CN109096727A - 一种仿金属外观抗菌pc复合材料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种仿金属外观抗菌PC复合材料，按重量份由以下组分组成：PC为80份‑100份；抗菌剂为2份‑4份；仿金属外观母粒为6份‑8份；抗氧剂为0.1份‑0.5份；所述抗菌剂为二氧化钛包覆三氧化二钇基改性抗菌剂。本申请合成了一种全新的抗菌剂，由二氧化钛包覆改性三氧化二钇基抗菌剂，用它来改性PC可以极大的提升其抗菌性能；并合成了TiO2包覆的改性金属粉，然后再合成了分散性更好的仿金属外观母粒，用它来改性PC可以使其表面具有金属质感；能够做免喷涂材料，且它有很好的抗菌性能，这大大扩展了PC的应用范围，具有很大的推广价值。

Description

一种仿金属外观抗菌PC复合材料
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，特别是指一种仿金属外观抗菌PC复合材料。
背景技术
PC是一种广泛应用的高分子聚酯树脂，PC具有良好的耐疲劳性，优良的尺寸稳定性等优点，但是它的抗菌性能一般。在一些特定的应用领域，对PC有抗菌性能的要求，且要求仿金属外观，有免喷涂效果，普通PC复合材料无法满足要求。
针对这种情况，申请人创新制得了一种PC复合材料，它的抗菌性能优异，能仿金属外观且有免喷涂效果，这种材料至今尚未见于报道，这对于扩展PC复合材料的应用具有非常重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种仿金属外观抗菌PC复合材料，以解决普通PC复合材料无法满足抗菌性要求的问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种仿金属外观抗菌PC复合材料，按重量份由以下组分组成：
所述抗菌剂为二氧化钛包覆三氧化二钇基改性抗菌剂。
所述抗菌剂，具体制备步骤如下：
(1)称取一定量的三氧化二钇、去离子水、硝酸，将它们加入至反应器皿中，40-60℃下反应3-5h，形成Y(NO3)3·6H2O；
(2)称取一定量的壬基酚聚氧乙烯醚、丙三醇、环庚烷、Y(NO3)3·6H2O，将它们加入至反应器皿中，在常温下搅拌反应2-4h，形成溶液A；
(3)称取一定量的壬基酚聚氧乙烯醚、丙三醇、环庚烷、5-氯-7-羟基喹啉、邻羟基苯乙酸钠，将它们加入至反应器皿中，在常温下搅拌反应1-3h，形成溶液B；
(4)称取一定量的溶液A、溶液B、正硅酸四乙酯，将它们加入至反应器皿中，在常温下搅拌反应3-5h，用离心机进行离心分离，汲取清液，再分别用乙醇和去离子水进行洗涤、离心两次，放入80-100℃烘箱中5-7h，干燥后进行研磨，过500目筛，得抗菌剂。
步骤(1)中的三氧化二钇、去离子水及硝酸的质量比为(20-30)：(120-160)：(50-70)。
步骤(2)中的壬基酚聚氧乙烯醚、丙三醇、环庚烷及Y(NO3)3·6H2O的质量比为(3-7)：(8-10)：(30-50)：(80-100)。
步骤(3)中的壬基酚聚氧乙烯醚、丙三醇、环庚烷、5-氯-7-羟基喹啉及邻羟基苯乙酸钠的质量比为(4-6)：(6-10)：(20-30)：(1-3)：(50-70)。
步骤(4)中的溶液A、溶液B及正硅酸四乙酯的质量比为(40-60)：(30-50)：(10-20)。
所述仿金属外观母粒为二氧化包覆改性的金属粉；所述金属粉为银粉、铝粉、铜粉或金粉中的一种。
所述仿金属外观母粒，具体制备步骤如下：
(1)称取一定量的金属粉、异丙醇，加入至反应器皿中，20-40℃下反应4-6h，得溶液A；
(2)称取一定量的溶液A、钛酸四正丁酯、异丙基胺、去离子水、异丙基三(二辛基焦磷酰基)钛酸酯，加入至反应器皿中，30-50℃下反应6-8h，反应产物经抽滤、洗涤、干燥、研磨，过500目筛得TiO2包覆的改性金属粉B；
(3)称取一定量的改性金属粉B、SEBS-g-MAH、PC、磷酸三乙酯，在高速搅拌机里混合并搅拌均匀，得到混合料；
(4)将步骤(1)中得到的混合料从挤出机中挤出造粒，即得到仿金属外观母粒。
步骤(2)中的溶液A、钛酸四正丁酯、异丙基胺、去离子水及异丙基三(二辛基焦磷酰基)钛酸酯的质量比是(60-80)：(20-30)：(6-10)：(180-240)：(1-3)。
步骤(3)中的改性金属粉B、SEBS-g-MAH、PC及磷酸三乙酯的质量比是(20-30)：(1-3)：(40-60)：(3-5)，高速搅拌机的转速为180-240r/min。
本发明的有益效果是：
1、本申请合成了一种全新的抗菌剂，由二氧化钛包覆改性三氧化二钇基抗菌剂，用它来改性PC可以极大的提升其抗菌性能。
