CN103724816A - 一种低收缩、抗菌改性聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低收缩、抗菌改性聚丙烯复合材料及其制备方法，由以下重量百分比计的原料组成：聚丙烯80～93.9％，氧化锌晶须5～15％，相容剂1～3％，抗氧剂0.1～2％，其他助剂0～3％。本发明利用四针状氧化锌晶须特殊的立体四针状结构，使其在组合物中起到具有完全各向同性的增强、改性作用，保证了材料和制品的力学性能、尺寸均匀性，尖端纳米活性；同时其非严格化学配比的半导体特性，使其具有释放活性氧的作用，宏观表现为高效、广谱、持久的抗菌和环境净化作用。将四针状氧化锌晶须加入聚丙烯中，所制备的改性聚丙烯材料具有收缩率低，尺寸稳定性好，同时赋予了聚丙烯材料抗菌净化性能。可用于制作对产品尺寸要求高的汽车零部件。

Description

一种低收缩、抗菌改性聚丙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种低收缩、抗菌改性聚丙烯复合材料及其制备方法，是一种工艺简单、综合性能良好的改性聚丙烯材料，可以用于制备一些对尺寸稳定、抗菌要求高的制品。
背景技术
聚丙烯是五大类通用塑料之一，由于其原料来源丰富、价格便宜、易于加工成型、产品综合性能优良，因此用途非常广泛，已成为通用树脂中发展最快的品种，广泛应用于汽车内外饰件产品中。但是聚丙烯存在的一个明显缺点就是成型收缩率比较大，抗蠕变性差，制品尺寸稳定性差。而应用于汽车仪表板、门板等汽车内饰时，对产品的尺寸稳定性要求越来越高；同时汽车作为一个密闭的空间，空气流通差，汽车内饰产生的甲醛、苯、TVOC等有害有机物不容易散发，而且容易产生细菌；
通常加入普通晶须、玻璃纤维等可以大幅度降低材料的收缩率，改善聚丙烯的刚性及尺寸稳定性。但是这些填料的加入会产生翘曲及外观方面的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低收缩、抗菌改性聚丙烯复合材料，以解决现有技术的上述问题。
本发明的另一个目的是提供这种复合材料的制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现。
一种低收缩、抗菌改性聚丙烯复合材料，由以下重量百分比计的原料组成：
Figure BDA0000439614720000011
Figure BDA0000439614720000021
本发明所述的聚丙烯为在230℃×2.16Kg的测试条件下，熔体流动速率为5～30g/10min的共聚聚丙烯。
所述的氧化锌晶须（T-ZnOw）为四针状、单晶体铅锌矿结构，其真实密度在5.1-5.5g/cm3，表观密度0.1-0.3g/cm3。
所述的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，其熔体流动速率为30～50g/10min（测试条件：230℃×2.16kg），接枝率0.8～1.2%。
所述的抗氧剂为主抗氧剂和辅抗氧剂，其中主抗氧剂选自受阻酚和硫酯类抗氧剂中的一种或几种混合。具体为3114、1010和DSTP中的一种或几种混合；辅抗氧剂选用亚磷酸盐和酯类抗氧剂中的一种或几种混合。具体为为618和168中的一种或两种混合。
所述的其他添加剂是各种润滑剂、抗紫外线剂和颜料。
制备这种低收缩、抗菌改性聚丙烯的方法，其步骤如下：
1）按重量配比称取原料；
2）将除氧化锌晶须以外的原料置于高速混合器中干混3～5分钟；
3）将步骤2）混合好的原料放入双螺杆挤出机中挤出造粒，其中氧化锌晶须通过侧喂料添加，螺杆转速为180～600转/分，温度为一区190～200℃，二区200～220℃，三区220～235℃,四区215～220℃；整个挤出过程的停留时间为1～2分钟，压力为12～18MPa。
本发明的有益效果为：1、本发明利用四针状氧化锌晶须的特殊结构—立体四针状结构，使其在组合物中起到具有完全各向同性的增强、改性作用，保证了材料和制品的力学性能、尺寸均匀性，由于结构的特殊性，使其表现出特殊的尖端纳米活性；同时其非严格化学配比的半导体特性，使其具有释放活性氧的作用，宏观表现为高效、广谱、持久的抗菌和环境净化作用。2、将四针状氧化锌晶须加入聚丙烯中，所制备的改性聚丙烯材料具有收缩率低，尺寸稳定性好，同时赋予了聚丙烯材料抗菌净化性能。3、可用于制作对产品尺寸要求高的汽车零部件。
具体的实施方式
下面结合实施例，对本发明做进一步的详细说明。
在实施例及对比例复合材料配方中，聚丙烯为燕山石油化工股份有限公司生产的共聚聚丙烯，商品名为K9026，其熔体流动速率为26g/10min（测试条件：230℃×2.16Kg）；所述的氧化锌晶须为成都交大晶宇科技有限公司生产的T-ZnOw，商品名为四针氧化锌晶须，密度在5.3g/cm3；相容剂为南京德巴化工有限公司生产的马来酸酐接枝聚丙烯，熔体流动速率为50g/10min，接枝率0.8%。主抗氧剂选用英国ICE公司生产的DSTP，化学名为硫代二丙酸十八酯，以及Ciba公司生产的3114，化学名为3,5-二叔丁基-4-羟基苄基磷酸二乙酯。辅抗氧剂为Ciba公司生产的168，化学名称为三（2,4-二叔丁基苄基）亚磷酸酯。
将除氧化锌晶须外的所有组份加入高速混合器中，以高于600r/min的转速干混3～5分钟。将混合好的原料放入双螺杆挤出机中挤出造粒，通过侧向喂料的方法，将氧化锌晶须加入到挤出机中，螺杆转速为180～600转/分，温度为一区190～200℃，二区200～220℃，三区220～235℃,四区215～220℃；整个挤出过程的停留时间为1～2分钟，压力为12～18MPa。
性能评价及实行标准：
将按上述方法完成造粒的粒子材料至于100℃的鼓风干燥箱中干燥2～3小时，然后再将干燥好的粒料在注射成型机上进行注射成型制样。
熔体流动速率测试按照ISO1133进行，测试条件为230℃×2.16Kg；拉伸性能按照ISO527进行，试样尺寸为170×10×4mm，拉伸速度为50mm/min；弯曲性能测试按照ISO178进行，试样尺寸为80×10×4mm，弯曲速度为2mm/min，跨距为64mm；简支梁冲击按ISO180进行，试样尺寸为80×10×4mm，缺口深度为试样厚度的三分之一；收缩率按ISO2577进行，样板尺寸为150×100×3.2mm。
抗菌性能参照轻工标准QB/T2591-2003，贴膜法，考察24小时的抗菌率，菌落总数参考GB/T4789.2-2003测试计数。抗菌率的计算如下：
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。
材料的综合性能通过测试所得的缺口冲击强度、拉伸强度、弯曲模量、收缩率和抗菌率数值进行评判。实施例配方及各项性能测试结果见下列各表：
表1实施例1～6及对比例1～5配方（重量％）。
Figure BDA0000439614720000041
表2实施例1～7及对比例1～4测试结果
Figure BDA0000439614720000042
从实施例1～3对比例1、2的对比可以看出，在聚丙烯材料中添加氧化锌晶须可以明显降低材料的收缩率，同时也能提高材料的弯曲模量及抗菌性能；从实施例2、4、5对比例2、3的对比可以看出，相容剂的加入可以提高氧化锌晶须与聚丙烯基料的分散及相容性，从而对降低材料的收缩率有帮助，也能提高材料的抗菌性能，在与氧化锌晶须的共同作用下，能够得到低收缩的抗菌改性聚丙烯材料。

