CN106280423A - 一种抗菌尼龙复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种抗菌尼龙复合材料，包括以下重量份的原料：尼龙树脂70‑90份；玻璃纤维25‑35份；增韧剂1‑3份；抗氧剂0.2‑1.0份；润滑剂0.5‑2.0份；交联剂0.2‑0.6份；色母粒1.0‑3.0份；无机抗菌剂0.3‑0.8份；有机抗菌剂0.2‑0.4份。本发明工艺简单、生产方便，不仅具有高效、广谱、长效的抗菌性，还不影响尼龙复合材料的力学强度、外观、化学稳定性，可加工性等基本性能。此外，本发明还提供了该抗菌尼龙复合材料的制备方法。

Description

一种抗菌尼龙复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种尼龙复合材料，具体涉及一种抗菌尼龙复合材料及其制备方法。

背景技术

随着社会的发展和人类生活水平不断的提高，人们越来越关注健康的居住环境和便捷的生活条件。由于日常工作和生活中的接触大量的细菌会直接威胁人们的身体健康，开发新型、搞笑、无毒副作用且具有优异持久性的抗菌材料受到了普遍的重视与欢迎。尼龙作为一种常用的工程塑料，已在建筑、汽车、电子电器、包装、个人护理和纺织物等领域受到广泛应用。因此抗菌材料的开发和应用对保护人类健康，减少疾病，具有十分重要的意义。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获得。但所加入的抗菌剂往往会影响塑料的力学强度、外观、化学稳定性，可加工性等性能。且在抗菌性方面，要求抗菌塑料能够适应使用环境，并应当有高效、广谱、长效的抗菌性。因此，虽然有一些企业在致力于抗菌塑料的研发，但均无法获得一种抗菌尼龙复合材料，其不仅具有高效、广谱、长效的抗菌性，还不影响尼龙复合材料的力学强度、外观、化学稳定性，可加工性等基本性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种抗菌尼龙复合材料及其制备方法，其工艺简单、生产方便，不仅具有高效、广谱、长效的抗菌性，还不影响尼龙复合材料的力学强度、外观、化学稳定性，可加工性等基本性能。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

技术方案一：

一种抗菌尼龙复合材料，包括以下重量份的原料：

进一步的，所述尼龙选自尼龙6、尼龙66、尼龙46、尼龙610、尼龙612中的一种或几种。

进一步的，所述无机抗菌剂选自无机银离子、二氧化钛、氧化锌、氟化钠、碘化亚铜中的一种或几种，所述有机抗菌剂选自山梨酸、2，2-亚乙基二(4，6-二-叔-丁基苯)氟亚磷酸、苯并咪唑-2-甲氧基氨基甲酸甲酯、2-(4-噻唑基)-苯并咪唑、二乙基-2，3-环氧丙基-[3-(甲基二甲氧基)]硅丙基氯化铵、四苯基溴化鏻、三苯基丙基溴化鏻中的一种或几种。

更进一步的，所述无机抗菌剂由无机银离子、碘化亚铜和氟化钠按3∶1∶2的重量比组成；所述有机抗菌剂由山梨酸、2，2-亚乙基二(4，6-二-叔-丁基苯)氟亚磷酸按1∶1的重量比组成。

更进一步的，所述无机银离子为硝酸银。

进一步的，所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维，直径为9μm-14μm。

进一步的，所述抗氧剂包括N，N’-1，6-亚己基-双[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰胺]、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)亚磷酸酯和双(2，4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯中的一种或几种。

进一步的，所述润滑剂包括硅酮粉、乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸钙、乙撑双硬脂肪酸酰胺、氧化聚乙烯蜡、褐煤蜡中的一种或几种。

