CN107286461A - 一种抗菌耐候阻燃v0级聚丙烯材料及其制备方法 - Google Patents

一种抗菌耐候阻燃v0级聚丙烯材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗菌耐候阻燃V0级聚丙烯材料及其制备方法，其原料包括下述重量份数的组分：聚丙烯75～90重量份、阻燃剂和阻燃协效剂总量10～25重量份、无机抗菌剂0.3～1.0重量份、加工助剂0.5～2.0重量份和改性助剂1.0～3.0重量份；改性助剂包括耐候剂、抗氧剂、吸酸剂和抗铜害剂；加工助剂包括分散剂，分散剂包括脂肪酰胺类分散剂、硬脂酸酰胺类分散剂和改性聚硅氧烷分散剂中的一种或多种。该材料综合性能好，具有优异的耐热性和耐候性；在保证抗菌效果好的同时，各组分分散性好，材料表面抗菌效果还保持一致；阻燃效果可达V0级，原料成本大幅度较低，制备方法简便，适于工业化生产，便于大规模推广应用。

Description

一种抗菌耐候阻燃V0级聚丙烯材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种抗菌耐候阻燃V0级聚丙烯材料及其制备方法。
背景技术
目前阻燃V0级聚丙烯材料已较普遍，但在此基础上生产兼顾抗菌性、耐候性、耐热性和阻燃V0级的聚丙烯材料则主要面临如下问题：
因为聚丙烯材料本身的耐候性较差，为了使聚丙烯达到阻燃V0级，则必须在其中添加大量的溴系阻燃剂及阻燃协效剂，而阻燃剂的耐光性较差，所得复合体系的耐候性、耐热性就非常差。此时若再添加抗菌剂(如银离子类抗菌剂)，复合体系更容易受热后变色，耐候性和耐热性则更差。但是若减少抗菌剂的用量，不仅会影响终产品的抗菌效果，而且由于抗菌剂的分散性较差，也会引起终产品表面抗菌效果不一致的缺陷。因此，在开发兼具抗菌、耐候、耐热和阻燃V0级效果的聚丙烯材料时，上述问题亟待解决。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术中不存在兼具抗菌、耐候、耐热和阻燃V0级效果的聚丙烯材料的缺陷，提供了一种抗菌耐候阻燃V0级聚丙烯材料及其制备方法。本发明的抗菌耐候阻燃V0级聚丙烯材料综合性能好，具有优异的耐热性和耐候性；在保证抗菌效果好的同时，各组分分散性好，材料表面抗菌效果还保持一致；阻燃效果可达V0级，而且原料成本大幅度较低，制备方法简便，适于工业化生产，便于大规模推广应用。此外，本发明的抗菌耐候阻燃V0级聚丙烯材料在高温下具有良好的流动性，易于制备大型或薄壁部件，可降低注塑料温度，对降低产品综合能耗有较大的帮助。
本发明通过以下技术方案解决上述技术问题。
本发明提供了一种抗菌耐候阻燃V0级聚丙烯材料，其原料包括下述重量份数的组分：聚丙烯75～90重量份、阻燃剂和阻燃协效剂总量10～25重量份、无机抗菌剂0.3～1.0重量份、加工助剂0.5～2.0重量份和改性助剂1.0～3.0重量份；
所述改性助剂包括耐候剂、抗氧剂、吸酸剂和抗铜害剂；所述加工助剂包括分散剂，所述分散剂包括脂肪酰胺类分散剂、硬脂酸酰胺类分散剂和改性聚硅氧烷分散剂中的一种或多种。
本发明中，所述聚丙烯的用量较佳地为75～87重量份。
本发明中，所述阻燃剂和阻燃协效剂总量较佳地为13～18重量份。
本发明中，所述无机抗菌剂的用量较佳地为0.5～1.0重量份。
本发明中，所述加工助剂的用量较佳地为1.2～1.8重量份。
本发明中，所述改性助剂的用量较佳地为1.6～2.6重量份。
本发明中，某一较佳实施例中，所述抗菌耐候阻燃V0级聚丙烯材料包括下述重量份数的组分：所述聚丙烯75重量份、所述阻燃剂和所述阻燃协效剂总量25重量份、所述无机抗菌剂1.0重量份、所述加工助剂1.8重量份和所述改性助剂2.6重量份。
