CN104558776A - 一种抗菌母料及其制备方法和抗菌人造草及其制备方法 - Google Patents

一种抗菌母料及其制备方法和抗菌人造草及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗菌母料及其制备方法和抗菌人造草及其制备方法，该抗菌母料由以重量百分比计的低密度聚乙烯20-30％、抗菌材料30-40％、增塑剂10-20％、丙酮10-20％、聚邻苯二甲酰胺(PPA)10-20％经双螺杆共挤加工成母粒。所述抗菌人造草的制备过程中在基础树脂中添加了本发明的抗菌母料，经过混合、挤出、拉伸、定型、落筒、加捻而成。本发明中将抗菌材料与低密度聚乙烯及PPA共挤加工成抗菌母粒，能够改善人造草的拉伸强度和挺度等性能；本发明所述的抗菌人造草在纺丝螺杆中热挤出，使得抗菌母粒与基础树脂融合，兼具抗拒性能和良好的加工性能。

Description

一种抗菌母料及其制备方法和抗菌人造草及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种抗菌母料及其制备方法和抗菌人造草及其制备方法。
背景技术
人造草坪是以非生命的塑料化纤为原料，采用人工方法制造的仿生态草坪，它不像天然草坪一样需要消耗生长必需的肥料、水等资源，养护简单，而且能够满足全天候高强度的运动需要。受到环境条件或者其它因素的制约，在许多不方便铺设天然草坪的场所。人造草克服了天然草几个主要的难点：一是在极端的气候条件下无法生长；二是一些国家和地区由于经济原因无法支付高昂的维护费用；三是在一些带有顶棚的体育场馆内无法种植。除了这些之外，人造草还具有使用频率高，铺装容易、维护保养简单、排水快捷的特点，这些优点都使得人造草具有广阔的发展空间；尤其是运动场，如：曲棍球、棒球、足球、网球、高尔夫球等运动场所，多用人造草坪替代天然草坪。
随着人造草技术的发展，目前的人造草在柔软度、挺度等性能上都在逐渐与天然草接近。而人造草坪长时间使用，也会留下各种细菌，久而久之，不利于人的健康。于是，使人造草坪具有抗菌效果将是一个重要的发展趋势；要获得具有抗菌效果的草坪，可以将抗菌材料添加到人造草原料中；然而抗菌材料的添加也会导致人造草的强度、拉伸性能等其他加工性能的下降，反而会导致人造草产品本身得质量下降。因此，既要使人造草具有抗菌效果，又能避免抗菌材料的添加对人造草性能的影响，关键是要增加抗菌母料与人造草基体树脂之间具有相容性。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种抗菌母料，该抗菌母料能与人造草基体树脂在较低温度下进行交联，并且与基体树脂具有良好的相容性；添加到人造草基体树脂中，既能使人造草具有抗菌效果，又能避免抗菌材料的添加对人造草性能的影响。
本发明的另一目的在于提供一种抗菌母料的制备方法，通过对加工工艺及参数条件的控制使得到的抗菌母料能与基体树脂之间具有良好的相容性，并保证其抗菌性能不受影响，工艺简单、易操作。
为实现上述目的本发明所采用的技术方案如下：
一种抗菌母料，该抗菌母料由以重量百分比计的以下原料制备而成：
低密度聚乙烯20-30％
抗菌材料30-40％
增塑剂10-20％
丙酮10-20％
聚邻苯二甲酰胺(PPA)10-20％。
进一步的方案，制备该抗菌母料的原料中，低密度聚乙烯的占原料总质量的25-30％。
进一步的方案，制备该抗菌母料的原料中，聚邻苯二甲酰胺的占原料总质量的15-20％。
进一步的方案，所述抗菌材料包括抗菌活性成分和载体；所述抗菌活性成分为银或其离子、铜或其离子、锌或其离子中的一种或两种混合；所述载体为氟石、硅藻土、陶瓷、活性炭中的一种。
进一步的方案，所述活性成分为银离子和铜离子按照摩尔比为1:0.2-0.5的比例混合。
一种抗菌母料的制备方法，该制备方法的步骤为：将低密度聚乙烯、抗菌材料、塑剂、丙酮混合均匀；加入75-90℃料斗中加热30分钟以上；然后在190-210℃的下采用双螺杆中挤出，冷却后切粒。
本发明还提供了一种抗菌人造草，在人造草原料基础树脂中添加了上述抗菌母料，获得一种具有抗菌性能和良好加工性能的抗菌人造草。具体方案如下。
一种抗菌人造草，是由以重量百分含量计的以下组分制备而成：
