CN105504493A - 一种抗菌增强pp塑料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗菌增强PP塑料及其制备方法，所述抗菌增强PP塑料由下述重量份的原料制备而成：PP树脂90-110份、丁二烯1-5份、9,10-二羟基硬脂酸1-5份、氧化锌5-15份、偶联剂0.1-0.5份、抗菌剂0.3-0.7份。本发明所述一种抗菌增强PP塑料及其制备方法，通过合理的配比，优选出适合提高PP力学性能的无机填料、抗菌剂的种类及用量，提高了抗菌性能和强度。

Description

一种抗菌增强PP塑料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种塑料及其制备方法，尤其涉及一种抗菌增强PP塑料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯(Poyropylene，PP)已经被广泛应用于工业、农业、医疗、卫生等包装和日常生活的各个领域中，是目前世界高分子材料中用量最大、增长速度最快的一类产品，主要是由于其原料来源多、价格低、材料性能优良、电绝缘性和化学稳定性好，同时又具有易于加工成型的优点。虽然PP优点较多，但也有其不足，主要表现为韧性、耐低温、耐老化性能较差，且成型收缩率大、易燃烧，同时由于其非极性的特点，使其与其它极性聚合物、无机填料的相容性较差，从而限制了作为注塑、纤维、薄膜等制品的原料或专用料的应用。因此，为了拓展PP的应用领域，必须对PP进行改性，提高其性能。
按改性中是否发生了化学反应，可将聚丙烯的改性方法分为物理改性和化学改性；按使用功能可分为共混增韧改性、填充增强改性、功能化改性和阻燃改性。聚丙烯的物理改性主要通过加入其它聚合物、填料及相容剂，达到改善材料性能的目的，包括共混改性、无机粒子增强增韧改性和阻燃改性等。聚烯烃共混物研究和应用已得到了学术界与工业界的广泛关注和迅速发展。
聚合物改性的最简单的方法是无机粒子的填充改性。按尺寸大小，无机粒子可分为微米粒子、纳米粒子和晶须粒子三类。无机粒子的填充改性方法不仅能提高聚合物的刚度、硬度、模量、冲击韧性和热变形温度，还能降低成本。由于聚合物复合材料的强度和韧性主要受填料粒子的粒径、形状、以及基体与粒子间的界面粘结强度的影响，因此采用界面增韧剂或弹性体等与无机刚性粒子共同增强增韧PP，能有效提高材料韧性，同时使材料也具有较高的强度，最终实现PP增强与增韧。由此通过将无机粒子的超细化、纳米化和表面功能化，使填料转变为功能填料，与弹性体协同增加聚合物的强度与韧性已成为聚合物/无机填料复合材料的研究热点。
微米级无机刚性粒子改善PP的韧性，可在不降低其拉伸强度和刚性的同时，还能提高材料抗冲性能和热变形温度。纳米材料与技术从20世纪90年代开始兴起，逐渐使无机填料粒子向纳米化和功能化方向发展。纳米粒子填充聚合物必须实现纳米粒子与聚合物在纳米尺度上的均匀分散，才能达到较好的增强、增韧效果。因此，采用纳米粒子改性聚合物，应当进行适当的表面处理，降低粒子的表面能，并增加塑化过程中粒子与基体之间的界面相互作用，提高机械剪切力，最终达到纳米粒子均匀分散的效果。
抗菌塑料是一类具有抑菌和杀菌性能的新型材料，通常在塑料中添加一种或者几种特定的抗菌剂而制得。正因为材料本身被赋予了抗菌性，用抗菌塑料制成的各种制品具有卫生自洁功能，而且抗菌塑料的长效性可与制品使用寿命同步，既方便又经济。抗菌塑料中用的抗菌剂可以分为有机和无机两大类。有机抗菌剂包括多种传统的杀菌剂，以酸、酯、醇、酚为主要原料；虽然杀菌力强。无机抗菌剂具有长效、耐热、稳定性好等优点，使之在塑料抗菌剂的发展中备受重视。目前在塑料中使用的主要是Ag和Zn为主的金属杀菌剂。
本发明提供了一种抗菌增强PP塑料，强度高，并具有优异的抗菌性能。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题之一是提供一种抗菌增强PP塑料。
本发明所要解决的技术问题之二是提供一种抗菌增强PP塑料的制备方法。
本发明目的是通过如下技术方案实现的：
一种抗菌增强PP塑料，由下述重量份的原料制备而成：
PP树脂90-110份、丁二烯1-5份、9,10-二羟基硬脂酸1-5份、氧化锌5-15份、偶联剂0.1-0.5份、抗菌剂0.3-0.7份。
优选地，所述的偶联剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、锆酸酯偶联剂中一种或多种的混合物。
