PL225009B1 - Kompozyt polietylenu o właściwościach bakteriobójczych - Google Patents

Kompozyt polietylenu o właściwościach bakteriobójczych

Info

Publication number
PL225009B1
PL225009B1 PL404663A PL40466313A PL225009B1 PL 225009 B1 PL225009 B1 PL 225009B1 PL 404663 A PL404663 A PL 404663A PL 40466313 A PL40466313 A PL 40466313A PL 225009 B1 PL225009 B1 PL 225009B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
polyethylene
composite
density polyethylene
properties
matrix
Prior art date
Application number
PL404663A
Other languages
English (en)
Other versions
PL404663A1 (pl
Inventor
Teofil Jesionowski
Magdalena Nowacka
Damian Ambrożewicz
Arkadiusz Kloziński
Paulina Jakubowska
Łukasz Chrzanowski
Original Assignee
Politechnika Poznańska
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Politechnika Poznańska filed Critical Politechnika Poznańska
Priority to PL404663A priority Critical patent/PL225009B1/pl
Publication of PL404663A1 publication Critical patent/PL404663A1/pl
Publication of PL225009B1 publication Critical patent/PL225009B1/pl

Links

Landscapes

  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest kompozyt polietylenu o właściwościach bakteriobójczych. Osnowę polimerową kompozytu stanowi polietylen, a czynnik bakteriobójczy stanowi krzemian miedzi, mający zastosowanie do produkcji specjalnego rodzaju opakowań, poręczy itp.
Wytwarzanie kompozytów zalicza się do fizycznej modyfikacji polimerów i ma na celu opracowanie materiału o ściśle zaplanowanych/określonych właściwościach. Głównym celem wytwarzania materiałów kompozytowych jest poprawa właściwości mechanicznych, cieplnych, przetwórczych itp. Jednym z kierunków obecnie prowadzonych prac badawczych jest poszukiwanie materiałów polimerowych o właściwościach bakteriobójczych, których zastosowaniem zainteresowany jest między inn ymi przemysł spożywczy i opakowaniowy, przemysł farmaceutyczny oraz przemysł samochodowy (środki transportu publicznego).
W literaturze światowej brak jest doniesień na temat kompozytów poliolefin, w których czynnikiem bakteriobójczym jest krzemian miedzi (CuO-SiO2).
Najczęściej stosowanym napełniaczem polimerowym o właściwościach bakteriobójczych jest obecnie nanosrebro, jednak cena tego typu napełniacza oraz wytworzonego przy jego użyciu kompozytu jest bardzo wysoka. W literaturze światowej opisywany jest dodatek srebra w postaci nanosrebra do produkcji nanokompozytów polimerowych. W publikacji z 2011 roku, w czasopiśmie European Polymer Journal P. A. Zapata i inni, w artykule pod tytułem „Nanocomposites based on polyethylene and nanosilver particles produced by metallocenic „in situ” polymerization: synthesis, characterization, and antimicrobial behavior” dowiedli, że nanosrebro dodawane do kompozytów polimerowych, zabija do 99,9% bakterii (E. Coli) w ciągu 24 h, zauważyli natomiast że wraz z upływającym czasem wzrasta ilość wypłukiwanych jonów srebra z próbek. Wiadomym jest, że jony srebra zatruwają ludzki organizm odkładających się w tkankach miękkich.
W literaturze jako napełniacz o właściwościach bakterio- oraz grzybobójczych często opisywany jest tlenek miedzi. Tak na przykład w 2005 roku w czasopiśmie Chemistry of Materials, N. Cioffi i inni w artykule pod tytułem „Copper nanoparticle/polymer composites with antifungal and bacteriostatic properties” opisano zalety kompozytu miedzi z polimerem, który wykazał się bardzo dobrymi właściwościami antybakteryjnymi w stosunku do bakterii E. Coli oraz Staph. aureus. Minusem stosowania czystego tlenku miedzi, opisanego w w/w publikacji, jest wysoki koszt otrzymywania czystego napełniacza.
