CN107759960A - 抗菌pc/abs合金材料及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗菌PC/ABS合金材料及其制备工艺，所述制备方法包括以下步骤：(1)将PC在温度为110℃‑130℃下干燥3‑4小时，ABS在温度为80‑90℃下干燥2‑4小时；(2)取ABS、PC、相容剂、高岭土、增韧剂、抗氧剂置于高速混合机中，混合均匀，得到混合料；(3)将混合料投入双螺杆挤出机料斗内，挤出造粒，即得。本发明研究了组分对PC/ABS合金性能的影响，综合考虑共混体系的力学性能、加工流动性、热性能和微观结构，确定的最佳配比；选用了改性剂对高岭土进行改性处理，并对其抗菌及力学效果进行测试，在兼具有PC、ABS各自原有的优异性能的同时，具有抗菌性好、力学性能优异、耐热性好、成本低等优点。
Description
技术领域
本发明涉及工程塑料技术领域，尤其涉及一种抗菌PC/ABS合金材料及其制备工艺。
背景技术
聚碳酸酯(Polycarbonate)简称PC，它是一种主链含碳酸酯键的聚合物。聚碳酸酯大致可分为两大类：一类是芳香族碳酸酯，主要为双酚A型聚碳酸酯；另一类为脂肪族聚碳酸酯。
ABS是丙烯腈(A)、丁二稀(B)和苯乙稀(S)的共聚物，具有较好的耐化学腐蚀性、良好的流动性能和抗冲击性能，以及较高的性价比。PC/ABS合金可以综合和的优良性能，一方面既保持了PC的耐热性、高强度、高模量等优点；另一方面又降低了PC的溶体黏度，提高了流动性能，改善了加工性能；并且减少了制品内应力，提高了PC的低温缺口冲击强度，更重要的是降低了材料成本。
近年来随着PC/ABS应用领域的日趋广泛，要求材料在多种场合具备适用性，许多场合除了关注常规性能外，还要求材料具备其他的性能，如电镀、阻燃、抗水解性、增强、亚光、吹塑等。因此，PC/ABS合金的高性能化和功能化成为目前的研究热点，研究PC/ABS材料的制备与性能提高方法，对于促进其在工程中的应用以及塑料改性方法的发展等，都具有重要的理论和工程价值。
中国专利(申请号：201611078476.2)公开了一种PC-ABS合金及其制备方法，包括以下重量份原料：PC40-50份、ABS30-40份、耐磨剂5-10份、三氧化二铝1-5份、纳米二氧化硅1-5份、硅烷偶联剂1-5份、石墨5-10份、相容剂1-3份，制备方法为将PC、ABS、耐磨剂、三氧化二铝、纳米二氧化硅、硅烷偶联剂、石墨、相容剂均匀混合，经过双螺杆挤出机挤出，得到PC-ABS合金，制得的PC-ABS合金弥补了PC/ABS材料耐磨性不足的缺陷。
发明内容
解决的技术问题：
针对目前市面上的PC/ABS合金材料抗菌及力学性能不佳的问题，提供一种抗菌PC/ABS合金材料及其制备工艺。
技术方案：
一种抗菌PC/ABS合金材料的制备工艺，包括以下步骤：
(1)将PC在温度为110℃-130℃下干燥3-4小时，ABS在温度为80-90℃下干燥2-4小时；
(2)取ABS、PC、相容剂、高岭土、增韧剂、抗氧剂置于高速混合机中，混合均匀，得到混合料；
(3)将混合料投入双螺杆挤出机料斗内，挤出造粒，即得。
一种抗菌PC/ABS合金材料的制备工艺，包括以下步骤：
(1)将PC在温度为110℃-130℃下干燥3-4小时，ABS在温度为80-90℃下干燥2-4小时；
(2)取48-53重量份步骤(1)处理后的ABS、18-23重量份步骤(1)处理后的PC、5-10重量份相容剂、2-5重量份高岭土、3-9重量份增韧剂、0.2-0.5重量份抗氧剂置于高速混合机中，以500-700转/分钟的转速搅拌20-40min混合均匀，得到混合料；
