CN106496840A - 一种抗菌聚氯乙烯材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种抗菌聚氯乙烯材料及其制备方法。所述的抗菌聚氯乙烯材料，由包括以下重量份的组分制成：聚氯乙烯100份，稳定剂2～5份，润滑剂0.2～0.8份，相容剂1～5份，偶联剂0.4～1.5份，增塑剂2～8份，有机抗菌剂0.5～4份，无机抗菌剂8～25份。本发明在配方设计中充分考虑聚氯乙烯的材料特性，采用具有抗菌效果的增塑剂，配合有机抗菌剂和无机抗菌剂在保持聚氯乙烯材料力学性能的同时提高了材料的抗菌效果。

Description

一种抗菌聚氯乙烯材料及其制备方法

技术领域

本发明属于复合材料领域，具体涉及一种抗菌聚氯乙烯材料及其制备方法。

背景技术

聚氯乙烯材料是使用量最大的通用塑料之一。聚氯乙烯由氯乙烯在引发剂作用下聚合而成，聚合物的分子量一般在5万到12万。聚氯乙烯材料具有较好的机械性能，阻燃性能和介电性能良好。但普通的聚氯乙烯材料缺乏较高的抗菌性能。因此在抗菌要求较高的环境下使用时存在一定性能缺陷。

常用的抗菌改性材料为添加银离子抗菌剂，银离子抗菌剂虽然有较好的抗菌效果，但价格较高，使用过程中的抗菌效率相对较低。且金属银分散到塑料材料中后，后期很难进行回收，对资源浪费较大。

如能开发出一种抗菌性能力强，抗菌效果持久，成本较低的聚氯乙烯抗菌材料，将有较高的市场价值。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明的目的是提供一种抗菌聚氯乙烯材料及其制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种抗菌聚氯乙烯材料，由包括以下重量份的组分制成：.

优选的，所述的聚氯乙烯的粘度为96～126。

优选的，所述的稳定剂选自二碱式亚磷酸铅或三碱式亚磷酸铅。

优选的，所述的相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯。

优选的，所述的偶联剂选自γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、N-(β氨乙基)-γ-氨丙基甲基-二甲氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷中的一种或一种以上；

优选的，所述的增塑剂选自柏木油，蓖麻油、绿芥末精油中的一种或一种以上。

PVC材料为硬质材料，加入增塑剂可以增强PVC的抗冲击性能，同时柏木油，蓖麻油、绿芥末精油作为天然原料，本身具有一定的抗菌作用，同时在聚氯乙烯材料加工的过程中还可以起到增塑的作用。

优选的，所述的有机抗菌剂按照以下方法制得：将1～5g氯甲基苯乙烯-二乙烯基苯-苯乙烯共聚物加入50ml氯仿溶剂中，加入1～5g苄基二甲基十二烷基氯化铵，加热至50～80℃搅拌15～30min，过滤，洗涤干燥得到复合微粒；按重量份秤取复合微粒5份，壳聚糖1～3份，山梨酸钾0.2～0.8份，混合均匀制得所述抗菌剂；优选的，所述的壳聚糖为2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖。

优选的，所述的无机抗菌剂为光催化型无机抗菌剂与片状无机填料按重量比为1：(1～3)的混合物。

优选的，所述的光催化型无机抗菌剂选自氧化锌、二氧化硅或锐钛型二氧化钛中的一种或一种以上；

所述的片状无机填料选自片状蒙脱土、片状硅酸盐、片状石墨中的一种或一种以上。

氧化锌、二氧化硅和锐钛型二氧化钛属于光催化型无机抗菌剂，在光照后能产生高度活性的空穴电子对，进而在产品表面生成强氧化性的·OH自由基，从而在短时间内杀死与其接触的细菌。

无机抗菌剂中采用光催化型无机抗菌剂与片状无机填料的混合物，片状无机填料在聚氯乙烯材料中均匀分散后，可以起到一定的阻隔作用，使聚氯乙烯材料中的抗菌成分缓慢的释放到聚氯乙烯材料的表面，从而延长了聚氯乙烯材料的有效抗菌时间。

一种上述抗菌聚氯乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按重量份秤取聚氯乙烯100份，稳定剂2～5份，润滑剂0.2～0.8份，相容剂1～5份，偶联剂0.4～1.5份，增塑剂2～8份，有机抗菌剂0.5～4份，无机抗菌剂8～25份，加入高速混合机中混合均匀；

(2)将混合均匀的混合料加入双螺杆挤出机中，熔融挤出，造粒得到所述的抗菌聚氯乙烯材料。

优选的，所述的挤出机为锥形双螺杆挤出机，挤出温度为1700～220℃，螺杆转速为20～40R/min。

优选的，所述的步骤(1)中先将无机抗菌剂与偶联剂混合均匀后，再与其他组分进行混合。

先将无机抗菌剂与偶联剂进行混合，可以较好的提高偶联剂的偶联效率，将有机抗菌剂与增塑剂混合均匀后从挤出机螺杆中部的喂料口加入挤出机中，可以保护抗菌剂，使其受热时间缩短，减少在加工过程中的降解。