Właściwości antybakteryjne kompozytu polimerowego z zastosowaniem krzemianu miedzi jako napełniacza opisane zostały po raz pierwszy w 2012 w czasopiśmie Bioelectrochemistry przez M. Nowacką i innych. Autorzy w artykule pod tytułem „Electrokinetic andbioactive properties of CuO-SiO2 oxide composites” opisali właściwości kompozytów wytworzonych z żywic poliestrowych i krzemianu miedzi. Do badań bakteriobójczych użyli szczepu Pseudomonas aeruginosa. Wytworzone kompozyty odznaczały się właściwościami bakteriobójczymi w każdym zakresie zastosowanej ilości napełniacza.
Istotą wynalazku jest kompozyt polietylenu o właściwościach bakteriobójczych, charakteryzujący się tym, że kompozyt stanowi osnowa i wypełnienie, przy czym osnowa jest korzystnie z polietyl enu, a wypełnienie stanowi czynnik bakteriobójczy, którym jest krzemian miedzi (CuO-SiO2), a którego zawartość stanowi od 0,1 do 40% wagowych, korzystnie od 2 do 8% wagowych.
Korzystnym jest, gdy osnową polietylenową są: polietylen o ultra małej gęstości - PE-ULD, polietylen liniowy o małej gęstości - PE-LLD lub polietylen średniej gęstości - PE-MD, lub polietylen o dużej gęstości - PE-HD, lub polietylen o dużym ciężarze cząsteczkowym i dużej gęstości - PE-HD HMW, lub polietylen o ultra dużym ciężarze cząsteczkowym - PE-UHMW, lub polietylen metalocenowy - mPE i/lub ich mieszaniny.
Dzięki zastosowaniu rozwiązania według wynalazku uzyskano następujące efekty techniczno-użytkowe:
- wytworzone kompozyty można przetwarzać standardowymi technikami stosowanymi obecnie w przetwórstwie tworzyw sztucznych (wytłaczanie, wtryskiwanie itp.);
- kompozyty charakteryzują się właściwościami bakteriobójczymi w stosunku do bakterii gram ujemnych np. Pseudomonas aeruginosa;
- wytworzone kompozyty wykazują poprawę właściwości mechanicznych w stosunku do wejściowego materiału polimerowego (polietylen), między innymi: moduł Younga, wytrzymałość, twardość Shore'a;
PL 225 009 B1
- możliwość wielokrotnego przetwarzania - recykling materiałowy;
- utylizacja na drodze recyklingu energetycznego;
- bezodpadowa produkcja - wszystkie powstające w trakcie wytwarzania końcowego produktu braki można bowiem zawracać do procesu technologicznego;
bezpośrednio do układu zasypowego wytłaczarki i poddać ponownemu przetwórstwu,
- szerokie możliwości zastosowań:
przemysł opakowaniowy, przemysł spożywczy, przemysł samochodowy, przemysł medyczny.
Wynalazek w przykładowym wykonaniu został zilustrowany na rysunkach, gdzie fig. 1 przedstawia zależność modułu Younga, kompozytów o właściwościach bakteriobójczych powstałych na osnowie PE-LD, od % wag. zawartości napełniacza (CuO-SiO2), fig. 2. Przedstawia zależność wytrzymałości, kompozytów o właściwościach bakteriobójczych powstałych na osnowie PE-LD, od % wag. zawartości napełniacza (CuO-SiO2), fig. 3. Przedstawia zależność twardości Shore'a, kompozytów o właściwościach bakteriobójczych powstałych na osnowie PE-LD, od % wag. zawartości napełniacza (CuO-SiO2), tabela 1 przedstawia właściwości bakteriobójcze próbek referencyjnych i kompozytów próby przeprowadzone dla bakterii Pseudomonas Aeruginosa.
