CN109651747A - 一种抗菌阻燃聚苯乙烯组合物及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种抗菌阻燃聚苯乙烯组合物及其制备方法与应用,其中,抗菌阻燃聚苯乙烯组合物,包括以下重量份的各组分:聚苯乙烯30‑65份,苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物12‑25份,乙烯辛烯共聚物接枝马来酸酐2‑5份,乙烯‑辛烯共聚物和纳米二氧化钛的混合物7‑16份,聚磷酸铵10‑20份,碳纳米管1‑5份,抗菌剂0.5‑2份,分散剂和成核剂0.5‑2份;所述抗菌剂为光触媒抗菌剂与银系无机抗菌剂复配而成的抗菌剂。本发明所述的抗菌阻燃聚苯乙烯组合物,具有良好的冲击韧性,尤其是多轴冲击强度;且具有良好的延展性能、阻燃性能和抗菌性能。

Description

一种抗菌阻燃聚苯乙烯组合物及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于改性塑料领域,尤其是涉及一种抗菌阻燃聚苯乙烯组合物及其制备方法与应用。
背景技术
聚苯乙烯为通用塑料的第三大品种,它具有透明、成型性好、刚性好、易染色、低吸湿性和价格低廉等优点,在包装、电子、建筑、汽车家电、仪表、日用品和玩具等行业已得到广泛应用。但聚苯乙烯较脆,冲击强度低。因而增加其韧性一直是PS改性的重要课题。另外,聚苯乙烯属于易燃材料。因此,通常需要添加一定量的阻燃剂才能赋予材料良好的阻燃性能。
然而,现有技术中公开的聚苯乙烯复合材料的缺点是没有获得令人满意的冲击韧性和良好的延展性能的综合,而且,现有技术公开的阻燃聚苯乙烯组合物均存在延展性较低的特点。并且,这些技术使用悬臂梁或简支梁缺口冲击强度来评价冲击性能,缺口冲击强度在某种程度上可以评价冲击性能但是不能满足制件的安全性能的评价。本文中使用多轴冲击强度更能全面表征塑料的韧性。
另外,随着人们生活水平的提交,产品人性化、健康化将是竞争的焦点之一。在家电、日用品等领域都对材料有抗菌要求。
目前,中国对塑料制品的抗菌已经有一个工业标准。抗菌标准为:抗细菌率符合I≥99%的抗菌塑料可以作为强抗菌塑料,抗细菌率符合I≥90%的抗菌塑料可以作为有抗菌作用塑料。目前对抗菌材料的报道集中在聚丙烯材料,如专利CN 1017255771A采用添加载银离子抗菌剂来达到抗菌作用。
综上所述,为满足高性能材料需求,研究开发出可以通过多轴冲击测试的阻燃抗菌聚苯乙烯复合材料将具有广阔的市场。
发明内容
有鉴于此,本发明旨在提出一种抗菌阻燃聚苯乙烯组合物,以克服现有技术的缺陷,具有良好的冲击韧性,尤其是多轴冲击强度;且具有良好的延展性能、阻燃性能和抗菌性能。
为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:
一种抗菌阻燃聚苯乙烯组合物,其特征在于:包括以下重量份的各组分:聚苯乙烯30-65份,苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物12-25份,乙烯辛烯共聚物接枝马来酸酐2-5份,乙烯-辛烯共聚物和纳米二氧化钛的混合物7-16份,聚磷酸铵10-20份,碳纳米管1-5份,抗菌剂0.5-2份,分散剂和成核剂0.5-2份;所述抗菌剂为光触媒抗菌剂与银系无机抗菌剂复配而成的抗菌剂。
优选的,所述抗菌剂为光触媒抗菌剂与银系无机抗菌剂按重量百分比1:1复配而成的抗菌剂。
优选的,乙烯-辛烯共聚物和纳米二氧化钛的混合重量比为6:1。
优选的,乙烯-辛烯共聚物的密度为0.928g/cm3,乙烯含量为80wt%,增韧协效剂的分子结构包括支化聚合物和线性聚合物,支化度<5%。
优选的,所述的聚苯乙烯为高抗冲聚苯乙烯,熔体流动速率在200℃、5kg的条件下为3-6g/10min;悬臂梁缺口冲击强度>9kJ/m2
优选的,所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物重S/B质量比为30/70的嵌段共聚物。
优选的,分散剂和成核剂的重量比为1∶1。
优选的,分散剂为脂肪酸;成核剂为成核剂3988。
本发明的另一目的在于提出一种制备如上所述的抗菌阻燃聚苯乙烯组合物的方法,以制备上述抗菌阻燃聚苯乙烯组合物。
