CN109082007A - 一种高强抗菌聚丙烯塑料及制备方法 - Google Patents

一种高强抗菌聚丙烯塑料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高强抗菌聚丙烯塑料及制备方法，所述塑料的原料组成为：聚丙烯100‑150份、贝壳粉40‑70份、碳酸钙晶须5‑15份、海泡石纤维3‑8份、壳聚糖1‑5份、植酸0.5‑3份、复合抗菌剂0.5‑3份、抗氧化剂0.5‑2份、增塑剂1‑3份、聚氧乙烯油酸酯0.5‑3份、椰油酰胺烷醇硫酸钠1‑3份、八苯基笼形倍半硅氧烷1‑3份和羧甲基纤维素2‑5份。本发明采用独特的原料配方及各组分的协调作用，相容性好，制备的聚丙烯塑料具有高强度、抗冲击性能强、耐磨、耐候、耐热、不易变形、稳定性好、阻燃性好、抗菌效果好等优点，加工性能好，工艺简单，成本降低低廉，可广泛应用在塑料薄膜、管材、塑料家电、汽车塑料制品等领域。

Description

一种高强抗菌聚丙烯塑料及制备方法
技术领域
本发明属于塑料技术领域，具体是涉及一种高强抗菌聚丙烯塑料及制备方法。
背景技术
PP又名聚丙烯是一种半结晶性材料。它比聚乙烯（PE）塑料更坚硬并且有更高的熔点。均聚物型和共聚物型的PP材料都具有优良的抗吸湿性、抗酸碱腐蚀性、抗溶解性。因为塑料具有质轻、不锈蚀、绝缘性好等优点。随着人们对健康和环保意识的不断增强，对日常生活中接触频繁的碟碗杯、家电等各种塑料提出了“抑菌、杀菌”的需求，因此提供PP抗菌塑料是当今市场的需求。
聚丙烯(PP)生产工艺简单、易于加工成型，有着优异的综合性能，它是通用热塑性塑料中增长最快的品种之一，由于其在化工、建材、家电、汽车等领域的某些特殊要求，但通用PP的性能已不能很好地满足工程化应用的需要。但由于PP有较大的球晶，球晶界面易出现晶界缺陷和裂纹，引起脆裂。PP具有模量低、冲击强度小及与无机填料的相容性较差等缺点，因此对PP树脂的同时增韧、增强改性也是当今急需解决的技术问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种耐候、耐热性能好、不易变形、强度高、耐冲击、加工性好、成本较低、阻燃性好、抗菌功能强的聚丙烯塑料，可广泛应用在塑料薄膜、管材、塑料家电、汽车塑料制品等领域。
为了实现以上目的，本发明采用的技术方案如下：
一种高强抗菌聚丙烯塑料，其原料组成及重量份数比为：聚丙烯100-150份、贝壳粉40-70份、碳酸钙晶须5-15份、海泡石纤维3-8份、壳聚糖1-5份、植酸0.5-3份、复合抗菌剂0.5-3份、抗氧化剂0.5-2份、增塑剂1-3份、聚氧乙烯油酸酯0.5-3份、椰油酰胺烷醇硫酸钠1-3份、八苯基笼形倍半硅氧烷1-3份和羧甲基纤维素2-5份。
进一步地，所述复合抗菌剂由质量比为1:1-3的氧化镧和纳米氧化银组成。
进一步地，所述抗氧化剂为BHT抗氧化剂、1010抗氧化剂和1076抗氧化剂中的一种或多种组合物。
进一步地，所述增塑剂由质量比为1:1-3的菜油脂肪酸烷醇酰胺硼酸酯和蓖麻油聚氧乙烯醚组成。
进一步地，所述贝壳粉、碳酸钙晶须和海泡石纤维的粒径分别为100-200目。
本发明还提供高强抗菌聚丙烯塑料的制备方法，包括如下步骤：
（1）在贝壳粉、碳酸钙晶须、海泡石纤维中加入植酸和八苯基笼形倍半硅氧烷，加入50-100份的水，搅拌20-30min进行表面改性，得改性混合物；
（2）在改性混合物中加入聚丙烯、壳聚糖、复合抗菌剂、抗氧化剂和羧甲基纤维素，搅拌混合均匀后，再加入增塑剂、聚氧乙烯油酸酯和椰油酰胺烷醇硫酸钠，搅拌10-20min充分混合均匀，得混合料；
（3）将混合料加热至190-210℃，经挤出机上熔融挤出造粒，冷却，即得高强抗菌聚丙烯塑料。
与现有技术相比，本发明的优点及有益效果为：
1、本发明采用独特的原料配方及各组分的协调作用，相容性好，制备的聚丙烯塑料具有高强度、抗冲击性能强、耐磨、耐候、耐热、不易变形、稳定性好、阻燃性好、抗菌效果好等优点，加工性能好，工艺简单，成本降低低廉，可广泛应用在塑料薄膜、管材、塑料家电、汽车塑料制品等领域。