Kompozyt polietylenowy o właściwościach bakteriobójczych wytworzony może zostać w procesie technologicznym zapewniającym wysoki stopień homogenizacji krzemianu miedzi w polimerze. Proces homogenizacji, w stanie uplastycznionym polimeru, przeprowadzony może zostać przy użyciu wytłaczarki jedno- lub dwuślimakowej, mieszalnika okresowego itp. Proces homogenizacji należy prowadzić w temperaturach charakterystycznych dla przetwórstwa polietylenu (od 130 do 230°C).
Sposób przygotowania napełniacza (krzemianu miedzi) opisany został w 2012 w czasopiśmie Bioelectrochemistry przez M. Nowacką i innych. Autorzy w artykule pod tytułem „Electrokinetic and bioactive properties of CuO-SiO2 oxide composites” oraz wcześniejszym polskim zgłoszeniu patentowym Teofila Jesioniowskiego i innych nr P.390326 „Sposób otrzymywania kompozytów tlenkowych CuO-SiO2 z odpadowych roztworów pogalwanicznych siarczanu(VI) miedzi(II) i krzemian sodu”.
Wynalazek obejmuje kompozyt polimerowy o właściwościach bakteriobójczych, charakteryzujący się tym, że osnową kompozytu jest polietylen, a napełnienie stanowi krzemian miedzi (czynnik bakteriobójczy), którego zawartość stanowi od 0,1 do 40% wagowych, korzystnie od 2 do 8% wagowych. Jako polietylen zastosowany może zostać: PE-ULD - polietylen o ultra małej gęstości, PE-LLD - polietylen liniowy o małej gęstości, PE-MD - polietylen średniej gęstości, PE-HD - polietylen o dużej gęstości, PE - HD HMW - polietylen o dużym ciężarze (masie) cząsteczkowym i dużej gęstości, PE-UHMW - polietylen o ultra dużym ciężarze (masie) cząsteczkowym, mPE - polietylen metalocenowy oraz mieszaniny w/w polietylenów; jak również mieszaniny w/w polietylenów i kopolimerów etylenu.
Wynalazek ilustrują poniższe przykłady.
P r z y k ł a d I
Polietylen małej gęstości (PE-LD) poddano procesowi homogenizacji z 40% wagowymi krzemianu miedzi w mieszalniku okresowym, w temperaturze 160°C, przy prędkości obrotowej rotorów mieszalnika wynoszącej 20 obr/min. Proces mieszania prowadzono do ustalenia się stałego momentu obrotowego mieszalnika - około 7 minut. Krzemian miedzi przed homogenizacją poddano procesowi suszenia w suszarce z obiegiem wymuszonym, w temperaturze 110°C. Wytworzony kompozyt zmielono przy użyciu młynka wolnoobrotowego. Następnie koncentrat o zawartości 40% wag. krzemianu rozcieńczono do stężenia 2% wag. CuO-SiO2 w procesie wytłaczania dwuślimakowego z granulacją na zimno - temperatura głowicy wynosiła 190°C. Kompozyt, w postaci granulatu, o zawartości 2% wag. CuO-SiO2 poddano przetwórstwu w procesie wtryskiwania. Wytworzono wiosełka pomiarowe zgodne z obowiązującą normą (typ 1A), które posłużyły do oceny podstawowych parametrów wytrzymałościowych. Stwierdzono, że moduł sprężystości wzdłużnej kompozytu wynosi 214,00 ± 3,39 MPa, co stanowi około 2,9% wzrostu jego wartości, w stosunku do wyjściowego polietylenu - 208,33 ± 4,62 MPa. Dodatek 2% napełniacza spowodował również wzrost wytrzymałości kompozytu oraz jego twardości, w stosunku do PE-LD. Wytrzymałość kompozytu wynosiła 12,34 ± 0,12 MPa, natomiast twardość Shore'a wynosiła 39,40 ± 0,97°. Graficzne zestawienie wyznaczonych podstawowych parametrów wytrzymałościowych kompozytu oraz polietylenu (osnowa kompozytu) przedstawiono na poniższych rysunkach: 1) Moduł sprężystości wzdłużnej (E); 2) Wytrzymałość (um); 3) Twardość Shore'a (Sh°). Otrzymane układy podano badaniom bakteriostatycznym z wykorzystaniem oportunistycznej bakterii gram ujemnej Pseudomonas aeruginosa,
