CN105566765A - 一种高光抗菌耐污聚丙烯材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高分子改性材料技术领域，具体涉及一种高光抗菌耐污聚丙烯材料及其制备方法，该高光抗菌耐污聚丙烯材料由以下重量份的原料组成：聚丙烯树脂50-96份、矿物填料0-30份、聚硅氧烷季铵盐1-10份、聚乙二醇改性聚硅氧烷1-10份。本发明的高光抗菌耐污聚丙烯材料的抗菌、耐污效果好，可用于加工家电外壳，减少人们在使用过程中的细菌传播。本发明的制备方法简单成熟，有利于大规模生产，制得的聚丙烯材料的抗菌、耐污效果好。
Description
技术领域
本发明涉及高分子改性材料技术领域，具体涉及一种高光抗菌耐污聚丙烯材料及其制备方法。
背景技术
塑料在家电中的应用越来越广泛，目前已经成为家电行业仅次于钢材的第二大原材料，应用的主要塑料品种包括ABS、PP、PS和PC等，主要用于制造电器产品的外壳。随着人们消费水平的提升，对家电外壳材料的要求已不仅限于其外观，一种具有抗菌作用的塑料正受到的青睐。抗菌塑料是一类对沾污在塑料上的细菌、霉菌、醇母菌、藻类甚至病毒等起抑制或杀灭作用的塑料，通过抑制微生物的繁殖来保持自身清洁。目前，抗菌塑料主要通过在普通塑料中添加少量抗菌剂的方法完成生产。
材料抗菌的同时如果容易粘附污染物，则容易滋生细菌。换一种说法，如果材料不容易粘附污染物或容易被清洗，即使不抗菌，清洗之后沾染的细菌也很少了。所以抗菌和防污的结合才能最大程度降低细菌的滋生，保证材料的使用安全性。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种高光抗菌耐污聚丙烯材料，其抗菌、耐污效果好，可用于加工家电外壳，减少人们在使用过程中的细菌传播。
本发明的另一目的是针对现有技术中的不足，提供一种高光抗菌耐污聚丙烯材料的制备方法，其制备方法简单成熟，有利于大规模生产，制得的聚丙烯材料的抗菌、耐污效果好。
本发明的目的通过以下技术方案实现。
本发明的一种高光抗菌耐污聚丙烯材料，由以下重量份的原料组成：
聚丙烯树脂50-96份
矿物填料0-30份
聚硅氧烷季铵盐1-10份
聚乙二醇改性聚硅氧烷1-10份。
优选地，一种高光抗菌耐污聚丙烯材料，由以下重量份的原料组成：
聚丙烯树脂50-96份
矿物填料1-30份
聚硅氧烷季铵盐1-10份
聚乙二醇改性聚硅氧烷1-10份。
更优选地，一种高光抗菌耐污聚丙烯材料，由以下重量份的原料组成：
聚丙烯树脂60-95份
矿物填料4-25份
聚硅氧烷季铵盐2-8份
聚乙二醇改性聚硅氧烷2-8份。
本发明的高光抗菌耐污聚丙烯材料，其抗菌、耐污效果好，光泽度高，可用于加工家电外壳，减少人们在使用过程中的细菌传播。
其中，所述聚丙烯树脂为均聚聚丙烯，等规度>94%，洛氏硬度>95。
其中，所述矿物填料为硫酸钡和钛白粉以质量比为1：0.1-5的混合物。优选地，硫酸钡和钛白粉的质量比为1:0.5。硫酸钡和钛白粉基本不影响材料的光泽度，并且能改善聚丙烯材料的强度，制得的复合材料的光泽度好，抗拉伸强度高，而且钛白粉在光照下能产生一定的抗菌效果，进一步提高材料的总体抗菌能力。
其中，所述聚硅氧烷季铵盐的化学结构通式如下：
其中，R1、R4、R5、R6、R7、R8、R9为直链或支链C1-C4的烷基；R2、R3为直链或支链C1-C18的烷基；X为Cl或Br，优选为Cl；m为1~100的自然数，n为50-2000的自然数。
聚硅氧烷季铵盐为烷基或芳基聚硅氧烷，通过季铵化处理，在侧链引入季铵基团得到。聚硅氧烷季铵盐是一种季铵盐类抗菌剂，具有持久性和高效性，它通过其中N原子上所带的正电荷，吸引细菌，破坏细菌细胞壁结构来达到杀菌效果。
其中，所述聚乙二醇改性聚硅氧烷的化学结构通式如下：
