CN109627591A - 一种软触感高抗菌型聚丙烯改性材料及其制备方法 - Google Patents

一种软触感高抗菌型聚丙烯改性材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种软触感高抗菌型聚丙烯改性材料及其制备方法，该软触感高抗菌型聚丙烯改性材料，以重量份计包括聚丙烯30～60份、乙烯/丙烯共聚物15～30份、扁平玻璃纤维10～30份、超支化共聚物5～10份、复合抗菌剂1～8份、助剂0.3～3份。本发明采用无碱短切扁平玻璃纤维、复合抗菌剂获得聚丙烯组合物获得的产品具有更加柔软的触感，且提高了组合物的抗菌性能，使其更适用于现代汽车材料的发展方向。

Description

一种软触感高抗菌型聚丙烯改性材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚丙烯改性材料，特别涉及一种软触感高抗菌型聚丙烯改性材料及其制备方法。
背景技术
近年来，塑料在汽车上的应用获得了巨大的发展，其应用领域已扩展到整车的各大总成系统。以汽车仪表盘系统为例，硬质仪表盘通常采用聚丙烯(PP)直接注塑成型。然而，这类仪表板塑料感强，不能给人以柔软度质感，不能满足豪华的装饰风格，往往只能应用于低端车型之中。为此，人们对聚丙烯材料改性进行了不断研究已获得一种柔软度质感的聚丙烯材料，例如US0242335公开了一种软触感的玻璃纤维增强聚丙烯。
另一方面，聚丙烯塑料在使用和存放过程中，在适宜的温度和湿度条件下，制品表面会大量滋生对人体健康有害的细菌等微生物，然而聚丙烯本身并没有抗菌特性。这也限制了聚丙烯塑料在豪华汽车的应用。
由此可知，目前的汽车市场对于软触感、高抗菌型的聚丙烯制品具有迫切的需求。
发明内容
为解决背景技术中提到的问题，本发明提供一种软触感高抗菌型聚丙烯改性材料，以重量份计包括如下组分：
进一步地，所述聚丙烯为无规共聚聚丙烯，其中，乙烯含量5～15wt％；所述聚丙烯的熔融温度为130～150℃，熔体流动速率(230℃，2.16kg)为10～50g/10min。
进一步地，所述乙烯/丙烯共聚物中乙烯含量为5～10wt％；所述乙烯/丙烯共聚物的熔体流动速率(190℃，2.16kg)为5～25g/10min，邵氏硬度为40～70A。
进一步地，所述扁平玻璃纤维为无碱短切扁平玻璃纤维，玻纤长度2～15mm，直径6～25μm；所述扁平玻璃纤维表面经过硅烷类、铝酸酯类或钛酸酯类偶联剂处理。
进一步地，所述超支化共聚物为乙烯与丙烯酸甲酯超支化共聚物。
进一步地，所述复合抗菌剂为纳米级氧化铝、锐钛型纳米二氧化钛、纳米二氧化硅中的一种或多种。
进一步地，所述助剂包括抗氧剂、光稳定剂和成核剂。
进一步地，所述抗氧剂为抗氧剂1076、抗氧剂218、抗氧剂1010中的一种或多种；所述光稳定剂为受阻胺类、二苯甲酮类、苯并三唑类中的一种或多种；所述成核剂为硬脂酸钙/庚二酸复合物、庚二酸钙和芳酰胺类成核剂中的一种或多种。
本发明还提供一种软触感高抗菌型聚丙烯改性材料的制备方法，包括以下步骤:
S1、将聚丙烯、乙烯/丙烯共聚物、扁平玻璃纤维、超支化共聚物、复合抗菌剂和助剂按一定比例投入高速混合器中进行干混处理，备用；
S2、将步骤S1获得的混合物料投入双螺杆挤出机中，经熔融后挤出，造粒，得到软触感高抗菌型聚丙烯改性材料。
进一步地，S1步骤中干混处理时间为2～6min。
