CN101817974A

CN101817974A - 纳米抗菌聚碳酸酯材料及其制备方法

Info

Publication number: CN101817974A
Application number: CN 201010166973
Authority: CN
Inventors: 梁建忠; 倪文佳
Original assignee: Beijing Huanyu Lidao International Technology Co Ltd
Priority date: 2010-05-10
Filing date: 2010-05-10
Publication date: 2010-09-01

Abstract

本发明是关于一种纳米抗菌聚碳酸酯材料及其制备方法，该方法包括以下步骤：A.将聚碳酸酯树脂烘干；B.将纳米无机抗菌颗粒与步骤A的产物直接混合挤条；C.冷却、切粒。本发明的产品既具有较强的抗菌活性，又具有良好的抗冲击性、耐热性、光稳定性和机械强度，加工工艺简单，还避免了加工过程中对抗菌剂抗菌性能的影响，且不会引起聚碳酸酯材料的变色，从而更适于广泛推广使用。

Description

纳米抗菌聚碳酸酯材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种抗菌材料及其制备方法，特别是涉及一种纳米抗菌聚碳酸脂(酯)材料及其制备方法。

背景技术

聚碳酸脂树脂具有无色透明、耐热、抗冲击、阻燃、折射率高、易着色、机械和耐冲击性能好的优点，近年来被广泛应用在光盘、机械零件、包装、计算机、眼镜片、水瓶、防弹玻璃、车头灯等领域。而随着生活水平的提高，人们对健康的关注度越来越高，为了避免塑料材质的细菌繁殖，提高产品的安全性，目前会根据产品需求在聚碳酸脂中加入抗菌剂。

现有常用的抗菌剂可分为无机粉末抗菌剂和有机液体抗菌剂。有机液体抗菌剂遇高温易分解，而聚碳酸脂树脂的粘度较高，加工温度也较高，因此无法真正发挥有机抗菌剂的抗菌作用。添加无机粉末抗菌剂的传统塑料加工工艺，是将抗菌剂先制成母粒，再将母粒与树脂混合造粒，由于聚碳酸脂树脂的粘度大、加工温度高，在加工过程中较难分数均匀，同时在制作母粒时需要加入载体材料，这些载体材料会对聚碳酸脂树脂的抗冲击性及耐温性有很大影响，还会使聚碳酸脂树脂变色。

由此可见，上述现有的抗菌聚碳酸脂材料及其制备方法显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种既具有较强的抗菌活性，又具有良好的抗冲击性、耐热性、光稳定性和机械强度，且加工容易的新的纳米抗菌聚碳酸脂材料及其制备方法，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种纳米抗菌聚碳酸脂材料的制备方法，使其不仅操作简单，还避免了加工过程中对抗菌剂抗菌性能的影响，且不会引起聚碳酸脂材料的变色。

为解决上述技术问题，本发明一种纳米抗菌聚碳酸脂材料的制备方法，包括以下步骤：A.将聚碳酸脂树脂烘干；B.将纳米无机抗菌颗粒与步骤A的产物直接混合挤出；C.冷却、切粒。

