CN109111738A - 一种抗菌抗静电pet复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种抗菌抗静电pet复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种抗菌抗静电PET复合材料及制备方法，由以下重量份的组分制成：处理后的PET为80份‑100份，抗菌剂为4份‑6份，抗氧剂为0.1份‑0.5份。使用氩等离子体对PET进行处理，可引起PET和聚苯胺的化学键断裂产生自由基，这些自由基通过交联反应使聚苯胺固定在PET表面上，提升PET复合材料的抗静电性能，并通过新型抗菌剂Ag‑Cu/ZrO2，这种抗菌剂抗菌性能良好，提高了PET复合材料的抗菌性能，具有很好的推广价值。

Description

一种抗菌抗静电PET复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，特别是指一种抗菌抗静电PET复合材料及其制备方法。
背景技术
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)具有质轻、无毒、无臭，化学稳定性好，且在常温下不溶于一般溶剂，吸水性小等优点。尽管PET的综合性能非常优异，但是PET的抗菌性能和抗静电性能一般，这大大限制了PET复合材料的应用范围。
鉴于此原因，本技术创新制得一种抗菌性能和抗静电性能优异的PET复合材料，弥补现有PET复合材料的不足，这种PET材料至今尚未见于报道，这对于扩展PET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抗菌抗静电PET复合材料及其制备方法，以解决PET的抗菌性能及抗静电性能不足，限制了其使用范围的问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种抗菌抗静电PET复合材料，由以下重量份的组分制成：
处理后的PET 80份-100份，
抗菌剂 4份-6份，
抗氧剂 0.1份-0.5份；
所述抗菌剂为Ag-Cu/ZrO2。
所述处理后的PET的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取一定量的PET，置于无水乙醇中超声振荡8-12min；
(2)步骤(1)的PET被吹干后，将PET放入等离子室内，通入氩气等离子体，反应20-24min，得改性PET；
(3)将改性PET放入聚苯胺溶液中，浸泡2-4h，得到处理后的PET。
步骤(3)改性PET与聚苯胺溶液的质量比为(60-80)：(100-140)。
所述抗菌剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取一定量的纳米二氧化锆、焦磷酸钠、十二烷硫酸钠及去离子水，将它们加入至反应器皿中，调节溶液PH＝7，形成溶液A；
(2)称取一定量的硝酸银溶液、硝酸铜溶液、氨水溶液及去离子水，将它们加入至反应器皿中，形成溶液B；
(3)称取一定量的溶液A、溶液B及壳聚糖，将它们加入至反应器皿中，常温搅拌反应2-4h，得溶液C；
(4)将溶液C进行抽滤、洗涤、干燥、研磨，得抗菌剂Ag-Cu/ZrO2。
步骤(1)中纳米二氧化锆、焦磷酸钠、十二烷硫酸钠及去离子水的质量比为(60-80)：(0.3-0.5)：(1-3)：(120-160)。
步骤(2)中硝酸银溶液、硝酸铜溶液、氨水溶液及去离子水的质量比为(20-30)：(10-20)：(12-16)：(80-100)。
步骤(3)中溶液A、溶液B及壳聚糖的质量比为(40-60)：(24-30)：(6-12)。
所述抗氧剂为三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或1，3，5-三甲基-2，4，6-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯中的一种或几种的混合。
上述任一项抗菌抗静电PET复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取80份-100份处理后的PET、4份-6份抗菌剂、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)中得到的混合料挤出造粒，即得到PET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PET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240～260℃，二区温度280～300℃，三区温度280～300℃，四区温度280～300℃，五区温度280～300℃，六区温度280～300℃，机头温度280～300℃,螺杆转速200～280r/min。
本发明的有益效果是：
1、使用氩等离子体对PET进行处理，可引起PET和聚苯胺的化学键断裂产生自由基，这些自由基通过交联反应使聚苯胺固定在PET表面上，提升PET复合材料的抗静电性能。
2、本技术合成了一种新型抗菌剂Ag-Cu/ZrO2，这种抗菌剂抗菌性能良好，提高了PET复合材料的抗菌性能，具有很好的推广价值。
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。
