CN100551961C - 薄膜用抗菌透气防水塑料粒料及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种薄膜用抗菌透水塑料粒料，系由线性低密度聚乙烯LLDPE和低密度聚乙烯LDPE组成基体树脂，通过添加无机粉体抗菌母粒，弹性体树脂，润滑剂，抗氧剂，经捏和挤出加热塑化造粒而成。用这种粒料经成膜，再双向拉伸便可制得抗菌透气防水薄膜。可广泛应用于婴儿纸尿裤，妇女卫生巾用干爽网面，一次性手套，口罩，食品包装及卫生医用材料。

Description

薄膜用抗菌透气防水塑料粒料及其制造方法

技术领域

本发明属于一种塑料粒料及其制备方法，具体地说是一种以聚乙烯树脂为基体，添加弹性体树脂，抗菌剂，无机填充剂等添加剂加工而成的薄膜用的抗菌透气防水的塑料粒料及其制备方法。

背景技术

抗菌防水透气粒料的开发和应用为保护人类健康树起了一道绿色屏障，对于改善人类生存环境，减少疾病，保护全民健康，具有十分重要的意义。

随着国家绿色环保和节约资源一系列政策的实施，新型塑料正在逐步代替传统的天然材料、木材和金属材料，并以其优异的性能丰富的色彩，受到人们的青睐。但是，这些塑料的表面容易沾梁并滋生多种病菌，特别在家庭厨房和卫生间以及一些公共场所，器具长期处于潮湿、温暖的环境或经常接触到各种人群，容易滋生和传播细菌、霉菌、藻类及各种有害病毒等有害微生物。因此，新型抗菌透气防水粒料的开发和研制就变得尤为重要。

我国现已开始在家用电器、化学建材、卫浴设备和玩具等用品中广泛应用抗菌粒料，从而有效地减少了因细菌霉菌玷污塑料制品而致病或交叉感染。现阶段抗菌防霉产品已经成功地应用于家电、包装材料、涂料、纤维多种产品，涉及人们生活的众多领域。而抗菌塑料，如抗菌薄膜、医疗卫生用品、板材、卫浴设备、管材、电器用品及家饰等，必将成为市场的新亮点

目前市场对抗菌透气防水塑料薄膜的需求正在与日惧增，许多包装保鲜膜，婴儿和成年人用的纸尿布，纸尿裤，妇女卫生巾的干爽网面，医用一次性手套，口罩，手术服等都急需这类塑料薄膜，但至今尚未见有这种集多种功能于一体的这类薄膜用的塑料粒料的专利报导。

发明内容

本发明的目的在于开发一种经挤出压延或吹塑或流延成膜后，通过双向拉伸，使薄膜成为网状微孔结构，使其成为抗菌透气防水功能薄膜的粒料及其制备方法。

按照上述目的，本发明的技术特征是：

一种薄膜用的抗菌透气防水塑料粒料，其特征在于它是由聚烯烃树脂为基体，添加无机粉体，抗菌剂，弹性体树脂，润滑剂，抗氧剂，经捏和出加热塑化造粒而成的。

其中粒料的组成中：

所述的基体树脂主要是LLDPE和LDPE，LDPE可提高薄膜韧性，可提高无机粉体添加量；LDPE加入有利于提高薄膜的强度；

所述的弹性体树脂主要是甲基乙烯基硅橡胶，也可以丁基橡胶及其它塑料弹性体；

所述的抗菌母粒，主要是沸石纳米银抗菌母粒，也可以是二氧化硅纳米银或磷酸锆纳米银抗菌母粒；

所述的润滑剂主要是硬脂酸，也可以是乙撑双硬脂酰亚或硬脂酸的皂类；

所述的无机粉体，主要是重质碳酸钙，也可以是高岑土氧化镁，硫酸钡等白色无机粉体；所述的抗氧剂是瑞士汽巴——嘉基产的复合型抗氧剂，其牌号为B900，或其它相近牌号抗氧剂。