其中，R1、R4、R5、R6为直链或支链C1-C4的烷基；R2、R3为直链或支链C1-C18的烷基；X为氢原子、直链或支链C1-C18的烷基或酰基中的一种；m为1~100的自然数，n为50-2000的自然数，x为2-50的自然数。
所述聚乙二醇改性聚硅氧烷为长链烷基聚硅氧烷接枝聚乙二醇长支链。该结构具有良好的耐热性能，并且长链烷基和聚丙烯有一定的相容性，能起到钉锚作用，保证不在聚丙烯中析出，材料的相容性好，混合均匀，制得的复合材料的抗菌效果好；聚乙二醇支链结构使该材料具有良好的亲水性、清洗性和防污性，制得的复合材料的耐污性能好。
其中，所述m为5~50的自然数，n为200-1000的自然数。
一种高光抗菌耐污聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按比例称量上述聚丙烯树脂、矿物填料、聚硅氧烷季铵盐、聚乙二醇改性聚硅氧烷，放入高速混合机中充分搅拌2-10分钟；
（2）将上述混合后的物料加入到双螺杆挤出机中，经过熔融、挤出、造粒、干燥制得高光抗菌耐污聚丙烯材料。
其中，所述步骤（2）中，加工温度为160-210℃，挤出机长径比为25-50，螺杆转速范围为200-600转/分钟。
本发明的制备方法简单成熟，有利于大规模生产，制得的聚丙烯材料的抗菌、耐污效果好。
本发明的有益效果：
（1）本发明的聚丙烯材料具有良好的抗菌效果，使细菌的残余率保证在较低的水平，其抗菌率高达75.7-99.9%，可用于家电等外壳，减少人们在使用过程中的细菌传播。
（2）本发明的聚丙烯材料具有良好的清洗性，耐污性能好，有利于降低污染物和细菌的沾染。
（3）本发明的聚丙烯材料具有良好的光泽度，其光泽度高达84.3-88.4%，光泽度保持率为46.6-54.9%，能够在家电外壳等领域广泛使用。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
本实施例的一种高光抗菌耐污聚丙烯材料，由以下重量份的原料组成：
聚丙烯树脂96份
聚硅氧烷季铵盐1份
聚乙二醇改性聚硅氧烷2份。
其中，所述聚丙烯树脂为均聚聚丙烯PPHP500N（产自中海油壳牌）。
其中，所述聚硅氧烷季铵盐的化学结构通式如下：
其中，R1、R4、R5、R6、R7、R8、R9为甲基；R2、R3为丙基；X为Cl；m为10，n为100。
其中，所述聚乙二醇改性聚硅氧烷的化学结构通式如下：
其中，R1、R4、R5、R6为甲基；R2、R3为丙基；X为氢原子；m为20，n为120，x为5。
本实施例的一种高光抗菌耐污聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按比例称量上述聚丙烯树脂、矿物填料、聚硅氧烷季铵盐、聚乙二醇改性聚硅氧烷，搅拌2分钟；
（2）将上述混合后的物料加入到双螺杆挤出机中，经过熔融、挤出、造粒、干燥制得高光抗菌耐污聚丙烯材料。加工温度为160℃，挤出机长径比为40，螺杆转速范围为600转/分钟。
实施例2
本实施例的一种高光抗菌耐污聚丙烯材料，由以下重量份的原料组成：
聚丙烯树脂90份
矿物填料4份
聚硅氧烷季铵盐4份
聚乙二醇改性聚硅氧烷2份。
其中，所述聚丙烯树脂为均聚聚丙烯PPHP500N（产自中海油壳牌）。
其中，所述矿物填料为硫酸钡和钛白粉以质量比为1：0.5的混合物。
其中，所述聚硅氧烷季铵盐的化学结构通式如下：
其中，R1、R4、R5、R6、R7、R8、R9为乙基；R2、R3为直链丁基；X为Cl；m为30，n为300。
其中，所述聚乙二醇改性聚硅氧烷的化学结构通式如下：
其中，R1、R4、R5、R6为乙基；R2、R3为支链C15的烷基；X为乙酰基；m为30，n为300，x为10。
本实施例的一种高光抗菌耐污聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按比例称量上述聚丙烯树脂、矿物填料、聚硅氧烷季铵盐、聚乙二醇改性聚硅氧烷，搅拌5分钟；
