CN103214721B - 聚乙烯塑料滑梯防尘抗菌耐老化色母粒及制备方法 - Google Patents

聚乙烯塑料滑梯防尘抗菌耐老化色母粒及制备方法 Download PDF

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Abstract

一种用于聚乙烯(PE)塑料滑梯的防尘抗菌耐老化多功能色母粒，各组分的重量百分比为：防尘剂：12.5～17.5%；抗菌剂：15.0～20.0%；防老化剂：5.0～10.0%；着色剂：17.5～22.5%；分散润滑剂：7.5～12.5%；相容剂：0.5～2.0%；载体树脂：25.0～35.0%。其制备方法是：将抗菌剂、防老化剂、着色剂、分散润滑剂和载体树脂加入高速混合器混合10-20分钟，再加入防尘剂和相容剂搅拌5-10分钟，然后将混合料加入双螺杆挤出机140-150℃挤出，经冷却烘干切粒包装成所需母粒。防尘抗菌耐老化多功能色母粒可消除下游PE塑料成型加工工艺由粉尘带来的环境污染，实现了PE塑料的绿色化清洁生产。还具备载体树脂和分散润滑剂用量少、母粒成型能量和抗氧剂消耗低的特征，可广泛适用PE塑料的着色。

Description

聚乙烯塑料滑梯防尘抗菌耐老化色母粒及制备方法
技术领域
本发明涉及塑料着色技术领域，特别是涉及一种用于聚乙烯塑料滑梯的防尘抗菌耐老化多功能色母粒及制备方法。
背景技术
聚乙烯是通用塑料使用量最大的品种，广泛用于包装材枓、日常用品、办公用品、医疗用品、燃气输送、给水、排污、农业灌溉以及油田、化工、矿山和邮电通讯等领域。聚乙烯具有良好的耐热性、耐寒性和化学稳定性，具有较高的刚性、韧性和机械强度，不吸湿并具有好的防水蒸汽性能，无毒、易于成型加工，特别是其丰富的原料来源，便宜的材料价格而成为塑料滑梯的首选材料。
塑料滑梯属大型公共游乐设施，使用在公园、小区、超市、幼儿园等活泼的场合，塑料滑梯首先要具有鮮艳明亮的色彩和色彩保持能力，其次要具有防止灰尘污染和细菌生长的能力，还要具有较长的使用寿命。
聚乙烯分子的非极性特征使其表面自由能和表面张力较低，是一种典型的亲油性材料。这一特点使得其与极性聚合物和无机填料相容性差，吸水性差，难于粘结，染色难。
聚乙烯具有很高的电绝缘性，表面电阻高达1015-16Ω。 这种优异电绝缘性，使聚乙烯制品在使用中产生静电积累，对塑料产品特别是造成吸尘污染，影响外观装饰和使用性能，像塑料滑梯这种大型公共游乐设施吸尘污染后清洁困难。
聚乙烯也和其它聚合物一样，在光、热和氧的作用下发生热氧老化和光氧老化，HDPE韧性好，起始的相对伸长率高达500-600%，分子量为6.1万的纯HDPE树脂在亚热带地区暴晒8天就失去了相对伸长率，经阳光型老化箱试验120小时后分子量降低到初始值的一半。有机染料可给聚乙烯塑料滑梯带来鮮艳明亮的色彩，但在日光下它会很快褪色。由此可见，对聚乙烯塑料滑梯要求具有很高的耐老化性能。
随着人民生活水平的提高， 人们日益追求生活环境的舒适化，并日益重视卫生管理，对卫生用品、日用陶瓷品、水处理装置、食品包装、服装等耐用消费品的抗菌性有了较高的要求。塑料制品的抗菌性对创造洁净、健康环境具有重要作用，抗菌塑料的开发和应用为保护人类健康树起了一道绿色屏障，对于改善人类生存环境，减少疾病发生率，保护全民健康，具有十分重要的意义。对用于聚乙烯塑料滑梯这类直接接触人体的大型公共游乐设施则有更高的抗菌性要求