更优选地，所述的偶联剂由40-60wt％N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷和40-60wt％3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷混合而成。
优选地，所述的抗菌剂选自香草醛、乙基香草醛类、酰基苯胺类、咪唑类、噻唑类、异噻唑酮类、季铵盐类、双呱类、酚类化合物中一种或多种的混合物。
更优选地，所述的抗菌剂由40-60wt％N-[1,3-二(羟甲基)-2,5-二氧代-4-咪唑烷基]-N,N'-二(羟甲基)脲和40-60wt％N,N'-亚甲基双[N'-(3-羟基甲基-2,5-二氧-4-咪唑烷基)脲]混合而成。
优选地，所述的氧化锌为纳米氧化锌，粒径为10-50nm。
本发明还提供了上述抗菌增强PP塑料的制备方法，包括以下步骤：
(1)氧化锌改性：将氧化锌与偶联剂混合制备改性氧化锌；
(2)将改性氧化锌、PP树脂、丁二烯、9,10-二羟基硬脂酸、抗菌剂混合均匀，混炼塑化，挤出造粒。
优选地，所述步骤(1)氧化锌与偶联剂在高速混匀机中75-85℃温度下搅拌15-25min混合均匀，得到改性氧化锌。
优选地，所述步骤(2)为加入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的加工温度为190-270℃，主机转速为300-400转/分，挤出后冷却牵条、风干切粒。
本发明所述一种抗菌增强PP塑料及其制备方法，通过合理的配比，优选出适合提高PP力学性能的无机填料、抗菌剂的种类及用量，提高了抗菌性能和强度。
本发明抗菌增强PP塑料具有良好的综合性能，可广泛应用于汽车内饰件如仪表板、立柱、杂物箱、门板等，外饰件如保险杠、防擦条、扰流板等。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的说明，以下所述，仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更为同等变化的等效实施例。凡是未脱离本发明方案内容，依据本发明的技术实质对以下实施例所做的任何简单修改或等同变化，均落在本发明的保护范围内。
实施例中各原料介绍：
PP树脂：CAS号：9003-07-0，采用中国石油化工股份有限公司茂名分公司生产的牌号为N-T30S的聚丙烯树脂。
N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷，CAS号：3069-29-2。
3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，CAS号：2530-85-0。
氧化锌，CAS号：1314-13-2，粒径为15-25nm。
N-[1,3-二(羟甲基)-2,5-二氧代-4-咪唑烷基]-N,N'-二(羟甲基)脲，CAS号：78491-02-8。
N,N'-亚甲基双[N'-(3-羟基甲基-2,5-二氧-4-咪唑烷基)脲]，CAS号：39236-46-9。
丁二烯，CAS号：106-99-0。
9,10-二羟基硬脂酸，CAS号：120-87-6。
实施例1
称取各原料(重量份)：PP树脂100份、丁二烯2份、9,10-二羟基硬脂酸2份、氧化锌10份、偶联剂0.2份、抗菌剂0.4份。
所述的偶联剂由0.1份N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷和0.1份3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷混合而成。
所述的抗菌剂由0.2份N-[1,3-二(羟甲基)-2,5-二氧代-4-咪唑烷基]-N,N'-二(羟甲基)脲和0.2份N,N'-亚甲基双[N'-(3-羟基甲基-2,5-二氧-4-咪唑烷基)脲]混合而成。
(1)氧化锌改性：将氧化锌与偶联剂在高速混匀机中80℃温度下搅拌20min混合均匀，得到改性氧化锌；
(2)将改性氧化锌、PP树脂、丁二烯、9,10-二羟基硬脂酸、抗菌剂混合均匀，加入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的加工温度240℃，主机转速为350转/分；挤出后冷却牵条、风干切粒，即制备本发明所述的抗菌增强PP塑料。
实施例2
按实施例1的原料配比和方法制备抗菌增强PP塑料，区别仅在于：所述的偶联剂为0.2份N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷。得到实施例2的抗菌增强PP塑料。
实施例3
