CN107602977A

CN107602977A - 一种防霉抗菌发泡材料及其制备方法

Info

Publication number: CN107602977A
Application number: CN201710825914.5A
Authority: CN
Inventors: 杨庆峰
Original assignee: ZHEJIANG RUNYANG NEW MATERIAL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: ZHEJIANG RUNYANG NEW MATERIAL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2017-09-14
Filing date: 2017-09-14
Publication date: 2018-01-19

Abstract

本发明公开了一种防霉抗菌发泡材料及其制备方法，所述防霉抗菌发泡材料原料按重量百分比计包括75～90%低密度聚乙烯、2～15%偶氮二甲酰胺、0.1～0.5%防霉抗菌剂、2～5%增韧剂、0.1～2%抗氧剂、0.1～1%润滑剂和2～5%着色剂。采用纳米银‑无机载体复合物作为防霉抗菌剂，结合分步造粒的方式，解决纳米银易团聚以及与材料融合度差的问题。通过分步造粒、搅拌混合、挤出成片、电子辐照交联和发泡工序得到的成品片材料具有良好的交联度、分散均匀性以及内部致密性，防霉抗菌剂无析出现象且不易氧化变色，防霉抗菌效果持久。

Description

一种防霉抗菌发泡材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料加工领域，具体涉及一种防霉抗菌发泡材料及其制备方法。

背景技术

塑料制品在潮湿环境下易遭受微生物的侵蚀，大大降低其使用寿命。细菌和霉菌是微生物的两种主要类型，在一定的温湿度环境下，会迅速吸收材料的营养物质而生长，造成材料的霉变和破坏。霉菌生长时形成的代谢物含有有机酸和毒素，会使制品表面出现发粘、变色、变脆、光洁度降低等现象，长期接触会危害人体健康。因此，控制和消灭有害细菌、霉菌在塑料制品中的生长和繁殖，成为亟待解决的重要问题。

通常是通过在塑料中添加防霉抗菌剂使得塑料制品具有一定的防霉抗菌性能。防霉抗菌剂可以简单分为无机和有机两大类，两者均是通过化学或若化学键键合作用影响细菌和霉菌的细胞壁、细胞膜或者核内功能蛋白的活性，导致其丧失生长和繁殖能力。有机防霉抗菌剂易分解，不能经受高温，会对环境造成二次污染，并且抗菌持久性差，抗菌范围窄，因此在塑料行业中，无机防霉抗菌剂应用更为广泛。许多金属离子具有杀菌作用，金属离子杀灭、抑制病原体的活性按下列顺序递减：银＞汞＞铜＞镉＞铬＞镍＞铅＞钴＞锌＞铁，由于汞、镉、铬、铅离子的毒性较大，不但杀菌，也会杀死哺乳动物的细胞，因而不采用，只有银、铜、锌适合作抗菌剂，银离子的杀菌能力比铜、锌强很多，能达到锌离子的1000倍，因此无菌抗菌剂中银系抗菌剂占据着主导地位，但存在一定的缺陷：（1）易团聚，分散均匀性差；（2）与塑料无法完美融合，且易溶于水，会由于水的作用析出，造成抗菌作用初步减退并且对环境或者人体造成伤害；（3）易转化为氧化银而使其制品发黄或变黑。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种防霉抗菌发泡材料及其制备方法，得到的片材具有优良的耐久性和防霉抗菌功能，有效防止微生物引起的危害，延长片材的使用寿命，此外还具有优良的环保、隔音、防潮、缓震等功能。

为达到上述目的，本发明采用的具体技术方案如下：

一种防霉抗菌发泡材料，原料按质量份计包括：

低密度聚乙烯 75～90

偶氮二甲酰胺 2～15

防霉抗菌剂 0.1～0.5

增韧剂 2～5

抗氧剂 0.1～2

润滑剂 0.1～1

着色剂 2～5

所述增韧剂为碳酸钙，所述抗氧剂为DSTDP、抗氧剂1010中的一种或两种，所述润滑剂为硬脂酸锌或硬脂酸钙，所述着色剂为色母1398。

优选的，所述防霉抗菌剂为纳米银-无机载体复合物，所述无机载体为沸石、二氧化钛、磷酸钙、二氧化硅中的一种。

优选的，所述偶氮二甲酰胺的重量份7～12。

一种防霉抗菌发泡材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）用低密度聚乙烯分别稀释偶氮二甲酰胺、防霉抗菌剂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂、着色剂，通过双螺杆挤出机挤出造粒；

