CN105218944A - 一种低voc抗菌聚丙烯硅藻土复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于高分子材料加工成型技术领域，具体涉及一种低VOC抗菌聚丙烯硅藻土复合材料及其制备方法，按重量份该复合材料包括聚丙烯65-85份，硅藻土10-20份，纳米抗菌剂0.05-0.5份，纳米二氧化钛0.1-1份，加工助剂1-8份，制备流程首先对硅藻土进行改性，再将原料混合，最后将混合后的原料加入到双螺杆挤出机中造粒即可。本发明通过在聚丙烯高分子材料中加入硅藻土作为填料，加入纳米二氧化钛分解有机小分子，降低了材料中VOC的释放，增强了材料的强度和韧性，通过加入纳米抗菌剂提高了材料的抗菌性能。

Description

一种低VOC抗菌聚丙烯硅藻土复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料加工成型技术领域，具体涉及一种低VOC抗菌聚丙烯硅藻土复合材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯复合材料是由聚丙烯与填料混合制备而成，可以提高材料耐热性、耐蠕变性、硬度、刚性和强度等性能，但是聚丙烯有机材料和无机刚性填料两项相容性较差，特别是冲击韧性较差，因此限制了其应用，目前工业生产中普遍采用碳酸钙、滑石粉、白炭黑等无机刚性材料作为填料，再加入弹性体共混增韧，增韧的同时，提高了生产成本，并且降低了制品的硬度、刚性等各项指标，限制了发展应用。
硅藻土的主要成分是二氧化硅，具有质轻、孔隙率高、比表面积大、吸附能力强、稳定性好、隔音、隔热等优点，特别是其多级有序的微孔结构在作为聚合物材料、环保材料、室内装修材料、涂料的填料、废水处理、建筑、农业、食品饮料等方面有很高的应用价值。硅藻土能够显著改善一些填充材料的性能，在聚合物改性中的应用前景巨大。
综上，如果将硅藻土作为填料与聚丙烯结合，将克服现有聚丙烯与无机填料结合的缺点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种新型的聚丙烯硅藻土复合材料及其制备方法，降低了聚丙烯复合材料成本，降低了材料中VOC(挥发性有机化合物)的释放，同时显著提高了该复合材料的抗菌、增强、增韧、耐热等性能。
本发明是这样实现的，根据本发明的一个方面，提供了一种低VOC抗菌聚丙烯硅藻土复合材料，按重量份包括如下成分：
聚丙烯65-85份，硅藻土10-20份，纳米抗菌剂0.05-0.5份，纳米二氧化钛0.1-1份，加工助剂1-8份。
进一步地，硅藻土为改性硅藻土，具体改性方法如下：
1)硅藻土预处理，选取1000-3000目硅藻土在烘干箱中干燥1h，温度为150℃；
2)将干燥的硅藻土与体积分数99％的乙醇按重量比1：5混合，超声分散90min，然后加入质量分数0.5-1％的硅烷偶联剂，再加入浓度0.1％的乙酸做催化剂，在集热式恒温磁力搅拌器中恒温80℃机械搅拌，反应5-10h后离心分离得到固体，用体积分数99％的乙醇洗涤3-5次，最后100℃干燥5-10h，得到聚丙烯硅藻土助剂，即改性硅藻土。
进一步地，硅烷偶联剂为KH550、KH560和KH570中的一种。
进一步地，纳米抗菌剂为纳米银或纳米氧化锌中的一种或两种。
进一步地，加工助剂包括抗氧剂1010/DLTP0.5-3份，成核剂TMB-40.5-5份。
根据本发明的另一方面，提供了一种制备低VOC抗菌聚丙烯硅藻土复合材料的方法，包括如下步骤：
A、原料混合，按照所述的重量份，将聚丙烯、硅藻土、纳米抗菌剂、纳米二氧化钛和加工助剂准确称量后用热炼冷混搅拌机混合均匀，温度为75℃，在转速450-1000转/分钟下干混40分钟。
B、将A中混合好的原料加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，得到聚丙烯硅藻土复合材料母粒。
进一步地，上述方法中硅藻土为改性硅藻土，具体改性方法如下：
1)硅藻土预处理，选取1000-3000目硅藻土在烘干箱中干燥1h，温度为150℃；
2)将干燥的硅藻土与体积分数99％的乙醇按重量比1：5混合，超声分散90min，然后加入质量分数0.5-1％的硅烷偶联剂，再加入浓度0.1％的乙酸做催化剂，在集热式恒温磁力搅拌器中恒温80℃机械搅拌，反应5-10h后离心分离得到固体，用体积分数99％的乙醇洗涤3-5次，最后100℃干燥5-10h，得到聚丙烯硅藻土助剂，即改性硅藻土。
进一步地，硅藻土改性过程中的硅烷偶联剂为KH550、KH560和KH570中的一种。
进一步地，制备方法中所用纳米抗菌剂为纳米银或纳米氧化锌中的一种或两种。
进一步地，制备方法中所用加工助剂包括抗氧剂1010/DLTP0.5-3份，成核剂TMB-40.5-5份。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、采用改性硅藻土作为聚丙烯高分子复合材料的填料，并且在材料制作过程中加入纳米二氧化钛，降低了该复合材料中VOC的释放；
2、在该聚丙烯硅藻土复合材料中加入纳米抗菌剂，提高了其抗菌性能；
3、降低了制备聚丙烯硅藻土复合材料的成本；
4、增强了该复合材料的强度、韧性以及耐热性能。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明通过在聚丙烯高分子材料中加入硅藻土作为填料，加入纳米二氧化钛分解有机小分子，降低了材料中VOC的释放，增强了材料的强度和韧性，通过加入纳米抗菌剂提高了材料的抗菌性能。
本发明采用的设备和原料均为市售。
实施例1
1)硅藻土改性
硅藻土预处理，选取1000-3000目硅藻土在烘干箱中干燥1h，温度为150℃，将干燥的硅藻土与体积分数99％的乙醇按重量比1：5混合，超声分散90min，然后加入质量分数0.5-1％的硅烷偶联剂，再加入浓度0.1％的乙酸做催化剂，在集热式恒温磁力搅拌器中恒温80℃机械搅拌，反应5-10h后离心分离得到固体，用体积分数99％的乙醇洗涤3-5次，最后100℃干燥5-10h，得到聚丙烯硅藻土助剂，即改性硅藻土。
2)原料混合，按照重量份取聚丙烯65份、步骤1)中的改性硅藻土10份、纳米抗菌剂0.05份、纳米二氧化钛0.1份和加工助剂1份，其中加工助剂中有抗氧剂1010/DLTP0.5份，成核剂TMB-40.5份，之后用热炼冷混搅拌机混合均匀，温度为75℃，在转速450-1000转/分钟下干混40分钟。
3)将2)中混合好的原料加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，得到聚丙烯硅藻土复合材料母粒。
实施例2
与实施例1不同之处在于，步骤2)原料混合，按照重量份取聚丙烯75份、改性硅藻土15份、纳米抗菌剂0.3份、纳米二氧化钛0.5份和加工助剂5份，其中加工助剂中有抗氧剂1010/DLTP2份，成核剂TMB-43份，之后用热炼冷混搅拌机混合均匀，温度为75℃，在转速450-1000转/分钟下干混40分钟。
实施例3
与实施例1不同之处在于，步骤2)原料混合，按照重量份取聚丙烯85份、改性硅藻土20份、纳米抗菌剂0.5份、纳米二氧化钛1份和加工助剂8份，其中加工助剂中有抗氧剂1010/DLTP3份，成核剂TMB-45份，之后用热炼冷混搅拌机混合均匀，温度为75℃，在转速450-1000转/分钟下干混40分钟。
将实施例1、2、3得到的三种聚丙烯硅藻土复合材料母粒进行性能检测，结果表明材料中VOC的释放量相比普通聚丙烯复合材料低，材料的强度和韧性得到增强，并且提高了材料的抗菌性能。