进一步的，所述增韧剂包括聚乙烯辛烯共聚弹性体-马来酸酐共聚物、三元乙丙橡胶-马来酸酐共聚物和聚苯乙烯-乙烯-丁烯-聚苯乙烯-马来酸酐共聚物中的一种或几种。

进一步的，所述交联剂为芳香族聚碳化二亚胺。

进一步的，包括以下重量份的原料：

技术方案二：

一种抗菌尼龙复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤一、先将尼龙树脂放置于100℃的烘箱中干燥3-4小时，使其含水率小于5‰；然后按比例称取干燥后的尼龙树脂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂、交联剂、色母粒、无机抗菌剂和有机抗菌剂，并将其一起加入高速搅拌机中，搅拌混合至均匀，得混合物；

步骤二、将步骤一所得混合物和玻璃纤维分别通过主喂料和侧喂料加入到长径比为40∶1的双螺杆挤出机中，主机的转速600r/min，加工温度240-280℃，真空压力控制在0.06-0.08MPa，熔融混炼后挤出拉条、切粒、包装，即得。

技术方案三：

一种抗菌尼龙复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤一、按比例称取无机抗菌剂和有机抗菌剂，用水溶解并分散均匀，得抗菌剂溶液；然后按无机抗菌剂和有机抗菌剂总重量5倍的量称取纳米硅基氧化物，并用水调成糊状，后与制得的抗菌剂溶液混合，搅拌至分散均匀后脱水干燥，得复合抗菌剂；

步骤二、先将尼龙树脂放置于100℃的烘箱中干燥3-4小时，使其含水率小于5‰；然后按比例称取干燥后的尼龙树脂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂、交联剂、色母粒，将其与步骤一制得的复合抗菌剂一起加入高速搅拌机中，搅拌混合至均匀，得混合物；

步骤三、将步骤二所得混合物和玻璃纤维分别通过主喂料和侧喂料加入到长径比为40∶1的双螺杆挤出机中，主机的转速600r/min，加工温度240-280℃，真空压力控制在0.06-0.08MPa，熔融混炼后挤出拉条、切粒、包装，即得。

与现有技术相比，本发明所取得的有益效果如下：

本发明同时添加无机抗菌剂和有机抗菌剂来制备抗菌尼龙复合材料，不仅兼具了无机抗菌剂和有机抗菌剂的优点，且有机抗菌剂的同时使用，降低了无机抗菌剂的用量，同时，采用无机银离子、碘化亚铜和氟化钠复配作为无机抗菌剂，还减缓了银系抗菌剂的变色问题，本发明还添加有增韧剂、抗氧剂、润滑剂等其他助剂，来增强尼龙树脂的基本性能，从而制备出抗菌性能好，力学强度、外观、化学稳定性、可加工性等基本性能符合要求的尼龙复合材料。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明进行进一步详细的叙述。

实施例1

步骤一、先将再生尼龙6树脂放置于100℃的烘箱中干燥3-4小时，使其含水率小于5‰；然后按比例称取71kg干燥后的尼龙6树脂、3kg三元乙丙橡胶-马来酸酐共聚物(增韧剂)、0.25kg N，N’-1，6-亚己基-双[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰胺](抗氧剂)、0.25kg三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(抗氧剂)、1kg硅酮粉(润滑剂)、0.4kg芳香族聚碳化二亚胺(交联剂)、2kg色母粒、0.2kg碘化亚铜(无机抗菌剂)、0.5kg无机银离子(无机抗菌剂；本实施例无机银离子采用硝酸银)和0.3kg 2-(4-噻唑基)-苯并咪唑(有机抗菌剂)，并将其一起加入高速搅拌机中，搅拌混合至均匀，得混合物；

步骤二、将步骤一所得混合物和30kg直径为9μm-14μm的无碱玻璃纤维分别通过主喂料和侧喂料加入到长径比为40∶1的双螺杆挤出机中，主机的转速600r/min，加工温度260℃，真空压力控制在0.07MPa，熔融混炼后挤出拉条、切粒、包装，即得。

