CN106674957A - 一种抗菌抗静电增强型聚碳酸酯材料及其制备方法 - Google Patents

一种抗菌抗静电增强型聚碳酸酯材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种抗菌抗静电增强型聚碳酸酯材料及其制备方法，包括以下组分及重量份含量：70‑90份的PC树脂，5‑20份的碳纤维，0.5‑1份的阻燃剂，5‑10份的抗菌剂，制备方法为，将PC树脂、抗菌剂和阻燃剂加入混合搅拌机中进行混合，再将混合物通过双螺杆挤出机的主喂料口加入，将碳纤维从双螺杆挤出机的侧喂口加入，共混熔融、挤出造粒，即得到产品。与现有技术相比，本发明通过在PC树脂中添加抗菌剂，提高了聚碳酸酯材料的抗菌性，通过复合碳纤维，改善产品的电性能，材料具有高刚性、抗静电、抗菌、阻燃性能，可广泛应用于电子产品各器件中。

Description

一种抗菌抗静电增强型聚碳酸酯材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子共混、高分子成型加工领域，具体涉及一种抗菌抗静电增强型聚碳酸酯材料及其制备方法。
背景技术
聚碳酸酯(PC)为无色透明，耐热、抗冲击，在普通使用温度内都有良好的机械性能，同性能接近的聚甲基丙烯酸甲酯相比，聚碳酸酯的耐冲击性能好，折射率高，加工性能好，被广泛应用于汽车和电子产品等领域。增强型PC材料可以增加材料的刚性、抑制变形，被广泛应用于薄壁结构制件中。目前针对聚碳酸酯改性的专利有很多，如中国专利CN102746634 A公开的一种具有耐高温的玻纤增强聚碳酸酯树脂，改善了材料耐温性，中国专利CN 104004337A公开的一种低成本抗静电聚碳酸酯树脂及其制备方法，改善了聚合物基体电性能，但很少有关于对聚碳酸酯材料抗菌的报道，在电子产品中，材料的高刚性、抗菌性能、抗静电性能被广泛关注，产品的抗菌抗静电性能在使用中非常重要。
发明内容
本发明的目的就是针对聚碳酸酯材料提供一种抗菌抗静电增强型聚碳酸酯材料及其制备方法。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种抗菌抗静电增强型聚碳酸酯材料，包括以下组分及重量份含量：
进一步地，所述的PC树脂的相对分子量为15000-30000g/mol，玻璃化温度为140-150℃。
进一步地，所述的碳纤维长度为4-12mm的短切碳纤维片，堆积密度为400-600g/L。
进一步地，所述的阻燃剂选自十溴二苯醚、十溴二苯乙烷、溴化环氧、溴化苯乙烯或基砜磺酸盐的一种。
进一步地，所述的抗菌剂为无机抗菌剂，选自含金属离子的抗菌剂、金属氧化物抗菌剂或TiO2光催化抗菌剂的一种或几种。
进一步地，所述的含金属离子的抗菌剂包括载体以及负载在载体上抗菌成分，所述的抗菌成分选自银、铜、锌或其化合物，所述的载体选自沸石系、硅胶系、玻璃系、磷酸钙系、磷酸锆系、硅酸盐系、氧化钛系或晶须系的一种或多种混合物。
进一步地，所述的聚碳酸酯材料还包括润滑剂、抗氧剂、抗紫外老化剂或填料。
所述的聚碳酸酯材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(a)按配方备料，将PC树脂、抗菌剂和阻燃剂加入混合搅拌机中进行混合；
(b)将步骤(a)所得的混合物通过双螺杆挤出机的主喂料口加入，将碳纤维从双螺杆挤出机的侧喂口加入，共混熔融、挤出造粒，即得到产品。
进一步地，所述双螺杆挤出机的机筒温度为220-280℃，螺杆转速为200-600rpm，转速优选为500rpm，压力为1.5-2.5MPa。
与现有技术相比，本发明通过在PC树脂中添加抗菌剂，并对抗菌体系做一定的筛选后，通过温度为220-280℃，转速为200-600rpm的螺杆进行挤出造粒后，可得到很好的抗菌效果。通过抗菌剂组分的调控，生产工艺的控制，避免了抗菌剂对基材PC的降解，最大限度的保证了PC基材的物理特性，做到材料物性与抗菌性能的统一。通过与生产工艺的配合，抗菌剂主要集中在材料表面，所以能够减少抗菌剂使用量，并保证抗菌效果。另外，通过复合碳纤维，对产品起到增强作用，同时具备优异的抗静电特性。碳纤维需选择4-12mm的短切碳纤维，使得碳纤维能够在PC基材中完全浸润，同时减少了对挤出设备的磨损，选择4-12mm的碳纤维，通过与生产工艺的配合，能够保持碳纤维的最终保留长度，从而得到优良的物理性能。通过挤出共混加工，抗菌剂、增强碳纤维、增韧剂与润滑剂的共同作用，使此材料兼具抗菌与抗静电的性能，同时具有优良的物性。
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，但绝不是对本发明的限制。
以下实施例所采用的原料为，
PC树脂：帝人、旭化成的L-1250Y
碳纤维：长度6mm的短切切片，堆积密度为450g/L，市售；
抗菌剂：含金属离子的抗菌剂，由洁而美客提供；
阻燃剂：基砜磺酸盐，市售；
具体制备方法为，按配方备料，将PC树脂、抗菌剂和阻燃剂加入混合搅拌机中进行混合；将得到的混合物通过双螺杆挤出机的主喂料口加入，将碳纤维从双螺杆挤出机的侧喂口加入，共混熔融、挤出造粒，得到产品。
双螺杆挤出机的机筒温度为220-280℃，本实施例为240℃，螺杆转速为200-600rpm，本实施例为500rpm，压力为2MPa。
表1对比例1-2与实施例1-3配方
组分 对比例1 对比例2 实施例1 实施例2 实施例3
PC树脂 88 88 74.5 84 74
碳纤维 10 1 20 10 15
抗菌剂 1 10 5 5 10
阻燃剂 1 1 0.5 1 1
将产品充分干燥，制备样条后放置24h后测试，使用海天注塑机进行注射各类测试样条和色板，测试结果如下表2所示。由表2可知，实施例的弯曲模量高，尤其是实施例1，表明具有高刚性，对比例1弯曲模量虽然高，但抗菌效果差，对比例2抗菌效果好，但弯曲模量低，刚性差，实施例同时保证了产品的高刚性、低电阻率以及高抗菌性，可应用于电子产品器件中。
表2产品测试结果
实施例4
采用的原料为，
PC树脂：旭化成的L-1250Y，相对分子量为15000，玻璃化温度为140℃，70kg；
碳纤维：4mm的短切碳纤维片，堆积密度为400g/L，5kg；
抗菌剂：含银离子的沸石系抗菌剂；5kg；
阻燃剂：十溴二苯醚，0.5kg；
还添加了少量的润滑剂、抗氧剂、抗紫外老化剂和填料；
具体制备方法为，按配方备料，将PC树脂、抗菌剂、阻燃剂、润滑剂、抗氧剂、抗紫外老化剂和填料加入混合搅拌机中进行混合，将得到的混合物通过双螺杆挤出机的主喂料口加入，将碳纤维从双螺杆挤出机的侧喂口加入，共混熔融、挤出造粒，得到产品，双螺杆挤出机的机筒温度为220℃，螺杆转速为200rpm，压力为1.5MPa。
实施例5
采用的原料为，
PC树脂：相对分子量为30000，玻璃化温度为150℃，90kg；
碳纤维：12mm的短切碳纤维片，堆积密度为600g/L，20kg；
抗菌剂：含银离子的沸石系抗菌剂，10kg；
阻燃剂：溴化苯乙烯，1kg；
具体制备方法为，按配方备料，将PC树脂、抗菌剂和阻燃剂加入混合搅拌机中进行混合；将得到的混合物通过双螺杆挤出机的主喂料口加入，将碳纤维从双螺杆挤出机的侧喂口加入，共混熔融、挤出造粒，得到产品，双螺杆挤出机的机筒温度为280℃，螺杆转速为600rpm，压力为2.5MPa。
实施例6
采用的原料为，
PC树脂：相对分子量为20000，玻璃化温度为145℃，80kg；
碳纤维：8mm的短切碳纤维片，堆积密度为500g/L，10kg；
抗菌剂：TiO2光催化抗菌剂，7kg；
阻燃剂：溴化环氧，0.8kg；
具体制备方法为，按配方备料，将PC树脂、抗菌剂和阻燃剂加入混合搅拌机中进行混合；将得到的混合物通过双螺杆挤出机的主喂料口加入，将碳纤维从双螺杆挤出机的侧喂口加入，共混熔融、挤出造粒，得到产品，双螺杆挤出机的机筒温度为260℃，螺杆转速为400rpm，压力为2MPa。

