CN102464821B - 一种抗菌耐老化抗静电塑料母料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于高分子改性技术领域和加工技术领域,涉及一种抗菌耐老化抗静电塑料母料及其制备方法。本发明的材料包括以下组分和重量份:聚乙烯100份、抗菌剂25~40份、分散剂1~3份、润滑剂0~1份、抗氧剂8~14份、光稳定剂5~10份、抗静电剂40~60份、偶联剂0.3~0.6份、金属颗粒0~20份、复合无机阻燃剂50~80份。与现有技术相比,本发明的抗菌耐老化抗静电塑料母料抗菌性能较好,持久性强,耐老化,抗静电性好,该种母料在塑料制品中的添加量一般为8份左右,使得塑料制品高效广谱抗菌、抗静电性改善、耐老化性好和阻燃防火性能高。该发明的母料广泛用于家电行业、电信行业、化学建材等塑料制品中。

Description

一种抗菌耐老化抗静电塑料母料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子改性技术领域和加工技术领域,尤其涉及一种抗菌耐老化抗静电塑料母料及其制备方法。
背景技术
抗菌耐老化抗静电塑料母料是一类具备抑菌、抗静电、耐老化和阻燃功能的新型材料,通过添加一种或几种特定的添加剂而制得。各种各样的合成母料及其制品在日常生活中的应用面宽、用量大,因而抗菌母料一面世,便获得迅速的发展。根据1997年的CBS调查显示,欧美国家已逐渐重视日用产品的抗菌性和耐老化性,52%的美国民众购买日用品时,会注意产品是否具备抗菌、防霉、防臭和耐老化功能,抗菌耐老化制品首先在日本和欧美发达国家得到广泛应用;随着经济的发展和生活水平的提高,九十年代起,我国的抗菌耐老化制品也进入了一个飞速发展的时期。抗菌耐老化材料的开发和应用为保护人类健康树起了一道绿色的屏障,对改善人类生活环境、减少疾病,具有十分重要的意义。因此,各种原材料的抗菌耐老化改性已成为材料行业发展的一个新趋势,抗菌耐老化产品具有巨大的市场需求和美好的发展前景。
现代抗菌耐老化材料的实用化始于防微生物纤维制品,60年代以后,抗菌纤维开始出现;国外抗菌耐老化塑料的应用起始于80年代初,90年代进入一个大发展时期,化工、纤维、食品、电机等行业均开发出抗菌耐老化产品,几乎覆盖涤纶、丙纶、腈纶、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯等所有主要纤维和塑料品种,抗菌耐老化制品的生产已经形成一个庞大的产业。目前常用有机抗菌剂具有杀菌速度快、抗菌范围广等优点,但也存在耐热性差、易渗出、溶出物毒性问题、不耐洗涤使用寿命短等问题,因此其使用有很大的局限性。无机系抗菌剂以银系抗菌剂为主,其特点是安全性、耐热性、耐久性较好,是目前纤维、塑料、建材等中使用较多的抗菌剂,不足之处在于价格较高和抗菌的迟效性,不能像有机系抗菌剂那样能迅速杀死细菌,而且对真菌、霉菌几乎没有抑制效果;同时,由于银的化学性质活泼,易氧化而成为棕色的氧化银,从而降低抗菌效力及影响制品外观;另外,无机抗菌粉体与高分子材料相容性差,在基体树脂中易于团聚,会给材料的纺丝、拉膜等加工带来很大困难;无机抗菌剂是通过渗出的重金属离子起抗菌作用的,因此不符合国家有关食品包装材料的卫生标准,不能用于食品包装、厨房用具、饮水管道等材料。
国内常用耐老化材料性能也存在一定缺陷,在高温下易老化,耐候性差,长时间强光照射下物理性能变差。现有抗静电材料通常通过添加抗静电剂也达不到完全抗静电的效果,使材料的使用范围大大缩小。因此,研制一种抗菌耐老化抗静电塑料母料是使塑料应用范围变广和打开市场的必要手段。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的缺陷,本发明的目的是提供一种抗菌耐老化抗静电塑料母料,将该种母料以一定比例加入塑料制品中,可使制品具有高效广谱抗菌、改善制品抗静电性、提高产品耐老化性和阻燃性能。
本发明的另一个目的是提供上述抗菌耐老化抗静电塑料母料的制备方法。
本发明的技术方案如下:
本发明提供了一种抗菌耐老化抗静电塑料母料,该材料包括以下组分和重量份:聚乙烯100份、抗菌剂25~40份、分散剂1~3份、润滑剂0~1份、抗氧剂8~14份、光稳定剂5~10份、抗静电剂40~60份、偶联剂0.3~0.6份、金属颗粒0~20份、复合无机阻燃剂50~80份。
所述的聚乙烯是由低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯组成,并且低密度聚乙烯与线性低密度聚乙烯比例为3∶1~4∶1。