聚乙烯塑料的生产工艺目前使用的有色粉着色和粉料助剂直接添加工艺，有单一母粒着色和单一功能母粒添加工艺及粉料和母粒混合添加工艺。含粉料的加工工艺不但粉料分散不均匀，而且有污染生产环境的弱点；而单一母粒加工工艺则在需要着色时使用单一色母粒着色，需要耐气候性能时添加单一的热稳定剂母粒、单一的光稳定剂母粒、单一的抗氧剂母粒来使体系稳定化，需要抗菌性能时添加单一抗菌母粒赋予抗菌性能，需要防止灰尘污染时添加单一防尘母粒赋予防尘性能。添加单一母粒的方法使得在对聚乙烯综合性能具有较高要求时需要使用大量的载体树脂和分散润滑剂，并且由此带来加工过程中能量消耗高和抗氧剂消耗量高，下游成型加工的组分多，工艺复杂等缺点。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种用于聚乙烯塑料滑梯的防尘抗菌耐老化多功能色母粒。
本发明的技术方案是：一种用于聚乙烯塑料滑梯的防尘抗菌耐老化多功能色母粒，由防尘剂、抗菌剂、防老化剂、着色剂、分散润滑剂、相容剂和载体树脂组成，各组分的重量百分比为：防尘剂：12.5～17.5%；抗菌剂：15.0～20.0%；防老化剂：5.0～10.0%；着色剂：17.5～22.5%；分散润滑剂：7.5～12.5%；相容剂：0.5～2.0%；载体树脂：25.0～35.0%。
所述防尘剂是由脂肪酰胺和十八胺聚氧乙烯(2)醚或者是由脂肪酰胺和十二胺聚氧乙烯(2)醚按重量比1:2复配组成的混合物。由脂肪酰胺和十八胺聚氧乙烯(2)醚或十二胺聚氧乙烯(2)醚组成的复配防尘剂是一种非离子型表面活性剂，脂肪烃端伸向内部，酰胺端和聚氧乙烯(2) 醚端伸向空气，共同在表面吸附水分形成导电网络，降低体系表面电阻，达到抗静电防尘的效果。
所述抗菌剂为纳米粉体载银抗菌剂，由纳米粉体载银组成，具体为纳米TiO2粉体负载银离子抗菌剂或者是纳米凹凸棒粉体负载银离子抗菌剂。这种功能性纳米无机抗菌剂具有极其优异的抗菌效率，且安全无毒,时效长，缓释效果良好，具有普通银系抗菌剂所不能比拟的光稳定性和热稳定性，赋予聚乙烯体系极其优异抗菌性能。        
    所述防老剂由光稳定剂UV-327、受阻胺光稳定剂770、抗氧剂1010或者是抗氧剂225、抗氧剂1076和辅助抗氧剂DLTP或者是DSTP按重量比1:2：2:1:1组成。
所述着色剂由色粉和纳米CaCO3按重量比1:9～19组成，其功能是给聚乙烯着色。色粉为酞菁蓝体系或者是透明EG红体系或者是透明黄G114#体系，更换色粉体系可得到一系列不同颜色的色母粒。纳米CaCO3作为体质颜料和填料使用，可降低体系的收缩率，增强增韧。
所述分散润滑剂由双乙撑硬脂酸酰胺和硬脂酸锌按重量比2:1组成混合物。分散润滑剂起分散作用，且具备内外润滑和脱膜作用。
所述相容剂为聚乙烯接枝马来酸酐或者是聚丙烯接枝马来酸酐或者是聚丙烯接枝马来酸酐和聚乙烯接枝马来酸酐混合物。其接枝率为0.5～1.5%，相容于载体树脂与防尘剂或防老剂之间，偶联于载体树脂与抗菌剂或无机颜料之间，调节防尘剂或防老剂向表面迁移速率。
