專利名稱：一種抗菌聚丙烯材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種抗菌聚丙烯材料及其制備方法，特別涉及一種抗菌性能優(yōu)良、持久的聚丙烯材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚丙烯(PP)是五大通用塑料之一，密度為0.90g/cm3，是現(xiàn)有樹脂第二輕的高分子材料(僅大于聚甲基戊烯，密度為0.85g/cm3)。
在人們的日常生活中，聚丙烯塑料制品被廣泛應(yīng)用如廚房用具、衛(wèi)生間設(shè)施、垃圾箱、家用電器的塑料外殼、壁紙、食品包裝袋等。由于溫度、濕度合適，非常容易感染細(xì)菌。因此，開發(fā)一種抗菌聚丙烯材料是極其必要的。
目前，制作抗菌聚丙烯材料主要有填充型和后加工型兩種方法。填充型是將抗菌劑與PP樹脂經(jīng)過熔融共混擠出造粒而成；而后加工型是在先將聚丙烯材料加工成產(chǎn)品，然后再將抗菌劑通過化合健或氫健結(jié)合在產(chǎn)品表面，而產(chǎn)品內(nèi)部沒有抗菌劑，這種抗菌聚丙烯產(chǎn)品只在短時(shí)間體現(xiàn)出抗菌性，無法持久長效。
在填充型抗菌聚丙烯材料的制作方法中，抗菌劑的選擇很重要，抗菌劑分為無機(jī)抗菌劑和有機(jī)抗菌劑兩大類。無機(jī)抗菌劑具有抗菌持續(xù)性、耐熱性、耐久性、安全性等優(yōu)點(diǎn)，其不足之處是價(jià)格較高和抗菌的遲效性，不能迅速殺死細(xì)菌；而有機(jī)抗菌劑能夠有效抑制有害細(xì)菌、霉菌的產(chǎn)生與繁殖，但作用時(shí)間短并對(duì)人體有害、易水解，且只能在300℃以下使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服傳統(tǒng)的抗菌聚丙烯材料生產(chǎn)成本高、抗菌性能差且不能持久的問題，提供一種生產(chǎn)成本低、抗菌性能優(yōu)良、快速、持久的聚丙烯材料及其制備方法。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出以下技術(shù)方案一種抗菌聚丙烯材料，其組分和含量為聚丙烯樹脂100份；填充劑25～35份；增韌劑5～15份；抗菌劑0.2～0.8份；分散劑0.5～1.5份；抗氧劑0.1～0.5份；紫外線吸收劑0.1～0.5份；以上含量按重量計(jì)，所述聚丙烯樹脂為均聚聚丙烯，所述抗菌劑為納米銀與有機(jī)硅抗菌劑按5∶1的質(zhì)量比例復(fù)配而成。
上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于所述填充劑為納米碳酸鈣。
上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于所述增韌劑為聚烯烴彈性體乙烯-1-辛烯共聚物。
上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于所述分散劑為乙撐雙脂肪酸酰胺類高光潤滑分散劑TAS-2A。
上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于所述抗氧劑為亞磷酸酯類抗氧劑(2，4二叔丁基苯基)亞磷酸三酯(俗稱168)和受阻酚類抗氧劑四[β-(3’，5’-二叔丁基-4’-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯(俗稱1010)按2∶1復(fù)配而成。
上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于所述紫外光吸收劑為受阻燃胺類光穩(wěn)定劑。
本發(fā)明進(jìn)一步提出一種制備所述抗菌聚丙烯材料的制備方法的技術(shù)方案該制備方法包括以下步驟步驟1按重量配比稱取聚丙烯樹脂100份，填充劑25～35份，增韌劑5～15份，抗菌劑0.2～0.8份，分散劑0.5～1.5份，抗氧劑0.1～0.5份，紫外線吸收劑0.1～0.5份；步驟2將步驟1稱取的各組分在高速混合機(jī)中混合；步驟3將混好的各組分置于平行雙螺桿擠出機(jī)中經(jīng)熔融擠、造粒。