和现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)聚氯乙烯材料低温抗冲击能力较差，加入增塑剂可以改善聚氯乙烯材料的抗冲击性能，本发明在配方设计中充分考虑聚氯乙烯的材料特性，采用具有抗菌效果的增塑剂，配合有机抗菌剂和无机抗菌剂在保持聚氯乙烯材料力学性能的同时提高了材料的抗菌效果。

(2)本发明中的无机抗菌剂中采用光催化型无机抗菌剂与片状无机填料的混合物，片状无机填料在聚氯乙烯材料中均匀分散后，可以起到一定的阻隔作用，使聚氯乙烯材料中的抗菌成分缓慢的释放到聚氯乙烯材料的表面，从而延长了聚氯乙烯材料的有效抗菌时间。

(3)本发明的有机抗菌剂为高分子抗菌剂，高分子链段的存在不仅提升了抗菌剂与聚苯乙烯基体的相容性，而且高分子链段的存在也提高了抗菌剂的杀菌能力和有效杀菌的时间。

(4)本发明的聚氯乙烯材料中，并不采用银离子系列的抗菌剂，大幅降低了原料成本。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，实施例中除特殊说明外，含量均为重量份。

实施例1

一种抗菌聚氯乙烯材料，由包括以下重量份的组分制成：.

其中，所述的聚氯乙烯的粘度为96；所述的稳定剂为二碱式亚磷酸铅；所述的相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯；所述的偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷；所述的增塑剂为柏木油；

所述的有机抗菌剂按照以下方法制得：将1g氯甲基苯乙烯-二乙烯基苯-苯乙烯共聚物加入50ml氯仿溶剂中，加入1g苄基二甲基十二烷基氯化铵，加热至80℃搅拌30min，过滤，洗涤干燥得到复合微粒；按重量份秤取复合微粒5份，壳聚糖1份，山梨酸钾0.2份，混合均匀制得所述抗菌剂；其中，所述的壳聚糖为2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖。

所述的无机抗菌剂为光催化型无机抗菌剂与片状无机填料按重量比为1：1的混合物，所述的光催化型无机抗菌剂为氧化锌；所述的片状无机填料为片状蒙脱土；

上述抗菌聚氯乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按上述配比秤取各原料，先将无机抗菌剂与偶联剂加入高速混合机中混合均匀，再加入其他组分在高速混合机中混合均匀；

(2)将混合均匀的混合料加入锥形双螺杆挤出机中，在170～220℃下熔融挤出，螺杆转速为20R/min，挤出造粒得到所述的抗菌聚氯乙烯材料。

实施例2

一种抗菌聚氯乙烯材料，由包括以下重量份的组分制成：.

其中，所述的聚氯乙烯的粘度为126；所述的稳定剂为三碱式亚磷酸铅；所述的相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯。所述的偶联剂为N-(β氨乙基)-γ-氨丙基甲基-二甲氧基硅烷；所述的增塑剂为蓖麻油；

所述的有机抗菌剂按照以下方法制得：将5g氯甲基苯乙烯-二乙烯基苯-苯乙烯共聚物加入50ml氯仿溶剂中，加入5g苄基二甲基十二烷基氯化铵，加热至50℃搅拌30min，过滤，洗涤干燥得到复合微粒；按重量份秤取复合微粒5份，壳聚糖3份，山梨酸钾0.8份，混合均匀制得所述抗菌剂；其中，所述的壳聚糖为2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖。

所述的无机抗菌剂为光催化型无机抗菌剂与片状无机填料按重量比为1：3的混合物，所述的光催化型无机抗菌剂为二氧化硅；所述的片状无机填料为片状硅酸盐；

上述抗菌聚氯乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按上述配比秤取各原料，先将无机抗菌剂与偶联剂加入高速混合机中混合均匀，再加入其他组分在高速混合机中混合均匀；

(2)将混合均匀的混合料加入锥形双螺杆挤出机中，在170～220℃下熔融挤出，螺杆转速为40R/min，挤出造粒得到所述的抗菌聚氯乙烯材料。

实施例3

一种抗菌聚氯乙烯材料，由包括以下重量份的组分制成：.