实施例2

步骤一、先将再生尼龙6树脂放置于100℃的烘箱中干燥3-4小时，使其含水率小于5‰；然后按比例称取72kg干燥后的尼龙6树脂、3kg三元乙丙橡胶-马来酸酐共聚物(增韧剂)、0.25kg N，N’-1，6-亚己基-双[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰胺](抗氧剂)、0.25kg三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(抗氧剂)、1kg硅酮粉(润滑剂)、0.4kg芳香族聚碳化二亚胺(交联剂)、2kg色母粒、0.2kg碘化亚铜(无机抗菌剂)、0.5kg二氧化钛(无机抗菌剂、)0.2kg四苯基溴化鏻(有机抗菌剂)和0.2kg山梨酸(有机抗菌剂)，并将其一起加入高速搅拌机中，搅拌混合至均匀，得混合物；

步骤二、将步骤一所得混合物和30kg直径为9μm-14μm的无碱玻璃纤维分别通过主喂料和侧喂料加入到长径比为40∶1的双螺杆挤出机中，主机的转速600r/min，加工温度260℃，真空压力控制在0.07MPa，熔融混炼后挤出拉条、切粒、包装，即得。

实施例3

步骤一、先将再生尼龙6树脂放置于100℃的烘箱中干燥3-4小时，使其含水率小于5‰；然后按比例称取75kg干燥后的尼龙6树脂、3kg三元乙丙橡胶-马来酸酐共聚物(增韧剂)、0.25kg N，N’-1，6-亚己基-双[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰胺](抗氧剂)、0.25kg三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(抗氧剂)、1kg硅酮粉(润滑剂)、0.4kg芳香族聚碳化二亚胺(交联剂)、2kg色母粒、0.1kg碘化亚铜(无机抗菌剂)、0.3kg无机银离子(无机抗菌剂，本实施例无机银离子采用硝酸银)、0.2kg氟化钠(无机抗菌剂)、0.15kg山梨酸(有机抗菌剂)和0.15kg 2，2-亚乙基二(4，6-二-叔-丁基苯)氟亚磷酸(有机抗菌剂)，并将其一起加入高速搅拌机中，搅拌混合至均匀，得混合物；

步骤二、将步骤一所得混合物和30kg直径为9μm-14μm的无碱玻璃纤维分别通过主喂料和侧喂料加入到长径比为40∶1的双螺杆挤出机中，主机的转速600r/min，加工温度260℃，真空压力控制在0.07MPa，熔融混炼后挤出拉条、切粒、包装，即得。

实施例4

步骤一、按比例称取0.1kg碘化亚铜(无机抗菌剂)、0.3kg无机银离子(无机抗菌剂，本实施例无机银离子采用硝酸银)、0.2kg氟化钠(无机抗菌剂)、0.15kg山梨酸(有机抗菌剂)和0.15kg 2，2-亚乙基二(4，6-二-叔-丁基苯)氟亚磷酸(有机抗菌剂)，用水溶解并分散均匀，得抗菌剂溶液；然后按无机抗菌剂和有机抗菌剂总重量5倍的量(该实施例为4.5kg)称取纳米硅基氧化物，并用水调成糊状后，与制得的抗菌剂溶液混合，搅拌至分散均匀后脱水干燥，得复合抗菌剂；

步骤二、先将再生尼龙6树脂放置于100℃的烘箱中干燥3-4小时，使其含水率小于5‰；然后按比例称取75kg干燥后的尼龙6树脂、3kg三元乙丙橡胶-马来酸酐共聚物(增韧剂)、0.25kg N，N’-1，6-亚己基-双[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰胺](抗氧剂)、0.25kg三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(抗氧剂)、1kg硅酮粉(润滑剂)、0.4kg芳香族聚碳化二亚胺(交联剂)、2kg色母粒，并将其与步骤一制得的复合抗菌粒一起加入高速搅拌机中，搅拌混合至均匀，得混合物；

步骤三、将步骤二所得混合物和30kg直径为9μm-14μm的无碱玻璃纤维分别通过主喂料和侧喂料加入到长径比为40∶1的双螺杆挤出机中，主机的转速600r/min，加工温度260℃，真空压力控制在0.07MPa，熔融混炼后挤出拉条、切粒、包装，即得。

