CN102424709A - 一种抗菌聚丙烯材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗菌聚丙烯材料及其制备方法，该抗菌聚丙烯材料按重量百分比，由以下组分组成：聚丙烯90.6-94.1％；白油0.2-0.3％；抗菌剂5.0-8.0％；润滑剂0.5-0.8％；抗氧剂0.2-0.3％。其制备方法包括以下步骤：步骤一、按上述所述的重量百分比称取聚丙烯，白油，抗菌剂，润滑剂，抗氧剂；步骤二、将步骤一称取的各个组分混合均匀；步骤三、将步骤二中得到的混合原料加入双螺杆挤出机，经熔融挤出，造粒。本发明制备的抗菌聚丙烯材料含有抗菌剂，抗菌效果好、抗菌持久、耐热性好、颜色稳定，而且机械性能优异，可以广泛应用于小家电和厨房用具等。

Description

一种抗菌聚丙烯材料及其制备方法
[技术领域]
本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及一种抗菌聚丙烯材料及其制备方法。 
[背景技术]
聚丙烯是五大通用塑料之一，密度为0.90g/cm3，具有生产成本低，综合力学性能好，无毒、耐腐蚀、易于加工和回收等诸多优点，因此得到了广泛的应用，像小家电和厨房用具等有很多都可以用聚丙烯或其改性材料制得。一般的塑料用品，在合适的温度和湿度下细菌都很容易滋长，人们频繁的接触这些塑料制品，就容易受到细菌的侵害，所以制备抗菌塑料是很有必要的。随着科技的进步和生活水平的提高，人们的健康意识不断增强，抗菌塑料也将受到更多人的青睐。 
[发明内容]
本发明提供了一种抗菌聚丙烯材料及其制备方法，制备的抗菌聚丙烯材料，抗菌效果好、抗菌持久、耐热性好、颜色稳定，而且机械性能优异，可以广泛应用于小家电和厨房用具等。 
本发明的技术方案是： 
一种抗菌聚丙烯材料，按重量百分比，由以下组分组成： 
聚丙烯          90.6-94.1％； 
白油            0.2-0.3％； 
抗菌剂          5.0-8.0％； 
润滑剂          0.5-0.8％； 
抗氧剂          0.2-0.3％。 
一种如上所述的抗菌聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤： 
步骤一、按上述所述的重量百分比称取聚丙烯，白油，抗菌剂，润滑剂，抗氧剂； 
步骤二、将步骤一称取的各个组分混合均匀； 
步骤三、将步骤二中得到的混合原料加入双螺杆挤出机，经熔融挤出，造粒；工艺条件为：一区温度为200-250℃，二区温度为230-250℃，三区温度为180-230℃，四区温度为180-200℃，机头温度230-250℃，螺杆转速350～400r/min，真空度-0.03～-0.06Mpa。 
本发明制备的抗菌聚丙烯材料含有抗菌剂，抗菌效果好、抗菌持久、耐热性好、颜色稳定，而且机械性能优异，可以广泛应用于小家电和厨房用具等。 
[具体实施方式]
下面对本发明的具体实施例做一详细的阐述。 
其中，在下述各个实施例中，PP选择中石化海南的均聚PP V30G和中国茂名石化的共聚PP EPS 30R按重量比2∶1复配而成；润滑剂选用N，N-乙撑双硬脂酰胺，选自产地印尼；抗氧剂选择台湾双键化工集团168。抗菌剂为自制的载铜磷酸锆，其制备过程如下： 
将硫酸锆加入到去离子水中，制成质量浓度为80％的硫酸锆悬浊液；将磷酸氢二钠加入到在去离子水中，加热使其溶解，制成质量浓度为90％的磷酸氢二钠溶液； 
边搅拌边将磷酸氢二钠溶液加入到硫酸锆悬浊液中，其中，硫酸锆悬浊液与磷酸氢二钠溶液的体积比为3∶4，用氢氧化钠将PH值调到5-6；然后在110-120℃油浴下搅拌反应10-12小时，再用去离子水反复洗涤3-5次后在105-115℃下干燥制得载体磷酸锆； 