基础树脂50-90％；
本发明所述的抗菌母料1－40％；
着色母料0－30％；
加工助剂0－10％；
其中，所述基础树脂为聚乙烯、聚丙烯或尼龙中的一种或两种以上混合。
进一步的方案，所述抗菌人造草是由以重量百分含量计的以下组分制备而成：
基础树脂60-80％；
本发明所述的抗菌母料10-30％；
着色母料5-20％；
加工助剂2-5％。
具体地，上述方案中，所述加工助剂为抗氧剂、分散剂、增塑剂、阻燃剂中、抗老化剂、抗静电剂等中的一种或两种以上。
一种抗菌人造草的制备方法，该制备方法的步骤为按照配方量将基础树脂、抗菌母料、着色母料及加工助剂于纺丝螺杆挤出机中进行混合、挤出、拉伸、定型、落筒、加捻，即得人造抗菌草。其中纺丝螺杆挤出机在挤出过程中的温度为190-230℃。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
1.本发明所述的抗菌母粒保持了抗菌材料的抗菌性能，同时能够很好与人造草材料相容；
2.本发明中将抗菌材料与低密度聚乙烯及PPA共挤加工成抗菌母粒，在人造草加工过程中将该抗菌母粒加入到人造草原料中，由于PPA聚的抗拉强度高、弯曲模量高、硬度大、能抗长时间的拉伸蠕变；因此，本发明的抗菌母料能够改善人造草的拉伸强度和挺度等性能；
3.本发明所述的抗菌人造草在纺丝螺杆中热挤出，使得抗菌母粒与基础树脂融合，兼具抗拒性能和良好的加工性能。
下面结合具体的实施方式对本发明作进一步详细说明。
具体实施方式
一种抗菌母料，该抗菌母料由以重量百分比计的以下原料制备而成：
低密度聚乙烯20-30％
抗菌材料30-40％
增塑剂10-20％
丙酮10-20％
聚邻苯二甲酰胺(PPA)10-20％。
具体地，本发明中所采用的低密度聚乙烯的密度可选为0.91-0.92之间，分子量可选为150000-300000之间；进一步的方案，制备该抗菌母料的原料中，低密度聚乙烯的占原料总质量的25-30％。
由于PPA的抗拉强度高、弯曲模量高、硬度大、能抗长时间的拉伸蠕变，在聚合物的加工过程中，PPA迁移到可以起到润滑作用，减少聚合物熔融分解，保证了薄膜制品的强度和外观完好；在抗菌母料中，PPA能改善树脂的加工性，提高共挤出的挤出效率，降低树脂的加工温度。在本发明中PPA还能改善人造草草丝的拉伸强度、挺度和光泽度。进一步的方案，制备该抗菌母料的原料中，聚邻苯二甲酰胺的占原料总质量的15-20％。
进一步的方案，所述抗菌材料包括抗菌活性成分和载体；所述抗菌活性成分为银或其离子、铜或其离子、锌或其离子中的一种或两种混合；所述载体为氟石、硅藻土、陶瓷、活性炭等多孔材料中的一种。抗菌活性成分复合在载体孔材料的表面制成抗菌材料，在加工过程中与其他组分之间通过熔融挤出工艺形与其他组分融合。进一步的方案，所述活性成分为银离子和铜离子按照摩尔比为1:0.2-0.5的比例混合，银离子与铜离子复合使用具有协同作用，能相互促进增强抗菌的效果。但是由于铜离子有颜色，为了避免对产品的外观产生影响，需要控制铜离子的量，在本发明中最好对银离子与铜离子的配比进行控制；研究中发现当两者的摩尔比为1:0.2-0.5的比例混合时，具有较好的效果；其中两者的摩尔比为1:0.3时，效果最佳。
一种抗菌母料的制备方法，该制备方法的步骤为：将低密度聚乙烯、抗菌材料、塑剂、丙酮混合均匀；加入75-90℃料斗中加热30分钟以上；然后在190-210℃的下采用双螺杆中挤出，冷却后切粒。
一种抗菌人造草，是由以重量百分含量计的以下组分制备而成：
基础树脂50-90％；
本发明所述的抗菌母料1－40％；
着色母料0－30％；
加工助剂0－10％；
其中，所述基础树脂为聚乙烯、聚丙烯或尼龙中的一种或两种以上混合。
进一步的方案，所述抗菌人造草是由以重量百分含量计的以下组分制备而成：
基础树脂60-80％；
本发明所述的抗菌母料10-30％；
着色母料5-20％；
加工助剂2-5％。
