CN104927203A - 一种抗氧化抗菌聚丙烯材料及其制备方法 - Google Patents

一种抗氧化抗菌聚丙烯材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗氧化抗菌聚丙烯材料及其制备方法，包括聚丙烯、填充剂、增韧剂、抗氧化剂、抗菌剂、分散剂、紫外线吸收剂，通过混合挤出造粒制成，与传统聚丙烯材料及制备方法相比具有如下明显优点：a)成品具有抗氧化性能优异、抗菌效果佳、抗菌持久性强的优点；b）制备方法科学系统，减少了制备过程中的损失，易于操作及工业化生产c）机械性能优异，可广泛应用于小家电和厨卫用具。

Description

一种抗氧化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，尤其涉及一种抗氧化抗菌聚丙烯材料及其制备方法。
背景技术
塑料制品无处不在，人们对它们的接触非常频繁，但各种塑料制品表面容易受到污染和滋生细菌，会对使用和接触它们的人们的健康构成一定的威胁。如果赋予这些塑料制品材料本身以抗菌或杀菌功能，无疑是提高人类健康水平的途径之一。发达国家对具有抗菌功能的塑料研制开始于20世纪80年代初期，已经进入了实用化阶段。随着生活水平的提高，具有抗菌和杀菌功能的各种塑料有着广阔的前景。
聚丙烯材料一度是塑料的主要构成来源，如何研究出一种抗氧化和抗菌能力兼具的聚丙烯材料对塑料的抗菌抗氧化能力的提高将会带来突破性的的进展。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术存在的问题，本发明的第一目的是提出了一种抗氧化性能优异、抗菌效果佳、抗菌持久性强、机械性能优异、应用广泛的抗氧化抗菌聚丙烯材料。
本发明的第二目的是提出了上述抗氧化抗菌聚丙烯材料的制备方法。
技术方案：为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种抗氧化抗菌聚丙烯材料，包括以下以质量计算的制备原料：聚丙烯100份、填充剂25-35份、增韧剂5-15份、抗氧化剂0.1-0.5份、抗菌剂0.2-0.8份、分散剂0.5-1.5份、紫外线吸收剂0.1-1.5份。
更进一步的，所述抗氧化剂为为TiO2 –g–KH–570/PMA。
更进一步的，所述TiO2 –g–KH–570/PMA的制备方法为：将4.5g纳米TiO2溶于300mL无水乙醇中，超声振荡30min后倒入三口烧瓶内；另将4.5gKH–570溶于10mL无水乙醇中后也倒入所述三口烧瓶内，搅拌、回流，75℃~80℃下反应4h，结束后离心分离，重复3次，得到TiO2 –g–KH–570，将TiO2 –g–KH–570进行搅拌、超声分散1h后加热至80℃，通氮气，加入0.30g BPO，以20滴/min的速率缓慢滴入单体MA45ml，反应3h后离心分离得到下层产物，在300mL无水乙醇中搅拌1h后再次离心分离，重复洗涤4~5遍至清液中无PMA为止，获得TiO2 –g–KH–570/PMA。
更进一步的，所述三口烧瓶为500mL三口烧瓶。
更进一步的，所述离心分离的离心速率为16000r/min，离心时间为15min。
更进一步的，所述抗菌剂为Zeomic XAW10D，Zeomic XAW10D是日本Sinanen Zeomic公司生产的载银沸石抗菌剂，即载银或载银和锌A型沸石，含银为2.1%~2.5%（质量分数），对各类细菌的MFRC为62.5~500mg/L，对真菌类的MFRC为500~~1000mg/L。
上述抗氧化抗菌聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）称取所需原料的各组分：聚丙烯100份、填充剂25-35份、增韧剂5-15份、抗菌剂0.2-0.8份、分散剂0.5-1.5份、紫外线吸收剂0.1-1.5份；