本发明中，另一较佳实施例中，所述聚丙烯82重量份、所述阻燃剂和所述阻燃协效剂总量18重量份、所述无机抗菌剂0.5重量份、所述加工助剂1.2重量份和所述改性助剂2.15重量份。
本发明中，另一较佳实施例中，所述抗菌耐候阻燃V0级聚丙烯材料包括下述重量份数的组分：所述聚丙烯87重量份、所述阻燃剂和所述阻燃协效剂总量13重量份、所述无机抗菌剂1.0重量份、所述加工助剂1.5重量份和所述改性助剂1.6重量份。
本发明中，所述聚丙烯为本领域常规使用的聚丙烯，较佳地为高熔指高结晶聚丙烯。所述高熔指高结晶聚丙烯的结晶度较佳地为70～75％。所述高熔指高结晶聚丙烯的熔指(全名称“熔融指数”)较佳地为30～40g/10min，更佳地为35g/10min。所述高熔指高结晶聚丙烯的型号较佳地为BX3800、BI750、K5230、PP311和MK40T中的一种或多种。
本发明中，所述阻燃剂为本领域常规使用的阻燃剂，较佳地包括溴系阻燃剂，更佳地包括阻燃剂TBC、八溴醚和八溴S醚中的一种或多种。
本发明中，所述阻燃协效剂为本领域常规使用的阻燃协效剂，较佳地包括三氧化二锑。
本发明中，所述无机抗菌剂为本领域常规，较佳地为银离子类抗菌剂。所述银离子类抗菌剂的为本领域常规，所述银离子类抗菌剂的载体较佳地包括磷酸锆、沸石和二氧化硅中的一种或多种。所述银离子类抗菌剂的型号较佳地为抗菌剂ST-R-104、抗菌剂RHA-T2和抗菌剂BM102TG中的一种或多种。
本发明中，所述加工助剂为本领域常规使用的加工助剂，较佳地还包括润滑剂。
其中，所述润滑剂为本领域常规，较佳地为有机硅聚合物润滑剂。所述有机硅聚合物润滑剂的型号较佳地为硅酮母粒RDMB-502、硅酮粉LS-100、硅酮粉RD-500和硅酮粉UN-100中的一种或多种。所述润滑剂除具有润滑作用外，还具有耐清洗的作用。
本发明中，所述耐候剂为本领域常规使用的耐候剂，较佳地包括光稳定剂。
其中，所述光稳定剂为本领域常规使用的光稳定剂，较佳地包括苯并三唑类紫外线吸收剂和/或受阻胺光稳定剂。所述苯并三唑类紫外线吸收剂为本领域常规，其型号较佳地为UV329、UV327和UV326中的一种或多种。所述受阻胺光稳定剂为本领域常规，其型号较佳地为光稳定剂V703、光稳定剂THT7001、光稳定剂UV5593、光稳定剂LA402XP和光稳定剂UV3808中的一种或多种。
本发明中，所述抗氧剂为本领域常规使用的抗氧剂，较佳地包括受阻酚类抗氧剂和/或辅助抗氧剂，更佳地为型号chinoxb33的复配型抗氧剂。所述复配型抗氧剂chinoxb33为所述受阻酚类和所述辅助抗氧剂中的硫代酯类抗氧剂复配而成，能达到较好的耐热效果。
其中，所述受阻酚类抗氧剂为本领域常规。所述辅助抗氧剂为本领域常规使用的辅助抗氧剂，较佳地包括亚磷酸酯类抗氧剂和/或硫代酯类抗氧剂。所述亚磷酸酯类抗氧剂为本领域常规，其型号较佳地为抗氧剂626和/或抗氧剂PEP-36。所述硫代酯类抗氧剂为本领域常规。
本发明中，所述抗铜害剂为本领域常规使用的抗铜害剂，较佳地包括酰胺类抗铜害剂；所述酰胺类抗铜害剂的型号较佳地为抗铜害剂MD-697、抗铜害剂MDA-5和抗铜害剂1024中的一种或多种。
本发明中，所述吸酸剂为本领域常规使用的吸酸剂，所述吸酸剂的型号较佳地包括吸酸剂DHT-4A和/或吸酸剂hycite 713。
本发明中，所述脂肪酰胺类分散剂为本领域常规，型号较佳地为SA0011。所述硬脂酸酰胺类分散剂为本领域常规，较佳地为分散剂EBS。所述改性聚硅氧烷分散剂为本领域常规，型号较佳地为E525。
本发明所述抗菌耐候阻燃V0级聚丙烯材料可按本领域常规方法进行制备。
本发明还提供了一种所述抗菌耐候阻燃V0级聚丙烯材料的制备方法，其包括下述步骤：将所述抗菌耐候阻燃V0级聚丙烯材料的原料混合均匀后，经高速混合机混合后，再挤出造粒，即得所述抗菌耐候阻燃V0级聚丙烯材料。
本发明中，所述高速混合机的混合时间较佳地为1～3分钟。
