CN102146188A - 抗菌聚氯乙烯复合材料及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗菌聚氯乙烯复合材料，是由以下原料制成的：聚氯乙烯树脂75～95份，负载高价银离子的二氧化硅粉体6.5份，稳定剂0.5～5份，加工改性剂1～4份，润滑剂0.1～2份，冲击改性剂0～20份，增塑剂0～4份。其制备方法为：(1)将过氧化银加入浓硝酸中溶解得到高价银水溶液；(2)在高温下，将高价银水溶液与二氧化硅共融，粉碎磨粒，得到负载高价银离子的二氧化硅粉体；(3)将负二氧化硅粉体分散到聚氯乙烯树脂中，然后加入其它原料，通过双螺杆挤出机生产，即生产出聚氯乙烯板材成品。本发明的聚氯乙烯板材，高价银离子聚合均匀分布在成品板材内部，成品具有良好的色泽、外观特性、力学性能，且具有很好的广谱抗菌性。

Description

抗菌聚氯乙烯复合材料及其制备工艺

技术领域

本发明涉及一种抗菌聚氯乙烯复合材料及其制备工艺。

背景技术

聚氯乙烯(Polyvinylchlorid，PVC)全名为Polyvinylchlorid，主要成份为聚氯乙烯，另外加入其他成分来增强其耐热性，韧性，延展性等。它是当今世界上深受喜爱、颇为流行并且也被广泛应用的一种合成材料。它的全球使用量在各种合成材料中高居第二。聚氯乙烯具有阻燃(阻燃值为40以上)、耐化学药品性高(耐浓盐酸、浓度为90％的硫酸、浓度为60％的硝酸和浓度20％的氢氧化钠)、机械强度及电绝缘性良好等优点。

聚氯乙烯具有防雨、耐火、抗静电、易成型、成本低、产量高等特点，使得其被广泛应用于建材行业。应用时，主要是将聚氯乙烯作为基体材料，加入一些添加剂，从而赋予其各种性能。

目前，对于医院手术室洁净室墙面、屋顶材料、实验室台面、桌面等需要保持无菌条件的建材，一般是将银离子作为抗菌添加剂添加到聚氯乙烯中，使其具备抗菌性能(CN101143954A)。但银离子作为抗菌添加剂添加到聚氯乙烯中后，容易出现变色、分散不均匀等情况，而且杀菌速度和杀菌效果不也不甚理想。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供了一种抗菌聚氯乙烯复合材料，及其制备工艺。本发明的抗菌聚氯乙烯复合材料，不会出现银离子变色、分布不均匀等情况，而且杀菌速度和效果均较现有技术要好。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种抗菌聚氯乙烯复合材料，是由以下重量份的原料制成的：聚氯乙烯树脂75～95份，负载高价银离子的二氧化硅粉体6.5份，稳定剂0.5～5份，加工改性剂1～4份，润滑剂0.1～2份，冲击改性剂0～20份，增塑剂0～4份；

优选的，组分如下：聚氯乙烯树脂93.5份，负载高价银离子的二氧化硅粉体6.5份，稳定剂3份，加工改性剂2份，润滑剂1份，冲击改性剂10份，增塑剂2份。

所述二氧化硅粉体的粒径为20nm～120nm，优选20nm～50nm；银离子负载量为37.5wt％～87.5％，优选62.5％。

所述稳定剂选自盐类稳定剂(如三碱式硫酸铅、二碱式硫酸铅、二碱式邻苯二甲酸铅)、金属皂类稳定剂(如硬脂酸钙、硬脂酸镉、硬脂酸钡、硬脂酸铅、硬脂酸锌)、有机锡类稳定剂(如月桂酸二丁基锡或硫醇二丁基锡)或环氧类化合物；所述加工改性剂为聚丙烯酸酯类化合物，具有下式所示的结构：

式中，R₁为CH₃，R₂为C1～C₃的烷基。

所述润滑剂选自硬脂酸钙、硬脂酸、石蜡或聚乙烯蜡；

所述冲击改性剂选自氯化聚乙烯、甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯三元共聚物或丙烯酸酯；

所述增塑剂为邻苯二甲酸酯类化合物，具有下式所示的结构：

式中，R₃和R4均选自C1～C₁₀的烷基。

在上述组合物中，冲击改性剂和增塑剂的重量份数不同时为零。

所述抗菌聚氯乙烯复合材料的制备工艺，步骤如下：

(1)将过氧化银加入浓硝酸中溶解得到高价银水溶液；

(2)在高温下，将高价银水溶液与二氧化硅共融，然后粉碎磨粒，得到负载高价银离子的二氧化硅粉体；

(3)将上述负载高价银离子的二氧化硅粉体分散到聚氯乙烯树脂中，然后加入稳定剂、加工改性剂、润滑剂、冲击改性剂和增塑剂，通过双螺杆挤出机生产，即生产出聚氯乙烯板材成品。