所述的抗菌剂选自银系抗菌剂、玻璃粉、聚六亚甲基双胍盐、聚氧乙烯双胺双胍盐、聚己二胺胍盐等中的任意一种。
所述的分散剂选自聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、塑化聚乙烯蜡、聚α-甲基苯乙烯等中的任意一种。
所述的润滑剂选自硬脂酸、硬脂酸锂、N,N’-亚乙基双硬脂酸胺、硬脂酸锌等中的任意一种。
所述的抗氧剂选自N,N′-二(β-萘基)对苯二胺、硫代二丙酸十八酯、抗氧剂1010([β-(3,5二叔丁基4-羟基-苯基)丙酸]季戊四醇酯)、抗氧剂DLTP(硫代二丙酸二月桂酯)、抗氧剂CA(1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁苯基)丁烷)中的任意一种或几种的混合物。
所述的光稳定剂选自对,对’-异亚丙基双酚双水杨酸、亚磷酸三(1,2,2,6,6-五甲基哌啶)酯、水杨酸-4-叔丁基苯酯、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基三苯甲酮等中的任意一种。
所述的抗静电剂选自导电乙炔炭黑、乙二醇月桂酸酰胺、钠磺酸盐、抗静电剂SN(十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐)、抗静电剂HK(复合型聚氯乙稀抗静电剂)、抗静电剂HZ-1(有机胺类抗静电剂)中的任意一种。
所述的偶联剂选自乙烯基三氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、偶联剂KR-9S(双-(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物)、γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷等中的任意一种。
所述的金属颗粒选自铜粉或铁粉中的一种,并且均为325目。
所述的复合无机阻燃剂选自氢氧化铝与硼酸锌,并且氢氧化铝与硼酸锌的质量比为2∶1~3∶1。
所述的复合无机阻燃剂中氢氧化铝是经过500目过筛的。
本发明还提供了一种上述抗菌耐老化抗静电塑料母料的制备方法,该方法包括以下步骤:
(1)先把聚乙烯100份、润滑剂0~1份、分散剂1~3份、偶联剂0.3~0.6份、抗静电剂40~60份放于搅拌器中混合10~15min;再将金属颗粒0~20份、复合无机阻燃剂50~80份、抗氧剂8~14份、抗菌剂25~40份、光稳定剂5~10份依次加入,并搅拌混合6~10min;
(2)再将上述物料于高速捏合机内捏合4~10min,物料温度为110~140℃,捏合机转速为500~800r/min,并粉碎;
(3)再把上述捏合后的混合物通过同向、平行双螺杆挤出机挤出造粒。
所述的挤出机其螺杆直径为50~65mm,长径比为20∶1~26∶1,螺杆转速为60~80r/min。挤出温度:140~160℃、160~180℃、180~220℃,机头温度为140~160℃。
本发明同现有技术相比,具有如下优点和有益效果:
1、与现有技术相比,本发明采用抗菌耐老化抗静电塑料母料的方法,该种母料在塑料制品中的添加量一般为8份左右,使得塑料制品高效广谱抗菌、抗静电性改善、耐老化性好,并且阻燃防火性好,能达到UL-94的V-0级标准。
2、本发明的母料广泛用于家电行业、电信行业、化学建材等塑料制品中。据有关统计,产品的抗菌耐老化抗静电性将使产品品种满足率和国内市场占有率均超过95%。这种优化改性的抗菌耐老化抗静电塑料母料使制品更加优越、耐用,由此可见改性的母料将给我国材料市场带来巨大市场空间。
3、本发明研制的新型抗菌添加剂使材料抗菌防霉性好且稳定无污染;通过添加金属颗粒使材料的静电率显著降低,体积固有电阻降到十以下,这是单独添加抗静电剂无法达到的效果;抗氧剂和光稳定剂的配合添加使材料的耐老化耐候性显著增强;再有复合无机阻燃剂的使用使材料的阻燃防火性能提高。可见,这种新型抗菌耐老化抗静电塑料母料可使材料抗菌性能较好,持久性强,耐老化,抗静电性好。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例中采用GB(国标)测定材料的各项性能,如无特别说明,组分的份数均为重量份数。
实施例1