作为本发明的一种改进，所述的纳米无机抗菌颗粒是氧化锌、氧化锌的复合物或银锌复合物。

所述的纳米无机抗菌颗粒的粒径为30～400nm。

所述的纳米无机抗菌颗粒的加入量为步骤A产物加入质量的4‰。

所述的步骤B之前，纳米无机抗菌颗粒先经过表面处理或包覆处理。

所述的步骤B是由双螺杆挤出机完成，步骤A的产物加入双螺杆挤出机的储料器中，纳米无机抗菌颗粒加入双螺杆挤出机的侧喂料口中。

所述的双螺杆挤出机的工作温度为250～280℃，螺杆转速为200RPM，径比为1∶40。

所述的步骤A包括：A1.将聚碳酸脂树脂烘干；A2.将改性弹性体，或者改性弹性体与稳定剂、颜料的混合物烘干；A3.将A1与A2的产物均匀混合。

所述的改性弹性体为接枝橡胶、SBS或接枝ABS。

本发明还提供了一种纳米抗菌聚碳酸脂材料，使其既具有较强的抗菌活性，又具有良好的抗冲击性、耐热性、光稳定性和机械强度，从而克服现有的抗菌聚碳酸脂材料的不足。

为解决上述技术问题，本发明一种纳米抗菌聚碳酸脂材料，是由上述任一方法制备而成。

采用这样的设计后，本发明既具有较强的抗菌活性，又具有良好的抗冲击性、耐热性、光稳定性和机械强度，加工工艺简单，还避免了加工过程中对抗菌剂抗菌性能的影响，且不会引起聚碳酸脂材料的变色，从而更适于广泛推广使用。

具体实施方式

本发明纳米抗菌聚碳酸脂材料的制备方法，主要包括以下三个步骤。

步骤A，将聚碳酸脂树脂烘干。较佳的，还可采用在材料中添加改性弹性体、稳定剂、颜料等以提高材料的相关性能。其中，改性弹性体可选用接枝橡胶、SBS(Styreneic Block Copolymers，苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物)或接枝ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene，丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物)。生产时，先将添加剂与聚碳酸脂树脂分别烘干，烘干条件为聚碳酸脂120℃、4小时，添加剂90℃、4小时，再利用高速搅拌机将其混合均匀，混合物即为本步骤产物参与以下制备步骤。

步骤B，将纳米无机抗菌颗粒与步骤一的产物直接混合挤条。该步骤可由双螺杆挤出机完成，将步骤A的产物由双螺杆挤出机的储料器定量加入，并由双螺杆侧喂料口定量加入步骤A产物质量4‰的纳米无机抗菌颗粒，二者在挤出机中均匀混合并挤出料条。挤出机的工作温度可为250～280℃，螺杆转速为200RPM，径比为1∶40。采用双螺杆挤出机直接加料，可以省略制作母粒的工艺，并避免了加入的母粒载体树脂对材料机械性能的影响。

步骤C.冷却、切粒。将步骤B挤出的料条经过冷却水冷却，以及切粒机切粒后即制成抗菌颗粒料(抗菌塑料复合物)，最后再将抗菌颗粒料烘干、并放入注射机中注射成型，即可制成各种产品。

其中，纳米无机抗菌颗粒可以是粒径为30～400nm的氧化锌、氧化锌的复合物或银锌复合物等，采用氧化锌及其复合物作为抗菌剂，不但具有抗菌效果，还可使材料表面对于生物细胞的附着力降低，从而更易清洗，尤其适合制作厨具等家庭用品。较佳的，还可在步骤B之前，先对纳米无机抗菌颗粒进行表面处理或包覆处理。

具体实施例1

按照表一列举的配方含量，将聚碳酸脂树脂与接枝ABS分别烘干，烘干条件为聚碳酸脂120℃，4小时；接枝ABS 90℃，4小时。烘干后用高速搅拌机混合均匀后，放入双螺杆挤出机的储料器中，并将抗菌剂定量加入双螺杆挤出机的侧喂料口中，二者在挤出机中均匀混合并挤出，挤出温度250℃，挤出后切粒，制成抗菌复合材料。

表一：

	实施例1	比较例1
	实施例1	比较例1	聚碳酸脂	80	80
接枝ABS	20	20	聚碳酸脂	80	80
接枝ABS	20	20	银锌复合抗菌剂	0.4
氧化锌抗菌母粒		0.5	银锌复合抗菌剂	0.4
氧化锌抗菌母粒		0.5	双马来酰亚胺	0.01
B215	0.1	0.1	双马来酰亚胺	0.01
B215	0.1	0.1	颜料	1	1

将上述抗菌复合材料烘干后，使用注射成型机注射成型，制成5mm×5mm测试片，与按照现有技术制成的比较例1，测试抗菌效果对比见表二：

具体实施例2

表三：

	实施例2	比较例2
	实施例2	比较例2	聚碳酸脂	80	80
接枝ABS	20	20	聚碳酸脂	80	80
接枝ABS	20	20	银锌复合抗菌剂	0.4	抗菌母粒8％