粒料的组成(重量比)：

线性低密度聚乙烯  LLDPE               25-34

低密度聚乙烯      LDPE                2-5

弹性体树脂                            8-9

润滑剂                                4-5

抗菌母粒         (含量25％)           2-6

无机粉体         (重质碳酸钙≤2000目) 50-55

抗氧剂           少许

按照上述目的，其制备方法为：

第一步生产抗菌塑料母粒。

第二步制备高分散性的无机粉体。

第三制备薄膜用的抗菌透气防水塑料粒料。

本发明所公开的塑料粒料可用于加工制膜，具有优良的防水透气性能，抗菌防水透气粒料经双向拉伸制成膜后，具有良好的防水性、透气性。

具体实施方式

一.抗菌塑料母粒的制备

制备抗菌塑料母粒的目的在于

1)减少纳米银无机抗菌剂在高于100℃会被加速氧化变黑。(因为生成氧化银)

2)使少量的纳米银能更好分散在塑料粒料之中。

抗菌塑料母粒的组成(重量比)：

线性低密度聚乙烯  LLDPE            50-65

低密度聚乙烯      LDPE             10-18

抗菌剂                      20-20

聚乙烯蜡                    2.5-3.5

硬脂酸锌                    0.8-1.2

钛白粉                      1.6-2.4

考虑到抗菌母粒在加料时方便计算，我们通常采用抗菌剂含量为25％的抗菌母粒配方.

抗菌塑料母粒生产举例如下：

先称取线性低密度聚乙烯LLDPE 55公斤和低密度聚乙烯LDPE 15公斤，纳米银无机抗菌剂25公斤，聚乙烯蜡2.5公斤，钛白粉1.5公斤，硬脂酸锌1公斤，加入到高速捏和机中拌和，拌和温度不超过80℃，搅拌时间不少于20分钟，通过搅拌，由于聚乙烯蜡熔点较低，在70-80下，硬脂酸锌和聚乙烯蜡便能对纳米银进行充分包覆，减少纳米银在以后造粒时被氧化变色.造粒是在排气式双螺杆造粒机中进行，造粒时螺杆各段温度为，加料口温度为65-80℃，中间塑化段为100-110℃，机头温度为110-115℃，口模温度为120-130℃，挤出条料，经飞刀切粒，落入水槽，再送沸腾烘箱干燥除去水分即得含抗菌剂25％抗菌塑料母粒。

本发明所述的纳米银无机抗菌剂是沸石纳米银无机抗菌剂，其牌号为RHA-2，也可以采用磷酸锆纳米银无机抗菌剂，或二氧化钛纳米银无机抗菌剂.

纳米银的抗菌机理可认为：

在潮湿的条件下，抗菌母粒缓慢释放少量银离子。由于细菌表面带有负电荷，因此带有正电荷的银离子被吸附在细菌表面，与微生物体内蛋白质上的基团发生反应进而破坏其电解质平衡，导致细菌由于细胞壁受损而死亡，即微动力效应。

SH-酶-SH+2Ag⁺→AgS-酶-SAg+2H⁺

此反应使蛋白质凝固，破坏微生物合成酶的活性，并可能干扰微生物DNA的合成，造成微生物丧失分裂增殖能力而死亡。同时金属离子和蛋白质的结合还破坏了微生物的电子传输系统、呼吸系统和物质传输系统。由于金属离子一般负载在缓释性载体上，在使用过程中具有抗菌性能的金属离子逐渐释放，而在低浓度下抗菌金属离子就有抗菌效果，因此通过抗菌金属离子的释放，无机抗菌剂可发挥持久的抗菌效果。

银离子抗菌性能：Ag³⁺＞Ag²⁺＞Ag⁺

价态银离子还原势极高，能使周围空间产生原子氧而极大提高抗菌效果。

二.高分散性无机粉体的制备

无机粉体的细度和分散性好坏，对粒料成膜时形成微孔大小和多少至今重要。

本发明选用的无机粉体主要是重质碳酸钙，也可以是高岑土，氧化镁，硫酸钡等白色无机粉体。

制备时先将重质碳酸钙粉碎至200-300目，然后添加复合型分散剂。分散剂由罗马哈斯公司产牌号9400，硬脂酸和钛酸丁酯偶联剂复配而成，它们混合比各为3分之一左右，添加量为2-4％，添加时在高速捏和机中在常温下搅拌15-20分钟，然后送气流粉碎机粉碎至2000或小于2000目，其低挥发物小于350ppm。

经处理的碳酸钙具有很高的分散性，加上钛酸丁脂偶联剂的存在，钛酸丁脂的一端和塑料的氢键交联，另一端长链分子把无机粉体缠绕，大大改善了基体树脂和无机粉体相面的结合力。