先把低密度聚乙烯80份和线性低密度聚乙烯20份组成的基材、硬脂酸0.5份、氧化聚乙烯蜡2份、偶联剂KR-9S 0.4份、导电乙炔炭黑40份于搅拌器中混合12分钟;再将铜粉(325目)10份、复合无机阻燃剂(氢氧化铝45份与硼酸锌20份)、抗氧剂10103份、抗氧剂DLTP 6份、聚氧乙烯双胺双胍盐25份、亚磷酸三(1,2,2,6,6-五甲基哌啶)酯6份依次加入并搅拌混合8分钟;再于高速捏合机内捏合6分钟,物料温度120℃,捏合机转速为500~800r/min,并完全粉碎;再通过同向、平行双螺杆挤出机挤出造粒,螺杆直径为(50~65)mm,长径比(20~26)∶1,螺杆转速为60~80r/min。加工条件:挤出温度140~160℃、160~180℃、180~220℃,机头温度为140~160℃。各项性能测定见表1。
实施例2
先把低密度聚乙烯80份和线性低密度聚乙烯20份组成的基材、硬脂酸0.6份、氧化聚乙烯蜡2份、偶联剂KR-9S 0.4份、导电乙炔炭黑45份于搅拌器中混合10分钟;再将复合无机阻燃剂(氢氧化铝50份与硼酸锌20份)、抗氧剂10103份、抗氧剂DLTP 7份、聚氧乙烯双胺双胍盐31份、亚磷酸三(1,2,2,6,6-五甲基哌啶)酯7份依次加入并搅拌混合8分钟;再于高速捏合机内捏合8分钟,物料温度130℃,捏合机转速为500~800r/min,并完全粉碎;再通过同向、平行双螺杆挤出机挤出造粒,螺杆直径为(50~65)mm,长径比(20~26)∶1,螺杆转速为60~80r/min。加工条件:挤出温度140~160℃、160~180℃、180~220℃,机头温度为140~160℃。各项性能测定见表1。
实施例3
先把低密度聚乙烯75份和线性低密度聚乙烯25份组成的基材、硬脂酸0.6份、氧化聚乙烯蜡2份、偶联剂KR-9S 0.5份、导电乙炔炭黑45份于搅拌器中混合14分钟;再将铜粉(325目)10份、复合无机阻燃剂(氢氧化铝50份与硼酸锌25份)、抗氧剂10104份、抗氧剂DLTP 7份、聚氧乙烯双胺双胍盐40份、亚磷酸三(1,2,2,6,6-五甲基哌啶)酯7份依次加入并搅拌混合6分钟;再于高速捏合机内捏合8分钟,物料温度110℃,捏合机转速为500~800r/min,并完全粉碎;再通过同向、平行双螺杆挤出机挤出造粒,螺杆直径为(50~65)mm,长径比(20~26)∶1,螺杆转速为60~80r/min。加工条件:挤出温度140~160℃、160~180℃、180~220℃,机头温度为140~160℃。各项性能测定见表1。
实施例4
先把低密度聚乙烯80份和线性低密度聚乙烯20份组成的基材、硬脂酸0.5份、氧化聚乙烯蜡2份、偶联剂KR-9S 0.5份、导电乙炔炭黑40份于搅拌器中混合15分钟;再将复合无机阻燃剂(氢氧化铝45份与硼酸锌22份)、抗氧剂10105份、抗氧剂DLTP 8份、聚氧乙烯双胺双胍盐36份、亚磷酸三(1,2,2,6,6-五甲基哌啶)酯9份依次加入并搅拌混合7分钟;再于高速捏合机内捏合8分钟,物料温度约125℃,捏合机转速为500~800r/min,并完全粉碎;再通过同向、平行双螺杆挤出机挤出造粒,螺杆直径为(50~65)mm,长径比(20~26)∶1,螺杆转速为60~80r/min。加工条件:挤出温度140~160℃、160~180℃、180~220℃,机头温度为140~160℃。各项性能测定见表1。
实施例5
先把低密度聚乙烯78份和线性低密度聚乙烯22份组成的基材、硬脂酸0.3份、氧化聚乙烯蜡2份、偶联剂KR-9S 0.5份、导电乙炔炭黑54份于搅拌器中混合12分钟;再将铜粉(325目)18份、复合无机阻燃剂(氢氧化铝55份与硼酸锌20份)、抗氧剂10104份、抗氧剂DLTP 7份、聚氧乙烯双胺双胍盐34份、亚磷酸三(1,2,2,6,6-五甲基哌啶)酯7份依次加入并搅拌混合10分钟;再于高速捏合机内捏合8分钟,物料温度120℃,捏合机转速为500~800r/min,并完全粉碎;再通过同向、平行双螺杆挤出机挤出造粒,螺杆直径为(50~65)mm,长径比(20~26)∶1,螺杆转速为60~80r/min。加工条件:挤出温度140~160℃、160~180℃、180~220℃,机头温度为140~160℃。各项性能测定见表1。
实施例6