（2）制备抗氧化剂TiO2 –g–KH–570/PMA：将4.5g纳米TiO2溶于300mL无水乙醇中，超声振荡30min后倒入三口烧瓶内；另将4.5gKH–570溶于10mL无水乙醇中后也倒入所述三口烧瓶内，搅拌、回流，75℃~80℃下反应4h，结束后离心分离，重复3次，得到TiO2 –g–KH–570，将TiO2 –g–KH–570进行搅拌、超声分散1h后加热至80℃，通氮气，加入0.30g BPO，以20滴/min的速率缓慢滴入单体MA45ml，反应3h后离心分离得到下层产物，在300mL无水乙醇中搅拌1h后再次离心分离，重复洗涤4-5次至清液中无PMA为止，获得TiO2 –g–KH–570/PMA；
（3）称取步骤（2）制备的抗氧化剂TiO2 –g–KH–570/PMA0.1-0.5份，与步骤（1）称取的各组分原料在高速混合机中进行混合；
（4）将步骤（3）得到的混合组分置于双螺杆挤出机中熔融后挤出、造粒得到所需抗氧化抗菌聚丙烯材料。
更进一步的，所述步骤（4）中的双螺杆挤出机的各段工艺参数设置为：一区喂料段温度为200-210℃；二区压缩段温度为210-220℃；三区计量段温度为220-225℃；四区机头温度为225-230℃；机头温度225℃；螺杆转速350-400r/min，真空度–0.03-–0.06Mpa。
 有益效果：本发明提供的一种抗氧化抗菌聚丙烯材料及其制备方法，包括聚丙烯、填充剂、增韧剂、抗氧化剂、抗菌剂、分散剂、紫外线吸收剂，通过混合挤出造粒制成，与传统聚丙烯材料及制备方法相比具有如下明显优点：a) 成品具有抗氧化性能优异、抗菌效果佳、抗菌持久性强的优点；b）制备方法科学系统，减少了制备过程中的损失，易于操作及工业化生产c）机械性能优异，可广泛应用于小家电和厨卫用具。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明：
实施例1：
一种抗氧化抗菌聚丙烯材料，包括以下以质量计算的制备原料：聚丙烯100份、填充剂25份、增韧剂5份、抗氧化剂0.1份、抗菌剂0.2份、分散剂0.5份、紫外线吸收剂0.1份。
其中，抗氧化剂为为TiO2 –g–KH–570/PMA；所述抗菌剂为Zeomic XAW10D，Zeomic XAW10D是日本Sinanen Zeomic公司生产的载银沸石抗菌剂，即载银或载银和锌A型沸石，含银为2.1%~2.5%（质量分数），对各类细菌的MFRC为62.5~500mg/L，对真菌类的MFRC为500~~1000mg/L。
上述抗氧化抗菌聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）称取所需原料的各组分：聚丙烯100份、填充剂25份、增韧剂5份、抗菌剂0.2份、分散剂0.5份、紫外线吸收剂0.1份；
（2）制备抗氧化剂TiO2 –g–KH–570/PMA：将4.5g纳米TiO2溶于300mL无水乙醇中，超声振荡30min后倒入三口烧瓶内；另将4.5gKH–570溶于10mL无水乙醇中后也倒入所述三口烧瓶内，搅拌、回流，75℃℃下反应4h，结束后离心分离，离心速率为16000r/min，离心时间为15min，重复3次，得到TiO2 –g–KH–570，将TiO2 –g–KH–570进行搅拌、超声分散1h后加热至80℃，通氮气，加入0.30g BPO，以20滴/min的速率缓慢滴入单体MA45ml，反应3h后离心分离得到下层产物，在适量无水乙醇中搅拌1h后再次离心分离，重复洗涤4次至清液中无PMA为止，获得TiO2 –g–KH–570/PMA；
（3）称取步骤（2）制备的抗氧化剂TiO2 –g–KH–570/PMA0.1份，与步骤（1）称取的各组分原料在高速混合机中进行混合；
（4）将步骤（3）得到的混合组分置于双螺杆挤出机中熔融后挤出、造粒得到所需抗氧化抗菌聚丙烯材料；其中，双螺杆挤出机的各段工艺参数设置为：一区喂料段温度为200℃；二区压缩段温度为210℃；三区计量段温度为220℃；四区机头温度为225℃；机头温度225℃；螺杆转速350r/min，真空度为–0.03Mpa。
实施例2：
一种抗氧化抗菌聚丙烯材料，包括以下以质量计算的制备原料：聚丙烯100份、填充剂35份、增韧剂15份、抗氧化剂0.5份、抗菌剂0.8份、分散剂1.5份、紫外线吸收剂1.5份。