（2）将上述混合后的物料加入到双螺杆挤出机中，经过熔融、挤出、造粒、干燥制得高光抗菌耐污聚丙烯材料。加工温度为170℃，挤出机长径比为40，螺杆转速范围为500转/分钟。
实施例3
本实施例的一种高光抗菌耐污聚丙烯材料，由以下重量份的原料组成：
聚丙烯树脂84份
矿物填料10份
聚硅氧烷季铵盐4份
聚乙二醇改性聚硅氧烷4份。
其中，所述聚丙烯树脂为均聚聚丙烯PPHP500N（产自中海油壳牌）。
其中，所述矿物填料为硫酸钡和钛白粉以质量比为1：1的混合物。
其中，所述聚硅氧烷季铵盐的化学结构通式如下：
其中，R1、R4、R5、R6、R7、R8、R9为丙基；R2、R3为支链C8的烷基；X为Br；m为50，n为500。
其中，所述聚乙二醇改性聚硅氧烷的化学结构通式如下：
其中，R1、R4、R5、R6为丙基；R2、R3为直链C18的烷基；X为直链C14的酰基；m为60，n为450，x为20。
本实施例的一种高光抗菌耐污聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按比例称量上述聚丙烯树脂、矿物填料、聚硅氧烷季铵盐、聚乙二醇改性聚硅氧烷，搅拌6分钟；
（2）将上述混合后的物料加入到双螺杆挤出机中，经过熔融、挤出、造粒、干燥制得高光抗菌耐污聚丙烯材料。加工温度为180℃，挤出机长径比为40，螺杆转速范围为400转/分钟。
实施例4
本实施例的一种高光抗菌耐污聚丙烯材料，由以下重量份的原料组成：
聚丙烯树脂70份
矿物填料20份
聚硅氧烷季铵盐6份
聚乙二醇改性聚硅氧烷4份。
其中，所述聚丙烯树脂为均聚聚丙烯PPHP500N（产自中海油壳牌）。
其中，所述矿物填料为硫酸钡和钛白粉以质量比为1：0.2的混合物。
其中，所述聚硅氧烷季铵盐的化学结构通式如下：
其中，R1、R4、R5、R6、R7、R8、R9为甲基；R2、R3为直链C12的烷基；X为Cl；m为75，n为1500。
其中，所述聚乙二醇改性聚硅氧烷的化学结构通式如下：
其中，R1、R4、R5、R6为甲基；R2、R3为直链C18的烷基；X为直链C18的烷基；m为85，n为1500，x为30。
本实施例的一种高光抗菌耐污聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按比例称量上述聚丙烯树脂、矿物填料、聚硅氧烷季铵盐、聚乙二醇改性聚硅氧烷，搅拌8分钟；
（2）将上述混合后的物料加入到双螺杆挤出机中，经过熔融、挤出、造粒、干燥制得高光抗菌耐污聚丙烯材料。加工温度为200℃，挤出机长径比为40，螺杆转速范围为300转/分钟。
实施例5
本实施例的一种高光抗菌耐污聚丙烯材料，由以下重量份的原料组成：
聚丙烯树脂69份
矿物填料15份
聚硅氧烷季铵盐8份
聚乙二醇改性聚硅氧烷8份。
其中，所述聚丙烯树脂为均聚聚丙烯PPHP500N（产自中海油壳牌）。
其中，所述矿物填料为硫酸钡和钛白粉以质量比为1：2的混合物。
其中，所述聚硅氧烷季铵盐的化学结构通式如下：
其中，R1、R4、R5、R6、R7、R8、R9为乙基；R2、R3为支链C15的烷基；X为Cl；m为90，n为1800。
其中，所述聚乙二醇改性聚硅氧烷的化学结构通式如下：
其中，R1、R4、R5、R6为乙基；R2、R3为支链C16的烷基；X为支链C12的酰基；m为100的自然数，n为2000的自然数，x为50。
本实施例的一种高光抗菌耐污聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按比例称量上述聚丙烯树脂、矿物填料、聚硅氧烷季铵盐、聚乙二醇改性聚硅氧烷，搅拌10分钟；
（2）将上述混合后的物料加入到双螺杆挤出机中，经过熔融、挤出、造粒、干燥制得高光抗菌耐污聚丙烯材料。加工温度为210℃，挤出机长径比为50，螺杆转速范围为200转/分钟。