先把低密度聚乙烯75份和线性低密度聚乙烯25份组成的基材、硬脂酸0.3份、氧化聚乙烯蜡2份、偶联剂KR-9S 0.5份、导电乙炔炭黑45份于搅拌器中混合14分钟;再将铜粉(325目)15份、复合无机阻燃剂(氢氧化铝55份与硼酸锌25份)、抗氧剂10104份、抗氧剂DLTP 8份、聚氧乙烯双胺双胍盐35份、亚磷酸三(1,2,2,6,6-五甲基哌啶)酯7份依次加入并搅拌混合10分钟;再于高速捏合机内捏合6分钟,物料温度130℃,捏合机转速为500~800r/min,并完全粉碎;再通过同向、平行双螺杆挤出机挤出造粒,螺杆直径为(50~65)mm,长径比(20~26)∶1,螺杆转速为60~80r/min。加工条件:挤出温度140~160℃、160~180℃、180~220℃,机头温度为140~160℃。各项性能测定见表1。
比较例1
混合料中不添加抗菌剂聚氧乙烯双胺双胍盐,先把低密度聚乙烯75份和线性低密度聚乙烯25份组成的基材、硬脂酸0.6份、氧化聚乙烯蜡2份、偶联剂KR-9S 0.5份、导电乙炔炭黑45份于搅拌器中混合14分钟;再将铜粉(325目)10份、复合无机阻燃剂(氢氧化铝50份与硼酸锌25份)、抗氧剂10104份、抗氧剂DLTP 7份、亚磷酸三(1,2,2,6,6-五甲基哌啶)酯7份依次加入并搅拌混合6分钟;再于高速捏合机内捏合8分钟,物料温度110℃,捏合机转速为500~800r/min,并完全粉碎;再通过同向、平行双螺杆挤出机挤出造粒,螺杆直径为(50~65)mm,长径比(20~26)∶1,螺杆转速为60~80r/min。加工条件:挤出温度140~160℃、160~180℃、180~220℃,机头温度为140~160℃。各项性能测定见表1。
比较例2
混合料中不添加抗氧剂和光稳定剂,先把低密度聚乙烯80份和线性低密度聚乙烯20份组成的基材、硬脂酸0.5份、氧化聚乙烯蜡2份、偶联剂KR-9S 0.5份、导电乙炔炭黑40份于搅拌器中混合15分钟;再将复合无机阻燃剂(氢氧化铝45份与硼酸锌22份)、聚氧乙烯双胺双胍盐36份依次加入并搅拌混合7分钟;再于高速捏合机内捏合8分钟,物料温度约125℃,捏合机转速为500~800r/min,并完全粉碎;再通过同向、平行双螺杆挤出机挤出造粒,螺杆直径为(50~65)mm,长径比(20~26)∶1,螺杆转速为60~80r/min。加工条件:挤出温度140~160℃、160~180℃、180~220℃,机头温度为140~160℃。各项性能测定见表1。
比较例3
混合料中不添加抗静电剂导电乙炔炭黑和铜粉,先把低密度聚乙烯78份和线性低密度聚乙烯22份组成的基材、硬脂酸0.3份、氧化聚乙烯蜡2份、偶联剂KR-9S 0.5份于搅拌器中混合12分钟;再将复合无机阻燃剂(氢氧化铝55份与硼酸锌20份)、抗氧剂10104份、抗氧剂DLTP7份、聚氧乙烯双胺双胍盐34份、亚磷酸三(1,2,2,6,6-五甲基哌啶)酯7份依次加入并搅拌混合10分钟;再于高速捏合机内捏合8分钟,物料温度120℃,捏合机转速为500~800r/min,并完全粉碎;再通过同向、平行双螺杆挤出机挤出造粒,螺杆直径为(50~65)mm,长径比(20~26)∶1,螺杆转速为60~80r/min。加工条件:挤出温度140~160℃、160~180℃、180~220℃,机头温度为140~160℃。各项性能测定见表1。
比较例4
混合料中不加复合无机阻燃剂氢氧化铝与硼酸锌,先把低密度聚乙烯75份和线性低密度聚乙烯25份组成的基材、硬脂酸0.3份、氧化聚乙烯蜡2份、偶联剂KR-9S 0.5份、导电乙炔炭黑45份于搅拌器中混合14分钟;再将铜粉(325目)15份、抗氧剂10104份、抗氧剂DLTP 8份、聚氧乙烯双胺双胍盐35份、亚磷酸三(1,2,2,6,6-五甲基哌啶)酯7份依次加入并搅拌混合10分钟;再于高速捏合机内捏合6分钟,物料温度130℃,捏合机转速为500~800r/min,并完全粉碎;再通过同向、平行双螺杆挤出机挤出造粒,螺杆直径为(50~65)mm,长径比(20~26)∶1,螺杆转速为60~80r/min。加工条件:挤出温度140~160℃、160~180℃、180~220℃,机头温度为140~160℃。各项性能测定见表1。
由表1中各项数据看出,实施例5、6所得母料的综合性能较好,可以提高塑料产品性能。比较例1中不添加抗菌剂使母料抗菌率显著降低,抗菌防霉效果差;比较例2不添加抗氧剂和光稳定剂使母料耐热温度很低,耐老化性不好;比较例3不添加抗静电剂使母料体积固有电阻率很大,抗静电性不好;比较例4不加复合无机阻燃剂使母料氧指数很低,阻燃性达不到产品性能要求。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改,并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此,本发明不限于这里的实施例,本领域技术人员根据本发明的揭示,不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
