CN107189249B - 一种高性能抗菌ps复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种高性能抗菌ps复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高性能抗菌PS复合材料及其制备方法，PS复合材料按重量份由以下组分组成：PS为80份‑100份；复合填料为16份‑20份；抗菌剂为4份‑6份；抗氧剂为0.1份‑0.5份；相容剂为0.1份‑0.3份；复合填料是纳米TiO2包覆云母粉的复合填料。云母粉表面经纳米TiO2包覆后其锐利的棱角变得钝化，平滑的晶体解理面也变的粗糙，缓解了由此造成的复合材料内局部应力集中的问题。同时包覆在云母表面的纳米TiO2还增强了填料与PS基体之间的界面作用力，从而提升PS复合材料的力学性能。

Description

一种高性能抗菌PS复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，特别是指一种高性能抗菌PS复合材料及其制备方法。
背景技术
聚苯乙烯(PS)具有质轻、无毒、无臭，化学稳定性好，且在常温下不溶于一般溶剂，吸水性小等优点。尽管PS的综合性能非常优异，但是PS的抗菌性能一般，这大大限制了PS复合材料的应用范围。
发明内容
本发明的目的是提供一种高性能抗菌PS复合材料及其制备方法，以解决现PS材料的抗菌性能及力学性能不高的问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种高性能抗菌PS复合材料，按重量份由以下组分组成：
所述复合填料是纳米TiO2包覆云母粉的复合填料，具体制备步骤如下：
(1)将云母粉在90-110℃的烘箱中干燥3-5h，充分去除云母粉表面的吸附水以备用；
(2)将偏钛酸钠、云母粉和聚乙二醇放入乙醇水溶液中，于温度为80-100℃的恒温水浴锅中10-12h后使所述云母粉完全溶解；
(3)在搅拌下缓慢滴加饱和氯化铵溶液，静置2h后离心、过滤、干燥、粉碎，即制得纳米TiO2包覆云母粉的复合填料。
所述云母粉为白云母，粒径为6-10μm。
所述偏钛酸钠、所述云母粉、所述聚乙二醇及所述饱和氯化铵的质量比为(40-60)：(120-180)：(4-8)：(20-30)。
所述抗菌剂为无机系抗菌剂，优选为Ionpure或Zeomic中的一种。
所述抗氧剂为三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或1，3，5-三甲基-2，4，6-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯中的一种或几种的混合。
所述相容剂为SEBS-g-MAH。
一种上述任一项的高性能抗菌PS复合材料及其制备方法，包括以下步骤：
(1)称取80份-100份PS、16份-20份复合填料、4份-6份抗菌剂、0.1份-0.5份抗氧剂、0.1份-0.3份SEBS-g-MAH混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒，即得到PS复合材料。
所述步骤(2)具体为：使用双螺杆挤出机挤出造粒，其中，所述双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，一区温度150～170℃，二区温度200～240℃，三区温度200～240℃，四区温度200～240℃，五区温度200～240℃，六区温度200～240℃，机头温度200～240℃,螺杆转速200～280r/min。
本发明的有益效果是：
1、云母粉表面经纳米TiO2包覆后其锐利的棱角变得钝化，平滑的晶体解理面也变的粗糙，缓解了由此造成的复合材料内局部应力集中的问题。同时包覆在云母表面的纳米TiO2还增强了填料与PS基体之间的界面作用力，从而提升PS复合材料的力学性能。
2、抗菌剂的加入提升了PS复合材料的抗菌性能。
具体实施方式
以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方案的限制。
本申请的实施例中所用的原料如下：
PS(型号350)，台湾国乔；偏钛酸钠，湖北邦盛化工有限公司；云母粉，石家庄马跃云母粉厂；聚乙二醇，海安石油化工；氯化铵，株洲江海环保实业有限公司；抗菌剂(型号Ionpure)，日本石冢硝子株式会社；抗菌剂(型号Zeomic)，日本品川公司；抗氧剂(型号Irganox168、Irganox1010、Irganox1330)，瑞士汽巴精化；SEBS-g-MAH，苏州亚赛塑化有限公司。
本申请各实施例所用的测试仪器如下：
ZSK30型双螺杆挤出机，德国W&P公司；JL-1000型拉力试验机，广州市广才实验仪器公司生产；HTL900-T-5B型注射成型机，海太塑料机械有限公司生产；XCJ-500型冲击测试机，承德试验机厂生产；QT-1196型拉伸测试仪，东莞市高泰检测仪器有限公司；QD-GJS-B12K型高速搅拌机，北京恒奥德仪器仪表有限公司。
本申请提供一种高性能抗菌PS复合材料，按重量份由以下组分组成：
复合填料是纳米TiO2包覆云母粉的复合填料，具体制备步骤如下：
(1)将云母粉在90-110℃的烘箱中干燥3-5h，充分去除云母粉表面的吸附水以备用；云母粉为白云母，粒径为6-10μm。
(2)将偏钛酸钠、云母粉和聚乙二醇放入乙醇水溶液中，于温度为80-100℃的恒温水浴锅中10-12h后使云母粉完全溶解；
(3)在搅拌下缓慢滴加饱和氯化铵溶液，静置2h后离心、过滤、干燥、粉碎，即制得纳米TiO2包覆云母粉的复合填料。
偏钛酸钠、云母粉、聚乙二醇及饱和氯化铵的质量比为(40-60)：(120-180)：(4-8)：(20-30)。
抗菌剂为无机系抗菌剂，优选为Ionpure或Zeomic中的一种。
抗氧剂为巴斯夫公司的三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯(简称Irganox168)、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(简称Irganox1010)或1，3，5-三甲基-2，4，6-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯(简称Irganox1330)中的一种或几种的混合。
相容剂为SEBS-g-MAH。
一种上述任一项的高性能抗菌PS复合材料及其制备方法，包括以下步骤：
(1)称取80份-100份PS、16份-20份复合填料、4份-6份抗菌剂、0.1份-0.5份抗氧剂、0.1份-0.3份SEBS-g-MAH混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒，即得到PS复合材料。
步骤(2)具体为：使用双螺杆挤出机挤出造粒，其中，双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，一区温度150～170℃，二区温度200～240℃，三区温度200～240℃，四区温度200～240℃，五区温度200～240℃，六区温度200～240℃，机头温度200～240℃,螺杆转速200～280r/min。
实施例1
(1)称取80份PS、16份复合填料、4份Ionpure、0.1份Irganox168、0.1份SEBS-g-MAH混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒，即得到PS复合材料P1。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度150℃，二区温度200℃，三区温度200℃，四区温度200℃，五区温度200℃，六区温度200℃，机头温度200℃,螺杆转速200r/min。
实施例2
(1)称取100份PS、20份复合填料、6份Zeomic、0.1份Irganox168、0.2份Irganox1010、0.2份Irganox1330、0.3份SEBS-g-MAH混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒，即得到PS复合材料P2。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度170℃，二区温度240℃，三区温度240℃，四区温度240℃，五区温度240℃，六区温度240℃，机头温度240℃,螺杆转速280r/min。
实施例3
(1)称取90份PS、18份复合填料、5份Ionpure、0.1份Irganox168、0.2份Irganox1010、0.2份SEBS-g-MAH混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒，即得到PS复合材料P3。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度160℃，二区温度220℃，三区温度220℃，四区温度220℃，五区温度220℃，六区温度220℃，机头温度220℃；螺杆转速240r/min。
实施例4
(1)称取95份PS、19份复合填料、6份Ionpure、0.1份Irganox1010、0.2份Irganox1330、0.1份SEBS-g-MAH混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒，即得到PS复合材料P4。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度165℃，二区温度205℃，三区温度205℃，四区温度205℃，五区温度205℃，六区温度205℃，机头温度205℃；螺杆转速260r/min。
实施例5
(1)称取100份PS、17份复合填料、5份Zeomic、0.2份Irganox1010、0.2份Irganox1330、0.1份SEBS-g-MAH混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒，即得到PS复合材料P5。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度165℃，二区温度225℃，三区温度225℃，四区温度225℃，五区温度225℃，六区温度225℃，机头温度225℃；螺杆转速255r/min。
对比例1
(1)称取称取80份PS、16份云母粉、0.1份Irganox1010、0.2份Irganox168、0.1份SEBS-g-MAH混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒，即得到PS复合材料D1。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度155℃，二区温度215℃，三区温度215℃，四区温度215℃，五区温度215℃，六区温度215℃，机头温度215℃；螺杆转速215r/min。
性能测试：
将上述实施例1-5及对比例1制备的PS复合材料用注塑机制成样条测试，测试数据如下表：
从上表可以看出，从表中还可以看出实施例1-5的抗菌性和物理性能都要好于对比例1，对于扩展PS复合材料的应用领域，具有非常重要的意义。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本发明的范围由所附权利要求极其等同限定。