	实施例2	比较例2
	实施例2	比较例2	B215	0.1	0.1
颜料	1	1	B215	0.1	0.1

按照表三准备配方原料，将聚碳酸脂树脂与接枝ABS分别烘干后，按比例混合，放入高速搅拌机中混合均匀，放入双螺杆挤出机的储料器中，将银锌抗菌复合物放入双螺杆挤出机的侧喂料口中，挤出加热温度为250℃，螺杆转速200RPM，储料器的加料量为100KG/小时，侧喂料口的加料量为500g/小时，挤出造粒后烘干注射成标准样条。该该实施例制成的样条与按照现有工艺制造的比较例2的样条，性能测试结果见表四：

序号	测试参数	实施例2	比较例2
序号	测试参数	实施例2	比较例2	1	简支梁缺口冲击KJ/m²	21	15
2	拉伸强度MPa	41.8	36	1	简支梁缺口冲击KJ/m²	21	15
2	拉伸强度MPa	41.8	36	3	断裂拉伸应变％	42	40
4	弯曲强度MPa	64.2	50	3	断裂拉伸应变％	42	40
4	弯曲强度MPa	64.2	50	5	弯曲模量MPa	1.72×10³
6	热变形温度℃	114	90	5	弯曲模量MPa	1.72×10³
6	热变形温度℃	114	90	7	洛氏硬度(HRR)	101
8	应力开裂	无	有	7	洛氏硬度(HRR)	101

由此可见，依据本发明制备方法制成的纳米抗菌聚碳酸脂材料，使用纳米级粒径的无机复合抗菌剂，具有广谱抗菌性，对霉菌、金黄葡萄球菌、大肠杆菌等都有抗菌效果，且抗菌活性更强，使用较少的抗菌剂就具有较好的抗菌效果。而所添加的抗菌剂对于树脂的机械性能影响很少，产品具有较高的抗冲击强度和耐热性，添加的改性弹性体在聚碳酸脂树脂刚性大的基础上，增加了材料的弹性，降低了聚碳酸脂的应力开裂，更适用于有较高冲击要求的工程材料。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种纳米抗菌聚碳酸脂材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

A.将聚碳酸脂树脂烘干；

B.将纳米无机抗菌颗粒与步骤A的产物直接混合挤出；

C.冷却、切粒。

2.根据权利要求1所述的纳米抗菌聚碳酸脂材料的制备方法，其特征在于所述的纳米无机抗菌颗粒是氧化锌、氧化锌的复合物或银锌复合物。

3.根据权利要求1所述的纳米抗菌聚碳酸脂材料的制备方法，其特征在于所述的纳米无机抗菌颗粒的粒径为30～400nm。

4.根据权利要求1所述的纳米抗菌聚碳酸脂材料的制备方法，其特征在于所述的纳米无机抗菌颗粒的加入量为步骤A产物加入质量的4‰。

5.根据权利要求1所述的纳米抗菌聚碳酸脂材料的制备方法，其特征在于所述的步骤B之前，纳米无机抗菌颗粒先经过表面处理或包覆处理。

6.根据权利要求1所述的纳米抗菌聚碳酸脂材料的制备方法，其特征在于所述的步骤B是由双螺杆挤出机完成，步骤A的产物加入双螺杆挤出机的储料器中，纳米无机抗菌颗粒加入双螺杆挤出机的侧喂料口中。

7.根据权利要求6所述的纳米抗菌聚碳酸脂材料的制备方法，其特征在于所述的双螺杆挤出机的工作温度为250～280℃，螺杆转速为200RPM，径比为1∶40。

8.根据权利要求1所述的纳米抗菌聚碳酸脂材料的制备方法，其特征在于所述的步骤A包括：

A1.将聚碳酸脂树脂烘干；

A2.将改性弹性体，或者改性弹性体与稳定剂、颜料的混合物烘干；

A3.将A1与A2的产物均匀混合。

9.根据权利要求8所述的纳米抗菌聚碳酸脂材料的制备方法，其特征在于所述的改性弹性体为接枝橡胶、SBS或接枝ABS。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法制备的纳米抗菌聚碳酸脂材料。