所述步骤(2)中的高温是指温度为1800℃。

所述步骤(3)中通过双螺杆挤出机生产聚氯乙烯板材为常规工艺，本发明对此无改进，在此不再赘述。

本发明未详细描述的均为本领域的常规技术和常规选择。

本发明生产出的聚氯乙烯板材成品，高价银离子聚合均匀分布在成品板材内部，成品具有良好的色泽、外观特性、力学性能，且具有很好的广谱抗菌性。本发明采用特殊的工艺制备负载银粒子的二氧化硅粉体，其分散均匀，制成板材后不易变色，杀菌效果理想，可达99.3％。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1制备一种抗菌聚氯乙烯复合材料

配方为：聚氯乙烯树脂93.5千克，负载高价银离子的二氧化硅粉体6.5千克，二碱式邻苯二甲酸铅3千克，聚丙烯酸酯2千克，硬脂酸钙1千克，氯化聚乙烯10千克，邻苯二甲酸酯2千克。其中，聚丙烯酸酯中，R₁为CH₃，R₂为乙基。邻苯二甲酸酯中，R₃和R₄均为乙基。

制备工艺如下：

(1)将2.9千克过氧化银加入1L质量分数65％，密度约1.4g/cm³浓硝酸中溶解得到高价银水溶液；

(2)在高温1800°下，将上述高价银水溶液与4千克的玻璃共融，然后粉碎磨粒，得到负载高价银离子为62.5％的二氧化硅粉体，粒径30nm；

(3)将上述负载高价银离子的二氧化硅粉体分散到聚氯乙烯树脂中，然后加入稳定剂、加工改性剂、润滑剂、冲击改性剂和增塑剂，通过双螺杆挤出生产，即生产出聚氯乙烯板材成品。

本发明生产出的聚氯乙烯板材成品，高价银离子聚合均匀分布在成品板材内部，成品具有良好的色泽、外观特性、力学性能，且具有很好的广谱抗菌性。

表1列出本发明生产的聚氯乙烯板材的主要性能参数，通过表1可以得出以下结论：具有良好的强度、硬度和良好的加工性能。

测定表1中的各性能参数采用的方法均为美国材料与试验协会的标准试验方法。

表1板材物理性能

另外，本发明的聚氯乙烯板材经过日本JIS Z 2801：2000检测标准，培养实验证明，板材的抗菌率为99.99％(0小时菌浓度为2.9×10⁵cfu/ml，24小时后细菌数为＜20，对照空白样在0小时的菌浓度为2.9×10⁵cfu/ml，24小时后菌浓度为6.8×10⁶cfu/ml，菌为大肠杆菌)，证明其具有优异的抗菌性能。

实施例2制备一种抗菌聚氯乙烯复合材料

配方为：聚氯乙烯树脂75千克，负载高价银离子的二氧化硅粉体6.5千克，硬脂酸铅1千克，聚丙烯酸酯4千克，硬脂酸0.5千克，氯化聚乙烯20千克。其中，聚丙烯酸酯中，R₁为CH₃，R₂为丙基。

制备工艺如下：

(1)将1.75千克过氧化银加入1L质量分数65％，密度约1.4g/cm³浓硝酸中溶解得到高价银水溶液；

(2)在高温1800°下，将上述高价银水溶液与4千克的玻璃共融，然后粉碎磨粒，得到负载高价银离子为37.5％的二氧化硅粉体，粒径20nm；

(3)将上述负载高价银离子的二氧化硅粉体分散到聚氯乙烯树脂中，然后加入稳定剂、加工改性剂、润滑剂和冲击改性剂，通过双螺杆挤出生产，即生产出聚氯乙烯板材成品。

实施例3制备一种抗菌聚氯乙烯复合材料

配方为：聚氯乙烯树脂95千克，负载高价银离子的二氧化硅粉体6.5千克，月桂酸二丁基锡5千克，聚丙烯酸酯1千克，石蜡2千克，氯化聚乙烯5千克，邻苯二甲酸酯3千克。其中，聚丙烯酸酯中，R₁为CH₃，R₂为甲基。邻苯二甲酸酯中，R₃和R₄均为丙基。

制备工艺如下：

(1)将4.02千克过氧化银加入1L质量分数65％，密度约1.4g/cm³浓硝酸中溶解得到高价银水溶液；

(2)在高温1800°下，将上述高价银水溶液与4千克的玻璃共融，然后粉碎磨粒，得到负载高价银离子为87.5％的二氧化硅粉体，粒径50nm；

(3)将上述负载高价银离子的二氧化硅粉体分散到聚氯乙烯树脂中，然后加入稳定剂、加工改性剂、润滑剂、冲击改性剂和增塑剂，通过双螺杆挤出生产，即生产出聚氯乙烯板材成品。