PL 225 009 B1 metodą opisaną w 2001 roku w czasopiśmie Methods in Enzymohgy przez L. Thi i innych w artykule pod tytułem „First stages of biofilm characterization and quantification of bacterial functions involved in colonization process”, wyniki zebrano w tabeli nr 1. Zaobserwowano znaczącą redukcję adhezji bakterii Pseudomonas aeruginosa do powierzchni polietylenu modyfikowanego krzemianem miedzi. Dodatek ten zacznie redukował powstawanie biofilmu na powierzchni kompozytu z licznych kolonii do pojedynczych komórek. Świadczy to o silnym działaniu bakteriostatycznym opisywanego kompozytu.
P r z y k ł ad II
Polietylen małej gęstości (PE-LD) poddano procesowi homogenizacji z 40% wagowymi krzemianu miedzi w warunkach jw. Wytworzony kompozyt zmielono przy użyciu młynka wolnoobrotowego. Następnie koncentrat o zawartości 40% wag. krzemianu rozcieńczono do stężenia 4% wag. CuO-SiO2 w procesie wytłaczania dwuślimakowego z granulacją na zimno - temperatura głowicy wynosiła 190°C. Kompozyt, w postaci granulatu, o zawartości 4% wag. CuO-SiO2 poddano przetwórstwu w procesie wtryskiwania. Wytworzono wiosełka pomiarowe zgodne z obowiązującą normą (typ 1A), które posłużyły do oceny podstawowych parametrów wytrzymałościowych. Stwierdzono, że moduł sprężystości wzdłużnej kompozytu wynosi 225,20 ± 8,23 MPa, co stanowi około 8,2% wzrostu jego wartości, w stosunku do wyjściowego polietylenu - 208,33 ± 4,62 MPa. Dodatek 4% napełniacza spowodował również wzrost wytrzymałości kompozytu oraz jego twardości, w stosunku do PE-LD. Wytrzymałość kompozytu wynosiła 12,39 ± 0,27 MPa, natomiast twardość Shore'a wynosiła 40,10 ± 0,57°. Graficzne zestawienie wyznaczonych podstawowych parametrów wytrzymałościowych kompozytu oraz poliet ylenu (osnowa kompozytu) przedstawiono na poniższych rysunkach: 1) Moduł sprężystości wzdłużnej (E); 2) Wytrzymałość (am); 3) Twardość Shore'a (Sh°). Tak jak w przypadku próbek z przykładu I, próbki z przykładu II odznaczają się podobnymi właściwościami bakteriostatycznymi, wyniki przedstawione zostały w tabeli 1.
P r z y k ł a d III
Polietylen małej gęstości (PE-LD) poddano procesowi homogenizacji z 40% wagowymi krzemianu miedzi w warunkach jakie opisano w przykładzie I. Wytworzony kompozyt zmielono przy użyciu młynka wolnoobrotowego. Następnie koncentrat o zawartości 40% wag. krzemianu rozcieńczono do stężenia 8% wag. CuO-SiO2 w procesie wytłaczania dwuślimakowego z granulacją na zimno - temperatura głowicy wynosiła 190°C. Kompozyt w postaci granulatu, o zawartości 8% wag. CuO-SiO2 poddano przetwórstwu w procesie wtryskiwania. Wytworzono wiosełka pomiarowe zgodne z obowiązującą normą (typ 1A), które posłużyły do oceny podstawowych parametrów wytrzymałościowych. Stwierdzono, że moduł sprężystości wzdłużnej kompozytu wynosi 241,86 ± 4,14 MPa, co stanowi około 16,3% wzrostu jego wartości, w stosunku do wyjściowego polietylenu - 208,33 ± 4,62 MPa. Dodatek 8% napełniacza spowodował również wzrost wytrzymałości kompozytu oraz jego twardości, w stosunku do PE-LD. Wytrzymałość kompozytu wynosiła 12,08 ± 0,29 MPa, natomiast twardość Shore'a w ynosiła 40,80 ± 1,69°. Graficzne zestawienie wyznaczonych podstawowych parametrów wytrzymałościowych kompozytu oraz polietylenu (osnowa kompozytu) przedstawiono na poniższych rysunkach: 1) Moduł sprężystości wzdłużnej (E); 2) Wytrzymałość (am); 3) Twardość Shore'a (Sh°). Tak jak w przypadku próbek z przykładów I i II próbki z przykładu III odznaczają się podobnymi właściwościami bakteriostatycznymi, wyniki przedstawione zostały w tabeli 1.

