CN101967244A - 一种抗菌聚乙烯泡沫塑料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗菌聚乙烯泡沫塑料，由如下质量百分比的原料制成：80.5％～96.5％基体材料、0.5％～5％镀银纤维、0.5％～2％交联剂、2％～10％发泡剂和0.5％～2.5％助发泡剂，所述的基体材料为聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物两种聚合物。该抗菌聚乙烯泡沫塑料具有优异的抗菌性能和力学性能，应用范围广泛。本发明还公开了该抗菌聚乙烯泡沫塑料的制备方法，其工艺条件易于控制，设备操作简单方便、对机械设备要求不高，适于工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及有机高分子材料领域，特别是涉及一种抗菌聚乙烯泡沫塑料及其制备方法。
背景技术
随着国家综合国力的提高，人民的生活水平也了很大的提升，人们的健康意识也日益增强。泡沫塑料制品在人们的日常生活和工农业生产中使用极为广泛，占有十分重要的地位。目前市场上的普通泡沫塑料没有抗菌的效果，而抗菌塑料一般是采用无机银离子作为抗菌剂，通过吸附到如活性炭、蒙脱土、藻类等无机纳米粒子中，然后再加入到高聚物中挤塑成型，形成抗菌塑料；或采用二氧化钛纳米粉体与塑料混合，挤塑成型，通过紫外线照射形成抗菌塑料。
目前市场上的现有的抗菌泡沫塑料，存在着抗菌效果不理想或者抗菌效果较好但抗压强度低所制成的成品压力承受力比较低等缺点，同时，有些生产抗菌塑料的生产技术存在着工艺复杂，工艺参数不易于控制，不利于进行量产的缺点。
中国专利ZL02131315.6中公开了一种抗菌防霉化学交联聚乙烯泡沫塑料，其包括低密度聚乙烯、过氧化二异丙苯、偶氮二甲酰胺和抗菌防霉添加剂。该泡沫塑料虽然同时有抗菌防霉的效果，但抗菌和防霉的效果不是很好，同时，抗菌防霉化学交联聚乙烯泡沫塑料的生产方法比较复杂，投入工业化生产成本较高，且需要控制的工艺参数较多，特别是在分段炉里需分三段加热，各段都有严格温度要求，操作起来会比较复杂，同时控制的难度也有所增加。
发明内容
本发明针对目前市场上抗菌塑料抗菌效果不理想、制造工艺复杂的问题，提供了一种抑菌率高且力学性能优良的抗菌聚乙烯泡沫塑料。
本发明还提供了一种抗菌聚乙烯泡沫塑料的制备方法，该方法操作简单、易于控制，适于工业化生产。
一种抗菌聚乙烯泡沫塑料，由如下质量百分比的原料制成：
基体材料 80.5％～96.5％
镀银纤维 0.5％～5％
交联剂 0.5％～2％
发泡剂 2％～10％
助发泡剂 0.5％～2.5％；
所述的基体材料为聚乙烯(PE)和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)两种聚合物。
为了达到更好地发明效果，优选：
所述的抗菌聚乙烯基泡沫塑料由如下质量百分比的原料制成：
基体材料 89％～93％
镀银纤维 1％～5％
交联剂 1％
发泡剂 4％
助发泡剂 1％；
所述的聚乙烯与乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的质量比为95∶5～50∶50。
所述的镀银纤维作为抗菌剂，可选用镀银尼龙纤维、镀银涤纶纤维中一种或两种。所述的镀银纤维的长度优选为2mm～5mm；电阻率优选小于0.1Ω·cm。
所述的交联剂选用过氧化物，如过氧化二异丙苯、过氧化二叔丁基等中的一种或多种。
所述的发泡剂选用偶氮二甲酰胺或改性偶氮二甲酰胺(如AC1000、AC3000、AC4000或AC6000等)。
所述的助发泡剂选用硬脂酸锌。
所述的发泡剂和助发泡剂的质量比为4∶1。
所述的抗菌聚乙烯泡沫塑料的制备方法，包括步骤：
a.熔融共混：将聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物混炼5min～8min，再加入-镀银纤维混炼3min～5min，然后依次加入助发泡剂、发泡剂和交联剂，边加边混炼2min～3min后下片，剪成片状试样；
b.模压发泡：将上述片状试样在20℃～30℃下放置12h以上(使熔融共混物能够更好的发泡)，再进行模压发泡，制得抗菌聚乙烯泡沫塑料。