本发明中，所述挤出造粒的操作和条件为本领域常规，一般通过双螺杆挤出造粒机进行。所述双螺杆挤出造粒机的型号较佳地为EX-201。所述挤出造粒时，双螺杆挤出造粒机的温度为本领域常规，较佳地为：前5段温度为0～150℃，后7段为170～180℃，最终挤出模头处树脂温度＜200℃。
本发明中，所述挤出造粒时，为防止材料在螺杆中变色降解，一般使用低剪切热的螺杆组合形式。
本发明中，为确保材料各项性能的均一性，较佳地，将切粒后所得的抗菌耐候阻燃V0级聚丙烯材料在成品槽中进行掺混。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明所用原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于：
本发明的抗菌耐候阻燃V0级聚丙烯材料综合性能好，具有优异的耐热性和耐候性；在保证抗菌效果好的同时，各组分分散性好，材料表面抗菌效果还保持一致；阻燃效果可达V0级，而且原料成本大幅度较低，制备方法简便，适于工业化生产，便于大规模推广应用。此外，本发明的抗菌耐候阻燃V0级聚丙烯材料在高温下具有良好的流动性，易于制备大型或薄壁部件，可降低注塑料温度，对降低产品综合能耗有较大的帮助。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
实施例1～3
实施例1～3抗菌耐候阻燃V0级聚丙烯材料的配方均如表1所述，其中所有数据均为重量份数。
对比例1～3
对比例1～3的配方均如表1所述，其中所有数据均为重量份数。
表1
表1中，实施例1采用的聚丙烯型号为BI750，实施例2、对比例1和对比例3采用的聚丙烯型号为BX3800，实施例3和对比例2采用的聚丙烯型号为K5230。
实施例1和对比例3的无机银系抗菌剂为ST-R-104，实施例2的无机银系抗菌剂为抗菌剂RHA-T2，实施例3的无机银系抗菌剂为BM102TG，对比例1、2的有机抗菌剂分别为抗菌剂B1000或抗菌剂HB104F。
实施例1～3和对比例1～3的耐清洗剂和润滑剂可从下述产品中择一选用：硅酮母粒RDMB-502、硅酮粉LS-100、硅酮粉RD-500或硅酮粉UN-100。
实施例1～3、对比例1～3的聚丙烯材料制备方法包括下述步骤：
(1)按表1分别称量各组分，混合均匀，得混合物；
(2)将步骤(1)的混合物在高速混合机中混合1～3分钟后，再通过双螺杆挤机造粒生产，前5段温度为0～150℃，后7段为170～180℃，最终挤出模头处树脂温度＜200℃，采用低剪切热组合螺杆进行生产，即得颗粒状产品
效果实施例1
将实施例1～3、对比例1～3制得的耐候阻燃V0级聚丙烯材料分别在注塑机上进行样条制备后，再进行性能测试，其数据如表2所示。
(1)注塑为长127mm*宽12.7mm*厚0.8mm及长127mm*宽12.7mm*厚2.0mm的标准试验片做阻燃测试。
(2)注塑50mm*50mm的方板分别进行光照、耐热和抗菌测试。
(3)碳弧灯200小时光照测试方法，100小时耐热测试方法JIS K7212以及耐水、耐光后的抗菌性能的测试方法JIS Z 2801。
表2
将实施例1～3制得的耐候阻燃V0级聚丙烯材料在浸水16小时和氙灯光照10小时后，进行抗菌测试。
表3
综上所述，本发明的抗菌耐候阻燃V0级聚丙烯材料抗菌效果好、耐候耐热性好、且成本低，适于工业化规模生产、大规模推广应用。

Claims (10)

1.一种抗菌耐候阻燃V0级聚丙烯材料，其特征在于，其原料包括下述重量份数的组分：聚丙烯75～90重量份、阻燃剂和阻燃协效剂总量10～25重量份、无机抗菌剂0.3～1.0重量份、加工助剂0.5～2.0重量份和改性助剂1.0～3.0重量份；
