CN108329580A - 一种抗菌聚丙烯材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种抗菌聚丙烯改性材料及其制备方法，其由聚丙烯树脂50‑99份、填料0‑15份、弹性体0‑15份、碱式硫酸镁晶须1‑20份、加工助剂0.2‑1份、抗氧剂0.2‑1份。本发明采用碱式硫酸镁晶须作为抗菌剂来改性聚丙烯，磷镁晶须的尖端通过刺穿作用或纳米表面效应和高氧化活性破坏细菌细胞壁引起细菌死亡；且还作为填料起到增强作用，制备出的抗菌材料具有很好的机械性能。可用在医疗器材、电子电器等对抗菌性能要求较高的地方。

Description

一种抗菌聚丙烯材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种聚丙烯改性材料，尤其是一种医用或电子电器用的抗菌聚丙烯改性材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯具有比重轻、价格低廉、机械性能好和耐热性能佳等优点，常用于医疗、电子电器领域中作为容器、管道或其它配件。但是由于聚丙烯密度小和分子本身结构的特点，聚丙烯材料容易滋生细菌，从而对人体健康产生危害，大大限制了聚丙烯材料在特殊领域中的应用。目前，已有研究将无机抗菌剂加入聚丙烯材料中，使其达到抗菌的效果，但是加入的无机抗菌剂多为银系物，存在着分散困难、成本高和抗菌效果发挥慢等缺点。
近年来，晶须作为一种新型增强填料，引起国内外的广泛关注。由于晶须是一类由高纯度单晶生长而成的微纳米级纤维状或针状材料，具有近乎一致的横断面和极大的长径比，其极小的直径使晶体内部缺陷少，因此，晶须的强度和模量接近完整晶体材料的理论值，具有增强补韧的作用。
本发明采用碱式硫酸镁晶须材料作为抗菌剂来制备抗菌聚丙烯材料，同时，碱式硫酸镁晶须材料也同时作为增强填料，起到增强效果。从而制备出性能较好的聚丙烯抗菌材料。
发明内容
本发明的目的是提供一种抗菌聚丙烯材料及其制备方法。
一种抗菌聚丙烯材料，其由以下组份按重量份制备而成：
进一步方案，所述聚丙烯树脂为熔体流动速率为1-120g/10min的均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的至少一种。
所述填料为滑石粉、碳酸钙、硫酸钡中的一种或几种的混合物。
所述弹性体为乙烯-丙烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-丙烯-辛烯三元共聚物中的一种或几种的混合物。
所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168中的至少一种。
所述加工助剂为硬脂酸复合酯类。
所述碱式硫酸镁晶须的横断面为微纳米尺寸的针状结构,其纵向长度大于200μm、纵向长径比为10-100、比表面积为500-1000m2/g。
本发明的另一个发明目的是提供上述一种抗菌聚丙烯材料的制备方法，其步骤为：把50-99份聚丙烯树脂、0-15份弹性体、0-15份填料、1-20份碱式硫酸镁晶须、0.2-1份加工助剂和0.2-1份抗氧剂混合均匀，经双螺杆挤出机主喂料口加入，经熔融造粒，得到抗菌聚丙烯组合物。
由于细菌易在酸性条件下滋生，而碱式硫酸镁晶须本身为碱性物质，本发明加入碱式硫酸镁晶须来调控材料表面的pH值，从而破坏细菌生长环境，达到抑菌的作用。另外，由于碱式硫酸镁晶须为大比表面积的针状形貌，其尖端通过刺穿作用和纳米表面效应可破坏细菌的细胞壁，引起细菌死亡，使得细菌难以在此改性材料表面附着生存。
所以本发明使用价格低廉的碱式硫酸镁晶须做为抗菌剂，相比传统银离子抗菌剂大大降低了材料成本。另外，本发明使用的抗菌添加剂碱式硫酸镁晶须同时还可作为增强填料，提高改性聚丙烯的强度，提高了抗菌聚丙烯材料的力学性能，扩大了抗菌聚丙烯材料的使用范围。
其次，本发明使用双螺杆共混挤出的方法制备抗菌材料，操作方便简单，适合工业化生产。可用在医疗器材、电子电器等对抗菌性能要求较高的地方。
具体实施方式
实施例1：
将73公斤聚丙烯PP S700、10公斤滑石粉、7公斤乙烯-丙烯共聚物、10公斤碱式硫酸镁晶须、0.2公斤受阻酚抗氧剂1010、0.2公斤亚磷酸酯类抗氧剂168、0.3公斤加工助剂硬脂酸锌，在长径比为40：1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，230℃挤出造粒，最终得到产品。
实施例2
将50公斤聚丙烯PP K9026、15公斤碳酸钙、15公斤乙烯-辛烯共聚物、20公斤碱式硫酸镁晶须、0.5公斤受阻酚抗氧剂1010、0.5公斤亚磷酸酯类抗氧剂168、1公斤加工助剂硬脂酸钙，在长径比为36：1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，210℃挤出造粒，最终得到产品。
实施例3：