2、本申请首先合成了TiO2包覆的改性金属粉，然后再合成了分散性更好的仿金属外观母粒，用它来改性PC可以使其表面具有金属质感。
3、本申请中的PC复合材料具有金属质感，能够做免喷涂材料，且它有很好的抗菌性能，这大大扩展了PC的应用范围，具有很大的推广价值。
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：
PC(型号1220U)，乐天化学；三氧化二钇，上海展云化工有限公司；去离子水，上海联试化工试剂有限公司；硝酸，吉安鸿盛化工；壬基酚聚氧乙烯醚，广州鸿都化工有限公司；丙三醇，常州蓝亚新材料科技有限公司；环庚烷，安庆旭昌工贸有限公司；邻羟基苯乙酸钠，金锦乐化学有限公司；5-氯-7-羟基喹啉，湖北兴众诚科技有限公司；正硅酸四乙酯，上海达瑞精细化学品有限公司；银粉，南通鑫盛化工；铝粉，河南新盛铝粉有限公司；铜粉，安徽鑫佳铜业有限公司；金粉，深圳永辉颜料科技有限公司；异丙醇，淄博海正化工；钛酸四正丁酯，天长天辰化工；异丙基胺，润基化工有限责任公司；丙基三(二辛基焦磷酰基)钛酸酯，杭州杰西卡化工有限公司；磷酸三乙酯，无锡东湖化工；SEBS-g-MAH，苏州亚赛塑化有限公司；抗氧剂(型号Irganox168、Irganox1010、Irganox1330)，瑞士汽巴精化。
本申请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。
本申请提供一种仿金属外观抗菌PC复合材料，按重量份由以下组分组成：
所述抗菌剂为二氧化钛包覆三氧化二钇基改性抗菌剂。
所述抗菌剂，具体制备步骤如下：
(1)称取一定量的三氧化二钇、去离子水、硝酸，将它们加入至反应器皿中，40-60℃下反应3-5h，形成Y(NO3)3·6H2O；
(2)称取一定量的壬基酚聚氧乙烯醚、丙三醇、环庚烷、Y(NO3)3·6H2O，将它们加入至反应器皿中，在常温下搅拌反应2-4h，形成溶液A；
(3)称取一定量的壬基酚聚氧乙烯醚、丙三醇、环庚烷、5-氯-7-羟基喹啉、邻羟基苯乙酸钠，将它们加入至反应器皿中，在常温下搅拌反应1-3h，形成溶液B；
(4)称取一定量的溶液A、溶液B、正硅酸四乙酯，将它们加入至反应器皿中，在常温下搅拌反应3-5h，用离心机进行离心分离，汲取清液，再分别用乙醇和去离子水进行洗涤、离心两次，放入80-100℃烘箱中5-7h，干燥后进行研磨，过500目筛，得抗菌剂。
步骤(1)中的三氧化二钇、去离子水及硝酸的质量比为(20-30)：(120-160)：(50-70)。
步骤(2)中的壬基酚聚氧乙烯醚、丙三醇、环庚烷及Y(NO3)3·6H2O的质量比为(3-7)：(8-10)：(30-50)：(80-100)。
步骤(3)中的壬基酚聚氧乙烯醚、丙三醇、环庚烷、5-氯-7-羟基喹啉及邻羟基苯乙酸钠的质量比为(4-6)：(6-10)：(20-30)：(1-3)：(50-70)。
步骤(4)中的溶液A、溶液B及正硅酸四乙酯的质量比为(40-60)：(30-50)：(10-20)。
所述仿金属外观母粒为二氧化包覆改性的金属粉；所述金属粉为银粉、铝粉、铜粉或金粉中的一种。
所述仿金属外观母粒，具体制备步骤如下：
(1)称取一定量的金属粉、异丙醇，加入至反应器皿中，20-40℃下反应4-6h，得溶液A；
(2)称取一定量的溶液A、钛酸四正丁酯、异丙基胺、去离子水、异丙基三(二辛基焦磷酰基)钛酸酯，加入至反应器皿中，30-50℃下反应6-8h，反应产物经抽滤、洗涤、干燥、研磨，过500目筛得TiO2包覆的改性金属粉B；
(3)称取一定量的改性金属粉B、SEBS-g-MAH、PC、磷酸三乙酯，在高速搅拌机里混合并搅拌均匀，得到混合料；
(4)将步骤(1)中得到的混合料从挤出机中挤出造粒，即得到仿金属外观母粒。
步骤(1)中的金属粉、异丙醇的质量比是(30-40)：(100-120)。
步骤(2)中的溶液A、钛酸四正丁酯、异丙基胺、去离子水及异丙基三(二辛基焦磷酰基)钛酸酯的质量比是(60-80)：(20-30)：(6-10)：(180-240)：(1-3)。
步骤(3)中的改性金属粉B、SEBS-g-MAH、PC及磷酸三乙酯的质量比是(20-30)：(1-3)：(40-60)：(3-5)，高速搅拌机的转速为180-240r/min。
步骤(4)中的双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，一区温度200～220℃，二区温度250～270℃，三区温度250～270℃，四区温度250～270℃，五区温度250～270℃，六区温度250～270℃，机头温度250～270℃,螺杆转速200～280r/min。