所述载体树脂为线性低密聚乙烯或者是低密度聚乙烯或者是乙烯-醋酸乙烯酯共聚树脂或者是上述几种树脂的组合。熔融指数3～40g/10min，即温度230℃，压力0.304 MPa，加入这种同类或类似载体树脂的色母粒不会影响聚乙烯塑料制品的综合性能。
聚乙烯老化过程主要是光氧老化和热氧老化，是自由基反应历程。其老化机理如下所示：
光稳定剂UV-327吸收紫外线，减少自由基的产生，抗氧剂1076、抗氧剂1010终止自由基链反应，辅助抗氧剂DSTP分解氧化反应产生的过氧化物。
受阻胺光稳定剂770是一种多功能高效光稳定剂，化学名称为双（2，2，6，6-四甲基哌啶基）葵二酸酯，在光氧化条件下反应生成羟胺中间体，N，N双取代的羟胺是很有效的抗氧剂。羟胺按链断裂给予体作用机理与过氧化自由基反应，再生成氮氧自由基，羟胺中间体视作氮氧自由基的贮存库，受阻胺光稳定剂770防老化反应如图1所示。
光稳定剂受阻胺770和抗氧剂及辅助抗氧剂之间具有良好的协同效益，能提高耐热性，受阻胺770和紫外线吸收剂UV-327之间具有良好的协同效益，能进一步提高光稳定性，有效地防止聚乙烯塑料的老化。
本发明还提供了一种用于聚乙烯塑料滑梯防尘抗菌耐老化多功能色母粒的制备方法，其制备方法如下：
将抗菌剂、防老化剂、着色剂、分散润滑剂和载体树脂加入高速混合器混合10-20分钟，再加入防尘剂和相容剂搅拌5-10分钟，然后将混合料加入双螺杆挤出机140-150℃挤出，经冷却烘干切粒包装成所需母粒。
本发明与现有技术相比具有如下特点：
1、本发明提供的用于聚乙烯塑料滑梯防尘抗菌耐老化的多功能色母粒集着色、防尘、抗菌、防老化于一体，能充分满足聚乙烯塑料滑梯的着色要求、防尘要求、抗菌要求和作为户外使用产品的耐气候要求，使着色聚乙烯塑料保持不变色、不脆裂、永久抗菌和防尘的特征。
2、本发明提供的防尘抗菌耐老化多功能色母粒可消除下游聚乙烯塑料成型加工工艺由粉尘带来的环境污染，实现了聚乙烯塑料的绿色化清洁生产。同时还具备载体树脂和分散润滑剂用量少、母粒成型能量和抗氧剂消耗低、下游材料成型加工工艺加料简单的特征，可广泛适用聚乙烯塑料的着色。
以下结合具体实施方式对本发明作进一步描述。
附图说明
附图1为受阻胺光稳定剂770防老化反应图。
具体实施方式
实施例一、一种用于聚乙烯塑料滑梯的防尘抗菌耐老化多功能色母粒，由防尘剂、抗菌剂、防老化剂、着色剂、分散润滑剂、相容剂和载体树脂组成，各组分的重量百分比为：防尘剂：13.5%；抗菌剂：20.0%；防老化剂：7.0%；着色剂：20.0%；分散润滑剂：9.5%；相容剂：1.0%；载体树脂：29.0%。
所述防尘剂是由脂肪酰胺和十二胺聚氧乙烯(2)醚按重量比1:2复配组成；
所述抗菌剂为纳米TiO2粉体负载银离子抗菌剂；
    所述防老剂由光稳定剂UV-327、受阻胺光稳定剂770、抗氧剂1010、抗氧剂1076和辅助抗氧剂DSTP按重量比1:2:2:1:1组成；
所述着色剂由酞菁蓝体系和纳米CaCO3按重量比1:9组成；
所述分散润滑剂由EBS和硬脂酸锌按重量比2:1混合组成；
所述相容剂为聚乙烯接枝马来酸酐；
所述载体树脂为线性低密聚乙烯。
其制备方法如下：
将抗菌剂、防老化剂、着色剂、分散润滑剂和载体树脂加入高速混合器混合10-20分钟，再加入防尘剂和相容剂搅拌5-10分钟，然后将混合料加入双螺杆挤出机140-150℃挤出，经冷却烘干切粒包装成所需母粒。