对比例1
一种高光抗菌耐污聚丙烯材料，由以下重量份的原料组成：
聚丙烯树脂83份
矿物填料15份
市场上通用抗菌剂2份。
其中，所述聚丙烯树脂为均聚聚丙烯PPHP500N（产自中海油壳牌）。
其中，所述矿物填料为硫酸钡和钛白粉以质量比为1：0.5的混合物。
对上述实施例1-5和对比例1所做样品注塑成板，测试了光泽度；以纯PP为空白样，通过贴膜法测试了实施例1-5和对比例1的材料对大肠杆菌的抗菌性；将实施例1-5和对比例1的材料样板浸入油污中一段时间，然后再放入清水中用超声波清洗10min，干燥后测试光泽度保持率，测试结果如表1所示。
表1.实施例1-5和对比例1的物理性能参数表
。
由上述表格可以看出，本发明的聚丙烯材料具有良好的抗菌效果，使细菌的残余率保证在较低的水平，其抗菌率高达75.7-99.9%，本发明的聚丙烯材料具有良好的光泽度，其光泽度高达84.3-88.4%，光泽度保持率为46.6-54.9%，材料的综合性能优异。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种高光抗菌耐污聚丙烯材料，其特征在于：由以下重量份的原料组成：
聚丙烯树脂50-96份
矿物填料0-30份
聚硅氧烷季铵盐1-10份
聚乙二醇改性聚硅氧烷1-10份。
2.根据权利要求1所述的一种高光抗菌耐污聚丙烯材料，其特征在于：由以下重量份的原料组成：
聚丙烯树脂50-96份
矿物填料1-30份
聚硅氧烷季铵盐1-10份
聚乙二醇改性聚硅氧烷1-10份。
3.根据权利要求1所述的一种高光抗菌耐污聚丙烯材料，其特征在于：由以下重量份的原料组成：
聚丙烯树脂60-95份
矿物填料4-25份
聚硅氧烷季铵盐2-8份
聚乙二醇改性聚硅氧烷2-8份。
4.根据权利要求1所述的一种高光抗菌耐污聚丙烯材料，其特征在于：所述聚丙烯树脂为均聚聚丙烯，等规度>94%，洛氏硬度>95。
5.根据权利要求1所述的一种高光抗菌耐污聚丙烯材料，其特征在于：所述矿物填料为硫酸钡和钛白粉以质量比为1：0.1-5的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种高光抗菌耐污聚丙烯材料，其特征在于：所述聚硅氧烷季铵盐的化学结构通式如下：
其中，R1、R4、R5、R6、R7、R8、R9为直链或支链C1-C4的烷基；R2、R3为直链或支链C1-C18的烷基；X为Cl或Br；m为1-100的自然数，n为50-2000的自然数。
7.根据权利要求1所述的一种高光抗菌耐污聚丙烯材料，其特征在于：所述聚乙二醇改性聚硅氧烷的化学结构通式如下：
其中，R1、R4、R5、R6为直链或支链C1-C4的烷基；R2、R3为直链或支链C1-C18的烷基；X为氢原子、直链或支链C1-C18的烷基或酰基中的一种；m为1-100的自然数，n为50-2000的自然数，x为2-50的自然数。
8.根据权利要求6或7所述的一种高光抗菌耐污聚丙烯材料，其特征在于：所述m为5~50的自然数，n为200-1000的自然数。
9.权利要求1-8任一项所述的一种高光抗菌耐污聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）按比例称量上述聚丙烯树脂、矿物填料、聚硅氧烷季铵盐、聚乙二醇改性聚硅氧烷，搅拌2-10分钟；
（2）将上述混合后的物料加入到双螺杆挤出机中，经过熔融、挤出、造粒、干燥制得高光抗菌耐污聚丙烯材料。
10.根据权利要求9所述的一种高光抗菌耐污聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中，加工温度为160-210℃，挤出机长径比为25-50，螺杆转速范围为200-600转/分钟。
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