将制备好的载体磷酸锆配成质量浓度为40％的磷酸锆溶液，与摩尔浓度为 1.5M/L的硝酸铜溶液按质量比2∶1混合，搅拌成浆状，在60-70℃的水浴中反应5-8h后，用去离子水洗涤3-5次，在105-115℃下干燥10-12h后，在760-800℃下煅烧3-5h，得到载铜磷酸锆抗菌剂。 
实施例1 
该实施例中的抗菌聚丙烯材料，按重量百分比，由以下组分组成： 
PP 94.1％；白油0.2％；抗菌剂5.0％；润滑剂0.5％；抗氧剂0.2％。 
其制备方法如下： 
步骤一、按上述所述重量百分比称取各个组分； 
步骤二、将称取的各个组分混合均匀； 
步骤三、将步骤二中得到的混合原料加入双螺杆挤出机，经熔融挤出，造粒；工艺条件为：一区温度为220℃，二区温度为230℃，三区温度为180℃，四区温度为180℃，机头温度230℃，螺杆转速350r/min，真空度-0.03Mpa。 
实施例2 
该实施例中的抗菌聚丙烯材料，按重量百分比，由以下组分组成： 
PP 93％；白油0.2％；抗菌剂6.0％；润滑剂0.6％；抗氧剂0.2％。 
其制备方法如下： 
步骤一、按上述所述重量百分比称取各个组分； 
步骤二、将称取的各个组分混合均匀； 
步骤三、将步骤二中得到的混合原料加入双螺杆挤出机，经熔融挤出，造粒；工艺条件为：一区温度为230℃，二区温度为240℃，三区温度为200℃，四区温度为180℃，机头温度240℃，螺杆转速400r/min，真空度-0.06Mpa。 
实施例3 
该实施例中的抗菌聚丙烯材料，按重量百分比，由以下组分组成： 
PP 91.7％；白油0.3％；抗菌剂7.0％；润滑剂0.7％；抗氧剂0.3％。 
其制备方法如下： 
步骤一、按上述所述重量百分比称取各个组分； 
步骤二、将称取的各个组分混合均匀； 
步骤三、将步骤二中得到的混合原料加入双螺杆挤出机，经熔融挤出，造粒；工艺条件为：一区温度为240℃，二区温度为240℃，三区温度为220℃，四区温度为200℃，机头温度240℃，螺杆转速370r/min，真空度-0.05Mpa。 
实施例4 
该实施例中的抗菌聚丙烯材料，按重量百分比，由以下组分组成： 
PP 90.6％；白油0.3％；抗菌剂8.0％；润滑剂0.8％；抗氧剂0.3％。 
其制备方法如下： 
步骤一、按上述所述重量百分比称取各个组分； 
步骤二、将称取的各个组分混合均匀； 
步骤三、将步骤二中得到的混合原料加入双螺杆挤出机，经熔融挤出，造粒；工艺条件为：一区温度为250℃，二区温度为250℃，三区温度为230℃，四区温度为200℃，机头温度250℃，螺杆转速400r/min，真空度-0.03Mpa。 
性能测试及评价： 
将上述实施例1-4制备的粒子物料先在鼓风烘箱中80℃的条件下干燥4小时，然后用将干燥好的粒子物料用注射成型机制成样条测试。 
其中，拉伸强度按ASTM D-638标准进行检验。试样类型为I型，样条尺寸(mm)：(176±2)(长)×(12.6±0.2)(端部宽度)×(3.05±0.2)(厚度)，拉伸速度为50mm/min； 
悬臂梁缺口冲击强度按ASTM D-256标准进行检验。试样类型为I型，试样 尺寸(mm)：(63±2)×(12.45±0.2)×(3.1±0.2)；缺口类型为A类，缺口剩余厚度为1.9mm； 
抗菌性能检测参照中华人民共和国轻工行业标准QB/T2591-2003用贴膜法，考察样品24h的抑菌率，菌落总数的测定参照GB/T4789.2-2003计数。将已注塑好的抗菌样板制成50mm×50mm。抗菌率的计算式如下： 
