CN106995580A - 一种高抗菌阻燃塑料其制备方法 - Google Patents

一种高抗菌阻燃塑料其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种高抗菌阻燃塑料，所述抗菌阻燃塑料由如下组分制成：ABS树脂60‑90份，纳米阻燃复合物15‑20份，抗菌剂5‑10份，抗氧剂1‑4份，增塑剂3‑8份，偶联剂1‑5份，增韧剂5‑10份，润滑剂0.5‑1份；本发明一方面可以利用蒙脱土能够有利于细菌吸附并增大吸附面积的特点，另一方面蒙脱土能够为引和铜提供较大的分散面积，利于抗菌活性成分银和铜的分散，起到广谱抗菌的效果；而多壁碳纳米管、三氧化二锑和硅羟基磷灰石三者经过球磨后能够得到相互掺杂的复合体系，能够协同发挥阻燃功效，是一种高性能、环保的阻燃剂。

Description

一种高抗菌阻燃塑料其制备方法
技术领域
本发明属于塑料技术领域，具体涉及一种高抗菌阻燃塑料其制备方法。
背景技术
随着社会的发展和进步以及物质生活水平的日益提高，人们对生活、工作环境，尤其是卫生环境的要求越来越高。因为塑料具有质轻、不锈蚀、绝缘性好等优点，所以在家电生产的很多环节要用到塑料。但是日常生活中，相当一部分有害细菌是在塑料制品的表面存在并繁殖，例如：电话、洗衣机、电脑、冰箱、电器开关等，且通过接触而导致各种疾病；因此在生活中，人们不可避免的要接触到各类细菌、霉菌等微生物，都会成为细菌污染源和疾病传播源。但是随着人们对健康和环保意识的不断增强，对日常生活中接触频繁的塑料部件提出了“抑菌、杀菌”的需求，这就要求我们生活中使用的各种塑料产品具有抗菌防霉的功效。中国专利CN101245191A采用如下方法制备抗菌塑料：首先将纳米银溶液喷洒到塑料颗粒上，放进搅拌机中搅拌混合均匀，再进行干燥，然后以该塑料颗粒为原料生产出抗菌塑料制品。由于此种方法在常温下进行，并且用常规方法所得，所以制各的抗菌塑料制品的抗菌性能不能得到充分发挥，同时随着抗菌剂的的释放，抗菌活性越来越小，抗菌剂易失活、失效而达不到抗菌目的。
另外，也随着塑料制品的应用越来越广泛，对塑料制品的性能要求也越来越高，如阻燃性能，高阻燃性能的塑料制品能够使塑料制品在一些特殊条件下得到应用，比如高温环境，火灾易发环境等；但由于阻燃ABS材料中所用阻燃剂大多为溴系阻燃剂，其在加工过程中易与银离子系抗菌剂发生反应，从而降低了材料的抗菌效率。因此迄今为止，阻燃ABS材料的抗菌研究报道较少。
因此，开发一种既具有广谱抗菌性能也具有十分优异的阻燃性能的ABS塑料对于工业的发展和应用来说具有十分重大的意义和前景。
发明内容
本发明的目的是提供一种既具备持久抗菌性又具备优异阻燃性能的抗菌阻燃塑料及其制备方法。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案为：
一种高抗菌阻燃塑料，所述抗菌阻燃塑料由如下组分制成：ABS树脂60-90份，纳米阻燃复合物15-20份，抗菌剂5-10份，抗氧剂1-4份，增塑剂3-8份，偶联剂1-5份，增韧剂5-10份，润滑剂0.5-1份。
其中，所述抗菌剂由如下方法制备得到：(1)分别配制醋酸铜和醋酸银溶液，并在不断的搅拌下将上述两种溶液同时滴加到一定量的蒙脱土中；(2)将步骤(2)的混合液在40-50℃下搅拌反应30-60min，之后降温至25℃左右，并加入还原剂继续搅拌45min左右，然后离心、洗涤并干燥即得所述抗菌剂；且所述抗菌剂中Ag的含量为1.5-3wt％，Cu的含量为2-6wt％。
所述纳米阻燃复合物由多壁碳纳米管、三氧化二锑、硅羟基磷灰石经过球磨法进行制备得到。
所述纳米阻燃复合物的制备过程为：取多壁碳纳米管、三氧化二锑、硅经基磷灰石，按重量比5-10：20-30：8-15进行混合，让后加入一定量的无水乙醇研磨介质，以氧化锆球进行球磨4-6h，之后产物进行烘干即可。
所述抗氧剂为对苯二胺、多酚、对苯二酚中的一种或几种。
所述偶联剂为硅烷偶联剂，选自：乙烯基硅烷、氨基硅烷或甲基丙烯酰氧基硅烷。