所述抗氧剂为巴斯夫公司的三(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。
上述仿金属外观抗菌PC复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取80份-100份的PC、2份-4份抗菌剂、6份-8份仿金属外观母粒、0.1份-0.5份抗氧剂混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料从挤出机中挤出造粒，即得到PC复合材料。
所述步骤(2)具体为：将步骤(1)中得到的混合料投入到双螺杆挤出机的料斗中挤出造粒，即得到PC复合材料，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200～220℃，二区温度250～270℃，三区温度250～270℃，四区温度250～270℃，五区温度250～270℃，六区温度250～270℃，机头温度250～270℃,螺杆转速200～280r/min。
实施例1
(1)称取80份PC、2份抗菌剂、6份仿金属外观母粒、0.1份Irganox168混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料从挤出机中挤出造粒，即得到PC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200℃，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200r/min。
实施例2
(1)称取100份PC、4份抗菌剂、8份仿金属外观母粒、0.1份Irganox168、0.2份Irganox1010、0.2份Irganox1330混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料从挤出机中挤出造粒，即得到PC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220℃，二区温度270℃，三区温度270℃，四区温度270℃，五区温度270℃，六区温度270℃，机头温度270℃,螺杆转速280r/min。
实施例3
(1)称取90份PC、3份抗菌剂、7份仿金属外观母粒、0.1份Irganox168、0.2份Irganox1010混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料从挤出机中挤出造粒，即得到PC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210℃，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240r/min。
实施例4
(1)称取85份PC、2份抗菌剂、6份仿金属外观母粒、0.1份Irganox1010、0.2份Irganox1330混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料从挤出机中挤出造粒，即得到PC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215℃，二区温度265℃，三区温度265℃，四区温度265℃，五区温度265℃，六区温度265℃，机头温度265℃,螺杆转速245r/min。
实施例5
(1)称取95份PC、4份抗菌剂、7份仿金属外观母粒、0.1份Irganox1010、0.1份Irganox168混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料从挤出机中挤出造粒，即得到PC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205℃，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230r/min。
对比例1
(1)称取95份PC、0.1份Irganox1010、0.2份Irganox168混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料从挤出机中挤出造粒，即得到PC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215℃，二区温度270℃，三区温度270℃，四区温度270℃，五区温度270℃，六区温度270℃，机头温度270℃,螺杆转速200r/min。
对比例2
