CN110982172A - 一种环保抑菌型聚丙烯材料的制备方法 - Google Patents

一种环保抑菌型聚丙烯材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种环保抑菌型聚丙烯材料的制备方法，包括植物胶溶液的制备；微胶囊抑菌剂分散在植物胶溶液中；原料的混合及加热剪切搅拌；原料熔融挤出；冷却、定形等步骤；本发明通过将抑菌剂限制于植物胶中，再将植物胶水溶液和聚丙烯基材混合的方式，使瓜尔胶与聚丙烯的分子链段更好、更均匀地交融在一起；进而使微胶囊抑菌剂也能更均匀地分散在聚丙烯基材中，从而使材料的注塑成品可以具有均匀地抑菌、抗菌功效。

Description

一种环保抑菌型聚丙烯材料的制备方法
技术领域
本发明涉及聚丙烯材料领域，尤其涉及一种环保抑菌型聚丙烯材料的制备方法。
背景技术
在人们的日常生活中，聚丙烯塑料制品被广泛应用：如汽车配件、厨房用具、卫生间设施、垃圾箱、家用电器的塑料外壳、壁纸、食品包装袋等。由于温度、湿度合适，非常容易感染细菌和霉菌。 因此，开发一种抗菌聚丙烯材料是极其必要的。目前的抑菌聚丙烯材料主要是通过将抑菌剂和聚丙烯基材混合熔融挤出而得；由于抑菌剂添加量有限，因而抑菌剂在聚丙烯基材中的分布均匀程度存在一定问题；进而影响了聚丙烯材料注塑成品抑菌、抗菌性能的均匀性。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种注塑成品抗菌效果好且抗菌效果均匀的聚丙烯材料的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：提供了一种环保抑菌型聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
称取植物胶溶于水中形成植物胶溶液；
微胶囊抑菌剂分散于所述植物胶溶液中；
称取聚丙烯树脂、所述溶有微胶囊抑菌剂的植物胶溶液以及辅助材料，混合；
加热至140℃以上剪切搅拌至少30min；
通入挤出机中熔融挤出；
冷却挤出的坯料，定形得到环保抑菌型聚丙烯材料。
作为一种优选方案，所述植物胶为瓜尔胶。
作为一种更优选方案，所述瓜尔胶的溶液浓度不低于2wt%。
作为一种更优选方案，所述瓜尔胶为300目瓜尔胶。
作为一种优选方案，所述抑菌剂采用抑菌精油。
作为一种更优选方案，微胶囊抑菌剂的加入量与植物胶溶液质量的配比不低于5:100。
作为一种更优选方案，所述微胶囊壁材采用聚氨酯。
作为一种优选方案，所述辅助材料包括滑石粉、聚芳酯纤维、抗氧化剂以及热稳定剂。
作为一种更优选方案，所述聚丙烯树脂、溶有微胶囊抑菌剂的植物胶溶液、滑石粉、聚芳酯纤维、抗氧化剂以及热稳定剂质量配比为：100:115-315:15-25:3-7:0.5-1:0.5-1。
作为一种优选方案，所述剪切搅拌速度不低于60rpm。
本发明的有益技术效果在于：提供了一种注塑成品抗菌效果好且抗菌效果均匀的聚丙烯材料的制备方法。本发明通过将抑菌剂限制于植物胶中，再将植物胶水溶液和聚丙烯基材混合的方式，使瓜尔胶与聚丙烯的分子链段更好、更均匀地交融在一起；进而使微胶囊抑菌剂也能更均匀地分散在聚丙烯基材中，从而使材料的注塑成品可以具有均匀地抑菌、抗菌功效。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
（1）称取8kg粒径为300目的瓜尔胶粉溶于192kg25℃的纯水中形成瓜尔胶溶液（瓜尔胶溶液的浓度为4wt%）；
（2）称取20kg微胶囊抑菌剂通过搅拌，均匀分散于上述瓜尔胶溶液中；其中抑菌剂采用薄荷精油与辣木籽油的混合油（质量比为2:8），该抑菌剂不仅具有有效抑菌的能力，同时对人体毒害小；微胶囊抑菌剂采用聚氨酯为壁材，通过界面聚合法合成，其粒径为20-35μm；采用微胶囊封装抑菌剂，可以更好地对抑菌剂进行保护，从而减小在热处理中抑菌剂的损失；
该步骤将微胶囊抑菌剂分散于瓜尔胶溶液，可通过瓜尔胶的絮凝作用，将微胶囊抑菌剂限制在瓜尔胶网络状分子结构中；
（3）称取100kg聚丙烯树脂、220kg上述溶有微胶囊抑菌剂的瓜尔胶溶液、15kg滑石粉、7kg聚芳酯纤维、1kg抗氧化剂以及0.8kg热稳定剂，常温下混合均匀；
其中：滑石粉采用环氧树脂包覆，改性后的滑石粉更加容易与聚丙烯相容；聚芳酯纤维相比于常规使用的玻璃纤维更易回收；抗氧化剂为受阻酚类抗氧剂；热稳定剂为酚类热稳定剂；
（4）将混合料加热至155℃，以70rpm的搅拌速率剪切搅拌40min；
（5）通入双螺杆挤出机中熔融挤出，其中双螺杆挤出机各区的温度不低于190℃，挤出压力为15MPa；
（6）采用循环的冷却水冷却挤出的坯料，造粒得到环保抑菌型聚丙烯材料。
实施例2
（1）称取6kg粒径为300目的瓜尔胶粉溶于294kg25℃的纯水中形成瓜尔胶溶液（瓜尔胶溶液的浓度为2wt%）；
（2）称取15kg微胶囊抑菌剂通过搅拌，均匀分散于上述瓜尔胶溶液中；其中抑菌剂采用柠檬精油与辣木籽油的混合油（质量比为2:8），该抑菌剂不仅具有有效抑菌的能力，同时对人体毒害小；微胶囊抑菌剂采用聚氨酯为壁材，通过界面聚合法合成，其粒径为20-35μm；
（3）称取100kg聚丙烯树脂、315kg上述溶有微胶囊抑菌剂的瓜尔胶溶液、18kg滑石粉、5kg聚芳酯纤维、0.8kg抗氧化剂以及1kg热稳定剂，常温下混合均匀；
其中：滑石粉采用环氧树脂包覆，改性后的滑石粉更加容易与聚丙烯相容；聚芳酯纤维相比于常规使用的玻璃纤维更易回收；抗氧化剂为受阻酚类抗氧剂；热稳定剂为酚类热稳定剂；
