CN107189220A - 抗菌性聚丙烯/尼龙复合材料及其制备方法 - Google Patents

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李志平
陈桂吉
陈延安
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Abstract

本发明公开了一种抗菌性聚丙烯/尼龙复合材料及其制备方法，包括下述按重量份计的各组分：聚丙烯75～90份、尼龙5～40份、增容剂0～20份、抗菌剂2～5份、热稳定剂0.2～2份和加工助剂0.2～2份，其中，所述尼龙为己内酰胺单体、己二胺己二酸单体和癸二酸癸二胺单体中至少两种形成的二元或三元尼龙。本发明的聚丙烯/尼龙复合材料具有抗菌性能，同时具有较高的韧性和冲击强度，可广泛应用于一些对材料韧性要求较高的领域。

Description

抗菌性聚丙烯/尼龙复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料及其成型加工领域，特别是涉及一种抗菌聚丙烯/尼龙复合材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯/尼龙复合材料结合了聚丙烯与尼龙两者的优点，具有耐冲击，高耐磨，高耐热，低吸水率，易着色，形状和尺寸稳定性较高等特性，因此具有较高的应用价值。
随着工业的发展，环境污染也变得愈加严重。汽车是目前使用频繁的交通工具，因此车用材料聚丙烯和人的接触也越来越多。聚丙烯本身不具有抗菌能力，因此在一定条件下会给细菌提供生存和繁殖的环境，进而威胁到人类健康。解决材料的抗菌性问题，主要是利用具有抗菌作用的纳米粒子与材料基体发生作用，进行复合改性，制备具有抗菌作用的改性聚丙烯材料。使材料在使用过程中释放抗菌成份，达到抗菌目的。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供一种抗菌性聚丙烯/尼龙复合材料，该复合材料具有较高的抗菌性能和拉伸强度。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种抗菌性聚丙烯/尼龙复合材料，包括下述按重量份计的各组分：
其中，所述尼龙为己内酰胺单体、己二胺己二酸单体和癸二酸癸二胺单体中至少两种形成的二元或三元尼龙。
优选地，包括下述按重量份计的各组分：
优选地，所述增容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，且马来酸酐接枝率为0.2～5％。
优选地，所述聚丙烯在温度为230℃、压力为2.16kg条件下的熔体流动速率为1～100g/10min。
优选地，所述热稳定剂为酚类、胺类、亚磷酸酯类、半受阻酚类、丙烯酰基官能团与硫代酯的复合物类和杯芳烃中的至少一种。
优选地，所述加工助剂为低分子酯类、金属皂类、硬脂酸复合酯类和酰胺类中的至少一种。
优选地，所述抗菌剂为氧化铜-介孔磷酸锆。
本发明还提供了一种抗菌性聚丙烯/尼龙复合材料的制备方法，包含如下步骤：(1)首先按配方用量分别称取聚丙烯、尼龙、抗菌剂、增容剂、热稳定剂、加工助剂，将抗菌剂和增容剂先进行混合，得到两者的混合物，然后再将两者的混合物、聚丙烯、尼龙、热稳定剂、加工助剂依次投入混合机中混合均匀，得到预混物，其中混合的条件为：时间3～5分钟，速度400～600转/分钟，温度15～30℃；
(2)将步骤(1)中制备所得的预混物投入双螺杆挤出机中，所述双螺杆挤出机的长径比为40～45:1，挤出机各段温度设置为190～240℃，所述预混物在该双螺杆挤出机中熔融混合分散并挤出造粒，制得聚丙烯/尼龙复合材料。
优选地，所述增容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，马来酸酐接枝聚丙烯包括下述按重量份计的各组分：
聚丙烯 100份；
马来酸酐 2～5份；
DCP 1～2份。
本发明的有益效果是：本发明使用的尼龙分子链上具有羧基，因此在加工时可以与增容剂马来酸酐接枝聚丙烯发生界面反应，实现原位增容；本发明中的热稳定剂的作用是抑制加工过程中聚丙烯产生的降解；加工助剂的作用是促进共混物各成分之间的良好分散性；本发明的聚丙烯/尼龙复合材料具有抗菌性能，同时具有较高的韧性和冲击强度，可广泛应用于一些对材料韧性要求较高的领域。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明所使用的原料如下：
聚丙烯：EP548R，熔指30g/10min，厂家：中海壳牌石油化工有限公司；
尼龙：尼龙6，厂家：上海赛璐璐厂；
马来酸酐接枝聚丙烯：接枝率0.88％，实验室自制；
亚磷酸酯类热稳定剂：雅宝1010，厂家：美国雅宝公司；
酚类热稳定剂：雅宝168，厂家：美国雅宝公司；
加工助剂：雅宝EBS，厂家：美国雅宝公司；
抗菌剂：纳米磷酸锆载银抗菌剂，VK-T08，厂家：宣城晶瑞新材料公司，该抗菌剂具有抗菌性能强且效果持久的功效。
本发明的制备方法及测试过程如下：
