CN111748155A - 一种抗菌发泡聚丙烯材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种抗菌发泡聚丙烯材料及其制备方法，所述抗菌发泡聚丙烯材料是由聚丙烯预制材料与发泡剂制成，其中发泡剂加入量占聚丙烯预制材料重量的2‑5%；所述聚丙烯预制材料由以下组分按重量份组成：聚丙烯66‑93.8份、纳米黑磷粉末1‑3份、增韧剂0‑10份、填料5‑20份、抗氧剂0.1‑0.5份、加工助剂0.1‑0.5份。本发明将微发泡工艺应用至抗菌改性聚丙烯材料中，并同时加入纳米黑磷作为抗菌剂，使材料其具有良好的抗菌效果，同时其本身的蜂窝状结构在聚丙烯发泡过程中有助于气泡的形成和稳定增长，从而稳定材料的泡孔尺寸与分散效果。所以本发明制备工艺简单，制备得到聚丙烯材料兼具良好的抗菌性能和发泡效果。

Description

一种抗菌发泡聚丙烯材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体是一种抗菌发泡聚丙烯材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯材料由于其良好的综合性能，在汽车领域、电子电器制品中具有广泛的应用。但目前这些聚丙烯制件在一些特殊领域，除了要求有良好的力学性能、加工性能、耐候性等特性外，还需要材料具有抗菌性能、轻质性能等特殊性能。
传统抗菌材料多数为无机银化合物添加材料，若用于食品、医疗领域，具有析出等不安全性。而发泡材料由于其轻质、保温等优异性能，被广泛应用于食品包装领域，但目前微发泡技术的最大缺点为发泡倍率低，泡孔尺寸及分布较不稳定，发泡效果受工艺影响较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗菌发泡聚丙烯材料及其制备方法。
本发明的技术方案如下：
一种抗菌发泡聚丙烯材料，所述抗菌发泡聚丙烯材料是由聚丙烯预制材料与发泡剂制成，其中发泡剂加入量占聚丙烯预制材料重量的2-5％；
所述聚丙烯预制材料由以下组分按重量份组成：
聚丙烯66-93.8份
纳米黑磷粉末1-3份
增韧剂0-10份
矿物填料5-20份
抗氧剂0.1-0.5份
加工助剂0.1-0.5份。
进一步方案，所述聚丙烯是指在230℃/2.16kg条件下熔融指数为3-120g/10min的均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的至少一种。
所述的发泡剂为Expancel发泡剂。
所述的纳米黑磷粉末为粒径1-5μm的晶体粉末。
所述增韧剂是指在190℃/2.16kg条件下熔融指数为0.1-10g/10min的POE。
所述的矿物填料为滑石粉、碳酸钙、硫酸钡中的至少一种。
所述的抗氧剂为受阻胺类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂、亚磷酸盐类抗氧剂中的至少一种。
所述的加工助剂为硅酮类分散剂。
本发明的另一个发明目的是提供上述抗菌发泡聚丙烯材料的制备方法，其包括如下步骤：
(1)将聚丙烯、纳米黑磷粉末、增韧剂、填料、抗氧剂、加工助剂加入高混机中预混得到混合均匀的原材料；
(2)将混合均匀的原材料置于双螺杆挤出机中，温度控制在190-230℃，在螺杆转速250-400转/分钟的条件下熔融挤出，造粒干燥；制备得到聚丙烯预制材料；
(3)将聚丙烯预制材料与发泡剂混合后，经注塑成制件，即得到抗菌发泡聚丙烯材料。
本发明首次提出将微发泡技术和抗菌技术这两技术结合在一起，制备出价格低廉的抗菌及发泡效果优异的聚丙烯材料。
本发明中加入纳米黑磷对聚丙烯材料进行改性，达到抗菌效果并增强发泡效果。其中一方面纳米黑磷微观上为二维超薄纳米片层结构，其锋利的边缘可在细菌生长过程中破坏细菌膜的完整性，从而达到物理抗菌效果，使材料具有抗菌性能；另一方面，纳米黑磷的内部片层间有链接原子，使内部结构呈蜂窝状，可在材料发泡过程中，作为气泡成核点，使得气体在这些蜂窝结构里均匀、稳定生长，可得到发泡效果很好，同时还具备优异抗菌效果的改性聚丙烯材料。
本发明先通过挤出、造粒制得聚丙烯预制材料，再将聚丙烯预制材料与发泡剂混合均匀后按照正常工艺注塑即可。所以本发明工艺简单，制备的材料性能优异；本发明首次提出将微发泡工艺应用至抗菌改性聚丙烯材料中，可使材料获得抗菌改性的同时具有优异的协效发泡作用，从而大大扩展了聚丙烯材料的应用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述。
所述Expancel发泡剂选择阿克苏诺贝尔高效化学品(广州)有限公司生产的Expancel发泡剂
所述的纳米黑磷粉末购于中科墨磷科技有限公司生产的粒径为1-5μm的晶体粉末。
实施例1