步骤a中，所述的混炼的温度均优选为110℃～120℃。
步骤b中，所述的模压发泡的温度优选为160℃～180℃，模压发泡的压力优选为10MPa～15MPa，模压发泡的时间优选为8min～9min。
所述的混炼和模压均可采用本领域通用的设备，如混炼可采用双辊开炼机，模压可采用平板硫化机。
所述的聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、镀银纤维、交联剂、发泡剂和助发泡剂均采用市售产品。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明抗菌聚乙烯泡沫塑料具有优异的抗菌性能，常温下对大肠杆菌、黄金葡萄球菌均有效，具有良好的杀菌和抑菌效果，镀银纤维添加量为1％时，抑菌率超过99％。
本发明使用了具有增强作用的镀银纤维，可以明显提高塑料的力学性能，得到的抗菌聚乙烯泡沫塑料具有高的抗压强度。因而本发明抗菌聚乙烯泡沫塑料能适用于各种普通的加工工艺，包括真空成型和压缩空气成型，很容易热塑成型成简单的或者复杂的形状。该泡沫塑料可热焊并能与其本身或与合成树脂、纸张、金属等的其他材料进行胶合或层压。
本发明发现以镀银纤维的形式将具有抗菌效果的银和具有增强作用的纤维同时引入基体材料，不仅能够使银和纤维均匀的分散于基体材料中，而且抗菌效果和增强性能均有明显改善。
本发明制备方法的工艺条件易于控制，设备操作简单方便、对机械设备要求不高，适于工业化生产。
具体实施方式
对比例1
a.熔融共混：首先将双辊开炼机温度升到115℃，再将干燥的聚乙烯(PE-M-18D)和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA18-3)两者以70∶30的质量比混合后得到940g混合物，加入双辊开炼机中混炼5min，然后把10g的硬脂酸锌(温州市化学用料厂)、40g的偶氮二甲酰胺(杭州海虹精细化工有限公司提供)、10g的过氧化二异丙苯(上海凌峰化学试剂有限公司提供)依次加入开炼机中，边加边混炼3min后下片，并剪成片状试样。
b.模压发泡：将上述片状试样在常温下放置24h，再在平板硫化机上进行模压发泡，模压发泡的温度为175℃，模压发泡的压力为15MPa，模压发泡的时间为8min，制得聚乙烯泡沫塑料，其抗菌测试见表1，抗压强度见表2。
实施例1
a.熔融共混：首先将双辊开炼机温度升到115℃，再将干燥的聚乙烯(PE-M-18D)和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA18-3)两者以70∶30的质量比混合后得到935g混合物，加入双辊开炼机中混炼5min，再将5g剪成3mm的镀银尼龙纤维(电阻率＜10Ω·cm，上海普盛金银丝纺织品有限公司)加入开炼机中，混炼5min，然后把10g的硬脂酸锌(温州市化学用料厂)、40g的偶氮二甲酰胺(杭州海虹精细化工有限公司提供)、10g的过氧化二异丙苯(上海凌峰化学试剂有限公司提供)依次加入开炼机中混炼3min后下片，并剪成片状试样。
b.模压发泡：将上述片状试样在常温下放置24h，再在平板硫化机上进行模压发泡，模压发泡的温度为175℃，模压发泡的压力为15MPa，模压发泡的时间为8min，制得抗菌聚乙烯泡沫塑料，其抗菌测试见表1，抗压强度见表2。
实施例2
a.熔融共混：首先将双辊开炼机温度升到115℃，再将干燥的聚乙烯(PE-M-18D)和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA18-3)两者以70∶30的质量比混合后得到930g混合物，加入双辊开炼机中混炼8min，再将10g剪成3mm的镀银尼龙纤维(电阻率＜0.1Ω·cm，上海普盛金银丝纺织品有限公司)加入开炼机中，混炼5min，然后把10g的硬脂酸锌(温州市化学用料厂)、40g的偶氮二甲酰胺(杭州海虹精细化工有限公司提供)、10g的交联剂过氧化二异丙苯(上海凌峰化学试剂有限公司提供)依次加入开炼机中，边加边混炼2min后下片，并剪成片状试样。
b.模压发泡：将上述片状试样在常温下放置24h，再在平板硫化机上进行模压发泡，模压发泡的温度为175℃，模压发泡的压力为15MPa，模压发泡的时间为9min，制得抗菌聚乙烯泡沫塑料，其抗菌测试见表1，抗压强度见表2。