Claims (10)

1.一种低VOC抗菌聚丙烯硅藻土复合材料，其特征在于，按重量份包括如下成分：
聚丙烯65-85份，硅藻土10-20份，纳米抗菌剂0.05-0.5份，纳米二氧化钛0.1-1份，加工助剂1-8份。
2.按照权利要求1所述的一种低VOC抗菌聚丙烯硅藻土复合材料，其特征在于，所述硅藻土为改性硅藻土，具体改性方法如下：
1)硅藻土预处理，选取1000-3000目硅藻土在烘干箱中干燥1h，温度为150℃；
2)将干燥的硅藻土与体积分数99％的乙醇按重量比1：5混合，超声分散90min，然后加入质量分数0.5-1％的硅烷偶联剂，再加入浓度0.1％的乙酸做催化剂，在集热式恒温磁力搅拌器中恒温80℃机械搅拌，反应5-10h后离心分离得到固体，用体积分数99％的乙醇洗涤3-5次，最后100℃干燥5-10h，得到聚丙烯硅藻土助剂，即改性硅藻土。
3.按照权利要求2所述的一种低VOC抗菌聚丙烯硅藻土复合材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为KH550、KH560和KH570中的一种。
4.按照权利要求1所述的一种低VOC抗菌聚丙烯硅藻土复合材料，其特征在于，所述纳米抗菌剂为纳米银或纳米氧化锌中的一种或两种。
5.按照权利要求1所述的一种低VOC抗菌聚丙烯硅藻土复合材料，其特征在于，所述加工助剂包括抗氧剂1010/DLTP0.5-3份，成核剂TMB-40.5-5份。
6.制备根据权利要求1所述的一种低VOC抗菌聚丙烯硅藻土复合材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、原料混合，按照权利要求1所述的重量份，将聚丙烯、硅藻土、纳米抗菌剂、纳米二氧化钛和加工助剂准确称量后用热炼冷混搅拌机混合均匀，温度为75℃，在转速450-1000转/分钟下干混40分钟。
B、将A中混合好的原料加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，得到聚丙烯硅藻土复合材料母粒。
7.根据权利要求6所述的制备一种低VOC抗菌聚丙烯硅藻土复合材料的方法，其特征在于，所述硅藻土为改性硅藻土，具体改性方法如下：
1)硅藻土预处理，选取1000-3000目硅藻土在烘干箱中干燥1h，温度为150℃；
2)将干燥的硅藻土与体积分数99％的乙醇按重量比1：5混合，超声分散90min，然后加入质量分数0.5-1％的硅烷偶联剂，再加入浓度0.1％的乙酸做催化剂，在集热式恒温磁力搅拌器中恒温80℃机械搅拌，反应5-10h后离心分离得到固体，用体积分数99％的乙醇洗涤3-5次，最后100℃干燥5-10h，得到聚丙烯硅藻土助剂，即改性硅藻土。
8.按照权利要求7所述的一种低VOC抗菌聚丙烯硅藻土复合材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为KH550、KH560和KH570中的一种。
9.按照权利要求6所述制备一种低VOC抗菌聚丙烯硅藻土复合材料的方法，其特征在于，所述纳米抗菌剂为纳米银或纳米氧化锌中的一种或两种。
10.按照权利要求6所述的制备一种低VOC抗菌聚丙烯硅藻土复合材料的方法，其特征在于，所述加工助剂包括抗氧剂1010/DLTP0.5-3份，成核剂TMB-40.5-5份。
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