本申请各实施例中所用的原料如下：
PET(型号008L)，加拿大Aclo；聚苯胺溶液，山东嘉颖化工科技有限公司；纳米二氧化锆，苏州优锆纳米材料有限公司；焦磷酸钠，杭州同和化工有限公司；十二烷硫酸钠，苏州绿全化工有限公司；硝酸银溶液，成都化夏化学试剂有限公司；硝酸铜溶液，济南翱翔化工有限公司；氨水溶液，安徽保群化工有限公司；壳聚糖，郑州旭金化工产品有限公司；抗氧剂(型号Irganox168、Irganox1010、Irganox1330)，瑞士汽巴精化。
本申请各实施例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。
本申请提供一种抗菌抗静电PET复合材料，由以下重量份的组分制成：
处理后的PET 80份-100份，
抗菌剂 4份-6份，
抗氧剂 0.1份-0.5份；
抗菌剂为Ag-Cu/ZrO2。
处理后的PET的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取一定量的PET，置于无水乙醇中超声振荡8-12min；
(2)步骤(1)的PET被吹干后，将PET放入等离子室内，通入氩气等离子体，反应20-24min，得改性PET；
(3)将改性PET放入聚苯胺溶液中，改性PET与聚苯胺溶液的质量比为(60-80)：(100-140)，浸泡2-4h，得到处理后的PET。
抗菌剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取一定量的纳米二氧化锆、焦磷酸钠、十二烷硫酸钠及去离子水，纳米二氧化锆、焦磷酸钠、十二烷硫酸钠及去离子水的质量比为(60-80)：(0.3-0.5)：(1-3)：(120-160)，将它们加入至反应器皿中，调节溶液PH＝7，形成溶液A；
(2)称取一定量的硝酸银溶液、硝酸铜溶液、氨水溶液及去离子水，硝酸银溶液、硝酸铜溶液、氨水溶液及去离子水的质量比为(20-30)：(10-20)：(12-16)：(80-100)，将它们加入至反应器皿中，形成溶液B；
(3)称取一定量的溶液A、溶液B及壳聚糖，溶液A、溶液B及壳聚糖的质量比为(40-60)：(24-30)：(6-12)，将它们加入至反应器皿中，常温搅拌反应2-4h，得溶液C；
(4)将溶液C进行抽滤、洗涤、干燥、研磨，得抗菌剂Ag-Cu/ZrO2。
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。
上述任一项抗菌抗静电PET复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取80份-100份处理后的PET、4份-6份抗菌剂、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)中得到的混合料挤出造粒，即得到PET复合材料。
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PET复合材料，其中，双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，一区温度240～260℃，二区温度280～300℃，三区温度280～300℃，四区温度280～300℃，五区温度280～300℃，六区温度280～300℃，机头温度280～300℃,螺杆转速200～280r/min。
实施例1
(1)称取80份处理后的PET、4份抗菌剂、0.1份Irganox168混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒，即得到PET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240℃，二区温度280℃，三区温度280℃，四区温度280℃，五区温度280℃，六区温度280℃，机头温度280℃,螺杆转速200r/min。
实施例2
(1)称取100份处理后的PET、6份抗菌剂、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)中得到的混合料挤出造粒，即得到PET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260℃，二区温度300℃，三区温度300℃，四区温度300℃，五区温度300℃，六区温度300℃，机头温度300℃,螺杆转速280r/min。
实施例3
(1)称取90份处理后的PET、5份抗菌剂、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)中得到的混合料挤出造粒，即得到PET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250℃，二区温度290℃，三区温度290℃，四区温度290℃，五区温度290℃，六区温度290℃，机头温度290℃,螺杆转速240r/min。
实施例4
(1)称取95份处理后的PET、6份抗菌剂、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)中得到的混合料挤出造粒，即得到PET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245℃，二区温度285℃，三区温度285℃，四区温度285℃，五区温度285℃，六区温度285℃，机头温度285℃,螺杆转速255r/min。