将99公斤聚丙烯PP EA5074、1公斤碱式硫酸镁晶须、0.2公斤受阻酚抗氧剂1010、0.2公斤加工助剂硬脂酸锌，在长径比为34：1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，190℃挤出造粒，最终得到产品。
实施例4：
将60公斤聚丙烯PP EA5074、12公斤滑石粉、2公斤乙烯-丁烯共聚物、2公斤乙烯-丙烯-辛烯三元共聚物、24公斤碱式硫酸镁晶须、0.2公斤受阻酚抗氧剂1010、0.5公斤亚磷酸酯类热稳定剂168、0.6公斤加工助剂硬脂酸锌，在长径比为40：1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，200℃挤出造粒，最终得到产品。
实施例5：
将90公斤聚丙烯PP K7726H、3公斤滑石粉、2公斤硫酸钡、5公斤乙烯-丁烯共聚物、0.2公斤受阻酚抗氧剂1010、0.1公斤亚磷酸酯类抗氧剂168、0.8公斤加工助剂硬脂酸锌，在长径比为35：1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，200℃挤出造粒，最终得到产品。
抗菌性能测试：
本发明抗菌性树脂复合材料的抗菌性能测试方法如下：将浓度为5.0*105cfu/mL的酵母菌、革兰氏阴性大肠杆菌、链球菌或革兰氏阳性金黄色葡萄球菌悬液50μl滴加在置于无菌锥形瓶中的抗菌聚丙烯材料小样片上，同时设置未改性的聚丙烯材料为空白对照。37℃恒温培养4小时，向各锥形瓶中加20mL的生理盐水，摇匀。取摇匀菌液100μL置于平皿，然后注入预热至45℃的营养琼脂，摇匀。凝固后，放在37℃恒温培养箱中培养24小时，计数菌落数N。为确保抗菌监测结果的可靠性，每次实验重复3次。以抑菌率作为指标来评价材料的抗菌性能，计算公式如下：
表1：实施例1-5制备的聚丙烯材料和对比例聚丙烯PP K7726H对各类细菌的抑菌率测量结果：
从表1中可以看出本发明制得的抗菌性聚丙烯材料具有优异的抗菌性能，其对各类细菌的抑菌率达到92％以上，而对比例纯聚丙烯(PP K7726H)对链球菌的抑菌率仅为10％。
机械性能测试：
表2：实施例1-5制备的聚丙烯材料和对比例聚丙烯PP K7726H的机械性能测量结果：
上表中测试标准为：拉伸强度ISO527、弯曲强度及弯曲模量ISO178。
从表2中可看出，本发明的制备的抗菌性聚丙烯材料具有优良的机械性能，其相对于对比例纯聚丙烯(PP K7726H)，拉伸强度、弯曲强度和模量均有大幅度的提高。这是因为本发明中作为抗菌剂的碱式硫酸镁晶须材料同时可起到增强作用，使聚丙烯材料的强度同时可大大提高，制备出力学性能较好的抗菌聚丙烯材料。
上述实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种抗菌聚丙烯材料，其特征在于：其由以下组分按重量份制备而成：
聚丙烯树脂 50-99份
填料 0-15份
弹性体 0-15份
碱式硫酸镁晶须 1-20份
加工助剂 0.2-1份
抗氧剂 0.2-1份。
2.根据权利要求1所述的抗菌聚丙烯材料，其特征在于：所述聚丙烯树脂为熔体流动速率为1-120g/10min的均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的抗菌聚丙烯材料，其特征在于：所述填料为滑石粉、碳酸钙、硫酸钡中的一种或几种的混合物。
4.根据权利要求1 所述的抗菌聚丙烯材料，其特征在于：所述弹性体为乙烯- 丙烯共聚物、乙烯- 辛烯共聚物、乙烯- 丁烯共聚物、乙烯- 丙烯- 辛烯三元共聚物中的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求1 所述的抗菌聚丙烯材料，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂1010 和抗氧剂168 中的至少一种。
6.根据权利要求1 所述的抗菌聚丙烯材料，其特征在于：所述加工助剂为硬脂酸复合酯类。
7.根据权利要求1 所述的抗菌聚丙烯材料，其特征在于：所述碱式硫酸镁晶须的横断面为微纳米尺寸的针状结构, 其纵向长度大于200μm、纵向长径比为10-100、比表面积为500-1000m2/g。
8.如权利要求1-7任一项所述的一种抗菌聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：把50-99份聚丙烯树脂、0-15份弹性体、0-15份填料、1-20份碱式硫酸镁晶须、0.2-1份加工助剂和0.2-1份抗氧剂混合均匀，经双螺杆挤出机主喂料口加入，经熔融造粒，得到抗菌聚丙烯组合物。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180727

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