为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:
一种抗菌阻燃聚苯乙烯组合物的制备方法,包括以下步骤:
(1)将配方量的各组分均匀混合;
(2)将混合后的物料从挤出机的主喂料口喂入,原料在挤出机中熔融、挤出、造粒后得到组合物;
其中,所述的挤出机为双螺杆挤出机,所述的熔融是在160-240℃下熔融;优选的,步骤(2)中,挤出机熔融挤出的加工条件如下:一区温度80-100℃,二区温度150-170℃,三区温度150-170℃,四区温度150-170℃,五区温度170-190℃,六区温度170-190℃,七区温度170-190℃,八区温度170-190℃,九区温度190-200℃,主机转速500-700r/min。
本发明还涉及上述抗菌阻燃聚苯乙烯组合物在包装、电子、建筑、汽车家电、仪表、日用品和玩具等行业的应用。
相对于现有技术,本发明所述的一种抗菌阻燃聚苯乙烯组合物具有以下优势:
(1)具有优异的抗菌性能。采用光触媒抗菌剂与银系无机抗菌剂复配而成的抗菌剂,可以克服单一抗菌剂的局限性;其抗菌机理为:吸收紫外光、可见光等外界能量,通过激发电子跃迁,激活抗菌剂周围的氧气和水分子,成为活性氧和氢氧自由基。它们能氧化或使细菌细胞中的蛋白质、不饱和脂肪酸、糖苷等发生反应,破坏其正常结构,从而使细菌死亡或丧失增殖能力。
(2)通过苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、乙烯辛烯共聚物接枝马来酸酐、乙烯-辛烯共聚物和纳米二氧化钛的混合物的协同作用,可使材料具有优异的韧性。
(3)通过采用乙烯-辛烯共聚物和纳米二氧化钛的混合物作为增韧协效剂,相对于单一采用乙烯-辛烯共聚物,可使弹性体在聚苯乙烯基体中的分散更加均匀细化,实现了材料优异的延展性能。
(4)聚磷酸铵和碳纳米管的使用,可使材料具有优异的阻燃性能。
所述抗菌阻燃聚苯乙烯组合物的制备方法与上述抗菌阻燃聚苯乙烯组合物相对于现有技术所具有的优势相同,在此不再赘述。
具体实施方式
除有定义外,以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂,如无特殊说明,均为常规生化试剂;所述实验方法,如无特殊说明,均为常规方法。
下面结合实施例来详细说明本发明。
一、原料的选择
本发明实施例及对比例选用以下原料:
高抗冲聚苯乙烯:雅仕德,HIPS MA5210;
乙烯-辛烯共聚物:密度为0.928g/cm3,乙烯含量为80wt%,增韧协效剂的分子结构包括支化聚合物和线性聚合物,支化度<5%,熔体流动速率(190℃、2.16kg)为18g/10min。乙烯-辛烯共聚物和纳米二氧化钛的混合重量比为6∶1。
分散剂和成核剂的重量比为1∶1。
苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物:巴陵石化,SBS YH-792;
乙烯辛烯共聚物接枝马来酸酐:佛山市南海柏晨高分子新材料有限公司,PC-33C;
成核剂:日本三井,3988;
抗菌剂为光触媒抗菌剂与银系无机抗菌剂按重量百分比1∶1复配而成的抗菌剂;其中,光触媒抗菌剂为锐钛型的TiO2,选自华微科技;银系无机抗菌剂选自广州茵诺威化工有限公司,具体型号为IPS3。
二、制备方法
将如表1、表2中各实施例或对比例的原料均匀混合,然后从挤出机的主喂料口喂入;原料在挤出机中熔融、挤出、造粒后得到抗菌阻燃聚苯乙烯组合物。
其中,所述的挤出机为双螺杆挤出机,所述的熔融是在160-240℃下熔融;具体来说,挤出机熔融挤出的加工条件如下:一区温度80-100℃,二区温度150-170℃,三区温度150-170℃,四区温度150-170℃,五区温度170-190℃,六区温度170-190℃,七区温度170-190℃,八区温度170-190℃,九区温度190-200℃,主机转速500-700r/min。
表1实施例和对比例的改性聚苯乙烯材料的原料配方(按重量份)
三、测试方法
(1)断裂伸长率:按ISO527测试;速度为50mm/min。
(2)弯曲模量:按ISO178测试,速度为2mm/min。
(3)熔体流动速率(MFR):按ISO1133测试,条件230℃,2.16Kg。
(4)多轴冲击强度:按ASTM D3763测试,冲击速度为6.6m/s,冲击头直径为12.7mm,支撑圈直径为76.2mm。