添加大量超细碳酸钙粉体，是粒料成膜时，能成为透气防水功能必要条件。因为粒料成膜被双向拉伸时，塑料具有延展性，无机微粒没有延展性，只是被动地着塑料分子移动，由于在流动时二者速度不一致，微粒周围便出现网状微孔结构。大量分布均匀的微孔可透过多数气体，包括汗水蒸发的蒸汽，但它又能阻隔水和其它小液滴，因而使加工成的薄膜具有透气防水功能。

三.薄膜用抗菌透气防水塑料粒料的制备：

薄膜用抗菌透气防水塑料粒料，在企业中以SC-GKL-OO薄膜用抗菌透气防水塑料粒料表示其中，SC-GKL-OO为企业对本产品的命名。

本发明所述的塑料粒料它是由聚烯烃树脂为基础，添加无机粉体，抗菌剂，弹性树脂，润滑剂，抗氧剂经捏和加热塑化而成的一种薄膜用抗菌透气防水塑料粒料。

塑料粒料的组成：  (重量比)

线性低密度聚乙烯  LLDPE               25-34

低密度聚乙烯      LDPE                2-5

弹性体树脂                            8-9

润滑剂                                4-5

抗菌母粒         (含量25％)           2-6

无机粉体         (重质碳酸钙≤2000月) 50-55

抗氧剂           少许

本发明基体树脂，选用LLDPE因其韧性好，可提高无机粉体添加量，适量添加LDPE，有利提高薄膜强度，减少薄膜双向拉伸时出现破裂。

本发明所述的弹性体树脂，主要是甲基乙烯基硅橡胶(甲基乙烯基硅氧烷)，也可以丁基橡胶及或其它塑料弹性体。它的加入可克服由于添加大量无机粉体后薄膜强度下降之不足。

本发明所述的抗菌母粒，主要是前面述及含沸石纳米银的抗菌母粒，也可以采用二氧化钛纳米银或磷酸锆纳米银抗菌母粒。

本发明所述的润滑剂主要是硬脂酸，也可以是乙撑双硬脂酰胺或硬脂酸锌等硬脂酸的皂类。

本发明所述的无机粉体，主要是高分散性重质碳酸钙，也可以是高岑土，氧化镁，硫酸钡等白色无机粉体。其制备方法上面已作举例。其细度等于或小于2000目，其含低挥发物小于350ppm。

所述的抗氧剂是瑞士汽巴——嘉基产的复合型抗氧剂其牌号为B900，也可以用其它相近牌号抗氧剂。

薄膜用抗菌防水透气粒料的实施举例：

粒料的组成配方举例(重量比)

实施工艺过程

先称取LLDPE和LDPE在拌料机中拌和均匀，然后依次加碳酸钙粉体，甲基乙烯基硅橡胶，硬脂酸，抗菌母粒及少许抗氧剂，在高速捏和机中混合温度不超过80℃，拌料时间不小于20分钟。

第二步，将混合物料加入到排气式双螺杆造粒机造粒中造粒，造粒时，加料段温度为65-90℃中间塑化段温度控制在100-110℃，机头温度温度控制在为110-115℃，口模温度为120-130℃，螺杆转速控制在250转/分左右，为减少杂质颗粒影响以后拉膜工艺，机头应采用四层滤网，各层网孔为“80+120+120+80”，並且需经常更换。造粒时须保持口模料孔干净，以保证条料粗细均匀。机头用飞刀切粒，水槽冷却，沸腾干燥除去水分。

抗菌透气防水薄膜成型参考工艺：

制膜时：采用先成膜后双向拉伸，再采用特制收卷装置，通过夹膜导致膜的横向拉伸。其关键在于不产生洞的情况下打断膜结构的连续性

挤出加工条件：

1)流延膜

①熔融温度：177-232℃

②模口温度：177-232℃

③压纹轴温度：21-54℃

④拉伸前厚度：102-152μm

2)吹膜

①模口间隙避免熔体破裂

②熔融温度：190-240℃

③吹胀比：2∶1至4∶1

拉伸方法：

双向拉伸增加膜的韧性，技术要求较高，拉伸比为1∶4。因为高拉伸率，膜强度差；低拉伸率，透水性差。拉伸温度：60-105℃

抗菌防水透气粒料产品制成薄膜后具有优良性能。

抗菌防水透气粒料经双向拉伸制成膜后，具有良好的防水性、透气性，防水透气透湿指数达到1700-4500g/m²24hr，既使在胶水贴合状态下也能达到3500g/m²24hr，高于2000g/m²24hr的国际标准。能有效阻隔小水滴，每平方英寸有90亿个小孔，且每个小孔只有水滴的二万分之一，每个小孔可容700个水分子通过，故身上之汗气可轻易通过薄膜蒸发。