所述的润滑剂选自硬脂酸或硬脂酸锌中的任意一种。
所述增塑剂为柠檬酸三乙酯、乙酰柠檬酸三乙酯、柠檬酸三丁酯中一种或几种。
所述增韧剂为丙烯酸类、丁二烯类增韧剂、氯化聚乙烯中的一种或两种复合。
另外，本发明还要求保护所述高抗菌阻燃塑料的制备方法，具体步骤为：(1)先将ABS树脂和纳米阻燃复合物、抗菌剂投入搅拌器中混合40-60min，再加入抗氧剂、增塑剂、偶联剂、增韧剂和润滑剂，并搅拌30min左右混合均匀；(2)再将上述物料于高速捏合机内捏合10-30min，物料温度为100-120℃，捏合机转速为600-800r/min，并粉碎；(3)再将上述捏合后的混合物通过同向、平行双螺杆挤出机挤出造粒。
本发明的技术效果为：(1)本发明制备得到了一种既具有抗菌性能又具有阻燃性能的抗菌阻燃塑料，其中采用载银和铜的抗菌剂，一方面可以利用蒙脱土能够有利于细菌吸附并增大吸附面积的特点，另一方面蒙脱土能够为引和铜提供较大的分散面积，利于抗菌活性成分银和铜的分散；再者银和铜共同作为抗菌活性组分能够更好的发挥抗菌性，起到广谱抗菌的效果。
(2)本发明阻燃剂为多壁碳纳米管、三氧化二锑、硅羟基磷灰石经过球磨法制备的纳米阻燃复合物，其取代了传统溴系和有机磷系阻燃剂，多壁碳纳米管、三氧化二锑和硅羟基磷灰石三者经过球磨后能够得到相互掺杂的复合体系，能够协同发挥阻燃功效，是一种高性能、环保的阻燃剂。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步的阐述：
实施例1
一种高抗菌阻燃塑料，所述抗菌阻燃塑料由如下组分制成：ABS树脂75份，纳米阻燃复合物18份，抗菌剂8份，抗氧剂对苯二胺3份，增塑剂柠檬酸三乙酯5份，偶联剂乙烯基硅烷3份，增韧剂氯化聚乙烯8份，润滑剂硬脂酸锌0.8份。
实施例2
一种高抗菌阻燃塑料，所述抗菌阻燃塑料由如下组分制成：ABS树脂60份，纳米阻燃复合物15份，抗菌剂5份，抗氧剂对苯二酚1份，增塑剂柠檬酸三丁酯3份，偶联剂甲基丙烯酰氧基硅烷1份，增韧剂丙烯酸5份，润滑剂硬脂酸0.5份。
实施例3
一种高抗菌阻燃塑料，所述抗菌阻燃塑料由如下组分制成：ABS树脂90份，纳米阻燃复合物20份，抗菌剂10份，抗氧剂对苯二酚4份，增塑剂乙酰柠檬酸三乙酯8份，偶联剂氨基硅烷5份，增韧剂氯化聚乙烯10份，润滑剂硬脂酸锌1份。
实施例4
一种高抗菌阻燃塑料，所述抗菌阻燃塑料由如下组分制成：ABS树脂70份，纳米阻燃复合物17份，抗菌剂7份，抗氧剂对苯二胺2份，增塑剂柠檬酸三乙酯6份，偶联剂乙烯基硅烷2份，增韧剂丙烯酸6份，润滑剂硬脂酸0.6份。
实施例5
实施例1-4所述抗菌剂的制备方法为：
(1)分别配制醋酸铜和醋酸银溶液，并在不断的搅拌下将上述两种溶液同时滴加到一定量的蒙脱土中；(2)将步骤(2)的混合液在45℃下搅拌反应45min，之后降温至25℃左右，并加入还原剂继续搅拌45min左右，然后离心、洗涤并干燥即得所述抗菌剂；其中醋酸铜和醋酸银的加入量使得所制备的抗菌剂中Ag的含量为2.5wt％，Cu的含量为4.8wt％。
实施例6
实施例1-4所述纳米阻燃复合物的制备方法为：
所述纳米阻燃复合物的制备过程为：取多壁碳纳米管、三氧化二锑、硅羟基磷灰石，按重量比8：25：12进行混合，让后加入一定量的无水乙醇研磨介质，以氧化锆球进行球磨5h，之后产物进行烘干即可。
实施例7
实施例1-4所述高抗菌阻燃塑料的制备方法为：(1)先将ABS树脂和纳米阻燃复合物、抗菌剂投入搅拌器中混合50min，再加入抗氧剂、增塑剂、偶联剂、增韧剂和润滑剂，并搅拌30min左右混合均匀；(2)再将上述物料于高速捏合机内捏合20min，物料温度为110℃，捏合机转速为700r/min，并粉碎；(3)再将上述捏合后的混合物通过同向、平行双螺杆挤出机挤出造粒。
对比例1
一种抗菌阻燃塑料，所述抗菌阻燃塑料由如下组分制成：ABS树脂75份，纳米阻燃复合物18份，抗菌剂8份，抗氧剂对苯二胺3份，增塑剂柠檬酸三乙酯5份，偶联剂乙烯基硅烷3份，增韧剂氯化聚乙烯8份，润滑剂硬脂酸锌0.8份；其中，所述抗菌剂为蒙脱土载银抗菌剂，Ag的负载量为2.5wt％，制备方法类似实施例5。