实施例3
a.熔融共混：首先将双辊开炼机温度升到115℃，再将干燥的聚乙烯(PE-M-18D)和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA18-3)两者以70∶30的质量比混合后得到910g混合物，加入双辊开炼机中混炼5min，再将30g剪成3mm的镀银尼龙纤维(电阻率＜0.1Ω·cm，上海普盛金银丝纺织品有限公司)加入开炼机中，混炼5min，然后把10g的硬脂酸锌(温州市化学用料厂)、40g的偶氮二甲酰胺(杭州海虹精细化工有限公司提供)、10g的过氧化二异丙苯(上海凌峰化学试剂有限公司提供)依次加入开炼机中，边加边混炼3min后下片，并剪成片状试样。
b.模压发泡：将上述片状试样在常温下放置24h，再在平板硫化机上进行模压发泡，模压发泡的温度为175℃，模压发泡的压力为15MPa，模压发泡的时间为8min，制得抗菌聚乙烯泡沫塑料，其抗菌测试见表1，抗压强度见表2。
实施例4
a.熔融共混：首先将双辊开炼机温度升到115℃，再将干燥的聚乙烯(PE-M-18D)和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA18-3)两者以70∶30的质量比混合后得到890g混合物，加入双辊开炼机中混炼4min，再将50g剪成3mm的镀银尼龙纤维(电阻率＜0.1Ω·cm，上海普盛金银丝纺织品有限公司)加入开炼机中，混炼4min，然后把10g的硬脂酸锌(温州市化学用料厂)、40g的偶氮二甲酰胺(杭州海虹精细化工有限公司提供)、10g的过氧化二异丙苯(上海凌峰化学试剂有限公司提供)依次加入开炼机中，边加边混炼3min后下片，并剪成片状试样。
b.模压发泡：将上述片状试样在常温下放置24h，再在平板硫化机上进行模压发泡，模压发泡的温度为175℃，模压发泡的压力为15MPa，模压发泡的时间为8min，制得抗菌聚乙烯泡沫塑料，其抗菌测试见表1，抗压强度见表2。
实施例5
a.熔融共混：首先将双辊开炼机温度升到115℃，再将干燥的聚乙烯(PE-M-18D)和乙烯醋酸乙烯酯共聚物(EVA18-3)两者以70∶30的质量比混合后得到930g混合物，加入双辊开炼机中混炼6min，再将10g剪成5mm的镀银涤纶纤维(电阻率＜0.1Ω·cm，上海普盛金银丝纺织品有限公司)加入开炼机中，混炼4min，然后把10g的硬脂酸锌(温州市化学用料厂)、40g的改性偶氮二甲酰胺(AC1000，杭州海虹精细化工有限公司提供)、10g的过氧化二叔丁基(上海凌峰化学试剂有限公司提供)依次加入开炼机中，边加边混炼3min后下片，并剪成片状试样。
b.模压发泡：将上述片状试样在常温下放置24h，再在平板硫化机上进行模压发泡，模压发泡的温度为175℃，模压发泡的压力为15MPa，模压发泡的时间为8min，制得抗菌聚乙烯泡沫塑料，其抗菌测试见表1。
实施例6
a.熔融共混：首先将双辊开炼机温度升到115℃，再将干燥的聚乙烯(PE-M-18D)和乙烯醋酸乙烯酯共聚物(EVA18-3)两者以70∶30的质量比混合后得到855g混合物，加入双辊开炼机中混炼7min，再将10g剪成2mm的镀银涤纶纤维(电阻率＜0.1Ω·cm，上海普盛金银丝纺织品有限公司)加入开炼机中，混炼2min，然后把25g的硬脂酸锌(温州市化学用料厂)、100g的偶氮二甲酰胺(杭州海虹精细化工有限公司提供)、10g的过氧化二异丙苯(上海凌峰化学试剂有限公司提供)依次加入开炼机中，边加边混炼3min后下片，并剪成片状试样。
b.模压发泡：将上述片状试样在常温下放置24h，再在平板硫化机上进行模压发泡，模压发泡的温度为175℃，模压发泡的压力为15MPa，模压发泡的时间为8min，制得抗菌聚乙烯泡沫塑料，其抗菌测试见表1。
实施例7
a.熔融共混：首先将双辊开炼机温度升到115℃，再将干燥的聚乙烯(PE-M-18D)和乙烯醋酸乙烯酯共聚物(EVA18-3)两者以60∶40的质量比混合后得到930g混合物，加入双辊开炼机中混炼8min，再将10g剪成3mm的镀银涤纶纤维(电阻率＜0.1Ω·cm，上海普盛金银丝纺织品有限公司)加入开炼机中，混炼5min，然后把10g的硬脂酸锌(温州市化学用料厂)、40g的偶氮二甲酰胺(杭州海虹精细化工有限公司提供)、10g的交联剂过氧化二异丙苯(上海凌峰化学试剂有限公司提供)依次加入开炼机中，边加边混炼2min后下片，并剪成片状试样。