表1抗菌防水透气粒料制成薄膜主要物理性能参数

抗菌防水透气粒料高效的抗菌性：

具体抗菌效果例举如下：

表2使用抗菌防水透气母粒制LLDPE薄膜⁽¹⁾⁽²⁾

表2·3使用SC-GKL-00抗菌防水透气母粒制M-LLD薄膜⁽¹⁾⁽²⁾

注(1)：检测用菌：大肠杆菌(Escherichia coli IFO 3972)

注(2)：检测方法：日本国家工业标准JIS Z 2801

该薄膜属于可降解材料，用后不污染环境：

制成的抗菌透气防水薄膜可广泛应用于婴儿和成年人用的纸尿布，纸尿裤，妇女卫生巾的干爽网面，医用一次性手套，口罩，食品包装及卫生医用材料。

Claims (2)

1、一种薄膜用的抗菌透气防水塑料粒料，其特征在于，它是由基体树脂，添加无机粉体，抗菌母粒，弹性体树脂，润滑剂，抗氧剂，经捏和出加热塑化造粒而成的；

所述的基体树脂是LLDPE和LDPE；

所述的弹性体树脂，选自甲基乙烯基硅橡胶或者丁基橡胶中的一种；

所述的抗菌母粒选自沸石纳米银抗菌母粒，二氧化硅纳米银或磷酸锆纳米银抗菌母粒中的一种；

所述的润滑剂是硬脂酸；

所述的无机粉体，选自重质碳酸钙，高岭土，氧化镁或者硫酸钡中的一种；

所述的抗氧剂是瑞士汽巴——嘉基产的复合型抗氧剂，其牌号为B900；

粒料的组成的重量比为：

线性低密度聚乙烯LLDPE     25-34

低密度聚乙烯LDPE          2-5

弹性体树脂                8-9

润滑剂                    4-5

抗菌母粒                  2-6

无机粉体                  50-55

抗氧剂                    少许。

2、一种如权利要求1所述的塑料粒料制备方法，其特征在于：

第一步制备抗菌母粒；

先称取LLDPE55公斤和LDPE15公斤，纳米银无机抗菌剂25公斤，聚乙烯蜡2.5公斤，钛1.5公斤，硬脂酸锌1公斤，加入到高速捏和机中拌和，拌和温度不超过80℃，时间不少于20分钟，拌和均匀后用排气式双螺杆造粒机造粒，加料段温度为65-80℃，中间塑化段为100-110℃，机头温度为110-115℃，口模温度为120-130℃，经挤出切粒，水冷却，沸腾干燥得含抗菌剂25％抗菌母粒；

第二步制备高分散性无机粉体；

先将重质碳酸钙粉碎至200-300目，然后添加复合型分散剂；分散剂由罗马哈斯公司产牌号9400，硬脂酸和钛酸丁酯偶联剂复配而成，它们混合比各为三分之一，先在常温下搅拌15-20分钟，均匀后送气流粉碎机粉碎至2000或小于2000目，含低挥发物小于350ppm；

第三步薄膜用抗菌透气防水塑料粒料制备；

按配方先称取LLDPE和LDPE在拌料机中拌和均匀，然后依次加入高分散性碳酸钙粉体，甲基乙烯基硅橡胶，硬脂酸，抗菌母粒及抗氧剂，在高速捏和机中混和，捏和机温度不超过80℃，拌料时间不小于20分钟，造粒采用排气式双螺杆造粒机造粒，加料段温度为65-90℃，中间塑化段温度控制在100-110℃，机头温度控制在110-115℃，口模温度为120-130℃，螺杆转速为250转/分，机头加四层滤网，并保持口模料孔干净，保证料粒无杂质且均匀，机头用飞刀切粒，水槽冷却沸腾干燥除去水分。