其中，所述的聚氯乙烯的粘度为120；所述的稳定剂为二碱式亚磷酸铅；所述的相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯；所述的偶联剂为3-氨丙基三甲氧基硅烷；所述的增塑剂为绿芥末精油；

所述的有机抗菌剂按照以下方法制得：将3g氯甲基苯乙烯-二乙烯基苯-苯乙烯共聚物加入50ml氯仿溶剂中，加入3g苄基二甲基十二烷基氯化铵，加热至50～860℃搅拌20min，过滤，洗涤干燥得到复合微粒；按重量份秤取复合微粒5份，壳聚糖2份，山梨酸钾0.6份，混合均匀制得所述抗菌剂；其中，所述的壳聚糖为2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖。

所述的无机抗菌剂为光催化型无机抗菌剂与片状无机填料按重量比为1：2的混合物，所述的光催化型无机抗菌剂为锐钛型二氧化钛；所述的片状无机填料为片状石墨；

上述抗菌聚氯乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按上述配比秤取各原料，先将无机抗菌剂与偶联剂加入高速混合机中混合均匀，再加入其他组分在高速混合机中混合均匀；

(2)将混合均匀的混合料加入锥形双螺杆挤出机中，在170～220℃下熔融挤出，螺杆转速为30R/min，挤出造粒得到所述的抗菌聚氯乙烯材料。

实施例4

一种抗菌聚氯乙烯材料，由包括以下重量份的组分制成：.

其中，所述的聚氯乙烯的粘度为110；所述的稳定剂为三碱式亚磷酸铅；所述的相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯；所述的偶联剂为3-氨丙基三甲氧基硅烷；所述的增塑剂为柏木油；

所述的有机抗菌剂按照以下方法制得：将2g氯甲基苯乙烯-二乙烯基苯-苯乙烯共聚物加入50ml氯仿溶剂中，加入2g苄基二甲基十二烷基氯化铵，加热至60℃搅拌15min，过滤，洗涤干燥得到复合微粒；按重量份秤取复合微粒5份，壳聚糖2份，山梨酸钾0.4份，混合均匀制得所述抗菌剂；其中，所述的壳聚糖为2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖。

所述的无机抗菌剂为光催化型无机抗菌剂与片状无机填料按重量比为1：2的混合物，所述的光催化型无机抗菌剂为氧化锌；所述的片状无机填料为片状蒙脱土；

上述抗菌聚氯乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按上述配比秤取各原料，先将无机抗菌剂与偶联剂加入高速混合机中混合均匀，再加入其他组分在高速混合机中混合均匀；

(2)将混合均匀的混合料加入锥形双螺杆挤出机中，在170～220℃下熔融挤出，螺杆转速为25R/min，挤出造粒得到所述的抗菌聚氯乙烯材料。

对实施例中制得的抗菌聚氯乙烯材料进行性能测试，测试结果见表1。

表1

以上所述实施例只是本发明的较佳实例，并非来限制本发明实施范围，故凡依本发明申请专利范围所述的原理所做的等效变化或修饰，均应在本发明专利申请范围内。

Claims (10)

1.一种抗菌聚氯乙烯材料，其特征在于，由包括以下重量份的组分制成：.

2.根据权利要求1所述的一种抗菌聚氯乙烯材料，其特征在于，所述的聚氯乙烯的粘度为96～126。

3.根据权利要求1所述的一种抗菌聚氯乙烯材料，其特征在于，所述的稳定剂选自二碱式亚磷酸铅或三碱式亚磷酸铅。

4.根据权利要求1所述的一种抗菌聚氯乙烯材料，其特征在于，所述的相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯。

5.根据权利要求1所述的一种抗菌聚氯乙烯材料，其特征在于，所述的偶联剂选自γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、N-(β氨乙基)-γ-氨丙基甲基-二甲氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷中的一种或一种以上。

6.根据权利要求1所述的一种抗菌聚氯乙烯材料，其特征在于，所述的增塑剂选自柏木油，蓖麻油、绿芥末精油中的一种或一种以上。

7.根据权利要求1所述的一种抗菌聚氯乙烯材料，其特征在于，所述的有机抗菌剂按照以下方法制得：将1～5g氯甲基苯乙烯-二乙烯基苯-苯乙烯共聚物加入50ml氯仿溶剂中，加入1～5g苄基二甲基十二烷基氯化铵，加热至50～80℃搅拌15～30min，过滤，洗涤干燥得到复合微粒；按重量份秤取复合微粒5份，壳聚糖1～3份，山梨酸钾0.2～0.8份，混合均匀制得所述抗菌剂；优 选的，所述的壳聚糖为2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖。

8.根据权利要求1所述的一种抗菌聚氯乙烯材料，其特征在于，所述的无机抗菌剂为光催化型无机抗菌剂与片状无机填料按重量比为1：(1～3)的混合物。

9.根据权利要求8所述的一种抗菌聚氯乙烯材料，其特征在于，所述的光催化型无机抗菌剂选自氧化锌、二氧化硅或锐钛型二氧化钛中的一种或一种以上；

所述的片状无机填料选自片状蒙脱土、片状硅酸盐、片状石墨中的一种或一种以上。

10.一种如权利要求1～9中所述的抗菌聚氯乙烯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)按重量份秤取聚氯乙烯100份，稳定剂2～5份，润滑剂0.2～0.8份，相容剂1～5份，偶联剂0.4～1.5份，增塑剂2～8份，有机抗菌剂0.5～4份，无机抗菌剂8～25份，加入高速混合机中混合均匀；

(2)将混合均匀的混合料加入双螺杆挤出机中，熔融挤出，造粒得到所述的抗菌聚氯乙烯材料。