Claims (8)

1.一种低收缩、抗菌改性聚丙烯复合材料，其特征在于：由以下重量百分比计的原料组成：
Figure FDA0000439614710000011
2.根据权利要求1所述的一种低收缩、抗菌改性聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的聚丙烯为在230℃×2.16Kg的测试条件下，熔体流动速率为5～30g/10min的共聚聚丙烯。
3.根据权利要求1所述的一种低收缩、抗菌改性聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的氧化锌晶须为四针状、单晶体铅锌矿结构，其真实密度在5.1-5.5g/cm3，表观密度0.1-0.3g/cm3。
4.根据权利要求1所述的一种低收缩、抗菌改性聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，在230℃×2.16kg测试条件下，其熔体流动速率为30～50g/10min，接枝率0.8～1.2%。
5.根据权利要求1所述的一种低收缩、抗菌改性聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的抗氧剂为主抗氧剂和辅抗氧剂，其中主抗氧剂选自受阻酚和硫酯类抗氧剂中的一种或几种混合；辅抗氧剂选用亚磷酸盐和酯类抗氧剂中的一种或几种混合。
6.根据权利要求5所述的一种低收缩、抗菌改性聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的主抗氧剂为3114、1010和DSTP中的一种或几种混合；辅抗氧剂为618和168中的一种或两种混合。
7.根据权利要求5所述的一种低收缩、抗菌改性聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的其他添加剂是各种润滑剂、抗紫外线剂和颜料。
8.一种制备权利要求1所述低收缩、抗菌改性聚丙烯的方法，其特征在于：其步骤如下：
1）按重量配比称取原料；
2）将除氧化锌晶须以外的原料置于高速混合器中干混3～5分钟；
3）将步骤2）混合好的原料放入双螺杆挤出机中挤出造粒，其中氧化锌晶须通过侧喂料添加，螺杆转速为180～600转/分，温度为一区190～200℃，二区200～220℃，三区220～235℃,四区215～220℃；整个挤出过程的停留时间为1～2分钟，压力为12～18MPa。
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