其中，抗氧化剂为为TiO2 –g–KH–570/PMA；所述抗菌剂为Zeomic XAW10D，Zeomic XAW10D是日本Sinanen Zeomic公司生产的载银沸石抗菌剂，即载银或载银和锌A型沸石，含银为2.1%~2.5%（质量分数），对各类细菌的MFRC为62.5~500mg/L，对真菌类的MFRC为500~~1000mg/L。
上述抗氧化抗菌聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）称取所需原料的各组分：聚丙烯100份、填充剂35份、增韧剂15份、抗菌剂0.8份、分散剂1.5份、紫外线吸收剂1.5份；
（2）制备抗氧化剂TiO2 –g–KH–570/PMA：将4.5g纳米TiO2溶于300mL无水乙醇中，超声振荡30min后倒入三口烧瓶内；另将4.5gKH–570溶于10mL无水乙醇中后也倒入所述三口烧瓶内，搅拌、回流， 80℃下反应4h，结束后离心分离，离心速率为16000r/min，离心时间为15min，重复3次，得到TiO2 –g–KH–570，将TiO2 –g–KH–570进行搅拌、超声分散1h后加热至80℃，通氮气，加入0.30g BPO，以20滴/min的速率缓慢滴入单体MA45ml，反应3h后离心分离得到下层产物，在适量无水乙醇中搅拌1h后再次离心分离，重复洗涤5次至清液中无PMA为止，获得TiO2 –g–KH–570/PMA；
（3）称取步骤（2）制备的抗氧化剂TiO2 –g–KH–570/PMA0.5份，与步骤（1）称取的各组分原料在高速混合机中进行混合；
（4）将步骤（3）得到的混合组分置于双螺杆挤出机中熔融后挤出、造粒得到所需抗氧化抗菌聚丙烯材料；其中，双螺杆挤出机的各段工艺参数设置为：一区喂料段温度为210℃；二区压缩段温度为220℃；三区计量段温度为225℃；四区机头温度为230℃；机头温度225℃；螺杆转速400r/min，真空度为–0.06Mpa。
实施例3：
一种抗氧化抗菌聚丙烯材料，包括以下以质量计算的制备原料：聚丙烯100份、填充剂30份、增韧剂10份、抗氧化剂0.5份、抗菌剂0.5份、分散剂0.5份、紫外线吸收剂0.5份。
其中，抗氧化剂为为TiO2 –g–KH–570/PMA；所述抗菌剂为Zeomic XAW10D，Zeomic XAW10D是日本Sinanen Zeomic公司生产的载银沸石抗菌剂，即载银或载银和锌A型沸石，含银为2.1%~2.5%（质量分数），对各类细菌的MFRC为62.5~500mg/L，对真菌类的MFRC为500~1000mg/L。
上述抗氧化抗菌聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）称取所需原料的各组分：聚丙烯100份、填充剂30份、增韧剂10份、抗菌剂0.5份、分散剂0.5份、紫外线吸收剂0.5份；
（2）制备抗氧化剂TiO2 –g–KH–570/PMA：将4.5g纳米TiO2溶于300mL无水乙醇中，超声振荡30min后倒入三口烧瓶内；另将4.5gKH–570溶于10mL无水乙醇中后也倒入所述三口烧瓶内，搅拌、回流，75℃~80℃下反应4h，结束后离心分离，重复3次，得到TiO2 –g–KH–570，将TiO2 –g–KH–570进行搅拌、超声分散1h后加热至80℃，通氮气，加入0.30g BPO，以20滴/min的速率缓慢滴入单体MA45ml，反应3h后离心分离得到下层产物，在适量无水乙醇中搅拌1h后再次离心分离，重复洗涤4次至清液中无PMA为止，获得TiO2 –g–KH–570/PMA；
（3）称取步骤（2）制备的抗氧化剂TiO2 –g–KH–570/PMA0.1-0.5份，与步骤（1）称取的各组分原料在高速混合机中进行混合；
（4）将步骤（3）得到的混合组分置于双螺杆挤出机中熔融后挤出、造粒得到所需抗氧化抗菌聚丙烯材料；其中，双螺杆挤出机的各段工艺参数设置为：一区喂料段温度为205℃；二区压缩段温度为215℃；三区计量段温度为225℃；四区机头温度为230℃；机头温度225℃；螺杆转速400r/min，真空度为–0.05Mpa。