Claims (9)

1.一种抗菌抗静电增强型聚碳酸酯材料，其特征在于，包括以下组分及重量份含量：
2.根据权利要求1所述的聚碳酸酯材料，其特征在于，所述的PC树脂的相对分子量为15000-30000，玻璃化温度为140-150℃。
3.根据权利要求1所述的聚碳酸酯材料，其特征在于，所述的碳纤维长度为4-12mm的短切碳纤维片，堆积密度为400-600g/L。
4.根据权利要求1所述的聚碳酸酯材料，其特征在于，所述的阻燃剂选自十溴二苯醚、十溴二苯乙烷、溴化环氧、溴化苯乙烯或基砜磺酸盐的一种。
5.根据权利要求1所述的聚碳酸酯材料，其特征在于，所述的抗菌剂为无机抗菌剂，选自含金属离子的抗菌剂、金属氧化物抗菌剂或TiO2光催化抗菌剂的一种或几种。
6.根据权利要求5所述的聚碳酸酯材料，其特征在于，所述的含金属离子的抗菌剂包括载体以及负载在载体上抗菌成分，所述的抗菌成分选自银、铜、锌或其化合物，所述的载体选自沸石系、硅胶系、玻璃系、磷酸钙系、磷酸锆系、硅酸盐系、氧化钛系或晶须系的一种或多种混合物。
7.根据权利要求1所述的聚碳酸酯材料，其特征在于，所述的聚碳酸酯材料还包括润滑剂、抗氧剂、抗紫外老化剂或填料。
8.一种如权利要求1所述的聚碳酸酯材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(a)按配方备料，将PC树脂、抗菌剂和阻燃剂加入混合搅拌机中进行混合；
(b)将步骤(a)所得的混合物通过双螺杆挤出机的主喂料口加入，将碳纤维从双螺杆挤出机的侧喂口加入，共混熔融、挤出造粒，即得到产品。
9.根据权利要求8所述的聚碳酸酯材料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的机筒温度为220-280℃，螺杆转速为200-600rpm，压力为1.5-2.5MPa。
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