Claims (2)

1. Kompozyt polietylenu o właściwościach bakteriobójczych, znamienny tym, że kompozyt stanowi osnowa i wypełnienie, przy czym osnowa jest korzystnie z polietylenu, a wypełnienie stanowi czynnik bakteriobójczy, którym jest krzemian miedzi (CuO-SiO2), a którego zawartość stanowi od 0,1 do 40% wagowych, korzystnie od 2 do 8% wagowych.
2. Kompozyt według zastrz. 1, znamienny tym, że osnową polietylenową są: polietylen o ultra małej gęstości - PE-ULD lub polietylen liniowy o małej gęstości - PE-LLD, lub polietylen średniej gęstości - PE-MD, lub polietylen o dużej gęstości - PE-HD, lub polietylen o dużym ciężarze cząsteczkowym i dużej gęstości - PE-HD HMW, lub polietylen o ultra dużym ciężarze cząsteczkowym - PE-UHMW, lub polietylen metalocenowy - mPE, lub ich mieszaniny.
PL404663A 2013-07-12 2013-07-12 Kompozyt polietylenu o właściwościach bakteriobójczych PL225009B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL404663A PL225009B1 (pl) 2013-07-12 2013-07-12 Kompozyt polietylenu o właściwościach bakteriobójczych

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL404663A PL225009B1 (pl) 2013-07-12 2013-07-12 Kompozyt polietylenu o właściwościach bakteriobójczych

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL404663A1 PL404663A1 (pl) 2015-01-19
PL225009B1 true PL225009B1 (pl) 2017-02-28

Family

ID=52305555

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL404663A PL225009B1 (pl) 2013-07-12 2013-07-12 Kompozyt polietylenu o właściwościach bakteriobójczych

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL225009B1 (pl)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL423543A1 (pl) * 2017-11-22 2019-06-03 Bogucki Wojciech Pphu Anna Sposób wzbogacania kompozytów polimerowych

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL423543A1 (pl) * 2017-11-22 2019-06-03 Bogucki Wojciech Pphu Anna Sposób wzbogacania kompozytów polimerowych

Also Published As

Publication number Publication date
PL404663A1 (pl) 2015-01-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103073769B (zh) 一种抗菌聚乙烯组合物及其制备方法
EP3575263B1 (en) Method for producing a bacteriostatic and fungistatic additive in masterbatch for application in plastics
CN105482428B (zh) 一种抗菌型高强聚碳酸酯复合材料及制备方法
CN110066459A (zh) 一种缓释抗菌的抗菌母粒及制备方法
CN103073907A (zh) 一种抗菌热塑性塑料组合物及其制备方法
CN104947224A (zh) 一种抗菌塑料长丝的制备方法
CN109706624A (zh) 一种抗菌防霉聚丙烯无纺布及其制备方法
CN106367840A (zh) 一种纤维用掺杂纳米无机粉体的抗菌母粒及其制备方法
CN103146119B (zh) 一种耐磨抗菌abs改性材料及其制备方法
WO2021120864A1 (zh) 一种聚丙烯组合物及其制备方法和应用
KR100939633B1 (ko) 금속의 나노입자를 포함하는 항균기능을 가지면서 색오염이없는 인조손톱의 제조방법
CN109705424B (zh) 一种双向拉伸聚乙烯抗菌薄膜及其制备方法
CN103073811B (zh) 一种抗菌聚氯乙烯组合物及其制备方法
CN103073784B (zh) 一种抗菌聚丙烯组合物及其制备方法
WO2014060754A2 (en) Biodegradable polymer blend
KR102577827B1 (ko) 항균 및 항곰팡이 특성이 우수한 위생 밀폐용기 및 이의 제조방법
ITUB20159175A1 (it) Composizione polimerica antibatterica
CN105524444A (zh) 一种高硬度聚碳酸酯抗菌复合材料
CN110527168A (zh) 一种抗菌塑料母料及其制备方法
CN103946282B (zh) 热塑性树脂组合物及由其构成的成形品
PL225010B1 (pl) Kompozyt polietylenu o właściwościach bakteriobójczych
PL225008B1 (pl) Kompozyt polipropylenu o właściwościach bakteriobójczych
Gregorova et al. Lignin-containing polyethylene films with antibacterial activity
KR102204904B1 (ko) 공기청정기 부품용 항균 플라스틱 성형체의 제조방법.
Souza et al. Production and characterization of starch composite films with silver loaded zeolite.