(3)将混合料投入双螺杆挤出机料斗内，挤出机内分为九个温度区，一区温度为190-200℃，二区温度为205-215℃，三区温度为235-240℃，四区温度为220-230℃，五区温度为220-230℃，六区温度为230-240℃，七区温度为230-240℃，八区温度为230-240℃，九区温度为220-230℃，机头温度为220-240℃，螺杆转速为150-250转/分钟，混合料受热熔化，在塑料双螺杆挤出机的螺杆推动下，经孔状口模流出，经切料机热切成粒料，即得。
作为一种改进的技术方案，所述抗菌PC/ABS合金材料的制备工艺，包括以下步骤：
(1)将PC在温度为110℃-130℃下干燥3-4小时，ABS在温度为80-90℃下干燥2-4小时；
(2)取48-53重量份步骤(1)处理后的ABS、18-23重量份步骤(1)处理后的PC、5-10重量份相容剂、2-5重量份改性高岭土、3-9重量份增韧剂、0.2-0.5重量份抗氧剂置于高速混合机中，以500-700转/分钟的转速搅拌20-40min混合均匀，得到混合料；
(3)将混合料投入双螺杆挤出机料斗内，挤出机内分为九个温度区，一区温度为190-200℃，二区温度为205-215℃，三区温度为235-240℃，四区温度为220-230℃，五区温度为220-230℃，六区温度为230-240℃，七区温度为230-240℃，八区温度为230-240℃，九区温度为220-230℃，机头温度为220-240℃，螺杆转速为150-250转/分钟，混合料受热熔化，在塑料双螺杆挤出机的螺杆推动下，经孔状口模流出，经切料机热切成粒料，即得。
所述相容剂为马来酸酐接枝PP。
所述抗氧剂为抗氧化剂THP-24或抗氧剂618。
在本发明优选地实施方式中，所述抗氧剂为抗氧化剂THP-24。
所述改性高岭土的制备过程为：将0.8-1.2g海藻酸钠加入到45-55mL、质量分数为0.3-0.7％盐酸水溶液中混合均匀，得到海藻酸钠溶液；将2-3g壳聚糖加入到18-22mL甲烷磺酸，在温度为4-6℃下以转速为50-70转/分搅拌25-35min，然后再加入到25-35mL、质量分数为0.3-0.7％盐酸水溶液中混合均匀，得到壳聚糖溶液；将海藻酸钠溶液、壳聚糖溶液静置10-15小时，然后将海藻酸钠溶液加入到壳聚糖溶液中以转速为50-70转/分搅拌2-5小时，得到改性液；将改性液与高岭土按重量比为1：(2-4)在转速为500-700转/分下搅拌混合25-35min，再在温度为85-95℃下烘干20-25小时，得到改性高岭土。
所述增韧剂为增韧剂M701和/或增韧剂EM505。在本发明一个实施方式中所述增韧剂由35-45wt％增韧剂M701和55-65wt％增韧剂EM505组成。
一种抗菌PC/ABS合金材料，采用上述方法制备而成。
技术效果：
本发明研究了组分对PC/ABS合金性能的影响，综合考虑共混体系的力学性能、加工流动性、热性能和微观结构，确定的最佳配比；选用了改性剂对高岭土进行改性处理，并对其抗菌及力学效果进行测试，在兼具有PC、ABS各自原有的优异性能的同时，具有抗菌性好、力学性能优异、耐热性好、成本低等优点。
具体实施方式
伸长率：依据ASTMD638，测试条件50mm/min。
悬臂梁冲击强度：依据GB/T1843-2008塑料悬臂梁冲击强度的测定，温度为23℃。
抗菌性能：参照GB/T21510-2008检测，大肠杆菌(Escherichia coli)ATCC25922；金黄色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)ATCC6538。
实施例中PC为德国拜耳(科思创)提供的牌号为2805的PC。
实施例中ABS为中国石油天然气股份有限公司吉林石化分公司提供的牌号为0215A的ABS。
实施例中高岭土为灵寿县慈石矿物粉体厂提供的1250目煅烧高岭土。
实施例中马来酸酐接枝PP为杭州海一高分子材料有限公司提供的型号为EPA-830P的马来酸酐接枝PP。