上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于該平行雙螺桿擠出機(jī)的擠出工藝為一區(qū)170--180℃、二區(qū)180--190℃、三區(qū)180--190℃、四區(qū)175--185℃，螺桿轉(zhuǎn)速300～350r/min，喂料頻率15～20Hz，熔體壓力3.0～4.0MPa，真空度-0.03-- -0.06Mpa。
上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于步驟2中各組分在高速混合機(jī)中混合3～5分鐘。
本發(fā)明具有以下效果本發(fā)明使用納米級(jí)碳酸鈣來做填充劑，大幅度降低材料的生產(chǎn)成本，增加材料表面光澤度及機(jī)械強(qiáng)度；本發(fā)明使用了聚烯烴彈性體乙烯-1-辛烯共聚物(POE)做增韌劑，增加材料的抗沖擊性能；本發(fā)明使用了納米銀與有機(jī)硅抗菌劑復(fù)配做抗菌劑，使材料的抗菌性能快速、持久、安全；本發(fā)明使用了乙撐雙脂肪酸酰胺類高光潤滑分散劑TAS-2A，增加PP樹脂與納米碳酸鈣大分子之間的表面親和力，提高材料的表面光亮度；通過加入抗氧劑，使得材料的耐熱氧化性能得到提高，解決材料黃變現(xiàn)象；通過加入紫外光吸收劑，使得材料的耐光氧化性能、耐候性能得到提升；本發(fā)明提出的PP材料的制備工藝簡單，無需添加復(fù)雜設(shè)備。


圖1是本發(fā)明抗菌聚丙烯材料的制備方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提出了一種抗菌聚丙烯材料，其組分和含量為聚丙烯(PP)樹脂100份；填充劑25～35份；增韌劑5～15份；抗菌劑0.2～0.8份；分散劑0.5～1.5份；抗氧劑0.1～0.5份；紫外線吸收劑 0.1～0.5份；以上含量按重量計(jì)。
所述聚丙烯樹脂為均聚聚丙烯。
所述抗菌劑為納米銀與有機(jī)硅抗菌劑按5∶1的質(zhì)量比例復(fù)配而成。
所述填充劑為納米碳酸鈣。
所述增韌劑為聚烯烴彈性體乙烯-1-辛烯共聚物(POE)，采用的是美國杜邦公司生產(chǎn)的8150型號(hào)POE。
所述分散劑為乙撐雙脂肪酸酰胺類高光潤滑分散劑TAS-2A。
所述抗氧劑為亞磷酸酯類抗氧劑(2，4二叔丁基苯基)亞磷酸三酯(俗稱168)和受阻酚類抗氧劑四[β-(3’，5’-二叔丁基-4’-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯(俗稱1010)按2∶1復(fù)配而成。
所述紫外光吸收劑為受阻燃胺類光穩(wěn)定劑，如美國氰特公司的Cyasorb的受阻胺類UV-3346。
請(qǐng)參閱圖1，制備所述的抗菌聚丙烯材料的制備方法，包括以下步驟步驟1按重量配比稱取聚丙烯樹脂100份，填充劑25～35份，增韌劑5～15份，抗菌劑0.2～0.8份，分散劑0.5～1.5份，抗氧劑0.1～0.5份，紫外線吸收劑0.1～0.5份；步驟2將步驟1稱取的各組分在高速混合機(jī)中混合3～5分鐘；步驟3將混好的各組分置于平行雙螺桿擠出機(jī)中經(jīng)熔融擠、造粒。
該平行雙螺桿擠出機(jī)的擠出工藝為一區(qū)170--180℃、二區(qū)180--190℃、三區(qū)180--190℃、四區(qū)175--185℃，螺桿轉(zhuǎn)速300～350r/min，喂料頻率15～20Hz，熔體壓力3.0～4.0MPa，真空度-0.03-- -0.06Mpa。
下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步闡述實(shí)施例1至3中的原料全部使用本發(fā)明所給出的原料，對(duì)比例1至3中的原料沒有抗菌劑。
