CN107418050A - 一种高性能抗菌pp‑pa6复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高性能抗菌PP‑PA6复合材料及其制备方法，PP‑PA6复合材料按重量份由以下组分组成：PP为80份‑100份；PA6为20份‑30份；改性云母粉为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。云母粉经过聚丙烯酸丁酯(PBA)的接枝，可以在云母粉表面形成PBA的有机包覆层，产生了强大的立体防护作用，阻止了云母粉的团聚，能够均匀地分散于PP‑PA6基体中，提高PP‑PA6复合材料的力学性能。

Description

一种高性能抗菌PP-PA6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PP-PA6复合材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯(PP)是一种广泛应用的通用塑料，结构规整而易于结晶，生成的球晶较大，使PP易于产生裂纹，冲击强度较低，限制了其应用范围。
通过PP与其它组分共混以提高PP的力学性能，是本领域技术人员在致力研究的课题。
发明内容
本发明的目的是提供一种高性能抗菌PP-PA6复合材料及其制备方法，以提高PP的力学性能及抗菌性能。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种高性能抗菌PP-PA6复合材料，按重量份由以下组分组成：
所述改性云母粉的制备步骤如下：
(1)称取一定量的丙烯酸丁酯、云母粉、过硫酸钠、破乳剂及十二烷基苯磺酸钠；
(2)将所述过硫酸钠、所述十二烷基苯磺酸钠、所述丙烯酸丁酯及所述云母粉投入至反应釜内，在140-180℃的环境下反应6-12h，然后再加入破乳剂破乳8-16h，过滤洗涤既得改性云母粉。
所述云母粉直径为60-80nm。
步骤(1)中的所述丙烯酸丁酯、所述云母粉、所述过硫酸钠、所述破乳剂及所述十二烷基苯磺酸钠的质量比为(16-20)：(40-60)：(0.3-0.5)：(1-3)：(0.1-0.3)。
步骤(1)中的所述破乳剂为氯化铁或氯化铝。
所述抗菌剂的具体制备步骤如下：
(1)在三口烧瓶中加入分子筛，并与去离子水配制成溶液，置于水浴锅内，80-100℃条件下开始搅拌；
(2)依次向溶液中加入一定量的Zn(NO3)2和Cu(NO3)2溶液，反应4-6h；
(3)反应结束后，将悬浮液抽滤，并利用去离子水反复洗涤沉淀物；
(4)将得到的沉淀物放入干燥箱中，100-120℃干燥20-24h，即得所述抗菌剂。
步骤(2)中的Zn(NO3)2和Cu(NO3)2的质量比为(4-6)：(6-9)。
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。
一种上述任一项高性能抗菌PP-PA6复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(2)称取80份-100份PP、20份-30份PA6、16份-20份改性云母粉、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PP-PA6复合材料。
优选地，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180～200℃，二区温度240～260℃，三区温度240～260℃，四区温度240～260℃，五区温度240～260℃，六区温度240～260℃，机头温度240～260℃,螺杆转速200～280r/min。
本发明的有益效果是：
1、云母粉经过聚丙烯酸丁酯(PBA)的接枝，可以在云母粉表面形成PBA的有机包覆层，产生了强大的立体防护作用，阻止了云母粉的团聚，能够均匀地分散于PP-PA6基体中，提高PP-PA6复合材料的力学性能。
2、抗菌剂的加入提升了PP-PA6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：
BA，江苏裕廊化工；过硫酸钠，福建昊化无机盐有限公司；氯化铁，淄博昇润化工有限公司；氯化铝，淄博川奇化工有限公司；十二烷基苯磺酸钠，济南凯信化工；PP(型号Z30S),茂名石化；PA6(型号CM1017)，日本东丽；SEBS-g-MAH，苏州亚赛塑化有限公司；云母粉，石家庄马跃云母粉厂；Zn(NO3)2溶液，济南三平化工；Cu(NO3)2溶液，合肥康泰化工；5A分子筛，上海加祥分子筛厂；抗氧剂(型号Irganox168、Irganox1010、Irganox1330)，瑞士汽巴精化。
本申请各实施例中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PP-PA6复合材料，按重量份由以下组分组成：
改性云母粉的制备步骤如下：
(1)称取一定量的丙烯酸丁酯(BA)、云母粉、过硫酸钠、破乳剂及十二烷基苯磺酸钠；云母粉直径为60-80nm；丙烯酸丁酯、云母粉、过硫酸钠、破乳剂及十二烷基苯磺酸钠的质量比为(16-20)：(40-60)：(0.3-0.5)：(1-3)：(0.1-0.3)；破乳剂为氯化铁或氯化铝。
(2)将过硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、丙烯酸丁酯及云母粉投入至反应釜内，在140-180℃的环境下反应6-12h，然后再加入破乳剂破乳8-16h，过滤洗涤既得改性云母粉。
抗菌剂的具体制备步骤如下：
(1)在三口烧瓶中加入10g5A分子筛，并与30ml去离子水配制成溶液，置于水浴锅内，80-100℃条件下开始搅拌；
(2)依次向溶液中加入一定量的Zn(NO3)2和Cu(NO3)2溶液，反应4-6h；Zn(NO3)2和Cu(NO3)2的质量比为(4-6)：(6-9)。
(3)反应结束后，将悬浮液抽滤，并利用去离子水反复洗涤沉淀物；
(4)将得到的沉淀物放入干燥箱中，100-120℃干燥20-24h，即得抗菌剂。
抗氧剂巴斯夫公司的三(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。
一种上述任一项高性能抗菌PP-PA6复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(3)称取80份-100份PP、20份-30份PA6、16份-20份改性云母粉、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PP-PA6复合材料。
优选地，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180～200℃，二区温度240～260℃，三区温度240～260℃，四区温度240～260℃，五区温度240～260℃，六区温度240～260℃，机头温度240～260℃,螺杆转速200～280r/min。
实施例1
(1)称取80份PP、20份PA6、16份改性云母粉、4份抗菌剂、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PP-PA6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180℃，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200r/min。
实施例2
(1)称取100份PP、30份PA6、20份改性云母粉、6份抗菌剂、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PP-PA6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200℃，二区温度260℃，三区温度260℃，四区温度260℃，五区温度260℃，六区温度260℃，机头温度260℃,螺杆转速280r/min。
实施例3
(1)称取90份PP、25份PA6、18份改性云母粉、5份抗菌剂、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PP-PA6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190℃，二区温度250℃，三区温度250℃，四区温度250℃，五区温度250℃，六区温度250℃，机头温度250℃,螺杆转速240r/min。
实施例4
(1)称取95份PP、28份PA6、17份改性云母粉、5份抗菌剂、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PP-PA6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195℃，二区温度255℃，三区温度255℃，四区温度255℃，五区温度255℃，六区温度255℃，机头温度255℃,螺杆转速275r/min。
实施例5
(1)称取85份PP、22份PA6、18份改性云母粉、6份抗菌剂、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PP-PA6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185℃，二区温度245℃，三区温度245℃，四区温度245℃，五区温度245℃，六区温度245℃，机头温度245℃,螺杆转速220r/min。
对比例1
(1)称取85份PP、22份PA6、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PP-PA6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185℃，二区温度245℃，三区温度245℃，四区温度245℃，五区温度245℃，六区温度245℃，机头温度245℃,螺杆转速220r/min。
性能测试：
将上述实施例1-5及对比例1制备的PP-PA6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PP-PA6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 (10)