实施例4制备一种抗菌聚氯乙烯复合材料

配方为：聚氯乙烯树脂80千克，负载高价银离子的二氧化硅粉体6.5千克，硫醇二丁基锡2千克，聚丙烯酸酯2千克，聚乙烯蜡1.5千克，氯化聚乙烯5千克，邻苯二甲酸酯4千克。其中，聚丙烯酸酯中，R₁为CH₃，R₂为乙基。邻苯二甲酸酯中，R₃和R₄均为甲基。

制备工艺如下：

(1)将2.3千克过氧化银加入1L质量分数65％，密度约1.4g/cm³浓硝酸中溶解得到高价银水溶液；

(2)在高温1800°下，将上述高价银水溶液与4千克的玻璃共融，然后粉碎磨粒，得到负载高价银离子为50％的二氧化硅粉体，粒径40nm；

(3)将上述负载高价银离子的二氧化硅粉体分散到聚氯乙烯树脂中，然后加入稳定剂、加工改性剂、润滑剂、冲击改性剂和增塑剂，通过双螺杆挤出生产，即生产出聚氯乙烯板材成品。

实施例5制备一种抗菌聚氯乙烯复合材料

配方为：聚氯乙烯树脂85千克，负载高价银离子的二氧化硅粉体6.5千克，邻苯二甲酸铅4千克，聚丙烯酸酯3千克，硬脂酸钙0.1千克，氯化聚乙烯15千克，邻苯二甲酸酯1千克。其中，聚丙烯酸酯中，R₁为CH₃，R₂为乙基。邻苯二甲酸酯中，R₃和R₄均为丁基。

制备工艺如下：

(1)将3.5千克过氧化银加入1L质量分数65％，密度约1.4g/cm³浓硝酸中溶解得到高价银水溶液；

(2)在高温1800°下，将上述高价银水溶液与4千克的玻璃共融，然后粉碎磨粒，得到负载高价银离子为75％的二氧化硅粉体，粒径100nm；

(3)将上述负载高价银离子的二氧化硅粉体分散到聚氯乙烯树脂中，然后加入稳定剂、加工改性剂、润滑剂、冲击改性剂和增塑剂，通过双螺杆挤出生产，即生产出聚氯乙烯板材成品。

Claims (9)

1.一种抗菌聚氯乙烯复合材料，其特征在于，是由以下重量份的原料制成的：聚氯乙烯树脂75～95份，负载高价银离子的二氧化硅粉体6.5份，稳定剂0.5～5份，加工改性剂1～4份，润滑剂0.1～2份，冲击改性剂0～20份，增塑剂0～4份；所述冲击改性剂和增塑剂的重量份数不同时为零；所述二氧化硅粉体的粒径为20nm～120nm，银离子负载量为37.5wt％～87.5％。

2.根据权利要求1所述的抗菌聚氯乙烯复合材料，其特征在于：所述稳定剂选自盐类稳定剂、金属皂类稳定剂、有机锡类稳定剂或环氧类化合物。

3.根据权利要求1所述的抗菌聚氯乙烯复合材料，其特征在于：所述加工改性剂为聚丙烯酸酯类化合物。

4.根据权利要求1所述的抗菌聚氯乙烯复合材料，其特征在于：所述润滑剂选自硬脂酸钙、硬脂酸、石蜡或聚乙烯蜡。

5.根据权利要求1所述的抗菌聚氯乙烯复合材料，其特征在于：所述冲击改性剂选自氯化聚乙烯、甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯三元共聚物或丙烯酸酯。

6.根据权利要求1所述的抗菌聚氯乙烯复合材料，其特征在于：所述增塑剂为邻苯二甲酸酯类化合物。

7.根据权利要求1之一所述的抗菌聚氯乙烯复合材料，其特征在于，是由以下重量份的原料制成的：聚氯乙烯树脂93.5份，负载高价银离子的二氧化硅粉体6.5份，稳定剂3份，

加工改性剂2份，润滑剂1份，冲击改性剂10份，增塑剂2份；所述二氧化硅粉体的粒径为20nm～50nm，银离子负载量为62.5％。

8.权利要求1～7之一所述的抗菌聚氯乙烯复合材料的制备工艺，其特征在于，步骤如下：

(1)将过氧化银加入过硫酸盐或浓硝酸中溶解得到高价银水溶液；

(2)在高温下，将高价银水溶液与玻璃共融，然后粉碎磨粒，得到负载高价银离子的二氧化硅粉体；

(3)将上述负载高价银离子的二氧化硅粉体分散到聚氯乙烯树脂中，然后加入稳定剂、加工改性剂、润滑剂、冲击改性剂和增塑剂，通过双螺杆挤出机生产，即生产出聚氯乙烯板材成品。

9.根据权利要求8所述的制备工艺，其特征在于：所述步骤(2)中高温是指温度为1800℃。