（2）用低密度聚乙烯和步骤（1）所制的偶氮二甲酰胺、防霉抗菌剂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂、着色剂颗粒用搅拌机混合均匀；

（3）将步骤（2）混合好的物料，经单螺杆挤出机挤出成片材并收卷；

（4）片材经过高能电子辐照交联处理；

（5）将步骤（4）的片材经过发泡工艺发泡，得到成品片材。

优选的，步骤（1）所述低密度聚乙烯与偶氮二甲酰胺、防霉抗菌剂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂、着色剂的质量比均为（1.5～2）：1。

优选的，步骤（1）所述双螺杆挤出机挤出温度110～150℃。

优选的，步骤（3）所述单螺杆挤出机的工艺条件为：一区温度150～160℃，二区温度140～150℃，三区温度120～130℃，四区温度110～120℃，五区温度100～110℃，六区温度100～110℃，七区温度95～100℃，模头温度110～120℃，物料在挤出机的输送时间为2～5min。

本发明的有益效果如下：

1、本发明以纳米银-无机载体复合物作为防霉抗菌剂，结合分步造粒的方式，同时解决

了纳米银易团聚以及与材料融合度差的问题。将纳米银通过吸附、离子交换等方式负载于无机载体沸石、二氧化钛、磷酸钙或二氧化硅上，改善纳米银颗粒的团聚现象；防霉抗菌剂并不直接与其他原料混合，而是先用低密度聚乙烯稀释通过双螺杆挤出机挤出造粒获得防霉抗菌剂母粒，在这个过程中，由于无机载体表面粗糙，与低密度聚乙烯熔体的相容性好，大大提高了防霉抗菌剂与低密度聚乙烯的结合度，同时在强劲的机械剪切力的作用下防霉抗菌剂在低密度聚乙烯熔体中获得均匀良好的分散，保证母粒的质量，降低二次造粒时均匀分散的难度。

2、防霉抗菌剂与细菌、霉菌接触后，释放出少量的Ag⁺与菌体蛋白酶上的巯基（-SH）结合，使蛋白酶丧失活性，造成细胞固有成分被破坏产生功能障碍而死亡，菌体死亡后，Ag⁺从中分离，与旁边的霉菌细菌再一次结合，将其杀死，在整个过程中Ag⁺基本不消耗，决定了防霉抗菌剂的长效性。由于释放出的Ag⁺量极少，同时低密度聚乙烯对防霉抗菌剂良好的包裹作用使得材料不会出现Ag⁺析出现象，加上发泡材料内部致密，空气的隔绝性好，材料不易氧化变色。

3、本发明采用高能电子辐照交方式，使聚乙烯分子间形成网状交联，提高材料强度，与化学交联相比，无需交联剂，效率高，环保安全。采用增韧剂、抗氧剂、润滑剂、着色剂作为助剂，由于是分步造粒，各成分在母料聚乙烯中相互干扰小，分散均匀，且只需很少的量就能充分实现其功能，节省原料。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

一种防霉抗菌发泡材料，原料按重量百分比计包括：低密度聚乙烯90%、偶氮二甲酰胺5%、防霉抗菌剂0.1%、增韧剂2.4%、抗氧剂0.3%、润滑剂0.2%、着色剂2%。所述增韧剂为碳酸钙，所述抗氧剂为DSTDP，所述润滑剂为硬脂酸锌，所述着色剂为色母1398。所述防霉抗菌剂为纳米银-无机载体复合物，所述无机载体为沸石。

一种防霉抗菌发泡材料的制备方法，包括以下步骤：（1）按上述质量百分比称取偶氮二甲酰胺、防霉抗菌剂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂、着色剂，用低密度聚乙烯分别稀释，低密度聚乙烯的用量依次对应为9%、0.15%、3.6%、0.45%、0.3%、3%，通过双螺杆挤出机挤出造粒，双螺旋挤出机挤出温度110℃；（2）称取73.5%的低密度聚乙烯和步骤1所制的偶氮二甲酰胺、防霉抗菌剂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂、着色剂颗粒用搅拌机混合均匀；（3）将混合好的物料，经单螺杆挤出机挤出成片材并收卷，单螺旋挤出机的工艺条件为：一区温度150℃，二区温度140℃，三区温度120℃，四区温度110℃，五区温度102℃，六区温度100℃，七区温度95℃，模头温度110℃，物料在挤出机的输送时间为2min；（4）片材经过高能电子辐照交联处理；（5）将辐照处理后的片材经过发泡工艺发泡，得到成品片材。