1.一种高性能抗菌PP-PA6复合材料，其特征在于，按重量份由以下组分组成：
所述改性云母粉的制备步骤如下：
(1)称取一定量的丙烯酸丁酯、云母粉、过硫酸钠、破乳剂及十二烷基苯磺酸钠；
(2)将所述过硫酸钠、所述十二烷基苯磺酸钠、所述丙烯酸丁酯及所述云母粉投入至反应釜内，在140-180℃的环境下反应6-12h，然后再加入破乳剂破乳8-16h，过滤洗涤既得改性云母粉。
2.根据权利要求1所述的高性能抗菌PP-PA6复合材料，其特征在于，所述云母粉直径为60-80nm。
3.根据权利要求1所述的高性能抗菌PP-PA6复合材料，其特征在于，步骤(1)中的所述丙烯酸丁酯、所述云母粉、所述过硫酸钠、所述破乳剂及所述十二烷基苯磺酸钠的质量比为(16-20)：(40-60)：(0.3-0.5)：(1-3)：(0.1-0.3)。
4.根据权利要求1所述的高性能抗菌PP-PA6复合材料，其特征在于，步骤(1)中的所述破乳剂为氯化铁或氯化铝。
5.根据权利要求1所述的高性能抗菌PP-PA6复合材料，其特征在于，所述抗菌剂的具体制备步骤如下：
(1)在三口烧瓶中加入分子筛，并与去离子水配制成溶液，置于水浴锅内，80-100℃条件下开始搅拌；
(2)依次向溶液中加入一定量的Zn(NO3)2和Cu(NO3)2溶液，反应4-6h；
(3)反应结束后，将悬浮液抽滤，并利用去离子水反复洗涤沉淀物；
(4)将得到的沉淀物放入干燥箱中，100-120℃干燥20-24h，即得所述抗菌剂。
6.根据权利要求5所述的高性能抗菌PP-PA6复合材料，其特征在于，步骤(2)中的Zn(NO3)2和Cu(NO3)2的质量比为(4-6)：(6-9)。
7.根据权利要求1所述的高性能抗菌PP-PA6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。
8.根据权利要求1所述的高性能抗菌PP-PA6复合材料，其特征在于，所述相容剂为SEBS-g-MAH。
9.一种上述权利要求1至8中任一项高性能抗菌PP-PA6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PP、20份-30份PA6、16份-20份改性云母粉、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PP-PA6复合材料。
10.根据权利要求9所述的高性能抗菌PP-PA6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180～200℃，二区温度240～260℃，三区温度240～260℃，四区温度240～260℃，五区温度240～260℃，六区温度240～260℃，机头温度240～260℃,螺杆转速200～280r/min。
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