b.模压发泡：将上述片状试样在常温下放置24h，再在平板硫化机上进行模压发泡，模压发泡的温度为175℃，模压发泡的压力为15MPa，模压发泡的时间为9min，制得抗菌聚乙烯泡沫塑料，其抗菌测试见表1。
将比较例1和实施例1-7制得的聚乙烯泡沫塑料进行抗菌性能测试，测试标准按照日本工业标准化学协会抗菌试验标准(JISL1982：2002)判断抗菌效果。
表1
由表1可知，未添加抗菌剂的普通聚乙烯泡沫塑料对大肠杆菌抑菌率只有15.16％，对金黄色葡萄球菌抑菌率只有14.26％。而本发明实施例1-5制得的聚乙烯泡沫塑料的抗菌效果明显比普通的聚乙烯泡沫塑料高，对大肠杆菌抑菌率、对金黄色葡萄球菌抑菌率都在99％以上，最高的对大肠杆菌抑菌率、对金黄色葡萄球菌抑菌率达到大于99.99％，取得了预料不到的效果。本发明以聚乙烯和乙烯醋酸乙烯酯共聚物为基体材料，与镀银纤维、交联剂、发泡剂和助发泡剂巧妙地融合在一起，取得了预料不到的效果。
将比较例1和实施例1-7制得的聚乙烯泡沫塑料进行压缩强度的测试，测试标准按照国标GB/T 8813-2008进行压缩性能的测试。
表2
| 抗压强度(MPa) | |
| 比较例1 | 0.43 |
| 实施例1 | 0.52 |
| 实施例2 | 0.72 |
| 实施例3 | 1.38 |
| 实施例4 | 1.67 |
| 实施例5 | 0.86 |
| 实施例6 | 0.58 |
| 实施例7 | 0.74 |
由表2可知，随着镀银纤维含量的增加，本发明抗菌聚乙烯泡沫塑料的抗压强度明显提高。
Claims (10)
1.一种抗菌聚乙烯泡沫塑料，由如下质量百分比的原料制成：
基体材料 80.5％～96.5％
镀银纤维 0.5％～5％
交联剂 0.5％～2％
发泡剂 2％～10％
助发泡剂 0.5％～2.5％
所述的基体材料为聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物两种聚合物。
2.如权利要求1所述的抗菌聚乙烯泡沫塑料，其特征在于，所述的聚乙烯与乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的质量比为95∶5～50∶50。
3.如权利要求1所述的抗菌聚乙烯泡沫塑料，其特征在于，所述的镀银纤维为镀银尼龙纤维、镀银涤纶纤维中一种或两种。
4.如权利要求1所述的抗菌聚乙烯泡沫塑料，其特征在于，所述的镀银纤维的长度为2mm～5mm。
5.如权利要求1所述的抗菌聚乙烯泡沫塑料，其特征在于，所述的镀银纤维的电阻率小于0.1Ω·cm。
6.如权利要求1所述的抗菌聚乙烯泡沫塑料，其特征在于，所述的交联剂为过氧化物；所述的发泡剂为偶氮二甲酰胺或改性偶氮二甲酰胺；所述的助发泡剂为硬脂酸锌。
7.如权利要求1所述的抗菌聚乙烯泡沫塑料，其特征在于，所述的发泡剂和助发泡剂的质量比为4∶1。
8.如权利要求1～7任一项所述的抗菌聚乙烯泡沫塑料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
a.熔融共混：将聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物混炼5min～8min，再加入镀银纤维混炼3min～5min，然后依次加入助发泡剂、发泡剂和交联剂，边加边混炼2min～3min后下片，剪成片状试样；
b.模压发泡：将上述片状试样在20℃～30℃放置12h以上，再进行模压发泡，制得抗菌聚乙烯泡沫塑料。
9.如权利8所述的抗菌聚乙烯泡沫塑料的制备方法，其特征在于，步骤a中，所述的混炼的温度均为110℃～120℃。
10.如权利8所述的抗菌聚乙烯泡沫塑料的制备方法，其特征在于，步骤b中，所述的模压发泡的温度为160℃～180℃，模压发泡的压力为10MPa～15MPa，模压发泡的时间为8min～9min。
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