CN105419293B - 一种抗菌pc/abs合金材料及其制备方法 - Google Patents

一种抗菌pc/abs合金材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种抗菌PC/ABS合金材料及其制备方法，PC/ABS合金材料包括以下重量份数的组分：PC树脂40～80份，ABS树脂20～60份，竹粉5～20份，相容剂1～3份；上述PC/ABS合金材料的制备方法包括以下步骤：(1)按重量份数称取ABS树脂、竹粉、相容剂，加入密炼挤出机中进行混合造粒，得到第一混合物；(2)将步骤(1)制得的第一混合物与PC树脂搅拌混合均匀，然后加入双螺杆挤出机共混造粒，即得到目的产物。与现有技术相比，本发明具有抗菌性能好、机械性能优异、工艺简单、原料易得简单等优点。

Description

一种抗菌PC/ABS合金材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种合金材料及其制备方法，尤其是涉及一种抗菌PC/ABS合金材料及其制备方法。
背景技术
PC/ABS合金材料兼顾了PC(聚碳酸酯)和ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)二者的优点，具有优良的力学性能和加工性能，在汽车、电子、通讯和化工等领域有着广泛的应用，尤其是近几年汽车消费市场火爆，以及汽车轻量化、以塑代钢的趋势下，使得PC/ABS合金材料在汽车领域的用量迅猛上升。
直接暴露在外的汽车内饰件，会受到人体触摸，或接触到一些物质，会滋生细菌，普通的塑料制件对细菌的滋生没有抑制作用，如果塑料制件本身具有一定的抗菌左右，就能降低细菌的滋生，减少对乘车人员的健康危害。所有开发抗菌PC/ABS合金材料具有一定的现实意义。
中国专利201510240281.2公开了一种高分子材料领域的基于改性竹粉的PC/ABS合金的制备方法，通过将竹粉、ABS-g-MAH、纤维预分散剂、偶联剂共混密炼，得到ABS-g-MAH-g-竹粉复合物；然后将其与PC-g-EVA、PEW-g-MAH高速共混后，熔融共混得到基于改性竹粉的PC/ABS合金。该专利通过添加改性竹粉虽然获得较好的机械韧性效果，但是其因为添加了较多的偶联剂、纤维预分散剂等助剂，使得整个材料的成本较高，同时其抗菌效果也不是很好。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种抗菌PC/ABS合金材料及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种抗菌PC/ABS合金材料，包括以下重量份数的组分：
上述的抗菌PC/ABS合金材料，还包括以下重量份数的组分：
抗氧剂 0.2～1份，
润滑剂 0.2～1份。
所述的PC树脂的分子量为17000～30000g/mol，其玻璃化温度为140～150℃。
所述的ABS树脂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯组成的接枝共聚物，其中，丁二烯含量为10～55wt％。
所述的竹粉的材料选自毛竹或慈竹中的一种或两种的混合。
所述的相容剂选自SAN-g-GMA共聚物或SAN-g-MAH共聚物中的一种或两种的混合。
所述的抗氧剂为二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]、四[β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯或双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯中的一种或几种的混合。
所述的润滑剂选自液体石蜡、固体石蜡、硅烷聚合物、脂肪酸盐、脂肪酸酰胺、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸酰胺、甲撑双硬脂酸酰胺或N，N-乙撑双硬脂酸酰胺中的一种或几种的混合。
一种抗菌PC/ABS合金材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份数称取ABS树脂20～60份、竹粉5～20份、相容剂1～3份，加入密炼挤出机中进行混合造粒，得到第一混合物；
(2)将步骤(1)制得的第一混合物与PC树脂40～80份搅拌混合均匀，然后加入双螺杆挤出机共混造粒，即得到目的产物。
步骤(1)中密炼挤出机中混合造粒的工艺条件为：温度180～220℃，螺杆转速100～300rpm；
步骤(2)中双螺杆挤出机共混造粒的工艺条件为：温度230～270℃，螺杆转速300～600rpm。
步骤(1)还往密炼挤出机中加入抗氧剂0.1～0.5份和润滑剂0.1～0.5份进行混合造粒；