实施例中抗氧化剂THP-24由郑州阿尔法化工有限公司提供，CAS号：26741-53-7。
实施例中海藻酸钠为金海碘化工(青岛)有限公司提供的食品级海藻酸钠。
实施例中壳聚糖为陕西森弗天然制品有限公司提供的食品级壳聚糖。
实施例中甲烷磺酸为济宁华凯树脂有限公司提供的甲烷磺酸，CAS号：75-75-2。
实施例中增韧剂M701具体为日本钟渊公司M-701的增韧剂。
实施例中增韧剂EM505具体为韩国LG公司型号为EM505的增韧剂。
实施例1
抗菌PC/ABS合金材料的制备工艺，包括以下步骤：
(1)将PC在温度为120℃下干燥3.5小时，ABS在温度为85℃下干燥3小时；
(2)取50重量份步骤(1)处理后的ABS、20重量份步骤(1)处理后的PC、8重量份马来酸酐接枝PP、3.5重量份高岭土、7重量份增韧剂M701、0.35重量份抗氧化剂THP-24置于高速混合机中，以600转/分钟的转速搅拌30min混合均匀，得到混合料；
(3)将混合料投入双螺杆挤出机料斗内，挤出机内分为九个温度区，一区温度为195℃，二区温度为210℃，三区温度为235℃，四区温度为225℃，五区温度为225℃，六区温度为240℃，七区温度为240℃，八区温度为235℃，九区温度为225℃，机头温度为230℃，螺杆转速为180转/分钟，混合料受热熔化，在塑料双螺杆挤出机的螺杆推动下，经孔状口模流出，经切料机热切成3cm×3cm粒料，即得抗菌PC/ABS合金材料。
实施例2
抗菌PC/ABS合金材料的制备工艺，包括以下步骤：
(1)将PC在温度为120℃下干燥3.5小时，ABS在温度为85℃下干燥3小时；
(2)取50重量份步骤(1)处理后的ABS、20重量份步骤(1)处理后的PC、8重量份马来酸酐接枝PP、3.5重量份改性高岭土、7重量份增韧剂M701、0.35重量份抗氧化剂THP-24置于高速混合机中，以600转/分钟的转速搅拌30min混合均匀，得到混合料；
(3)将混合料投入双螺杆挤出机料斗内，挤出机内分为九个温度区，一区温度为195℃，二区温度为210℃，三区温度为235℃，四区温度为225℃，五区温度为225℃，六区温度为240℃，七区温度为240℃，八区温度为235℃，九区温度为225℃，机头温度为230℃，螺杆转速为180转/分钟，混合料受热熔化，在塑料双螺杆挤出机的螺杆推动下，经孔状口模流出，经切料机热切成3cm×3cm粒料，即得抗菌PC/ABS合金材料。
所述改性高岭土的制备过程为：将1.0g海藻酸钠加入到50mL、质量分数为0.6％盐酸水溶液中混合均匀，得到海藻酸钠溶液；将2.5g壳聚糖加入到20mL甲烷磺酸，在温度为5℃下以转速为60转/分搅拌30min，然后再加入到30mL、质量分数为0.6％盐酸水溶液中混合均匀，得到壳聚糖溶液；将海藻酸钠溶液、壳聚糖溶液静置12小时，然后将海藻酸钠溶液加入到壳聚糖溶液中以转速为60转/分搅拌3.5小时，得到改性液；将改性液与高岭土按重量比为1：3在转速为600转/分下搅拌混合30min，再在温度为90℃下烘干24小时，得到改性高岭土。
实施例3
抗菌PC/ABS合金材料的制备工艺，包括以下步骤：
(1)将PC在温度为120℃下干燥3.5小时，ABS在温度为85℃下干燥3小时；
(2)取50重量份步骤(1)处理后的ABS、20重量份步骤(1)处理后的PC、8重量份马来酸酐接枝PP、3.5重量份改性高岭土、7重量份增韧剂EM505、0.35重量份抗氧化剂THP-24置于高速混合机中，以600转/分钟的转速搅拌30min混合均匀，得到混合料；