（4）将混合料加热至145℃，以90rpm的搅拌速率剪切搅拌50min；
（5）通入双螺杆挤出机中熔融挤出，其中双螺杆挤出机各区的温度不低于190℃，挤出压力为18MPa；
（6）采用循环的冷却水冷却挤出的坯料，造粒得到环保抑菌型聚丙烯材料。
实施例3
（1）称取6kg粒径为300目的瓜尔胶粉溶于94kg25℃的纯水中形成瓜尔胶溶液（瓜尔胶溶液的浓度为6wt%）；
（2）称取15kg微胶囊抑菌剂通过搅拌，均匀分散于上述瓜尔胶溶液中；其中抑菌剂采用肉桂精油与辣木籽油的混合油（质量比为2:8），该抑菌剂不仅具有有效抑菌的能力，同时对人体毒害小；微胶囊抑菌剂采用聚氨酯为壁材，通过界面聚合法合成，其粒径为20-35μm；
（3）称取100kg聚丙烯树脂、115kg上述溶有微胶囊抑菌剂的瓜尔胶溶液、25kg滑石粉、3kg聚芳酯纤维、0.5kg抗氧化剂以及0.5kg热稳定剂，常温下混合均匀；
其中：滑石粉采用环氧树脂包覆，改性后的滑石粉更加容易与聚丙烯相容；聚芳酯纤维相比于常规使用的玻璃纤维更易回收；抗氧化剂为受阻酚类抗氧剂；热稳定剂为酚类热稳定剂；
（4）将混合料加热至165℃，以60rpm的搅拌速率剪切搅拌30min；
（5）通入双螺杆挤出机中熔融挤出，其中双螺杆挤出机各区的温度不低于200℃，挤出压力为15MPa；
（6）采用循环的冷却水冷却挤出的坯料，造粒得到环保抑菌型聚丙烯材料。
对比例1
本对比例与实施例1相比，不同之处在于：不经过实施例1的步骤（1）和步骤（2），即瓜尔胶和微胶囊抑菌剂均不溶于水中。
具体步骤为：
（1）称取100kg聚丙烯树脂、4kg粒径为300目的瓜尔胶粉、5kg微胶囊抑菌剂、15kg滑石粉、7kg聚芳酯纤维、1kg抗氧化剂以及0.8kg热稳定剂，常温下混合均匀；
其中：抑菌剂采用薄荷精油与辣木籽油的混合油（质量比2:8）；微胶囊抑菌剂采用聚氨酯为壁材，通过界面聚合法合成，其粒径为20-35μm；
（2）将混合料加热至155℃，以70rpm的搅拌速率剪切搅拌40min；
（3）通入双螺杆挤出机中熔融挤出，其中双螺杆挤出机各区的温度不低于190℃，挤出压力为15MPa；
（4）采用循环的冷却水冷却挤出的坯料，造粒得到聚丙烯材料。
抑菌性能测试：
将实施例1-3以及对比例1所提供的聚丙烯材料在注射成型机上进行注射成型制样，并进行抑菌性能测试。
 测试方法：在注塑成品各个部位平行取4个检测样品（记为1-4#样），参考标准QB/T2591-2003对其及空白样进行细菌和霉菌的培养（测试菌种：大肠杆菌，ATCC25922；黑曲霉，AS 3.4463）。
检测结果：
实施例1：
1#样：48h抗细菌率：99%、长霉等级：0级；
2#样：48h抗细菌率：99%、长霉等级：0级；
3#样：48h抗细菌率：99%、长霉等级：0级；
4#样：48h抗细菌率：99%、长霉等级：0级。
实施例2：
1#样：48h抗细菌率：99%、长霉等级：0级；
2#样：48h抗细菌率：99%、长霉等级：0级；
3#样：48h抗细菌率：98%、长霉等级：1级；
4#样：48h抗细菌率：99%、长霉等级：0级。
实施例3：
1#样：48h抗细菌率：98%、长霉等级：0级；
2#样：48h抗细菌率：99%、长霉等级：0级；
3#样：48h抗细菌率：99%、长霉等级：0级；
4#样：48h抗细菌率：98%、长霉等级：1级。
对比例1：
1#样：48h抗细菌率：99%、长霉等级：0级；
2#样：48h抗细菌率：75%、长霉等级：2级；
3#样：48h抗细菌率：90%、长霉等级：1级；
4#样：48h抗细菌率：92%、长霉等级：1级。
力学性能测试：
将实施例1-3以及对比例1所提供的聚丙烯材料在注射成型机上进行注射成型制样，并进行力学性能测试。
拉伸强度测试：参考标准：ISO527-2；测试条件：跨距 50mm，速度50mm/min。
弯曲强度测试：参考标准：ISO178；测试条件：跨距 64mm，速度 2mm/min。
缺口冲击强度测试：参考标准：ISO179-1；测试条件：跨距40mm，缺口深度1/3D。
检测结果：
实施例1：拉伸强度43Mpa，弯曲强度67Mpa，缺口冲击强度22 KJ·m-2。
实施例2：拉伸强度45Mpa，弯曲强度70Mpa，缺口冲击强度23 KJ·m-2。
实施例3：拉伸强度42Mpa，弯曲强度66Mpa，缺口冲击强度21 KJ·m-2。
对比例1：拉伸强度41Mpa，弯曲强度65Mpa，缺口冲击强度20 KJ·m-2。
根据检测结果可以发现：对比例1的1-4# 样品的抑菌性能并不平均，有的具有较好的抗菌性，而有的则抗菌性较差；表明微胶囊抑菌剂在对比例1所得到的聚丙烯材料中分布并不均匀；而实施例1-3的1-4# 样品的抑菌性能比较平均且均具有良好的抗菌、抑菌的功效；这是因为在制备过程中，首先将瓜尔胶和微胶囊抑菌剂溶于水中，由于瓜尔胶在水中其分子链段能更好地舒展开，使瓜尔胶在之后的加热搅拌中能与聚丙烯的分子链段更好、更均匀地交融在一起；同时通过瓜尔胶的絮凝作用，可将微胶囊抑菌剂限制在瓜尔胶网络状分子结构中，当瓜尔胶和聚丙烯的分子链均匀地交融在一起，限制在瓜尔胶分子链段中的微胶囊抑菌剂也能更均匀地分散在聚丙烯基材中，从而使材料的注塑成品可以具有均匀地抑菌、抗菌功效。另外通过力学性能的检测可以发现：实施例1-3的注塑成品与对比例1的注塑成品的力学性能基本相同。
以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。