實(shí)施例1按重量份數(shù)，將PP樹脂100份，填充劑25份，增韌劑5份，抗菌劑0.2份，分散劑0.5份，抗氧劑0.1份，紫外線吸收劑0.1份，在高速混合機(jī)中混合3～5分鐘，高速混合機(jī)轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)/分；然后將混合好的原料置于平行雙螺桿擠出機(jī)中經(jīng)熔融擠、造粒，其擠出工藝為一區(qū)170--180℃、二區(qū)180--190℃、三區(qū)180--190℃、四區(qū)175--185℃，螺桿轉(zhuǎn)速300～350r/min，喂料頻率15～20Hz，熔體壓力3.0～4.0MPa，真空度-0.03---0.06MPa。
實(shí)施例2按重量份數(shù)，按PP樹脂100份，填充劑30份，增韌劑10份，抗菌劑0.5份，分散劑1份，抗氧劑0.3份，紫外線吸收劑0.3份，在高速混合機(jī)中混合3～5分鐘，高速混合機(jī)轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)/分；然后將混好的原料置于平行雙螺桿擠出機(jī)中經(jīng)熔融擠、造粒，其擠出工藝為一區(qū)170--180℃、二區(qū)180--190℃、三區(qū)180--190℃、四區(qū)175--185℃，螺桿轉(zhuǎn)速300～350r/min，喂料頻率15～20Hz，熔體壓力3.0～4.0MPa，真空度-0.03-- -0.06MPa。
實(shí)施例3按重量份數(shù)，按PP樹脂100份，填充劑3 5份，增韌劑1 5份，抗菌劑0.8份，分散劑1.5份，抗氧劑0.5份，紫外線吸收劑0.5份，在高速混合機(jī)中混合3～5分鐘，高速混合機(jī)轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)/分；然后將混好的原料置于平行雙螺桿擠出機(jī)中經(jīng)熔融擠、造粒，其擠出工藝為一區(qū)170--180℃、二區(qū)180--190℃、三區(qū)180--190℃、四區(qū)175--185℃，螺桿轉(zhuǎn)速300～350r/min，喂料頻率15～20Hz，熔體壓力3.0～4.0MPa，真空度-0.03---0.06MPa。
下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中所制備材料的性能進(jìn)行說明將按上述方法完成造粒的粒子材料事先在80～90℃的烘箱下干燥2小時(shí)，然后將干燥好的粒子材料在注塑成型機(jī)上注塑出標(biāo)準(zhǔn)測試樣條。
拉伸性能按ISO 527進(jìn)行，試樣尺寸為150×10×4mm，拉伸速度為50mm/min；彎曲性能按ISO 178進(jìn)行，試樣尺寸為80×10×4mm，彎曲速度為2mm/min，跨距為50mm；簡支梁缺口沖擊強(qiáng)度按ISO 180進(jìn)行，試樣尺寸為80×10×4mm，缺口深度為試樣厚度的1/3；熱變形溫試按ISO 75進(jìn)行，試樣尺寸為120×15×10mm，負(fù)載為1.82MPa，密度按ISO 1183 23℃進(jìn)行。
材料的綜合性能通過測試所得的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率、彎曲強(qiáng)度、彎曲模量、IZOD缺口沖擊強(qiáng)度、熱變形溫度以及阻燃性能的數(shù)值進(jìn)行評(píng)判。
材料的抗菌性能通過專業(yè)抗菌材料檢測機(jī)構(gòu)，按照《抗菌菌料——抗細(xì)菌性能試驗(yàn)方法》進(jìn)行。
其中，實(shí)施例1～3的配方及各項(xiàng)性能測試結(jié)果見下表(一)
表(一)實(shí)施例1～3配方性能對(duì)照表

表(二)抗菌聚丙烯及其制品抑菌率