步骤(2)中还往双螺杆挤出机中加入抗氧剂0.1～0.5份和润滑剂0.1～0.5份进行混合造粒。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)抗菌性好：本发明通过添加相容剂，相容剂中的一端的MAH基团或GMA基团能够与竹粉表面的羟基等极性官能团反应，另一端的SAN基团能够与ABS树脂实现很好的相容，从而将相容性很差的竹粉与PC/ABS结合起来，使得竹粉在PC/ABS中均匀分散，在不影响PC/ABS合金材料的机械性能的前体下，提高了PC/ABS自身的抗菌性能；
(2)本发明的原料简单易得，工艺流程少，制备条件温和，使得整个制备成本比较低，特别适合于规模化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
本实施例提供的抗菌PC/ABS合金材料的组分及各组分的重量比例为：
PC树脂80份，ABS树脂20份，竹粉5份，相容剂1份，二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]0.2份，三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯0.2份，硬脂酸钙0.2份。
上述抗菌PC/ABS合金材料制备方法如下：
(a)将ABS树脂，竹粉，相容剂，抗氧剂，润滑剂加入密炼挤出机中进行混合造粒；
(b)将步骤a所得混合物与PC树脂，抗氧剂，润滑剂加入混合搅拌机中进行混合；
(c)将步骤b所得混合物通过双螺杆挤出机，制得抗菌PC/ABS合金材料。
对比例1
本对比例提供的PC/ABS合金材料的组分及各组分的重量比例为：
PC树脂80份，ABS树脂20份，二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]0.2份，三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯0.2份，硬脂酸钙0.2份。
制备方法如下：
(a)将PC树脂，ABS树脂，抗氧剂，润滑剂加入混合搅拌机中进行混合；
(b)将步骤a所得混合物通过双螺杆挤出机，制得PC/ABS合金材料。
将以上实施例1和对比例1制备的PC/ABS合金材料按照GB/T20944.2-2007方法进行抗菌性能试验，比较抗菌率，当抗菌率≥90％，样品具有抗菌效果，当抗菌率≥99％样品具有良好的抗菌效果，结果见表1。
表1抗菌率比较
实施例1 对比例1
抗菌率 93％ 78％
实施例2
本实施例提供的抗菌PC/ABS合金材料的组分及各组分的重量比例为：
PC树脂40份，ABS树脂60份，竹粉20份，相容剂3份，四[β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.05份，双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯0.05份，硬脂酸锌0.1份。
制备方法如下：
(a)将ABS树脂，竹粉，相容剂，抗氧剂，润滑剂加入密炼挤出机中进行混合造粒；
(b)将步骤a所得混合物与PC树脂，抗氧剂，润滑剂加入混合搅拌机中进行混合；
(c)将步骤b所得混合物通过双螺杆挤出机，制得抗菌PC/ABS合金材料。
实施例3
本实施例提供的抗菌PC/ABS合金材料的组分及各组分的重量比例为：
PC树脂60份，ABS树脂40份，竹粉10份，相容剂2份，四[β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.5份，三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯0.5份，脂肪酸酰胺1份。
制备方法如下：
(a)将ABS树脂，竹粉，相容剂，抗氧剂，润滑剂加入密炼挤出机中进行混合造粒；
(b)将步骤a所得混合物与PC树脂，抗氧剂，润滑剂加入混合搅拌机中进行混合；
(c)将步骤b所得混合物通过双螺杆挤出机，制得抗菌PC/ABS合金材料。
实施例4
本实施例提供的抗菌PC/ABS合金材料的组分及各组分的重量比例为：
PC树脂50份，ABS树脂50份，竹粉15份，相容剂2份，四[β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.2份，三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯0.2份，硬脂酸酰胺0.5份。
制备方法如下：
(a)将ABS树脂，竹粉，相容剂，抗氧剂，润滑剂加入密炼挤出机中进行混合造粒；
(b)将步骤a所得混合物与PC树脂，抗氧剂，润滑剂加入混合搅拌机中进行混合；
(c)将步骤b所得混合物通过双螺杆挤出机，制得抗菌PC/ABS合金材料。
将以上实施例2～4制备的PC/ABS合金材料按照GB/T 20944.2-2007方法进行抗菌性能试验，测试抗菌率，结果见表2。
表2抗菌率测试
实施例2 实施例3 实施例4
抗菌率 99％ 96％ 98％