与现有技术相比，本发明通过添加无碱短切扁平玻璃纤维、复合抗菌剂获得聚丙烯改性材料，具有更加柔软的触感，且提高了的抗菌性能；扁平玻璃纤维表面经过偶联剂处理，提高扁平玻璃纤维与聚丙烯的相容性。此外，本发明通过添加超支化共聚物和扁平玻璃纤维，超支化共聚物和扁平玻璃纤维与其他组分协调作用，进一步增加了本发明的抗菌性能以及弱化了扁平玻纤对聚丙烯基材的增高作用，赋予了复合材料“抗菌”和“柔软”的功能。其原理为本发明添加的复合抗菌剂为颗粒状，树脂原料在挤出机熔融状态时，混合在其中的复合抗菌剂颗粒容易出现分布不均的问题，扁平玻璃纤维倾向于像云母一样以平面状态流动，而不像常规的圆形玻璃单丝那样滚动和翻滚，提供更好的流动性(增加螺旋流动)，而超支化共聚物粘度较低，可以改善复合材料的流动性，同时能有效提高各成分的分散混合，超支化共聚物和扁平玻璃纤维两者的加入能够起到相互促进作用，复合抗菌剂可以均匀而个别的分散于聚丙烯改性材料中，从而改善了聚丙烯改性材料的抗菌效果。乙烯/丙烯共聚物和超支化共聚物两者均具有极低的硬度，两者的引入赋予了聚丙烯改性材料良好的柔软触感。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行，所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
现对实施例及对比例所用的部分原材料做如下说明，但不限于这些材料：
聚丙烯：无规共聚聚丙烯，乙烯含量5～15wt％，熔融温度为130～150℃，熔体流动速率(230℃，2.16kg)为10～50g/10min；
乙烯/丙烯共聚物：乙烯含量为5～10wt％，熔体流动速率(190℃，2.16kg)为5～25g/10min，邵氏硬度为40～70A；
超支化共聚物：乙烯与丙烯酸甲酯共聚物；
复合抗菌剂：由纳米级氧化铝和锐钛型纳米二氧化钛组成，其中，纳米级氧化铝占复合抗菌剂质量的百分比25％，锐钛型纳米二氧化钛占复合抗菌剂质量的百分比60％；纳米二氧化硅占复合抗菌剂质量的百分比15％；
无碱短切扁平玻璃纤维：玻纤长度2～15mm，直径6～25μm；所述扁平玻璃纤维表面经过硅烷类、铝酸酯类或钛酸酯类偶联剂处理；
助剂：由抗氧剂、光稳定剂和成核剂组成，其中，抗氧剂占助剂质量的百分比40％，光稳定剂占助剂质量的百分比30％，成核剂占助剂质量的比30％。
本发明提供实施例1-5用以对本发明内容进行说明。
实施例1-5和对比例1-4的各组分原料配比(以重量份数计)如表1所示：
表1
上述实施例1-5和对比例1-4的制备方法为：
(1)、按表1的各组分原料配比称取聚丙烯、乙烯/丙烯共聚物、扁平玻璃纤维、超支化共聚物、复合抗菌剂和助剂，并将各组分投入至高速混合器中进行干混处理，备用；
(2)、将步骤(1)获得的混合物料投入双螺杆挤出机中，经熔融后挤出，造粒，得到软触感高抗菌型聚丙烯改性材料。其中双螺杆挤出机的工作温区设置为：一区170℃-190℃，二区170℃-200℃，三区170℃-205℃，四区170℃-205℃，五区170℃-205℃，六区170℃-205℃，七区170℃-205℃，八区170℃-205℃，九区170℃-205℃，十区170℃-205℃，机头区170℃-205℃，螺杆转速设置为350rpm-500rpm，挤出产量为60kg/h-220kg/h。
本发明对实施例1-5制得的软触感高抗菌型聚丙烯改性材料及对比例1-4制得的聚丙烯改性材料进行效果测试，其测试标准如下：
密度(g/cm3)测试标准为ISO 1183；
熔体流动速率(g/10min)测试标准为ISO 1133；
拉伸强度(MPa)测试标准为ISO 527/2；
弯曲模量(MPa)测试标准为IS0 178；
测量肖氏硬度：根据ASTM方法D2240，按照D-Scale来测；