對(duì)比例1按重量份數(shù)，按PP樹脂100份，填充劑(納米碳酸鈣)25份，增韌劑(POE 8150)5份，分散劑(TAS-2A)0.5份，抗氧劑(亞磷酸酯類抗氧劑(2，4二叔丁基苯基)亞磷酸三酯(俗稱168)和受阻酚類抗氧劑四[β-(3’，5’-二叔丁基-4’-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯(俗稱1010)按2∶1復(fù)配而成)0.1份，紫外線吸收劑(受阻胺類UV-3346)0.1份，在高速混合機(jī)中混合3～5分鐘，高速混合機(jī)轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)/分；然后將混合好的原料置于平行雙螺桿擠出機(jī)中經(jīng)熔融擠、造粒，其擠出工藝為一區(qū)170--180℃、二區(qū)180--190℃、三區(qū)180--190℃、四區(qū)175--185℃，螺桿轉(zhuǎn)速300～350r/min，喂料頻率15～20Hz，熔體壓力3.0～4.0MPa，真空度-0.03～0.06MPa。
對(duì)比例2
按重量份數(shù)，按PP樹脂100份，填充劑(納米碳酸鈣)30份，增韌劑(POE 8150)10份，分散劑(TAS-2A)1份，抗氧劑(亞磷酸酯類抗氧劑(2，4二叔丁基苯基)亞磷酸三酯(俗稱168)和受阻酚類抗氧劑四[β-(3’，5’-二叔丁基-4’-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯(俗稱1010)按2∶1復(fù)配而成)0.3份，紫外線吸收劑(受阻胺類UV-3346)0.3份，在高速混合機(jī)中混合3--5分鐘，高速混合機(jī)轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)/分；然后將混好的原料置于平行雙螺桿擠出機(jī)中經(jīng)熔融擠、造粒，其擠出工藝為一區(qū)170--180℃、二區(qū)180--190℃、三區(qū)180--190℃、四區(qū)175--185℃，螺桿轉(zhuǎn)速300～350r/min，喂料頻率15～20Hz，熔體壓力3.0～4.0MPa，真空度-0.03～0.06MPa。
對(duì)比例3按重量份數(shù)，按PP樹脂100份，填充劑(納米碳酸鈣)35份，增韌劑(POE 8150)15份，分散劑(TAS-2A)1.5份，抗氧劑(亞磷酸酯類抗氧劑(2，4二叔丁基苯基)亞磷酸三酯(俗稱168)和受阻酚類抗氧劑四[β-(3’，5’-二叔丁基-4’-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯(俗稱1010)按2∶1復(fù)配而成)0.5份，紫外線吸收劑(受阻胺類UV-3346)0.5份，在高速混合機(jī)中混合3--5分鐘，高速混合機(jī)轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)/分；然后將混好的原料置于平行雙螺桿擠出機(jī)中經(jīng)熔融擠、造粒，其擠出工藝為一區(qū)170--180℃、二區(qū)180--190℃、三區(qū)180--190℃、四區(qū)175--185℃，螺桿轉(zhuǎn)速300～350r/min，喂料頻率15～20Hz，熔體壓力3.0～4.0MPa，真空度-0.03～0.06MPa。
對(duì)比例1～3的配方及各項(xiàng)性能測試結(jié)果見下表(三)表(三)對(duì)比例1～3配方性能對(duì)照表

由表(一)、表(三)比較可知，不加入抗菌劑，材料本身力學(xué)性能無明顯影響，材料的熔融指數(shù)有稍許降低但不影響最終產(chǎn)品加工性。這是因?yàn)樵跀D出過程中，抗菌劑的加入增加了材料各組分之間的界面親和力，使材料的流動(dòng)性提高。
由表(二)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，三種實(shí)施例所制作的抗菌聚丙烯材料及其制品對(duì)大腸埃希菌、金黃色葡萄球菌及白色念珠菌的抑菌率都超過了99.20％，隨著抗菌劑添加量的增大，抗菌聚丙烯及其制品的抑菌率也在增大，且在抗菌劑的添加量達(dá)到0.8質(zhì)量份時(shí)，抗菌聚丙烯材料及其制品的抑菌率達(dá)到最大值99.99％。