Claims (10)

1.一种环保抑菌型聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
称取植物胶溶于水中形成植物胶溶液；
微胶囊抑菌剂分散于所述植物胶溶液中；
称取聚丙烯树脂、所述溶有微胶囊抑菌剂的植物胶溶液以及辅助材料，混合；
加热至140℃以上剪切搅拌至少30min；
通入挤出机中熔融挤出；
冷却挤出的坯料，定形得到环保抑菌型聚丙烯材料。
2.根据权利要求1所述的环保抑菌型聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：所述植物胶为瓜尔胶。
3.根据权利要求2所述的环保抑菌型聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：所述瓜尔胶的溶液浓度不低于2wt%。
4.根据权利要求3所述的环保抑菌型聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：所述瓜尔胶为300目瓜尔胶。
5.根据权利要求1所述的环保抑菌型聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：所述抑菌剂采用抑菌精油。
6.根据权利要求5所述的环保抑菌型聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：微胶囊抑菌剂的加入量与植物胶溶液质量的配比不低于5:100。
7.根据权利要求6所述的环保抑菌型聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：所述微胶囊壁材采用聚氨酯。
8.根据权利要求1所述的环保抑菌型聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：所述辅助材料包括滑石粉、聚芳酯纤维、抗氧化剂以及热稳定剂。
9.根据权利要求8所述的环保抑菌型聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：所述聚丙烯树脂、溶有微胶囊抑菌剂的植物胶溶液、滑石粉、聚芳酯纤维、抗氧化剂以及热稳定剂质量配比为：100:115-315:15-25:3-7:0.5-1:0.5-1。
10.根据权利要求1所述的环保抑菌型聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：所述剪切搅拌速度不低于60rpm。
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