综上所述，本发明的方法简单易行，竹粉具有优异的抗菌性，但是竹粉与PC/ABS的相容性很差，难以在PC/ABS中均匀分散，相容剂的引入改善了竹粉与PC/ABS的相容性，促进了竹粉在PC/ABS中的分散，从而提高了PC/ABS合金材料的抗菌性。
实施例5
一种抗菌PC/ABS合金材料，包括以下重量份数的组分：PC树脂40份，ABS树脂20份，竹粉5份，相容剂1份，抗氧剂0.1份，润滑剂0.1份。
PC树脂的分子量为17000g/mol，其玻璃化温度为140℃，ABS树脂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯组成的接枝共聚物，其中，丁二烯含量为10wt％，竹粉的材料为毛竹，相容剂为SAN-g-GMA共聚物，抗氧剂为二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]、四[β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯按质量比1:1:1混合而成，润滑剂为液体石蜡。
上述抗菌PC/ABS合金材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份数称取ABS树脂20份、竹粉5份、相容剂1份、抗氧剂0.1份和润滑剂0.1份，加入密炼挤出机中，在温度180℃、螺杆转速100rpm条件下进行混合造粒，得到第一混合物；
(2)将步骤(1)制得的第一混合物与PC树脂40份、抗氧剂0.1份和润滑剂0.1份搅拌混合均匀，然后加入双螺杆挤出机，在温度230℃、螺杆转速300rpm下共混造粒，即得到目的产物。
实施例6
一种抗菌PC/ABS合金材料，包括以下重量份数的组分：PC树脂80份，ABS树脂60份，竹粉20份，相容剂3份，抗氧剂1份，润滑剂1份。
PC树脂的分子量为30000g/mol，其玻璃化温度为150℃，ABS树脂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯组成的接枝共聚物，其中，丁二烯含量为55wt％，竹粉的材料为慈竹，相容剂为SAN-g-MAH共聚物，抗氧剂为双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯，润滑剂为硅烷聚合物、脂肪酸盐和脂肪酸酰胺按质量比1:1:1混合而成。
上述抗菌PC/ABS合金材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份数称取ABS树脂60份、竹粉0份、相容剂3份、抗氧剂0.5份和润滑剂0.5份，加入密炼挤出机中，在温度220℃、螺杆转速300rpm条件下进行混合造粒，得到第一混合物；
(2)将步骤(1)制得的第一混合物与PC树脂80份、抗氧剂0.5份和润滑剂0.5份搅拌混合均匀，然后加入双螺杆挤出机，在温度270℃、螺杆转速600rpm条件下共混造粒，即得到目的产物。
实施例7
一种抗菌PC/ABS合金材料，包括以下重量份数的组分：PC树脂60份，ABS树脂40份，竹粉15份，相容剂2份，抗氧剂0.5份，润滑剂0.5份。
PC树脂的分子量为25000g/mol，其玻璃化温度为145℃，ABS树脂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯组成的接枝共聚物，其中，丁二烯含量为35wt％，竹粉的材料为毛竹和慈竹按质量比1:1混合的混合料，相容剂为SAN-g-GMA共聚物和SAN-g-MAH共聚物按质量比1:1混合而成，抗氧剂为三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯，润滑剂为甲撑双硬脂酸酰胺。
上述抗菌PC/ABS合金材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份数称取ABS树脂40份、竹粉15份、相容剂2份、抗氧剂0.25份和润滑剂0.25份，加入密炼挤出机中，在温度200℃、螺杆转速200rpm条件下进行混合造粒，得到第一混合物；
(2)将步骤(1)制得的第一混合物与PC树脂60份、抗氧剂0.25份和润滑剂0.25份搅拌混合均匀，然后加入双螺杆挤出机，在温度250℃、螺杆转速450rpm条件下共混造粒，即得到目的产物。
实施例8
一种抗菌PC/ABS合金材料，包括以下重量份数的组分：PC树脂50份，ABS树脂30份，竹粉10份，相容剂2份，抗氧剂0.6份，润滑剂0.6份。
PC树脂的分子量为20000g/mol，其玻璃化温度为143℃，ABS树脂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯组成的接枝共聚物，其中，丁二烯含量为30wt％，竹粉的材料为毛竹，相容剂为SAN-g-GMA共聚物，抗氧剂为二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]，润滑剂为N，N-乙撑双硬脂酸酰胺。