按实施例1的原料配比和方法制备抗菌增强PP塑料，区别仅在于：所述的偶联剂为0.2份3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷。得到实施例3的抗菌增强PP塑料。
实施例4
按实施例1的原料配比和方法制备抗菌增强PP塑料，区别仅在于：所述的抗菌剂为0.4份N-[1,3-二(羟甲基)-2,5-二氧代-4-咪唑烷基]-N,N'-二(羟甲基)脲。得到实施例4的抗菌增强PP塑料。
实施例5
按实施例1的原料配比和方法制备抗菌增强PP塑料，区别仅在于：所述的抗菌剂为0.4份N,N'-亚甲基双[N'-(3-羟基甲基-2,5-二氧-4-咪唑烷基)脲]。得到实施例5的抗菌增强PP塑料。
测试例1
对实施例1-5制备得到的抗菌增强PP塑料的常规性能进行测试。具体测试结果见表1：
表1：抗菌增强PP塑料常规性能测试数据
比较实施例1与实施例2-3，在偶联剂加入总量相同的情况下，实施例1(N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷和3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷复配)抗菌增强PP塑料的常规性能明显优于实施例2-3(N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷和3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中单一原料)。
测试例2
对实施例1-5制备得到的抗菌增强PP塑料的抗菌性能进行测试，采用常规微生物杀菌力检测，大肠杆菌ATYCC25922、金黄色葡萄球菌ATCC6538。具体测试结果见表2：
表2：抗菌增强PP塑料抗菌性能测试数据
比较实施例1与实施例4-5，在抗菌剂加入总量相同的情况下，实施例1(N-[1,3-二(羟甲基)-2,5-二氧代-4-咪唑烷基]-N,N'-二(羟甲基)脲和N,N'-亚甲基双[N'-(3-羟基甲基-2,5-二氧-4-咪唑烷基)脲]复配)抗菌增强PP塑料的抗菌性能明显优于实施例2-3(N-[1,3-二(羟甲基)-2,5-二氧代-4-咪唑烷基]-N,N'-二(羟甲基)脲和N,N'-亚甲基双[N'-(3-羟基甲基-2,5-二氧-4-咪唑烷基)脲]中单一原料)。

Claims (7)

1.一种抗菌增强PP塑料，其特征在于，由下述重量份的原料制备而成：PP树脂90-110份、丁二烯1-5份、9,10-二羟基硬脂酸1-5份、氧化锌5-15份、偶联剂0.1-0.5份、抗菌剂0.3-0.7份。
2.如权利要求1所述的抗菌增强PP塑料，其特征在于，所述的偶联剂由40-60wt％N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷和40-60wt％3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷混合而成。
3.如权利要求1所述的抗菌增强PP塑料，其特征在于，所述的抗菌剂由40-60wt％N-[1,3-二(羟甲基)-2,5-二氧代-4-咪唑烷基]-N,N'-二(羟甲基)脲和40-60wt％N,N'-亚甲基双[N'-(3-羟基甲基-2,5-二氧-4-咪唑烷基)脲]混合而成。
4.如权利要求1所述的抗菌增强PP塑料，其特征在于，所述的氧化锌为纳米氧化锌，粒径为10-50nm。
5.如权利要求1-4任一项所述的抗菌增强PP塑料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)氧化锌改性：将氧化锌与偶联剂混合制备改性氧化锌；
(2)将改性氧化锌、PP树脂、丁二烯、9,10-二羟基硬脂酸、抗菌剂混合均匀，混炼塑化，挤出造粒。
6.如权利要求5所述的抗菌增强PP塑料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)氧化锌与偶联剂在高速混匀机中75-85℃温度下搅拌15-25min混合均匀，得到改性氧化锌。
7.如权利要求5所述的抗菌增强PP塑料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)为加入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的加工温度为190-270℃，主机转速为300-400转/分，挤出后冷却牵条、风干切粒。
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