步骤一：马来酸酐接枝聚丙烯的制备方法如下：首先将干燥好的PP、马来酸酐和DCP按重量份数比为100﹕2﹕1称取后，投入到同向双螺杆挤出机(型号为：Berstorff ZE25型，长径比为40:1)中挤出，挤出机由加料段到口模温度依次设定为：35℃、195℃、200℃、205℃、210℃、210℃、210℃、210℃、205℃，转速为100rpm，冷却造粒，得到母料，最后将母料置于80℃烘箱中真空干燥12h后待用；
步骤二：按照表1中各原料的用量分别称取聚丙烯、尼龙、抗菌剂、步骤一中制得的马来酸酐接枝聚丙烯、亚磷酸酯类热稳定剂和酚类热稳定剂、加工助剂后，首先将抗菌剂和马来酸酐接枝聚丙烯进行混合，得到两者的混合物，然后再将两者的混合物、聚丙烯、尼龙、亚磷酸酯类热稳定剂和酚类热稳定剂、加工助剂依次投入混合机中混合均匀，得到预混物，其中混合的条件为：时间3～5分钟，速度600转/分钟，温度23℃；最后将预混物投入双螺杆挤出机中，所述双螺杆挤出机的长径比为40:1，挤出机各段温度设置为190～240℃，所述预混物在该双螺杆挤出机中熔融混合分散并挤出造粒，制得聚丙烯/尼龙复合材料。
步骤三：对制得的聚丙烯/尼龙复合材料进行抗菌效果和拉伸强度的测试；注塑成标准样条测试拉伸强度；按照中华人民共和国轻工业行业标准QB/T 2591-2003测试实施例1所制得的抗菌聚丙烯/尼龙符合材料和对比例1(未添加抗菌剂的聚丙烯/尼龙复合材料)的抗菌效果实验，两者处理前菌数见表2所示，抗菌实验结果见表3所示。
表1实施例1～4和对比例1(单位：重量份)的用量以及拉伸强度测试结果
表2实施例1和对比例1的处理前菌数值
表3实施例1和对比例1的抗菌测试结果
从表1中可以看出，加入抗菌剂的实施例1～4与未加入抗菌剂的对比例1相比较，加入抗菌剂的聚丙烯/尼龙复合材料的拉伸强度得到了一定的提高；根据表2和表3，在测试3小时后，实施例1对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率都达到了100％，而未加入抗菌剂的对比例1，在测试7小时后，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率分别为43.3％和44.2％；综上所述，本发明聚丙烯/尼龙复合材料具有良好的抗菌效果、较高的韧性和冲击强度。
应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种抗菌性聚丙烯/尼龙复合材料，其特征在于：包括下述按重量份计的各组分：
其中，所述尼龙为己内酰胺单体、己二胺己二酸单体和癸二酸癸二胺单体中至少两种形成的二元或三元尼龙。
2.根据权利要求1所述的抗菌性聚丙烯/尼龙复合材料，其特征在于：包括下述按重量份计的各组分：
3.根据权利要求1所述的抗菌性聚丙烯/尼龙复合材料，其特征在于：所述增容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，且马来酸酐接枝率为0.2～5％。
4.根据权利要求1所述的抗菌性聚丙烯/尼龙复合材料，其特征在于：所述聚丙烯在温度为230℃、压力为2.16kg条件下的熔体流动速率为1～100g/10min。
5.根据权利要求1所述的抗菌性聚丙烯/尼龙复合材料，其特征在于：所述热稳定剂为酚类、胺类、亚磷酸酯类、半受阻酚类、丙烯酰基官能团与硫代酯的复合物类和杯芳烃中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的抗菌性聚丙烯/尼龙复合材料，其特征在于：所述加工助剂为低分子酯类、金属皂类、硬脂酸复合酯类和酰胺类中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的抗菌性聚丙烯/尼龙复合材料，其特征在于：所述抗菌剂为氧化铜-介孔磷酸锆或纳米磷酸锆载银抗菌剂。
8.一种权利要求1-7中任一项所述的抗菌性聚丙烯/尼龙复合材料的制备方法，其特征在于：步骤如下：
(1)首先按配方用量分别称取聚丙烯、尼龙、抗菌剂、增容剂、热稳定剂、加工助剂，将抗菌剂和增容剂先进行混合，得到两者的混合物，然后再将两者的混合物、聚丙烯、尼龙、热稳定剂、加工助剂依次投入混合机中混合均匀，得到预混物，其中混合的条件为：时间3～5分钟，速度400～600转/分钟，温度15～30℃；
(2)将步骤(1)中制备所得的预混物投入双螺杆挤出机中，所述双螺杆挤出机的长径比为40～45:1，挤出机各段温度设置为190～240℃，所述预混物在该双螺杆挤出机中熔融混合分散并挤出造粒，制得聚丙烯/尼龙复合材料。
9.根据权利要求8所述的抗菌性聚丙烯/尼龙复合材料的制备方法，其特征在于：所述增容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，马来酸酐接枝聚丙烯包括下述按重量份计的各组分：
聚丙烯 100份；
马来酸酐 2～5份；
DCP 1～2份。
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