所述改性助剂包括耐候剂、抗氧剂、吸酸剂和抗铜害剂；所述加工助剂包括分散剂，所述分散剂包括脂肪酰胺类分散剂、硬脂酸酰胺类分散剂和改性聚硅氧烷分散剂中的一种或多种。
2.如权利要求1所述的材料，其特征在于，所述聚丙烯的用量为75～87重量份；
和/或，所述阻燃剂和阻燃协效剂总量为13～18重量份；
和/或，所述无机抗菌剂的用量为0.5～1.0重量份；
和/或，所述加工助剂的用量为1.2～1.8重量份；
和/或，所述改性助剂的用量为1.6～2.6重量份。
3.如权利要求1或2所述的材料，其特征在于，所述聚丙烯为高熔指高结晶聚丙烯，所述高熔指高结晶聚丙烯的结晶度为70～75％，所述高熔指高结晶聚丙烯的熔指为30～40g/10min；所述高熔指高结晶聚丙烯的型号较佳地为BX3800、BI750、K5230、PP311和MK40T中的一种或多种；
和/或，所述阻燃剂包括溴系阻燃剂，较佳地为阻燃剂TBC、八溴醚和八溴S醚中的一种或多种；
和/或，所述阻燃协效剂为三氧化二锑。
4.如权利要求1或2所述的材料，其特征在于，所述无机抗菌剂为银离子类抗菌剂，所述银离子类抗菌剂的型号较佳地为抗菌剂ST-R-104、抗菌剂RHA-T2和抗菌剂BM102TG中的一种或多种；所述银离子类抗菌剂的载体较佳地包括磷酸锆、沸石和二氧化硅中的一种或多种；
和/或，所述加工助剂还包括润滑剂；所述润滑剂较佳地为有机硅聚合物润滑剂；所述有机硅聚合物润滑剂的型号较佳地为硅酮母粒RDMB-502、硅酮粉LS-100、硅酮粉RD-500和硅酮粉UN-100中的一种或多种。
5.如权利要求1或2所述的材料，其特征在于，所述耐候剂包括光稳定剂；所述光稳定剂较佳地包括苯并三唑类紫外线吸收剂和/或受阻胺光稳定剂；
其中，所述苯并三唑类紫外线吸收剂的型号较佳地为UV329、UV327和UV326中的一种或多种；所述受阻胺光稳定剂的型号较佳地为光稳定剂V703、光稳定剂THT7001、光稳定剂UV5593、光稳定剂LA402XP和光稳定剂UV3808中的一种或多种。
6.如权利要求1或2所述的材料，其特征在于，所述抗氧剂包括受阻酚类抗氧剂和/或辅助抗氧剂，较佳地为型号chinoxb33的复配型抗氧剂；
其中，所述辅助抗氧剂较佳地包括亚磷酸酯类抗氧剂和/或硫代酯类抗氧剂；所述亚磷酸酯类抗氧剂的型号较佳地为抗氧剂626和/或抗氧剂PEP-36。
7.如权利要求1或2所述的材料，其特征在于，所述抗铜害剂包括酰胺类抗铜害剂，所述酰胺类抗铜害剂的型号较佳地为抗铜害剂MD-697、抗铜害剂MDA-5和抗铜害剂1024中的一种或多种；
和/或，所述吸酸剂的型号包括吸酸剂DHT-4A和/或吸酸剂hycite 713。
8.如权利要求1或2所述的材料，其特征在于，所述脂肪酰胺类分散剂的型号为SA0011；
和/或，所述硬脂酸酰胺类分散剂为分散剂EBS；
和/或，所述改性聚硅氧烷分散剂的型号为E525。
9.一种如权利要求1～8任一项所述抗菌耐候阻燃V0级聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，其包括下述步骤：将所述抗菌耐候阻燃V0级聚丙烯材料的原料混合均匀后，经高速混合机混合后，再挤出造粒，即得所述抗菌耐候阻燃V0级聚丙烯材料。
10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述高速混合机的混合时间为1～3分钟；
和/或，所述挤出造粒的操作通过双螺杆挤出造粒机进行；所述双螺杆挤出造粒机的型号较佳地为EX-201；所述挤出造粒时，双螺杆挤出造粒机的温度较佳地为：前5段温度为0～150℃，后7段为170～180℃，挤出模头处树脂温度＜200℃；
和/或，将切粒后所得的抗菌耐候阻燃V0级聚丙烯材料在成品槽中进行掺混。
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