实施例2

一种防霉抗菌发泡材料，原料按重量百分比计包括：低密度聚乙烯87%、偶氮二甲酰胺7%、防霉抗菌剂0.2%、增韧剂2.8%、抗氧剂0.5%、润滑剂0.5%、着色剂2%。所述增韧剂为碳酸钙，所述抗氧剂为DSTDP，所述润滑剂为硬脂酸锌，所述着色剂为色母1398。所述防霉抗菌剂为纳米银-无机载体复合物，所述无机载体为沸石。

一种防霉抗菌发泡材料的制备方法，包括以下步骤：（1）按上述质量百分比称取偶氮二甲酰胺、防霉抗菌剂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂、着色剂，用低密度聚乙烯分别稀释，低密度聚乙烯的用量依次对应为10.5%、0.4%、4.2%、0.8%、0.8%、3%，通过双螺杆挤出机挤出造粒，双螺旋挤出机挤出温度120℃；（2）称取67.3%的低密度聚乙烯和步骤1所制的偶氮二甲酰胺、防霉抗菌剂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂、着色剂颗粒用搅拌机混合均匀；（3）将混合好的物料，经单螺杆挤出机挤出成片材并收卷，单螺旋挤出机的工艺条件为：一区温度150℃，二区温度142℃，三区温度125℃，四区温度110℃，五区温度102℃，六区温度100℃，七区温度95℃，模头温度110℃，物料在挤出机的输送时间为2min；（4）片材经过高能电子辐照交联处理；（5）将辐照处理后的片材经过发泡工艺发泡，得到成品片材。

实施例3

一种防霉抗菌发泡材料，原料按重量百分比计包括：低密度聚乙烯82.4%、偶氮二甲酰胺10%、防霉抗菌剂0.3%、增韧剂3%、抗氧剂1%、润滑剂0.8%、着色剂2.5%。所述增韧剂为碳酸钙，所述抗氧剂为抗氧剂1010，所述润滑剂为硬脂酸锌，所述着色剂为色母1398。所述防霉抗菌剂为纳米银-无机载体复合物，所述无机载体为二氧化钛。

一种防霉抗菌发泡材料的制备方法，包括以下步骤：（1）按上述质量百分比称取偶氮二甲酰胺、防霉抗菌剂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂、着色剂，用低密度聚乙烯分别稀释，低密度聚乙烯的用量依次对应为15%、0.45%、4.5%、1.5%、1.6%、4%，通过双螺杆挤出机挤出造粒，双螺旋挤出机挤出温度120℃；（2）称取55.35%的低密度聚乙烯和步骤1所制的偶氮二甲酰胺、防霉抗菌剂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂、着色剂颗粒用搅拌机混合均匀；（3）将混合好的物料，经单螺杆挤出机挤出成片材并收卷，单螺旋挤出机的工艺条件为：一区温度155℃，二区温度145℃，三区温度125℃，四区温度115℃，五区温度105℃，六区温度105℃，七区温度98℃，模头温度115℃，物料在挤出机的输送时间为3min；（4）片材经过高能电子辐照交联处理；（5）将辐照处理后的片材经过发泡工艺发泡，得到成品片材。

实施例4

一种防霉抗菌发泡材料，原料按重量百分比计包括：低密度聚乙烯79.1%、偶氮二甲酰胺12%、防霉抗菌剂0.4%、增韧剂3.5%、抗氧剂1.2%、润滑剂0.8%、着色剂3%。所述增韧剂为碳酸钙，所述抗氧剂为抗氧剂1010，所述润滑剂为硬脂酸钙，所述着色剂为色母1398。所述防霉抗菌剂为纳米银-无机载体复合物，所述无机载体为磷酸钙。