抗菌性能测试参照GB15981-1995，Q/02GZS001检测方法与标准，试用菌种：大肠杆菌、金黄色葡萄球菌。具体步骤：取0.3mL待测菌液滴加于消毒干燥后的待测样品表面，薄膜覆盖后放置于容器中，在温度36℃、湿度90％RH下放置24h，然后再加入20mL洗脱液并充分振荡洗脱，活菌计算后与空白对照样的回收菌计算其抑菌率。
其测试结果表2所示：
表2
根据表2中的数据，实施例1-5制得的软触感高抗菌型聚丙烯改性材料硬度小，手触柔软，邵氏硬度均在35以下，产品都达到了很好的“柔软”效果。通过对比例2可知，未添加复合抗菌剂，使得制备的聚丙烯改性材料不具有抗菌效果。通过实施例1-5与对比例1、3、4相比可知，对比例1组分未添加超支化共聚物，对比例3组分未添加扁平玻璃纤维，对比例4的组分未添加超支化共聚物和扁平玻璃纤维，使得制得的聚丙烯改性材料的抗菌性能明显低于实施例1-5的抗菌性能，经过分析认为，超支化共聚物和扁平玻璃纤维的加入能够改变有助于复合抗菌剂分散均匀，从而起到更好的抗菌效果。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种软触感高抗菌型聚丙烯改性材料，其特征在于，以重量份计包括如下组分：
2.根据权利要求1所述的软触感高抗菌型聚丙烯改性材料，其特征在于，所述聚丙烯为无规共聚聚丙烯，其中，乙烯含量5～15wt％；所述聚丙烯的熔融温度为130～150℃，熔体流动速率(230℃，2.16kg)为10～50g/10min。
3.根据权利要求1所述的软触感高抗菌型聚丙烯改性材料，其特征在于，所述乙烯/丙烯共聚物中乙烯含量为5～10wt％；所述乙烯/丙烯共聚物的熔体流动速率(190℃，2.16kg)为5～25g/10min，邵氏硬度为40～70A。
4.根据权利要求1所述的软触感高抗菌型聚丙烯改性材料，其特征在于，所述扁平玻璃纤维为无碱短切扁平玻璃纤维，玻纤长度2～15mm，直径6～25μm；所述扁平玻璃纤维表面经过硅烷类、铝酸酯类或钛酸酯类偶联剂处理。
5.根据权利要求1所述的软触感高抗菌型聚丙烯改性材料，其特征在于，所述超支化共聚物为乙烯与丙烯酸甲酯超支化共聚物。
6.根据权利要求1所述的软触感高抗菌型聚丙烯改性材料，其特征在于，所述复合抗菌剂为纳米级氧化铝、锐钛型纳米二氧化钛、纳米二氧化硅中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的软触感高抗菌型聚丙烯改性材料，其特征在于，所述助剂包括抗氧剂、光稳定剂和成核剂。
8.根据权利要求7所述的软触感高抗菌型聚丙烯改性材料，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1076、抗氧剂218、抗氧剂1010中的一种或多种；所述光稳定剂为受阻胺类、二苯甲酮类、苯并三唑类中的一种或多种；所述成核剂为硬脂酸钙/庚二酸复合物、庚二酸钙和芳酰胺类成核剂中的一种或多种。
9.一种软触感高抗菌型聚丙烯改性材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:
S1、将聚丙烯、乙烯/丙烯共聚物、扁平玻璃纤维、超支化共聚物、复合抗菌剂和助剂按一定比例投入高速混合器中进行干混处理，备用；
S2、将步骤S1获得的混合物料投入双螺杆挤出机中，经熔融后挤出，造粒，得到软触感高抗菌型聚丙烯改性材料。
10.根据权利要求9所述的软触感高抗菌型聚丙烯改性材料的制备方法，其特征在于,S1步骤中干混处理时间为2～6min。
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