2、本发明以贝壳粉为原料扩宽了贝壳的产业链，贝壳粉对大肠杆菌有极强的抗菌和杀菌作用，另外对沙门氏菌、黄色葡萄糖菌也有显著效果，且具有防腐、防扁虱的功能，贝壳粉还可以提高塑料的阻燃性能，能吸收空气中的甲醛、苯等有害物质。
3、本发明用八苯基笼形倍半硅氧烷和植酸改性贝壳粉、碳酸钙晶须、海泡石纤维等无机颜料，由于八苯基笼形倍半硅氧烷分子含有硅和多个有机基团，可以通过形成共价键与基体表面结合，不仅可提高材料表面的耐热性、抗氧化性、阻燃性和耐磨性，同时可以提高无机颜料与PP树脂的相容性和分散性，进而提高塑料的抗压强度和抗冲击能力。
4、本发明使用的增塑剂、聚氧乙烯油酸酯和椰油酰胺烷醇硫酸钠可以改善聚丙烯塑料的加工性能，提高制品的光洁度和加工分散性。
5、本发明以氧化镧和纳米氧化银组成的复合抗菌剂，在常温或高温情况下对大肠杆菌、黄金葡萄球菌、真菌等均有显著的抗菌和抑菌效果，且在聚丙烯塑料中还加入壳聚糖不仅可以提高抗菌效果，还能提高塑料的抗氧化性。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，但不限制本发明的范围及其应用。
实施例1
一种高强抗菌聚丙烯塑料，其原料组成及重量份数比为：聚丙烯100份、贝壳粉50份、碳酸钙晶须10份、海泡石纤维5份、壳聚糖3份、植酸1.5份、复合抗菌剂2份、1010抗氧化剂1份、增塑剂2份、聚氧乙烯油酸酯1份、椰油酰胺烷醇硫酸钠2份、八苯基笼形倍半硅氧烷1.5份和羧甲基纤维素4份。
所述复合抗菌剂由质量比为1:1的氧化镧和纳米氧化银组成。
所述增塑剂由质量比为1:2的菜油脂肪酸烷醇酰胺硼酸酯和蓖麻油聚氧乙烯醚组成。
其制备方法，包括如下步骤：
（1）在贝壳粉、碳酸钙晶须、海泡石纤维中加入植酸和八苯基笼形倍半硅氧烷，加入80份的水，搅拌30min进行表面改性，得改性混合物；
（2）在改性混合物中加入聚丙烯、壳聚糖、复合抗菌剂、抗氧化剂和羧甲基纤维素，搅拌混合均匀后，再加入增塑剂、聚氧乙烯油酸酯和椰油酰胺烷醇硫酸钠，搅拌15min充分混合均匀，得混合料；
（3）将混合料加热至200℃，经挤出机上熔融挤出造粒，冷却，即得高强抗菌聚丙烯塑料。
实施例2
一种高强抗菌聚丙烯塑料，其原料组成及重量份数比为：聚丙烯120份、贝壳粉45份、碳酸钙晶须8份、海泡石纤维7份、壳聚糖2.5份、植酸2份、复合抗菌剂2.5份、1076抗氧化剂1.5份、增塑剂3份、聚氧乙烯油酸酯2.5份、椰油酰胺烷醇硫酸钠1份、八苯基笼形倍半硅氧烷3份和羧甲基纤维素3份。
所述复合抗菌剂由质量比为1:1.5的氧化镧和纳米氧化银组成。
所述增塑剂由质量比为1:3的菜油脂肪酸烷醇酰胺硼酸酯和蓖麻油聚氧乙烯醚组成。
其制备方法，包括如下步骤：
（1）在贝壳粉、碳酸钙晶须、海泡石纤维中加入植酸和八苯基笼形倍半硅氧烷，加入50份的水，搅拌20min进行表面改性，得改性混合物；
（2）在改性混合物中加入聚丙烯、壳聚糖、复合抗菌剂、抗氧化剂和羧甲基纤维素，搅拌混合均匀后，再加入增塑剂、聚氧乙烯油酸酯和椰油酰胺烷醇硫酸钠，搅拌20min充分混合均匀，得混合料；
（3）将混合料加热至190℃，经挤出机上熔融挤出造粒，冷却，即得高强抗菌聚丙烯塑料。
实施例3
一种高强抗菌聚丙烯塑料，其原料组成及重量份数比为：聚丙烯150份、贝壳粉60份、碳酸钙晶须12份、海泡石纤维6份、壳聚糖4份、植酸1份、复合抗菌剂3份、BHT抗氧化剂1份、增塑剂1份、聚氧乙烯油酸酯3份、椰油酰胺烷醇硫酸钠1.5份、八苯基笼形倍半硅氧烷1.5份和羧甲基纤维素4份。
所述复合抗菌剂由质量比为1:1.5的氧化镧和纳米氧化银组成。
所述增塑剂由质量比为1:3的菜油脂肪酸烷醇酰胺硼酸酯和蓖麻油聚氧乙烯醚组成。
其制备方法，包括如下步骤：
（1）在贝壳粉、碳酸钙晶须、海泡石纤维中加入植酸和八苯基笼形倍半硅氧烷，加入80份的水，搅拌25min进行表面改性，得改性混合物；