上述抗菌PC/ABS合金材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份数称取ABS树脂30份、竹粉10份、相容剂2份、抗氧剂0.3份和润滑剂0.3份，加入密炼挤出机中，在温度200℃、螺杆转速200rpm条件下进行混合造粒，得到第一混合物；
(2)将步骤(1)制得的第一混合物与PC树脂50份、抗氧剂0.3份和润滑剂0.3份搅拌混合均匀，然后加入双螺杆挤出机，在温度250℃、螺杆转速450rpm条件下共混造粒，即得到目的产物。
实施例9
一种抗菌PC/ABS合金材料，包括以下重量份数的组分：PC树脂50份，
ABS树脂30份，竹粉10份，相容剂2份。
PC树脂的分子量为20000g/mol，其玻璃化温度为143℃，ABS树脂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯组成的接枝共聚物，其中，丁二烯含量为30wt％，竹粉的材料为毛竹，相容剂为SAN-g-GMA共聚物。
上述抗菌PC/ABS合金材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份数称取ABS树脂30份、竹粉10份、相容剂2份，加入密炼挤出机中，在温度200℃、螺杆转速200rpm条件下进行混合造粒，得到第一混合物；
(2)将步骤(1)制得的第一混合物与PC树脂50份搅拌混合均匀，然后加入双螺杆挤出机，在温度250℃、螺杆转速450rpm条件下共混造粒，即得到目的产物。
将以上实施例5～9制备的PC/ABS合金材料按照GB/T 20944.2-2007方法进行抗菌性能试验，测试抗菌率，结果见表3。
表3抗菌率测试
实施例5 实施例6 实施例7 实施例8 实施例9
抗菌率 92％ 99％ 98％ 96％ 96％
测试上述实施例5～9中的机械强度，具体测试结果如下表4。
表4机械性能测试结果
由上述检测数据可知，本发明制得的PC/ABS合金材料不仅抗菌效果突出，还兼具了较为优异的机械性能。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种抗菌PC/ABS合金材料，其特征在于，包括以下重量份数的组分：
PC树脂 40～80份，
ABS树脂 20～60份，
竹粉 5～20份，
相容剂 1～3份；
所述的相容剂选自SAN-g-GMA共聚物或SAN-g-MAH共聚物中的一种或两种的混合；
上述PC/ABS合金材料通过以下方法制成：
（1）按重量份数称取ABS树脂20～60份、竹粉5～20份、相容剂1～3份，加入密炼挤出机中进行混合造粒，得到第一混合物；
（2）将步骤（1）制得的第一混合物与PC树脂40～80份搅拌混合均匀，然后加入双螺杆挤出机共混造粒，即得到目的产物；
步骤（1）中密炼挤出机中混合造粒的工艺条件为：温度180～220℃，螺杆转速100～300rpm；
步骤（2）中双螺杆挤出机共混造粒的工艺条件为：温度230～270℃，螺杆转速300～600rpm。
2.根据权利要求1所述的一种抗菌PC/ABS合金材料，其特征在于，还包括以下重量份数的组分：
抗氧剂 0.2~1份，
润滑剂 0.2~1份。
3.根据权利要求1所述的一种抗菌PC/ABS合金材料，其特征在于，所述的PC树脂的分子量为17000～30000g/mol，其玻璃化温度为140～150℃。
4.根据权利要求1所述的一种抗菌PC/ABS合金材料，其特征在于，所述的ABS树脂为丙烯腈−丁二烯−苯乙烯组成的接枝共聚物，其中，丁二烯含量为10～55wt%。
5.根据权利要求1所述的一种抗菌PC/ABS合金材料，其特征在于，所述的竹粉的材料选自毛竹或慈竹中的一种或两种的混合。
6.根据权利要求2所述的一种抗菌PC/ABS合金材料，其特征在于，所述的抗氧剂为二缩三乙二醇双[β− (3−叔丁基−4−羟基−5−甲基苯基)丙酸酯]、四[β−(3，5−二叔丁基4−羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三(2，4−二叔丁基苯基)亚磷酸酯或双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯中的一种或几种的混合；
所述的润滑剂选自液体石蜡、固体石蜡、硅烷聚合物、脂肪酸盐、脂肪酸酰胺、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸酰胺、甲撑双硬脂酸酰胺或N，N−乙撑双硬脂酸酰胺中的一种或几种的混合。
7.根据权利要求1所述的一种抗菌PC/ABS合金材料，其特征在于，步骤（1）还往密炼挤出机中加入抗氧剂0.1~0.5份和润滑剂0.1~0.5份进行混合造粒；
步骤（2）中还往双螺杆挤出机中加入抗氧剂0.1~0.5份和润滑剂0.1~0.5份进行混合造粒。
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