表1

Claims (10)

1.一种抗菌耐老化抗静电塑料母料,其特征在于:该材料包括以下组分和重量份:聚乙烯100份、抗菌剂25~40份、分散剂1~3份、润滑剂0~1份、抗氧剂8~14份、光稳定剂5~10份、抗静电剂40~60份、偶联剂0.3~0.6份、金属颗粒0~20份、复合无机阻燃剂50~80份;
其中,所述的聚乙烯是由低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯组成,并且低密度聚乙烯与线性低密度聚乙烯比例为3:1~4:1。
2.根据权利要求1所述的塑料母料,其特征在于:所述的抗菌剂选自银系抗菌剂、玻璃粉、聚六亚甲基双胍盐、聚氧乙烯双胺双胍盐、聚己二胺胍盐中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的塑料母料,其特征在于:所述的分散剂选自聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、塑化聚乙烯蜡、聚α-甲基苯乙烯中的任意一种;所述的润滑剂选自硬脂酸、硬脂酸锂、N,N’-亚乙基双硬脂酸胺、硬脂酸锌中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的塑料母料,其特征在于:所述的抗氧剂选自N,N′-二(β-萘基)对苯二胺、硫代二丙酸十八酯、抗氧剂1010、抗氧剂DLTP、抗氧剂CA中的任意一种或几种的混合物。
5.根据权利要求1所述的塑料母料,其特征在于:所述的光稳定剂选自对,对’-异亚丙基双酚双水杨酸、亚磷酸三(1,2,2,6,6-五甲基哌啶)酯、水杨酸-4-叔丁基苯酯、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基三苯甲酮中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的塑料母料,其特征在于:所述的抗静电剂选自导电乙炔炭黑、乙二醇月桂酸酰胺、钠磺酸盐、抗静电剂SN、抗静电剂HK、抗静电剂HZ-1中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的塑料母料,其特征在于:所述的偶联剂选自乙烯基三氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、偶联剂KR-9S、γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的任意一种。
8.根据权利要求1所述的塑料母料,其特征在于:所述的金属颗粒选自铜粉或铁粉中的一种,并且均为325目;所述的复合无机阻燃剂选自氢氧化铝与硼酸锌,并且氢氧化铝与硼酸锌的质量比为2:1~3:1,其中氢氧化铝是经过500目过筛的。
9.一种根据权利要求1至8任一权利要求所述的塑料母料的制备方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:
(1)先把聚乙烯100份、润滑剂0~1份、分散剂1~3份、偶联剂0.3~0.6份、抗静电剂40~60份放于搅拌器中混合10~15min;再将金属颗粒0~20份、复合无机阻燃剂50~80份、抗氧剂8~14份、抗菌剂25~40份、光稳定剂5~10份依次加入,并搅拌混合6~10min;
(2)再将上述物料于高速捏合机内捏合4~10min,物料温度为110~140℃,捏合机转速为500~800r/min,并粉碎;
(3)再把上述捏合后的混合物通过同向、平行双螺杆挤出机挤出造粒;
其中,所述的聚乙烯是由低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯组成,并且低密度聚乙烯与线性低密度聚乙烯比例为3:1~4:1。
10.根据权利要求9所述的制备方法,其特征在于:所述的挤出机其螺杆直径为50~65mm,长径比为20:1~26:1,螺杆转速为60~80r/min,挤出温度:140~160℃、160~180℃、180~220℃,机头温度为140~160℃。
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