将实施例1-3制备而成的抗氧化抗菌聚丙烯材料采用相应的国家或者行业标准进行检测，抗氧化和抗菌性能均优于传统聚丙烯材料；且制备方法科学系统，减少了制备过程中的损失，易于操作及工业化生产；机械性能优异，可广泛应用于小家电和厨卫用具；实用价值显著。
应当指出，以上具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (8)

1.一种抗氧化抗菌聚丙烯材料，其特征在于包括以下以质量计算的制备原料：聚丙烯100份、填充剂25-35份、增韧剂5-15份、抗氧化剂0.1-0.5份、抗菌剂0.2-0.8份、分散剂0.5-1.5份、紫外线吸收剂0.1-1.5份。
2.根据权利要求1所述的抗氧化抗菌聚丙烯材料，其特征在于：所述抗氧化剂为为TiO2 –g–KH–570/PMA。
3.根据权利要求2所述的抗氧化抗菌聚丙烯材料，其特征在于：所述TiO2 –g–KH–570/PMA的制备方法为：将4.5g纳米TiO2溶于300mL无水乙醇中，超声振荡30min后倒入三口烧瓶内；另将4.5gKH–570溶于10mL无水乙醇中后也倒入所述三口烧瓶内，搅拌、回流，75℃~80℃下反应4h，结束后离心分离，重复3次，得到TiO2 –g–KH–570，将TiO2 –g–KH–570进行搅拌、超声分散1h后加热至80℃，通氮气，加入0.30g BPO，以20滴/min的速率缓慢滴入单体MA45ml，反应3h后离心分离得到下层产物，在300mL无水乙醇中搅拌1h后再次离心分离，重复洗涤4~5遍至清液中无PMA为止，获得TiO2 –g–KH–570/PMA。
4.根据权利要求3所述的抗氧化抗菌聚丙烯材料，其特征在于：所述三口烧瓶为500mL三口烧瓶。
5.根据权利要求3所述的抗氧化抗菌聚丙烯材料，其特征在于：所述离心分离的离心速率为16000r/min，离心时间为15min。
6.根据权利要求1所述的抗氧化抗菌聚丙烯材料，其特征在于：所述抗菌剂为Zeomic XAW10D。
7.如权利要求1所述的抗氧化抗菌聚丙烯材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）称取所需原料的各组分：聚丙烯100份、填充剂25-35份、增韧剂5-15份、抗菌剂0.2-0.8份、分散剂0.5-1.5份、紫外线吸收剂0.1-1.5份；
（2）制备抗氧化剂TiO2 –g–KH–570/PMA：将4.5g纳米TiO2溶于300mL无水乙醇中，超声振荡30min后倒入三口烧瓶内；另将4.5gKH–570溶于10mL无水乙醇中后也倒入所述三口烧瓶内，搅拌、回流，75℃~80℃下反应4h，结束后离心分离，重复3次，得到TiO2 –g–KH–570，将TiO2 –g–KH–570进行搅拌、超声分散1h后加热至80℃，通氮气，加入0.30g BPO，以20滴/min的速率缓慢滴入单体MA45ml，反应3h后离心分离得到下层产物，在300mL无水乙醇中搅拌1h后再次离心分离，重复洗涤4~5遍至清液中无PMA为止，获得TiO2 –g–KH–570/PMA；
（3）称取步骤（2）制备的抗氧化剂TiO2 –g–KH–570/PMA0.1-0.5份，与步骤（1）称取的各组分原料在高速混合机中进行混合；
（4）将步骤（3）得到的混合组分置于双螺杆挤出机中熔融后挤出、造粒得到所需抗氧化抗菌聚丙烯材料。
8.根据权利要求7所述的抗氧化抗菌聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中的双螺杆挤出机的各段工艺参数设置为：一区喂料段温度为200-210℃；二区压缩段温度为210-220℃；三区计量段温度为220-225℃；四区机头温度为225-230℃；机头温度225℃；螺杆转速350-400r/min，真空度–0.03-–0.06Mpa。
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