R(％)＝(B-C)/B×100 
式中：R-抗菌率，％； 
B-空白对照样品平均回收菌数，cfu/片； 
C-抗菌塑料样品平均回收菌数，cfu/片。 
其他测试：熔融指数按照ASTM D1238测试。 
实施例1-4配方及材料性能测试数据见下表1： 
Figure BDA0000112673740000051
表1 
由上表1可以看出抗菌剂的含量在本发明范围内变化时，随着抗菌剂用量的逐渐增加，得到的抗菌聚丙烯材料的冲击强度和断裂伸长率及熔融指数稍有 下降，拉伸强度和抗菌率则是逐渐提高。综合成本和性能考虑，在PP 91.7％；白油0.3％；抗菌剂7.0％；润滑剂0.7％；抗氧剂0.3％时，制得的抗菌聚丙烯材料抗菌效果优异，且熔融指数、拉伸强度和冲击强度性能适中。本发明通过选择合适的树脂原材料，采用自制的抗菌剂，以及各种助剂，得到了性价比高的抗菌聚丙烯材料，可广泛应用于小家电和厨房用具材料领域。 
以上对本发明的一种抗菌聚丙烯材料及其制备方法进行了详细介绍，本文中应用了具有代表性的实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。 

Claims (5)

1.一种抗菌聚丙烯材料，其特征在于，按重量百分比，由以下组分组成：
聚丙烯        90.6-94.1％；
白油          0.2-0.3％；
抗菌剂        5.0-8.0％；
润滑剂        0.5-0.8％；
抗氧剂        0.2-0.3％。
2.根据权利要求1所述的抗菌聚丙烯材料，其特征在于：所述抗菌剂为自制的载铜磷酸锆，其制备过程为：
将硫酸锆加入到去离子水中，制成质量浓度为80％的硫酸锆悬浊液；将磷酸氢二钠加入到在去离子水中，加热使其溶解，制成质量浓度为90％的磷酸氢二钠溶液；
边搅拌边将磷酸氢二钠溶液加入到硫酸锆悬浊液中，其中，硫酸锆悬浊液与磷酸氢二钠溶液的体积比为3∶4，用氢氧化钠将PH值调到5-6；然后在110-120℃油浴下搅拌反应10-12小时，再用去离子水反复洗涤3-5次后在105-115℃下干燥制得载体磷酸锆；
将制备好的载体磷酸锆配成质量浓度为40％的磷酸锆溶液，与摩尔浓度为1.5M/L的硝酸铜溶液按质量比2∶1混合，搅拌成浆状，在60-70℃的水浴中反应5-8h后，用去离子水洗涤3-5次，在105-115℃下干燥10-12h后，在760-800℃下煅烧3-5h，得到载铜磷酸锆抗菌剂。
3.根据权利要求1所述的抗菌聚丙烯材料，其特征在于：所述聚丙烯为熔体流动速率大于15g/10min的均聚聚丙烯与熔体流动速率大于3g/10min的共聚聚丙烯按重量比2∶1复配得到。
4.根据权利要求1所述的抗菌聚丙烯材料，其特征在于：所述润滑剂为N，N-乙撑双硬脂酰胺，所述抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂。
5.一种如权利要求1-4任一权利要求所述的抗菌聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、按上述权利要求1-4任一项所述的重量百分比称取聚丙烯，白油，抗菌剂，润滑剂，抗氧剂；
步骤二、将步骤一称取的各个组分混合均匀；
步骤三、将步骤二中得到的混合原料加入双螺杆挤出机，经熔融挤出，造粒；工艺条件为：一区温度为200-250℃，二区温度为230-250℃，三区温度为180-230℃，四区温度为180-200℃，机头温度230-250℃，螺杆转速350～400r/min，真空度-0.03～-0.06Mpa。
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