（2）在改性混合物中加入聚丙烯、壳聚糖、复合抗菌剂、抗氧化剂和羧甲基纤维素，搅拌混合均匀后，再加入增塑剂、聚氧乙烯油酸酯和椰油酰胺烷醇硫酸钠，搅拌10min充分混合均匀，得混合料；
（3）将混合料加热至210℃，经挤出机上熔融挤出造粒，冷却，即得高强抗菌聚丙烯塑料。
实施例4
一种高强抗菌聚丙烯塑料，其原料组成及重量份数比为：聚丙烯130份、贝壳粉70份、碳酸钙晶须7份、海泡石纤维8份、壳聚糖2份、植酸2.5份、复合抗菌剂1份、1010抗氧化剂2份、增塑剂3份、聚氧乙烯油酸酯1份、椰油酰胺烷醇硫酸钠2.5份、八苯基笼形倍半硅氧烷2.5份和羧甲基纤维素5份。
所述复合抗菌剂由质量比为1:1的氧化镧和纳米氧化银组成。
所述增塑剂由质量比为1:2的菜油脂肪酸烷醇酰胺硼酸酯和蓖麻油聚氧乙烯醚组成。
其制备方法，包括如下步骤：
（1）在贝壳粉、碳酸钙晶须、海泡石纤维中加入植酸和八苯基笼形倍半硅氧烷，加入70份的水，搅拌20min进行表面改性，得改性混合物；
（2）在改性混合物中加入聚丙烯、壳聚糖、复合抗菌剂、抗氧化剂和羧甲基纤维素，搅拌混合均匀后，再加入增塑剂、聚氧乙烯油酸酯和椰油酰胺烷醇硫酸钠，搅拌15min充分混合均匀，得混合料；
（3）将混合料加热至200℃，经挤出机上熔融挤出造粒，冷却，即得高强抗菌聚丙烯塑料。
将实施例1-4制备的聚丙烯塑料用注塑方法加工成型样条，样条尺寸（mm）:长：150±3，宽：10±2，厚度3±0.2，按照常规方法测定样条的拉伸强度、弯曲强度、简支梁冲击强度、吸水率、阻燃性及24h对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的杀菌率，测试结果如表1所示。
表1：本发明聚丙烯塑料的性能测试结果
从上述测试结果得知，本发明制备的聚丙烯塑料具有高强度、抗冲击性能强、耐、阻燃性好、抗菌效果好等优点，可广泛应用在塑料薄膜、管材、塑料家电、汽车塑料制品等领域。
以上内容是结合具体的/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施例做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种高强抗菌聚丙烯塑料，其特征在于：其原料组成及重量份数比为：
聚丙烯100-150份、贝壳粉40-70份、碳酸钙晶须5-15份、海泡石纤维3-8份、壳聚糖1-5份、植酸0.5-3份、复合抗菌剂0.5-3份、抗氧化剂0.5-2份、增塑剂1-3份、聚氧乙烯油酸酯0.5-3份、椰油酰胺烷醇硫酸钠1-3份、八苯基笼形倍半硅氧烷1-3份和羧甲基纤维素2-5份。
2.根据权利要求1所述高强抗菌聚丙烯塑料，其特征在于：所述复合抗菌剂由质量比为1:1-3的氧化镧和纳米氧化银组成。
3.根据权利要求1所述高强抗菌聚丙烯塑料，其特征在于：所述抗氧化剂为BHT抗氧化剂、1010抗氧化剂和1076抗氧化剂中的一种或多种组合物。
4.根据权利要求1所述高强抗菌聚丙烯塑料，其特征在于：所述增塑剂由质量比为1:1-3的菜油脂肪酸烷醇酰胺硼酸酯和蓖麻油聚氧乙烯醚组成。
5.根据权利要求1所述所述高强抗菌聚丙烯塑料，其特征在于：所述贝壳粉、碳酸钙晶须和海泡石纤维的粒径分别为100-200目。
6.如权利要求1所述高强抗菌聚丙烯塑料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）在贝壳粉、碳酸钙晶须、海泡石纤维中加入植酸和八苯基笼形倍半硅氧烷，加入50-100份的水，搅拌20-30min进行表面改性，得改性混合物；
（2）在改性混合物中加入聚丙烯、壳聚糖、复合抗菌剂、抗氧化剂和羧甲基纤维素，搅拌混合均匀后，再加入增塑剂、聚氧乙烯油酸酯和椰油酰胺烷醇硫酸钠，搅拌10-20min充分混合均匀，得混合料；
（3）将混合料加热至190-210℃，经挤出机上熔融挤出造粒，冷却，即得高强抗菌聚丙烯塑料。
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