綜上所述，本發(fā)明通過加入納米銀與有機(jī)硅抗菌劑復(fù)配提同材料的抑菌率、加入納米碳酸鈣作為填充劑來增強(qiáng)材料、加入增韌劑聚烯烴彈性提高材料的韌性，從而制備出一種抗菌性能優(yōu)異持久的聚丙烯材料。同時(shí)，本發(fā)明還介紹了具有抗菌性能優(yōu)良、持久的聚丙烯材料的制備方法。
權(quán)利要求
1.一種抗菌聚丙烯材料，其組分和含量為聚丙烯樹脂100份；填充劑25～35份；增韌劑5～15份；抗菌劑0.2～0.8份；分散劑0.5～1.5份；抗氧劑0.1～0.5份；紫外線吸收劑 0.1～0.5份；以上含量按重量計(jì)，所述聚丙烯樹脂為均聚聚丙烯，所述抗菌劑為納米銀與有機(jī)硅抗菌劑按5∶1的質(zhì)量比例復(fù)配而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗菌聚丙烯材料，其特征在于所述填充劑為納米碳酸鈣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗菌聚丙烯材料，其特征在于所述增韌劑為聚烯烴彈性體乙烯-1-辛烯共聚物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗菌聚丙烯材料，其特征在于所述分散劑為乙撐雙脂肪酸酰胺類高光潤滑分散劑TAS-2A。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗菌聚丙烯材料，其特征在于所述抗氧劑為亞磷酸酯類抗氧劑(2，4二叔丁基苯基)亞磷酸三酯和受阻酚類抗氧劑四[β-(3’，5’-二叔丁基-4’-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯按2∶1復(fù)配而成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗菌聚丙烯材料，其特征在于所述紫外光吸收劑為受阻燃胺類光穩(wěn)定劑。
7.一種制備如權(quán)利要求1所述的抗菌聚丙烯材料的制備方法，其特征在于，該制備方法包括以下步驟步驟1按重量配比稱取聚丙烯樹脂100份，填充劑25～35份，增韌劑5～15份，抗菌劑0.2～0.8份，分散劑0.5～1.5份，抗氧劑0.1～0.5份，紫外線吸收劑0.1～0.5份；步驟2將步驟1稱取的各組分在高速混合機(jī)中混合；步驟3將混好的各組分置于平行雙螺桿擠出機(jī)中經(jīng)熔融擠、造粒。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的抗菌聚丙烯材料的制備方法，其特征在于該平行雙螺桿擠出機(jī)的擠出工藝為一區(qū)170--180℃、二區(qū)180--190℃、三區(qū)180--190℃、四區(qū)175--185℃，螺桿轉(zhuǎn)速300～350r/min，喂料頻率15～20Hz，熔體壓力3.0～4.0MPa，真空度-0.03---0.06Mpa。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的抗菌聚丙烯材料的制備方法，其特征在于步驟2中各組分在高速混合機(jī)中混合3～5分鐘。
全文摘要
一種抗菌聚丙烯材料，其組分和含量為聚丙烯樹脂100份；填充劑25～35份；增韌劑5～15份；抗菌劑0.2～0.8份；分散劑0.5～1.5份；抗氧劑0.1～0.5份；紫外線吸收劑0.1～0.5份；以上含量按重量計(jì)，所述聚丙烯樹脂為均聚聚丙烯，所述抗菌劑為納米銀與有機(jī)硅抗菌劑按5∶1的質(zhì)量比例復(fù)配而成。本發(fā)明進(jìn)一步提出所述抗菌聚丙烯材料的制備方法。本發(fā)明抗菌聚丙烯材料的生產(chǎn)成本低、抗菌性能優(yōu)良、快速、持久。
文檔編號(hào)C08K3/26GK101089038SQ20071007485
公開日2007年12月19日 申請(qǐng)日期2007年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月8日
發(fā)明者徐東, 賀永, 楊書濤 申請(qǐng)人:深圳市科聚新材料有限公司