上述方案中，所述加工助剂为抗氧剂、增塑剂、阻燃剂中、热稳定剂、紫外吸收剂、抗静电剂等中的一种或两种以上。所述的抗氧剂可以消除老化过程中生成的过氧化游离自由基，从而终止氧化的连锁反应，具体地，可以选自酚类(如受阻酚)、芳香族胺类、亚磷酸酯类、含硫酯类等化合物中的一种。本发明中所提及的增塑剂选择要求与树脂相容性好、塑化效率高、耐迁移、低挥发性；具体地，可以选自邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸丁苄酯(BBP)、邻苯二甲酸二仲辛酯(DCP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二异丁酯(DIBP)、邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二环己酯(DCHP)邻苯二甲酸二异癸酯(DIDP)中的一种或两种以上混合。所述阻燃剂可选自卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、磷-卤系阻燃剂，具体可选自氢氧化镁、氢氧化铝、磷酸酯(TDCPP)、聚磷酸铵，八溴醚，磷酸三苯酯，六溴环十二烷、MPP、硼酸锌，十溴二苯乙烷、十溴二苯醚、包覆红磷等阻燃剂中的一种或两种以上混合。所述紫外吸收剂可以选自水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类和受阻胺类；具体地可选自水杨酸苯酯、紫外线吸收剂UV-P、紫外线吸收剂UV-O、紫外线吸收剂UV-9、紫外线吸收剂UV-531、紫外线吸收剂UVP-327、光稳定剂AM-101、光稳定剂GW-540、光稳定剂744、2，4，6-三(2’正丁氧基苯基)-1，3，5-三嗪等中的一种或两种以上混合使用。所述抗静电剂选自十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐(SN)、三乙醇胺(TM)、硬脂酰胺丙基二甲基β羟乙基铵二氢磷酸盐(SP)、十二烷基二羟丙基硫酸甲脂胺(SH-105)、壬基酚(NP)、对壬基二苯醚磺酸钾(DPE)、脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基二甲基甜菜碱中的一种或两种以上混合。
一种抗菌人造草的制备方法，该制备方法的步骤为按照配方量将基础树脂、抗菌母料、着色母料及加工助剂于纺丝螺杆挤出机中进行混合、挤出、拉伸、定型、落筒、加捻，即得人造抗菌草。其中纺丝螺杆挤出机在挤出过程中的温度为190-230℃。
以下是本发明具体的实施例，在下述实施例中所涉及的原料或试剂均可以通过商业渠道购买得到。
实施例1
一种抗菌母料，该抗菌母料由以重量百分比计的以下原料制备而成，
低密度聚乙烯20％
抗菌材料40％
邻苯二甲酸二辛酯20％
丙酮10％
聚邻苯二甲酰胺(PPA)10％；
所述抗菌材料中为摩尔比为1:0.2的银离子和铜离子复合在硅藻土上；
将上述原料混合均匀后；加入75℃料斗中加热30分钟以上；然后在210℃的温度下采用双螺杆中挤出，冷却后切粒。
实施例2
一种抗菌母料，该抗菌母料由以重量百分比计的以下原料制备而成，
低密度聚乙烯25％
抗菌材料35％
邻苯二甲酸二环己酯15％
丙酮15％
聚邻苯二甲酰胺(PPA)10％；
所述抗菌材料中为摩尔比为1:0.3的银离子和铜离子复合在沸石上；
将上述原料混合均匀后；加入85℃料斗中加热30分钟以上；然后在200℃的温度下采用双螺杆中挤出，冷却后切粒。
实施例3
一种抗菌母料，该抗菌母料由以重量百分比计的以下原料制备而成，
低密度聚乙烯30％
抗菌材料30％
邻苯二甲酸二环己酯10％
丙酮10％
聚邻苯二甲酰胺(PPA)20％；
所述抗菌材料中为摩尔比为1:0.5的银离子和铜离子复合在活性炭上；
将上述原料混合均匀后；加入90℃料斗中加热30分钟以上；然后在190℃的温度下采用双螺杆中挤出，冷却后切粒。
实施例4
一种抗菌人造草，是由以重量百分含量计的以下组分制备而成：
聚乙烯60％；
实施例2所述的抗菌母料40％；
其制备方法为：按照配方量将基础树脂、抗菌母料、着色母料及加工助剂于纺丝螺杆挤出机中进行混合后于190℃挤出，再经过拉伸、定型、落筒、加捻，即得人造抗菌草。
实施例5
一种抗菌人造草，是由以重量百分含量计的以下组分制备而成：
聚丙烯50％；
实施例2所述的抗菌母料30％；
着色母料10％；
加工助剂10％；