高密度聚乙烯塑料样板的成型及测试：
将聚乙烯塑料滑梯用多功能色母粒和基体高密度聚乙烯树脂母粒按8：92混合挤出成板，按GB1410-89《固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法》，用高阻计测得表面电阻系数为8.2×109。按QB/T2591-2003《抗菌塑料抗菌性试验方法》，测得抗菌率为：99.47%， 24h培养的试样上菌落数4.6×103 （参比样为8.7×105 ）。按GB/T1642.2-1999进行加速老化试验，氙灯老化500h，变色评级按ISO105-A02《评定变色用灰色样卡》进行，变色灰标评级为色牢度4级。延伸率按GB/T1040-92进行测试，延伸率为410%（样品初值为520% ）延伸率保持率为78.9%。
实施例二、一种用于聚乙烯塑料滑梯的防尘抗菌耐老化多功能色母粒，由防尘剂、抗菌剂、防老化剂、着色剂、分散润滑剂、相容剂和载体树脂组成，各组分的重量百分比为：防尘剂：13.5%；抗菌剂：20.0%；防老化剂：7.0%；着色剂：20.0%；分散润滑剂：9.5%；相容剂：1.0%；载体树脂：29.0%。
所述防尘剂是由脂肪酰胺和十二胺聚氧乙烯(2)醚按重量比1:2复配组成；
所述抗菌剂为纳米TiO2粉体负载银离子抗菌剂；
    所述防老剂由光稳定剂UV-327、受阻胺光稳定剂770、抗氧剂225、抗氧剂1076和辅助抗氧剂DLTP按重量比1:2:2:1:1组成；
所述着色剂由透明EG红体系和纳米CaCO3按重量比1:19组成；
所述分散润滑剂由EBS和硬脂酸锌按重量比2:1混合组成；
所述相容剂为聚乙烯接枝马来酸酐；
所述载体树脂为线性低密聚乙烯。
其制备方法如下：
将抗菌剂、防老化剂、着色剂、分散润滑剂和载体树脂加入高速混合器混合10-20分钟，再加入防尘剂和相容剂搅拌5-10分钟，然后将混合料加入双螺杆挤出机140-150℃挤出，经冷却烘干切粒包装成所需母粒。
高密度聚乙烯塑料样板的成型及测试：
将聚乙烯塑料滑梯用多功能色母粒和基体高密度聚乙烯树脂母粒按8：92混合挤出成板，按GB1410-89《固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法》，用高阻计测得表面电阻系数为7.6×109。按QB/T2591-2003《抗菌塑料抗菌性试验方法》，测得抗菌率为：99.58%， 24h培养的试样上菌落数3.6×103 （参比样为8.7×105 ）。按GB/T1642.2-1999进行加速老化试验，氙灯老化500h，变色评级按ISO105-A02《评定变色用灰色样卡》进行，变色灰标评级为色牢度4级。延伸率按GB/T1040-92进行测试，延伸率为406%（样品初值为520% ）延伸率保持率为78.1%。
实施例三、一种用于聚乙烯塑料滑梯的防尘抗菌耐老化多功能色母粒，由防尘剂、抗菌剂、防老化剂、着色剂、分散润滑剂、相容剂和载体树脂组成，各组分的重量百分比为：防尘剂：15.0%；抗菌剂：15.0%；防老化剂：7.0%；着色剂：20.0%；分散润滑剂：10.0%；相容剂：1.0%；载体树脂：32.0%。
所述防尘剂是由脂肪酰胺和十八胺聚氧乙烯(2)醚按重量比1:2复配组成；
所述抗菌剂为纳米TiO2粉体负载银离子抗菌剂；