(3)将混合料投入双螺杆挤出机料斗内，挤出机内分为九个温度区，一区温度为195℃，二区温度为210℃，三区温度为235℃，四区温度为225℃，五区温度为225℃，六区温度为240℃，七区温度为240℃，八区温度为235℃，九区温度为225℃，机头温度为230℃，螺杆转速为180转/分钟，混合料受热熔化，在塑料双螺杆挤出机的螺杆推动下，经孔状口模流出，经切料机热切成3cm×3cm粒料，即得抗菌PC/ABS合金材料。
所述改性高岭土的制备过程为：将1.0g海藻酸钠加入到50mL、质量分数为0.6％盐酸水溶液中混合均匀，得到海藻酸钠溶液；将2.5g壳聚糖加入到20mL甲烷磺酸，在温度为5℃下以转速为60转/分搅拌30min，然后再加入到30mL、质量分数为0.6％盐酸水溶液中混合均匀，得到壳聚糖溶液；将海藻酸钠溶液、壳聚糖溶液静置12小时，然后将海藻酸钠溶液加入到壳聚糖溶液中以转速为60转/分搅拌3.5小时，得到改性液；将改性液与高岭土按重量比为1：3在转速为600转/分下搅拌混合30min，再在温度为90℃下烘干24小时，得到改性高岭土。
实施例4
抗菌PC/ABS合金材料的制备工艺，包括以下步骤：
(1)将PC在温度为120℃下干燥3.5小时，ABS在温度为85℃下干燥3小时；35-45wt％增韧剂M701和55-65wt％增韧剂EM505
(2)取50重量份步骤(1)处理后的ABS、20重量份步骤(1)处理后的PC、8重量份马来酸酐接枝PP、3.5重量份改性高岭土、2.8重量份增韧剂M701、4.2重量份增韧剂EM505、0.35重量份抗氧化剂THP-24置于高速混合机中，以600转/分钟的转速搅拌30min混合均匀，得到混合料；
(3)将混合料投入双螺杆挤出机料斗内，挤出机内分为九个温度区，一区温度为195℃，二区温度为210℃，三区温度为235℃，四区温度为225℃，五区温度为225℃，六区温度为240℃，七区温度为240℃，八区温度为235℃，九区温度为225℃，机头温度为230℃，螺杆转速为180转/分钟，混合料受热熔化，在塑料双螺杆挤出机的螺杆推动下，经孔状口模流出，经切料机热切成3cm×3cm粒料，即得抗菌PC/ABS合金材料。抗菌PC/ABS合金材料性能测试结果：大肠杆菌抑菌率99.1％，金黄色葡萄球菌抑菌率98.6％，悬臂梁冲击强度62.0KJ/m2，伸长率63％。
所述改性高岭土的制备过程为：将1.0g海藻酸钠加入到50mL、质量分数为0.6％盐酸水溶液中混合均匀，得到海藻酸钠溶液；将2.5g壳聚糖加入到20mL甲烷磺酸，在温度为5℃下以转速为60转/分搅拌30min，然后再加入到30mL、质量分数为0.6％盐酸水溶液中混合均匀，得到壳聚糖溶液；将海藻酸钠溶液、壳聚糖溶液静置12小时，然后将海藻酸钠溶液加入到壳聚糖溶液中以转速为60转/分搅拌3.5小时，得到改性液；将改性液与高岭土按重量比为1：3在转速为600转/分下搅拌混合30min，再在温度为90℃下烘干24小时，得到改性高岭土。
测试例1
对实施例1-3制备的抗菌PC/ABS合金材料进行性能测试。具体结果见表1。
表1：测试结果表
本发明实施例2通过采用改性剂对高岭土进行改性，使得高岭土具备抑菌作用，同时在聚合物体系中的分散性也得到提高，制备的抗菌PC/ABS合金材料性能十分优异。
Claims (9)
1.一种抗菌PC/ABS合金材料的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将PC在温度为110℃-130℃下干燥3-4小时，ABS在温度为80-90℃下干燥2-4小时；
(2)取ABS、PC、相容剂、高岭土、增韧剂、抗氧剂置于高速混合机中，混合均匀，得到混合料；
(3)将混合料投入双螺杆挤出机料斗内，挤出造粒，即得。
2.一种抗菌PC/ABS合金材料的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将PC在温度为110℃-130℃下干燥3-4小时，ABS在温度为80-90℃下干燥2-4小时；