(1)称取80份市售免喷涂PC(聚赛龙PC730)、0.1份Irganox1010、0.2份Irganox168混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料从挤出机中挤出造粒，即得到PC复合材料D2。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度215℃，二区温度270℃，三区温度270℃，四区温度270℃，五区温度270℃，六区温度270℃，机头温度270℃,螺杆转速200r/min。
将上述实施例1-5及对比例1制备的PC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：
1、从外观上看，实施例1-5制品无留痕，无熔接线，光泽度也比较好，好于对比例1,和对比例2相当，这说明本申请的PC复合材料具备免喷涂效果。
2、从仿金属外观效果来看，实施例1-5要好于对比例1-2，这说明本申请的PC复合材料具有很好的仿金属外观效果。
3.从抗菌性能看，实施例1-5的抗菌性能要好于对比例1-2，这说明本申请的PC复合材料具有很好的抗菌效果。
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)

1.一种仿金属外观抗菌PC复合材料，其特征在于，按重量份由以下组分组成：
所述抗菌剂为二氧化钛包覆三氧化二钇基改性抗菌剂。
2.根据权利要求1所述的仿金属外观抗菌PC复合材料，其特征在于，所述抗菌剂，具体制备步骤如下：
(1)称取一定量的三氧化二钇、去离子水、硝酸，将它们加入至反应器皿中，40-60℃下反应3-5h，形成Y(NO3)3·6H2O；
(2)称取一定量的壬基酚聚氧乙烯醚、丙三醇、环庚烷、Y(NO3)3·6H2O，将它们加入至反应器皿中，在常温下搅拌反应2-4h，形成溶液A；
(3)称取一定量的壬基酚聚氧乙烯醚、丙三醇、环庚烷、5-氯-7-羟基喹啉、邻羟基苯乙酸钠，将它们加入至反应器皿中，在常温下搅拌反应1-3h，形成溶液B；
(4)称取一定量的溶液A、溶液B、正硅酸四乙酯，将它们加入至反应器皿中，在常温下搅拌反应3-5h，用离心机进行离心分离，汲取清液，再分别用乙醇和去离子水进行洗涤、离心两次，放入80-100℃烘箱中5-7h，干燥后进行研磨，过500目筛，得抗菌剂。
3.根据权利要求2所述的仿金属外观抗菌PC复合材料，其特征在于，步骤(1)中的三氧化二钇、去离子水及硝酸的质量比为(20-30)：(120-160)：(50-70)。
4.根据权利要求2所述的仿金属外观抗菌PC复合材料，其特征在于，步骤(2)中的壬基酚聚氧乙烯醚、丙三醇、环庚烷及Y(NO3)3·6H2O的质量比为(3-7)：(8-10)：(30-50)：(80-100)。
5.根据权利要求2所述的仿金属外观抗菌PC复合材料，其特征在于，步骤(3)中的壬基酚聚氧乙烯醚、丙三醇、环庚烷、5-氯-7-羟基喹啉及邻羟基苯乙酸钠的质量比为(4-6)：(6-10)：(20-30)：(1-3)：(50-70)。
6.根据权利要求2所述的仿金属外观抗菌PC复合材料，其特征在于，步骤(4)中的溶液A、溶液B及正硅酸四乙酯的质量比为(40-60)：(30-50)：(10-20)。
7.根据权利要求1所述的仿金属外观抗菌PC复合材料，其特征在于，所述仿金属外观母粒为二氧化包覆改性的金属粉；所述金属粉为银粉、铝粉、铜粉或金粉中的一种。
8.根据权利要求7所述的仿金属外观抗菌PC复合材料，其特征在于，所述仿金属外观母粒，具体制备步骤如下：
(1)称取一定量的金属粉、异丙醇，加入至反应器皿中，20-40℃下反应4-6h，得溶液A；
(2)称取一定量的溶液A、钛酸四正丁酯、异丙基胺、去离子水、异丙基三(二辛基焦磷酰基)钛酸酯，加入至反应器皿中，30-50℃下反应6-8h，反应产物经抽滤、洗涤、干燥、研磨，过500目筛得TiO2包覆的改性金属粉B；
(3)称取一定量的改性金属粉B、SEBS-g-MAH、PC、磷酸三乙酯，在高速搅拌机里混合并搅拌均匀，得到混合料；
(4)将步骤(1)中得到的混合料从挤出机中挤出造粒，即得到仿金属外观母粒。
9.根据权利要求8所述的仿金属外观抗菌PC复合材料，其特征在于，步骤(2)中的溶液A、钛酸四正丁酯、异丙基胺、去离子水及异丙基三(二辛基焦磷酰基)钛酸酯的质量比是(60-80)：(20-30)：(6-10)：(180-240)：(1-3)。
10.根据权利要求8所述的仿金属外观抗菌PC复合材料，其特征在于，步骤(3)中的改性金属粉B、SEBS-g-MAH、PC及磷酸三乙酯的质量比是(20-30)：(1-3)：(40-60)：(3-5)，高速搅拌机的转速为180-240r/min。
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