实施例5
(1)称取100份处理后的PET、4份抗菌剂、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)中得到的混合料挤出造粒，即得到PET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250℃，二区温度295℃，三区温度295℃，四区温度295℃，五区温度295℃，六区温度295℃，机头温度295℃,螺杆转速270r/min。
对比例1
(1)称取80份PET、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)中得到的混合料挤出造粒，即得到PET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250℃，二区温度295℃，三区温度295℃，四区温度295℃，五区温度295℃，六区温度295℃，机头温度295℃,螺杆转速270r/min。
性能测试：
将上述实施例1-5及对比例1制备的PET复合材料用注塑机制成样条测试，测试数据如下表：
从表中还可以看出实施例1-5的抗菌性和抗静电性能都要好于对比例1。这对于扩展PET复合材料的应用领域，能广泛应用于汽车、家电、机械等领域，具有非常重要的意义。
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)

1.一种抗菌抗静电PET复合材料，其特征在于，由以下重量份的组分制成：
处理后的PET 80份-100份，
抗菌剂 4份-6份，
抗氧剂 0.1份-0.5份；
所述抗菌剂为Ag-Cu/ZrO2。
2.根据权利要求1所述的抗菌抗静电PET复合材料，其特征在于，所述处理后的PET的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取一定量的PET，置于无水乙醇中超声振荡8-12min；
(2)步骤(1)的PET被吹干后，将PET放入等离子室内，通入氩气等离子体，反应20-24min，得改性PET；
(3)将改性PET放入聚苯胺溶液中，浸泡2-4h，得到处理后的PET。
3.根据权利要求2所述的抗菌抗静电PET复合材料，其特征在于，步骤(3)改性PET与聚苯胺溶液的质量比为(60-80)：(100-140)。
4.根据权利要求1所述的抗菌抗静电PET复合材料，其特征在于，所述抗菌剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取一定量的纳米二氧化锆、焦磷酸钠、十二烷硫酸钠及去离子水，将它们加入至反应器皿中，调节溶液PH＝7，形成溶液A；
(2)称取一定量的硝酸银溶液、硝酸铜溶液、氨水溶液及去离子水，将它们加入至反应器皿中，形成溶液B；
(3)称取一定量的溶液A、溶液B及壳聚糖，将它们加入至反应器皿中，常温搅拌反应2-4h，得溶液C；
(4)将溶液C进行抽滤、洗涤、干燥、研磨，得抗菌剂Ag-Cu/ZrO2。
5.根据权利要求4所述的抗菌抗静电PET复合材料，其特征在于，步骤(1)中纳米二氧化锆、焦磷酸钠、十二烷硫酸钠及去离子水的质量比为(60-80)：(0.3-0.5)：(1-3)：(120-160)。
6.根据权利要求4所述的抗菌抗静电PET复合材料，其特征在于，步骤(2)中硝酸银溶液、硝酸铜溶液、氨水溶液及去离子水的质量比为(20-30)：(10-20)：(12-16)：(80-100)。
7.根据权利要求4所述的抗菌抗静电PET复合材料，其特征在于，步骤(3)中溶液A、溶液B及壳聚糖的质量比为(40-60)：(24-30)：(6-12)。
8.根据权利要求1所述的抗菌抗静电PET复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或1，3，5-三甲基-2，4，6-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯中的一种或几种的混合。
9.上述权利要求1至8中任一项抗菌抗静电PET复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)称取80份-100份处理后的PET、4份-6份抗菌剂、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)中得到的混合料挤出造粒，即得到PET复合材料。
10.根据权利要求9所述的抗菌抗静电PET复合材料的制备方法，其特征在于，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PET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240～260℃，二区温度280～300℃，三区温度280～300℃，四区温度280～300℃，五区温度280～300℃，六区温度280～300℃，机头温度280～300℃,螺杆转速200～280r/min。
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