Claims (9)

1.一种高性能抗菌PS复合材料，其特征在于，按重量份由以下组分组成：
所述复合填料是纳米TiO2包覆云母粉的复合填料，具体制备步骤如下：
(1)将云母粉在90-110℃的烘箱中干燥3-5h，充分去除云母粉表面的吸附水以备用；
(2)将偏钛酸钠、云母粉和聚乙二醇放入乙醇水溶液中，于温度为80-100℃的恒温水浴锅中10-12h后使所述云母粉完全溶解；
(3)在搅拌下缓慢滴加饱和氯化铵溶液，静置2h后离心、过滤、干燥、粉碎，即制得纳米TiO2包覆云母粉的复合填料。
2.根据权利要求1所述的高性能抗菌PS复合材料，其特征在于，所述云母粉为白云母，粒径为6-10μm。
3.根据权利要求1所述的高性能抗菌PS复合材料，其特征在于，所述偏钛酸钠、所述云母粉、所述聚乙二醇及所述饱和氯化铵的质量比为(40-60)：
(120-180)：(4-8)：(20-30)。
4.根据权利要求1所述的高性能抗菌PS复合材料，其特征在于，所述抗菌剂为无机系抗菌剂。
5.根据权利要求4所述的高性能抗菌PS复合材料，其特征在于，所述抗菌剂为Ionpure或Zeomic中的一种。
6.根据权利要求1所述的高性能抗菌PS复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或1，3，5-三甲基-2，4，6-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯中的一种或几种的混合。
7.根据权利要求1所述的高性能抗菌PS复合材料，其特征在于，所述相容剂为SEBS-g-MAH。
8.一种上述权利要求1至7中任一项的高性能抗菌PS复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)称取80份-100份PS、16份-20份复合填料、4份-6份抗菌剂、0.1份-0.5份抗氧剂、0.1份-0.3份SEBS-g-MAH混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒，即得到PS复合材料。
9.根据权利要求8所述的高性能抗菌PS复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)具体为：使用双螺杆挤出机挤出造粒，其中，所述双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，一区温度150～170℃，二区温度200～240℃，三区温度200～240℃，四区温度200～240℃，五区温度200～240℃，六区温度200～240℃，机头温度200～240℃,螺杆转速200～280r/min。
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