结果：

分别对实施例1～4制得的尼龙6复合材料抗菌测试，实施例1～4制得的抗菌尼龙复合材料在力学强度、化学稳定性、可加工性以及抗菌性能方面的测试均合格，其中以实施例3-4制得的尼龙复合材料1年之内，颜色无明显变化；经1年之内若干次的抗菌性能测试，以实施例4制得的尼龙复合材料若干次测试结果之间浮动的幅度最小。

以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种抗菌尼龙复合材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：

2.根据权利要求1所述的一种抗菌尼龙复合材料，其特征在于，所述无机抗菌剂选自无机银离子、二氧化钛、氧化锌、氟化钠、碘化亚铜中的一种或几种，所述有机抗菌剂选自山梨酸、2，2-亚乙基二(4，6-二-叔-丁基苯)氟亚磷酸、苯并咪唑-2-甲氧基氨基甲酸甲酯、2-(4-噻唑基)-苯并咪唑、二乙基-2，3-环氧丙基-[3-(甲基二甲氧基)]硅丙基氯化铵、四苯基溴化鏻、三苯基丙基溴化鏻中的一种或几种。

3.根据权利要求2所述的一种抗菌尼龙复合材料，其特征在于，所述无机抗菌剂由无机银离子、碘化亚铜和氟化钠按3∶1∶2的重量比组成；所述有机抗菌剂由山梨酸、2，2-亚乙基二(4，6-二-叔-丁基苯)氟亚磷酸按1∶1的重量比组成。

4.根据权利要求1所述的一种抗菌尼龙复合材料，其特征在于，所述抗氧剂包括N，N’-1，6-亚己基-双[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰胺]、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)亚磷酸酯和双(2，4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的一种抗菌尼龙复合材料，其特征在于，所述润滑剂包括硅酮粉、乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸钙、乙撑双硬脂肪酸酰胺、氧化聚乙烯蜡、褐煤蜡中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的一种抗菌尼龙复合材料，其特征在于，所述增韧剂包括聚乙烯辛烯共聚弹性体-马来酸酐共聚物、三元乙丙橡胶-马来酸酐共聚物和聚苯乙烯-乙烯-丁烯-聚苯乙烯-马来酸酐共聚物中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的一种抗菌尼龙复合材料，其特征在于，所述交联剂为芳香族聚碳化二亚胺。

8.根据权利要求1所述的一种抗菌尼龙复合材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：

9.一种如权利要求1～8中任一项所述的抗菌尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤一、先将尼龙树脂放置于100℃的烘箱中干燥3-4小时，使其含水率小于5‰；然后按比例称取干燥后的尼龙树脂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂、交联剂、色母粒、无机抗菌剂和有机抗菌剂，并将其一起加入高速搅拌机中，搅拌混合至均匀，得混合物；

步骤二、将步骤一所得混合物和玻璃纤维分别通过主喂料和侧喂料加入到长径比为40∶1的双螺杆挤出机中，主机的转速600r/min，加工温度240-280℃，真空压力控制在0.06-0.08MPa，熔融混炼后挤出拉条、切粒、包装，即得。

10.一种如权利要求1～8中任一项所述的抗菌尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤一、按比例称取无机抗菌剂和有机抗菌剂，用水溶解并分散均匀，得抗菌剂溶液；然后按无机抗菌剂和有机抗菌剂总重量5倍的量称取纳米硅基氧化物，并用水调成糊状，后与制得的抗菌剂溶液混合，搅拌至分散均匀后脱水干燥，得复合抗菌剂；

步骤二、先将尼龙树脂放置于100℃的烘箱中干燥3-4小时，使其含水率小于5‰；然后按比例称取干燥后的尼龙树脂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂、交联剂、色母粒，将其与步骤一制得的复合抗菌剂一起加入高速搅拌机中，搅拌混合至均匀，得混合物；

步骤三、将步骤二所得混合物和玻璃纤维分别通过主喂料和侧喂料加入到长径比为40∶1的双螺杆挤出机中，主机的转速600r/min，加工温度240-280℃，真空压力控制在0.06-0.08MPa，熔融混炼后挤出拉条、切粒、包装，即得。