(2)取48-53重量份步骤(1)处理后的ABS、18-23重量份步骤(1)处理后的PC、5-10重量份相容剂、2-5重量份高岭土、3-9重量份增韧剂、0.2-0.5重量份抗氧剂置于高速混合机中，以500-700转/分钟的转速搅拌20-40min混合均匀，得到混合料；
(3)将混合料投入双螺杆挤出机料斗内，挤出机内分为九个温度区，一区温度为190-200℃，二区温度为205-215℃，三区温度为235-240℃，四区温度为220-230℃，五区温度为220-230℃，六区温度为230-240℃，七区温度为230-240℃，八区温度为230-240℃，九区温度为220-230℃，机头温度为220-240℃，螺杆转速为150-250转/分钟，混合料受热熔化，在塑料双螺杆挤出机的螺杆推动下，经孔状口模流出，经切料机热切成粒料，即得。
3.一种抗菌PC/ABS合金材料的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将PC在温度为110℃-130℃下干燥3-4小时，ABS在温度为80-90℃下干燥2-4小时；
(2)取48-53重量份步骤(1)处理后的ABS、18-23重量份步骤(1)处理后的PC、5-10重量份相容剂、2-5重量份改性高岭土、3-9重量份增韧剂、0.2-0.5重量份抗氧剂置于高速混合机中，以500-700转/分钟的转速搅拌20-40min混合均匀，得到混合料；
(3)将混合料投入双螺杆挤出机料斗内，挤出机内分为九个温度区，一区温度为190-200℃，二区温度为205-215℃，三区温度为235-240℃，四区温度为220-230℃，五区温度为220-230℃，六区温度为230-240℃，七区温度为230-240℃，八区温度为230-240℃，九区温度为220-230℃，机头温度为220-240℃，螺杆转速为150-250转/分钟，混合料受热熔化，在塑料双螺杆挤出机的螺杆推动下，经孔状口模流出，经切料机热切成粒料，即得。
4.根据权利要求3所述抗菌PC/ABS合金材料的制备工艺，其特征在于：所述相容剂为马来酸酐接枝PP。
5.根据权利要求3所述抗菌PC/ABS合金材料的制备工艺，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧化剂THP-24或抗氧剂618。
6.根据权利要求5所述抗菌PC/ABS合金材料的制备工艺，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧化剂THP-24。
7.根据权利要求3所述抗菌PC/ABS合金材料的制备工艺，其特征在于：所述改性高岭土的制备过程为：将0.8-1.2g海藻酸钠加入到45-55mL、质量分数为0.3-0.7％盐酸水溶液中混合均匀，得到海藻酸钠溶液；将2-3g壳聚糖加入到18-22mL甲烷磺酸，在温度为4-6℃下以转速为50-70转/分搅拌25-35min，然后再加入到25-35mL、质量分数为0.3-0.7％盐酸水溶液中混合均匀，得到壳聚糖溶液；将海藻酸钠溶液、壳聚糖溶液静置10-15小时，然后将海藻酸钠溶液加入到壳聚糖溶液中以转速为50-70转/分搅拌2-5小时，得到改性液；将改性液与高岭土按重量比为1：(2-4)在转速为500-700转/分下搅拌混合25-35min，再在温度为85-95℃下烘干20-25小时，得到改性高岭土。
8.根据权利要求3所述抗菌PC/ABS合金材料的制备工艺，其特征在于：所述增韧剂为增韧剂M701和/或增韧剂EM505。
9.一种抗菌PC/ABS合金材料，采用权利要求1-8中任一项所述方法制备而成。
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