(5)阻燃性能:按UL94标准进行测试。
(6)抗菌率:采用中国轻工行业标准QB/T 2591-2003《抗菌塑料——抗菌性能评价及其测试方法》标准。实验菌种为大肠杆菌,金黄色葡萄球菌。
将实施例1-4和对比例1-3各自的粒料注塑成相应试样进行测试,测试结果见表2。
表2实施例和对比例的改性聚苯乙烯材料的测试数据
由产品测试结果可以看出:与实施例相比:对比例1未添加乙烯-辛烯共聚物和纳米二氧化钛的混合物,虽然其常温性能和实施例3差不多,但是其延展性明显降低(断裂伸长率从60%下降到22%),而且其低温多轴冲击只有10%为韧性破裂。对比例2与实施例2相比,对比例2未添加乙烯辛烯共聚物接枝马来酸酐,其低温多轴性能也差,只有15%为韧性破裂;对比例3与实施例3相比,既没有添加乙烯-辛烯共聚物和纳米二氧化钛的混合物也没有添加乙烯辛烯共聚物接枝马来酸酐,可以看到,其各项力学性能都有下降,而且其低温多轴冲击100%是脆性破碎。
另外,从实施例1-4与对比例1-3的检测结果可以看出,本发明的抗菌阻燃聚苯乙烯组合物具有优异的阻燃性能;而且,由于添加光触媒抗菌剂与银系无机抗菌剂复配而成的抗菌剂,可以克服单一抗菌剂的局限性,制备的复合材料具有优异的抗菌效果。
本发明实施例1-4的抗菌阻燃聚苯乙烯组合物可以广泛用于包装、电子、建筑、汽车家电、仪表、日用品和玩具等行业中。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种抗菌阻燃聚苯乙烯组合物,其特征在于:包括以下重量份的各组分:聚苯乙烯30-65份,苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物12-25份,乙烯辛烯共聚物接枝马来酸酐2-5份,乙烯-辛烯共聚物和纳米二氧化钛的混合物7-16份,聚磷酸铵10-20份,碳纳米管1-5份,抗菌剂0.5-2份,分散剂和成核剂0.5-2份;所述抗菌剂为光触媒抗菌剂与银系无机抗菌剂复配而成的抗菌剂。
2.根据权利要求1所述的抗菌阻燃聚苯乙烯组合物,其特征在于:所述抗菌剂为光触媒抗菌剂与银系无机抗菌剂按重量百分比1:1复配而成的抗菌剂。
3.根据权利要求1所述的抗菌阻燃聚苯乙烯组合物,其特征在于:乙烯-辛烯共聚物和纳米二氧化钛的混合重量比为6:1。
4.根据权利要求1或3所述的抗菌阻燃聚苯乙烯组合物,其特征在于:乙烯-辛烯共聚物的密度为0.928g/cm3,乙烯含量为80wt%,增韧协效剂的分子结构包括支化聚合物和线性聚合物,支化度<5%。
5.根据权利要求1所述的抗菌阻燃聚苯乙烯组合物,其特征在于:所述的聚苯乙烯为高抗冲聚苯乙烯,熔体流动速率在200℃、5kg的条件下为3-6g/10min;悬臂梁缺口冲击强度>9kJ/m2
6.根据权利要求1所述的抗菌阻燃聚苯乙烯组合物,其特征在于:所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中S/B质量比为30/70的嵌段共聚物。
7.根据权利要求1所述的抗菌阻燃聚苯乙烯组合物,其特征在于:分散剂和成核剂的重量比为1:1。
8.根据权利要求1或7所述的抗菌阻燃聚苯乙烯组合物,其特征在于:分散剂为脂肪酸;成核剂为成核剂3988。
9.一种制备如权利要求1至8任意一项所述的抗菌阻燃聚苯乙烯组合物的方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)将配方量的各组分均匀混合;
(2)将混合后的物料从挤出机的主喂料口喂入,原料在挤出机中熔融、挤出、造粒后得到组合物;
其中,所述的挤出机为双螺杆挤出机,所述的熔融是在160-240℃下熔融;优选的,步骤(2)中,挤出机熔融挤出的加工条件如下:一区温度80-100℃,二区温度150-170℃,三区温度150-170℃,四区温度150-170℃,五区温度170-190℃,六区温度170-190℃,七区温度170-190℃,八区温度170-190℃,九区温度190-200℃,主机转速500-700r/min。
10.权利要求1至8任意一项所述的抗菌阻燃聚苯乙烯组合物在包装、电子、建筑、汽车家电、仪表、日用品和玩具行业的应用。
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