其中加工助剂为质量比为1:1:1的抗氧化剂、增塑剂和阻燃剂。
其制备方法为：按照配方量将基础树脂、抗菌母料、着色母料及加工助剂于纺丝螺杆挤出机中进行混合后于200℃挤出，再经过拉伸、定型、落筒、加捻，即得人造抗菌草。
实施例6
一种抗菌人造草，是由以重量百分含量计的以下组分制备而成：
尼龙90％；
实施例2所述的抗菌母料5％；
着色母料1％；
加工助剂4％；
其中加工助剂为紫外线吸收剂UV-531；
其制备方法为：按照配方量将基础树脂、抗菌母料、着色母料及加工助剂于纺丝螺杆挤出机中进行混合后于230℃挤出，再经过拉伸、定型、落筒、加捻，即得人造抗菌草。
对比例1
一种抗菌人造草，是由以重量百分含量计的以下组分制备而成：
聚丙烯50％；
抗菌材料30％；
着色母料10％；
增塑剂10％；
其中加工助剂为紫外线吸收剂UV-531，抗菌材料为银离子复合的硅藻土；按照配方量将基础树脂、抗菌材料、着色母料及增塑剂于纺丝螺杆挤出机中进行混合、挤出、拉伸、定型、落筒、加捻，即得人造抗菌草。
性能测试
将上述实施例4-6及对比例1所述的抗菌人造草与底布(PP+纱罗底布)编织成草皮，最后通过背胶定型机涂胶，加工成抗菌人造草坪；使用钻石单丝规格为(草高50mm,行距5/8英寸,针密度15针/cm)按照GB/T20394-2006《体育用人造草国家标准》进行测试，测试项目及结果参见表1。
表1：检测结果
测试项目 实施例4 实施例5 实施例6 对比例1
草丝强度(N) 120 123 118 80
色牢度 4-5 4-5 4-5 4
拉丝加工性能 断丝少 断丝少 断丝少 断丝较多
热收缩率 8％ 8％ 8％ 8％
断裂伸长率 228％ 241％ 237％ 182％
草坪抗菌效果 高 高 高 低
草丝磨损量 5％ 3％ 3％ 9％
草丝回弹性能 无明显变形 无明显变形 无明显变形 扭曲
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种抗菌母料，其特征在于，该抗菌母料由以重量百分比计的以下原料制备而成：
低密度聚乙烯 20-30％
抗菌材料 30-40％
增塑剂 10-20％
丙酮 10-20％
聚邻苯二甲酰胺 10-20％。
2.根据权利要求1所述的抗菌母料，其特征在于，制备该抗菌母料的原料中，低密度聚乙烯的占原料总质量的25-30％。
3.根据权利要求1所述的抗菌母料，其特征在于，制备该抗菌母料的原料中，聚邻苯二甲酰胺的占原料总质量的15-20％。
4.根据权利要求1所述的抗菌母料，其特征在于，所述抗菌材料包括抗菌活性成分和载体；所述抗菌活性成分为银或其离子、铜或其离子、锌或其离子中的一种或两种混合；所述载体为氟石、硅藻土、陶瓷、活性炭中的一种。
5.根据权利要求4所述的抗菌母料，其特征在于，所述活性成分为银离子和铜离子按照摩尔比为1:0.2-0.5的比例混合。
6.一种如权利要求1所述的抗菌母料的制备方法，其特征在于，该制备方法的步骤为：将低密度聚乙烯、抗菌材料、塑剂、丙酮混合均匀；加入75-90℃料斗中加热30分钟以上；然后在190-210℃的下采用双螺杆中挤出，冷却后切粒。
7.一种抗菌人造草，其特征在于，其是由以重量百分含量计的以下组分制备而成：
基础树脂50-90％；
权利要求1-5任一项所述的抗菌母料1－40％；
着色母料0－30％；
加工助剂0－10％；
其中，所述基础树脂为聚乙烯、聚丙烯或尼龙中的一种或两种以上混合。
8.根据权利要求7所述的抗菌人造草，其特征在于，其是由以重量百分含量计的以下组分制备而成：
基础树脂60-80％；
权利要求1-5任一项所述的抗菌母料10-30％；
着色母料5-20％；
加工助剂2-5％。
9.根据权利要求7或8所述的抗菌人造草，其特征在于，所述加工助剂为抗氧剂、分散剂、增塑剂、阻燃剂中、抗老化剂、抗静电剂中的一种或两种以上。
10.一种如权利要求7或8所述的抗菌人造草的制备方法，其特征在于，该制备方法的步骤为按照配方量将基础树脂、抗菌母料、着色母料及加工助剂于纺丝螺杆挤出机中进行混合、挤出、拉伸、定型、落筒、加捻，即得人造抗菌草。
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