    所述防老剂由光稳定剂UV-327、受阻胺光稳定剂770、抗氧剂1010、抗氧剂1076和辅助抗氧剂DSTP按重量比1:2:2:1:1组成；
所述着色剂由透明黄G114#体系和纳米CaCO3按重量比1:19组成；
所述分散润滑剂由EBS和硬脂酸锌按重量比2:1混合组成；
所述相容剂为聚乙烯接枝马来酸酐；
所述载体树脂为线性低密聚乙烯。
其制备方法如下：
将抗菌剂、防老化剂、着色剂、分散润滑剂和载体树脂加入高速混合器混合10-20分钟，再加入防尘剂和相容剂搅拌5-10分钟，然后将混合料加入双螺杆挤出机140-150℃挤出，经冷却烘干切粒包装成所需母粒。
线性低密聚乙烯塑料样板的成型及测试：
将聚乙烯塑料滑梯用多功能色母粒和基体线性低密聚乙烯树脂母粒按8：92混合挤出成板，按GB1410-89《固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法》，用高阻计测得表面电阻系数为2.2×109。，按QB/T2591-2003《抗菌塑料抗菌性试验方法》，测得抗菌率为:99.13%， 24h培养的试样上菌落数7.6×103 （参比样为8.7×105 ）。按GB/T1642.2-1999进行加速老化试验，氙灯老化500h，变色评级按ISO105-A02《评定变色用灰色样卡》进行，变色灰标评级为色牢度3-4级。延伸率按GB/T1040-92进行测试，延伸率为425%（样品初值为520%）延伸率保持率为81.7%。

Claims (2)

1.一种用于聚乙烯塑料滑梯的防尘抗菌耐老化多功能色母粒，其特征是：由防尘剂、抗菌剂、防老化剂、着色剂、分散润滑剂、相容剂和载体树脂组成，各组分的重量百分比为：防尘剂：12.5～17.5%；抗菌剂：15.0～20.0%；防老化剂：5.0～10.0%；着色剂：17.5～22.5%；分散润滑剂：7.5～12.5%；相容剂：0.5～2.0%；载体树脂：25.0～35.0%；
所述防尘剂是由脂肪酰胺和十八胺聚氧乙烯(2)醚或者是由脂肪酰胺和十二胺聚氧乙烯(2)醚按重量比1:2复配组成的混合物；
所述抗菌剂为纳米TiO2粉体负载银离子抗菌剂或者是纳米凹凸棒粉体负载银离子抗菌剂；
    所述防老剂由光稳定剂UV-327、受阻胺光稳定剂770、抗氧剂1010或者是抗氧剂225、抗氧剂1076和辅助抗氧剂DLTP或者是DSTP按重量比1:2:2:1:1组成；
所述着色剂由色粉和纳米CaCO3按重量比1:9～19组成；
所述分散润滑剂由EBS和硬脂酸锌按重量比2:1组成混合物；
所述相容剂为聚乙烯接枝马来酸酐或者是聚丙烯接枝马来酸酐或者是聚丙烯接枝马来酸酐和聚乙烯接枝马来酸酐混合物；
所述载体树脂为线性低密聚乙烯或者是低密度聚乙烯或者是乙烯-醋酸乙烯酯共聚树脂或者是上述几种树脂的组合。
2.根据权利要求1所述一种用于聚乙烯塑料滑梯防尘抗菌耐老化多功能色母粒的制备方法，其特征是：将抗菌剂、防老化剂、着色剂、分散润滑剂和载体树脂加入高速混合器混合10-20分钟，再加入防尘剂和相容剂搅拌5-10分钟，然后将混合料加入双螺杆挤出机140-150℃挤出，经冷却烘干切粒包装成所需母粒。
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