一种防霉抗菌发泡材料的制备方法，包括以下步骤：（1）按上述质量百分比称取偶氮二甲酰胺、防霉抗菌剂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂、着色剂，用低密度聚乙烯分别稀释，低密度聚乙烯的用量依次对应为18%、0.6%、5.6%、1.8%、1.2%、4.5%，通过双螺杆挤出机挤出造粒，双螺旋挤出机挤出温度130℃；（2）称取47.4%的低密度聚乙烯和步骤1所制的偶氮二甲酰胺、防霉抗菌剂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂、着色剂颗粒用搅拌机混合均匀；（3）将混合好的物料，经单螺杆挤出机挤出成片材并收卷，单螺旋挤出机的工艺条件为：一区温度155℃，二区温度145℃，三区温度128℃，四区温度120℃，五区温度105℃，六区温度105℃，七区温度98℃，模头温度115℃，物料在挤出机的输送时间为3min；（4）片材经过高能电子辐照交联处理；（5）将辐照处理后的片材经过发泡工艺发泡，得到成品片材。

实施例5

一种防霉抗菌发泡材料，原料按重量百分比计包括：低密度聚乙烯75.3%、偶氮二甲酰胺14%、防霉抗菌剂0.5%、增韧剂5%、抗氧剂1.2%、润滑剂1%、着色剂3%。所述增韧剂为碳酸钙，所述抗氧剂为DSTDP与抗氧剂1010按质量比2:1混合，所述润滑剂为硬脂酸钙，所述着色剂为色母1398。所述防霉抗菌剂为纳米银-无机载体复合物，所述无机载体为二氧化钛。

一种防霉抗菌发泡材料的制备方法，包括以下步骤：（1）按上述质量百分比称取偶氮二甲酰胺、防霉抗菌剂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂、着色剂，用低密度聚乙烯分别稀释，低密度聚乙烯的用量依次对应为21%、0.8%、7.5%、1.8%、1.5%、4.5%，通过双螺杆挤出机挤出造粒，双螺旋挤出机挤出温度150℃；（2）称取38.2%的低密度聚乙烯和步骤1所制的偶氮二甲酰胺、防霉抗菌剂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂、着色剂颗粒用搅拌机混合均匀；（3）将混合好的物料，经单螺杆挤出机挤出成片材并收卷，单螺旋挤出机的工艺条件为：一区温度160℃，二区温度150℃，三区温度130℃，四区温度120℃，五区温度110℃，六区温度110℃，七区温度100℃，模头温度120℃，物料在挤出机的输送时间为5min；（4）片材经过高能电子辐照交联处理；（5）将辐照处理后的片材经过发泡工艺发泡，得到成品片材。

将实施例1～5按QB/T 2591-2003规定的试验方法进行防霉抗菌性能测试，测试结果如表1所示。

表1 防霉抗菌效果

由上表可知，实施例1～5初始和放置6个月都维持着很高的抗菌率，且显微镜（放大50倍）下未见霉菌生长，由此可见本发明所述的防霉抗菌发泡材料具有良好持久的防霉抗菌效果。

以上所述实施例仅仅是对本发明的解释，并不是对本发明的限制，本领域技术人员根据本发明作出的等效变换与修改，都属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种防霉抗菌发泡材料，其特征在于：原料按重量份计包括：

低密度聚乙烯 75～90

偶氮二甲酰胺 2～15

防霉抗菌剂 0.1～0.5

增韧剂 2～5

抗氧剂 0.1～2

润滑剂 0.1～1

着色剂 2～5

2.根据权利要求1所述的一种防霉抗菌发泡材料，其特征在于：所述防霉抗菌剂为纳米银-无机载体复合物，所述无机载体为沸石、二氧化钛、磷酸钙、二氧化硅中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种防霉抗菌发泡材料，其特征在于：所述偶氮二甲酰胺的重量份7～12。

4.一种防霉抗菌发泡材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

（4）片材经过高能电子辐照交联处理；

5.根据权利要求4所述的防霉抗菌发泡材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述低密度聚乙烯与偶氮二甲酰胺、防霉抗菌剂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂、着色剂的质量比均为（1.5～2）：1。

6.根据权利要求4所述的防霉抗菌发泡材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述双螺杆挤出机挤出温度110～150℃。

7.根据权利要求4所述的防霉抗菌发泡材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述单螺杆挤出机的工艺条件为：一区温度150～160℃，二区温度140～150℃，三区温度120～130℃，四区温度110～120℃，五区温度100～110℃，六区温度100～110℃，七区温度95～100℃，模头温度110～120℃，物料在挤出机的输送时间为2～5min。