫時變脆、不耐磨、易老化適於製作一般機械零件耐腐蝕零件和絕緣零件[8-9]。用途廣泛可用於製作容器包裝袋薄膜等包裝運輸材料大量用於汽車建築化工醫療農業和家庭用品等方面[10]。 近年來，奈米銀粒子之抗菌研究相當廣泛，其具有高表面能、化學穩定性、無毒性、無抗藥性之優點[11-12]，因此本研究以奈米銀為抗菌劑，利用奈米銀-CaCO3粉體和PP(聚丙烯)顆粒製作奈米銀-CaCO3/聚丙烯複合材料。實驗部份包括先將奈米銀-CaCO3及聚丙烯塑料分別依不同比例以雙螺桿混煉的方式完全混合熔融指數熱重量損失分析經由熱壓機壓出冷卻之後形成奈米銀-CaCO3/聚丙烯複合材料，加以探討材料抗菌性硬度、拉伸等機械性質，希望藉由奈米銀的多功能性來提升PP產品的應用價值。 二、實驗方法 2-1 實驗材料 奈米銀：90-100nm、載體CaCO3有效成份10000ppm嘉良特化 等規PP(聚丙烯)顆粒：李長榮化工 丙酮(Acetone工業型丙酮 2-2 儀器設備 雙螺桿擠壓機： SHJ-20、南京杰 熱壓成型機(機械式)：GT-7014-A、高鐵 熱變形溫度試驗機：HT-8054、弘達儀器 洛氏硬度試驗機：FR-LE 拉力試驗機：HT-9102、弘達儀器 熔融指數機：GT-710、高鐵 電子天平：GL-210 熱重量損失分析儀：Pyris1 TGA、博精 2-3 實驗步驟 將奈米銀-CaCO3粉體與聚丙烯以奈米銀-CaCO31%、3%、5%、10%等不同比例混合，喂入雙螺桿擠壓機，將混合均勻的混合材置入切料機切成小顆粒奈米銀-CaCO3複合材料。 將不同比例的奈米銀-CaCO3混合材置入熱壓成型機做出各種試片。 2-4 分析與測試 抗菌檢測：根據JIS Z2801標準檢測，使用金黃色葡萄球菌，於對照組與樣板表面植菌後24小時菌數B與C比較，抗菌活性值(logB-logC)大於2.0以上，表示樣品具有抗菌效果。拉伸試驗：根據ASTM D638-03標準檢測，試片規格長120 mm寬20 mm厚3 mm之長條啞鈴型，拉力機以定速率50mm/mim，斷點比率為80%，拉至試片斷裂並記錄下各試片的機械性質，分別做比較。 洛式硬度測試：根據ASTM D785標準檢測，選擇150kg的荷重及直徑1/2”的鋼球壓子進行各種試片壓痕試驗，分別做比較。 熔融指數MI值測試：根據ASTM D1238 A法標準檢測，選擇適當的溫度及荷重，預熱7分鐘，於標線內進行收