对比例2
一种抗菌阻燃塑料，所述抗菌阻燃塑料由如下组分制成：ABS树脂75份，纳米阻燃复合物18份，抗菌剂8份，抗氧剂对苯二胺3份，增塑剂柠檬酸三乙酯5份，偶联剂乙烯基硅烷3份，增韧剂氯化聚乙烯8份，润滑剂硬脂酸锌0.8份；其中，所述抗菌剂同实施例1，所述纳米阻燃复合物仅由三氧化二锑和硅羟基磷灰石制备，制备方法同实施例6。
对比例3
一种抗菌塑料，所述抗菌阻燃塑料由如下组分制成：ABS树脂75份，抗菌剂8份，抗氧剂对苯二胺3份，增塑剂柠檬酸三乙酯5份，偶联剂乙烯基硅烷3份，增韧剂氯化聚乙烯8份，润滑剂硬脂酸锌0.8份；所述抗菌剂同实施例1。
其中对比例1-3所述塑料的制备方法同实施例7。
对本发明以实施例5的方法制备的实施例1以及对比例1的抗菌剂的抗菌性能进行测试，结果见下表1：
对细菌的最小抑制浓度(MIC) 实施例1 对比例1
水稻黄单胞菌μg/mL 14 33
大肠杆菌μg/mL 6 24
金黄色葡萄球菌μg/mL 8 25
苏云金芽胞杆菌μg/mL 10 36
天蓝色链霉菌μg/mL 18 36
由表1可以看出本发明所制备的抗菌剂具有较好的广谱抗菌性能，且好于对比例1的抗菌剂。
对本发明实施例1-4以及对比例1-3的抗菌阻燃塑料进行性能测试，结果见下表2：
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高抗菌阻燃塑料，其特征在于，所述抗菌阻燃塑料由如下组分制成：ABS树脂60-90份，纳米阻燃复合物15-20份，抗菌剂5-10份，抗氧剂1-4份，增塑剂3-8份，偶联剂1-5份，增韧剂5-10份，润滑剂0.5-1份。
2.根据权利要求1所述的高抗菌阻燃塑料，其特征在于，所述抗菌剂由如下方法制备得到：(1)分别配制醋酸铜和醋酸银溶液，并在不断的搅拌下将上述两种溶液同时滴加到一定量的蒙脱土中；(2)将步骤(2)的混合液在40-50℃下搅拌反应30-60min，之后降温至25℃左右，并加入还原剂继续搅拌45min左右，然后离心、洗涤并干燥即得所述抗菌剂。
3.根据权利要求2所述的高抗菌阻燃塑料，其特征在于，所述纳米阻燃复合物由多壁碳纳米管、三氧化二锑、硅羟基磷灰石经过球磨法进行制备得到。
4.根据权利要求3所述的高抗菌阻燃塑料，其特征在于，所述纳米阻燃复合物的制备过程为：取多壁碳纳米管、三氧化二锑、硅羟基磷灰石，按重量比5-10：20-30：8-15进行混合，让后加入一定量的无水乙醇研磨介质，以氧化锆球进行球磨4-6h，之后产物进行烘干即可。
5.根据权利要求4所述的高抗菌阻燃塑料，其特征在于，所述抗氧剂为对苯二胺、多酚、对苯二酚中的一种或几种。
6.根据权利要求5所述的高抗菌阻燃塑料，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂，选自：乙烯基硅烷、氨基硅烷或甲基丙烯酰氧基硅烷。
7.根据权利要求5所述的高抗菌阻燃塑料，其特征在于，所述的润滑剂选自硬脂酸或硬脂酸锌中的任意一种。
8.根据权利要求7所述的高抗菌阻燃塑料，其特征在于，所述增塑剂为柠檬酸三乙酯、乙酰柠檬酸三乙酯、柠檬酸三丁酯中一种或几种。
9.根据权利要求8所述的高抗菌阻燃塑料，其特征在于，所述增韧剂为丙烯酸类、丁二烯类增韧剂、氯化聚乙烯中的一种或两种复合。
10.一种权利要求1-9所述高抗菌阻燃塑料的制备方法，其特征在于，具体步骤为：(1)先将ABS树脂和纳米阻燃复合物、抗菌剂投入搅拌器中混合40-60min，再加入抗氧剂、增塑剂、偶联剂、增韧剂和润滑剂，并搅拌30min左右混合均匀；(2)再将上述物料于高速捏合机内捏合10-30min，物料温度为100-120℃，捏合机转速为600-800r/min，并粉碎；(3)再将上述捏合后的混合物通过同向、平行双螺杆挤出机挤出造粒。
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