将称取的熔融指数为45g/10min的共聚聚丙烯82.6份、纳米黑磷粉末2份、熔指为5g/10min的POE增韧剂5份、填料滑石粉10份、受阻胺类抗氧剂0.1份、受阻酚类抗氧剂0.1份、加工助剂0.2份在高混机中预混得到混合均匀的原材料；将混合好的原材料置于双螺杆挤出机中，温度控制在210℃，螺杆转速300转/分钟的条件下熔融挤出，造粒干燥，制备得到聚丙烯预制材料；将发泡剂按照聚丙烯预制材料质量分数4％的比例加入聚丙烯预制材料中，混合均匀后，按照正常注塑工艺注塑成制件或样板即得一种抗菌性能优异的发泡聚丙烯材料。
实施例2
将称取的熔融指数为60g/10min的均聚聚丙烯73.9份、纳米黑磷粉末2.5份、熔指为8g/10min的POE增韧剂8份、填料碳酸钙15份、受阻酚类抗氧剂0.1份、亚磷酸盐类抗氧剂0.2份、加工助剂0.3份在高混机中预混得到混合均匀的原材料；将混合好的原材料置于双螺杆挤出机中，温度控制在220℃，螺杆转速320转/分钟的条件下熔融挤出，造粒干燥，制备得到聚丙烯预制材料；将发泡剂按照聚丙烯预制材料质量份数4％的比例加入聚丙烯预制材料中，混合均匀后，按照正常注塑工艺注塑成制件或样板即得一种抗菌性能优异的发泡聚丙烯材料。
实施例3
将称取的熔融指数为80g/10min的共聚聚丙烯89.7份、纳米黑磷粉末1.5份、熔指为0.1g/10min的POE增韧剂3份、填料硫酸钡5份、受阻胺类抗氧剂0.1份、受阻酚类抗氧剂0.1份、亚磷酸盐类抗氧剂0.2份、加工助剂0.4份在高混机中预混得到混合均匀的原材料；将混合好的原材料置于双螺杆挤出机中，温度控制在200℃，螺杆转速350转/分钟的条件下熔融挤出，造粒干燥，制备得到聚丙烯预制材料；将发泡剂按照聚丙烯预制材料质量分数3％的比例加入聚丙烯预制材料中，混合均匀后，按照正常注塑工艺注塑成制件或样板即得一种抗菌性能优异的发泡聚丙烯材料。
实施例4
将称取的熔融指数为3g/10min的共聚聚丙烯93.8份、纳米黑磷粉末1份、填料滑石粉5份、受阻胺类抗氧剂0.1份、加工助剂0.1份在高混机中预混得到混合均匀的原材料；将混合好的原材料置于双螺杆挤出机中，温度控制在190℃，螺杆转速250转/分钟的条件下熔融挤出，造粒干燥，制备得到聚丙烯预制材料；将发泡剂按照质聚丙烯预制材料量分数2％的比例加入聚丙烯预制材料中，混合均匀后，按照正常注塑工艺注塑成制件或样板即得一种抗菌性能优异的发泡聚丙烯材料。
实施例5
将称取的熔融指数为120g/10min的均聚聚丙烯66份、纳米黑磷粉末3份、熔指为10g/10min的POE增韧剂10份、填料碳酸钙20份、受阻胺类抗氧剂0.1份、受阻酚类抗氧剂0.2份、亚磷酸盐类抗氧剂0.2份、加工助剂0.5份在高混机中预混得到混合均匀的原材料；将混合好的原材料置于双螺杆挤出机中，温度控制在230℃，螺杆转速400转/分钟的条件下熔融挤出，造粒干燥，制备得到聚丙烯预制材料；将发泡剂按照聚丙烯预制材料质量分数5％的比例加入聚丙烯预制材料中，混合均匀后，按照正常注塑工艺注塑成制件或样板即得一种抗菌性能优异的发泡聚丙烯材料。
对比例1
将称取的熔融指数为60g/10min的均聚聚丙烯66份、聚丙烯用纳米银离子抗菌剂3份、熔指为10g/10min的POE增韧剂10份、填料碳酸钙20份、受阻胺类抗氧剂0.1份、受阻酚类抗氧剂0.2份、亚磷酸盐类抗氧剂0.2份、加工助剂0.5份在高混机中预混，将混合好的原材料置于双螺杆挤出机中，温度控制在220℃，螺杆转速400转/分钟的条件下熔融挤出，造粒干燥，制备得到抗菌发泡聚丙烯预制材料。将发泡剂按照聚丙烯预制材料质量分数5％的比例加入聚丙烯预制材料中，混合均匀后，按照正常注塑工艺注塑成制件或样板即得传统抗菌发泡聚丙烯材料。
对比例2
将称取的熔融指数为30g/10min的共聚聚丙烯84份、聚丙烯用纳米银离子抗菌剂5份、熔指为10g/10min的POE增韧剂10份、受阻胺类抗氧剂0.1份、受阻酚类抗氧剂0.2份、亚磷酸盐类抗氧剂0.2份、加工助剂0.5份在高混机中预混得到混合均匀的原材料；将混合好的原材料置于双螺杆挤出机中，温度控制在210℃，螺杆转速400转/分钟的条件下熔融挤出，造粒干燥，制备得到抗菌发泡聚丙烯预制材料。将发泡剂按照聚丙烯预制材料质量分数3％的比例加入聚丙烯预制材料中，混合均匀后，按照正常注塑工艺注塑成制件或样板即得传统抗菌发泡聚丙烯材料。
将实施例1-5和对比例1-2制备得到的聚丙烯材料按照抗菌测试标准：QB/T2591-2003A《抗菌塑料抗菌性能试验方法和抗菌效果》，检测抗菌性能，检测用菌：大肠杆菌(Escherichia coli)ATCC25922，金黄色葡萄球菌(Staphy lococcus aureus)ATCC6538。检测结果如表1。
表1
Figure BDA0002010986360000041
将上述实施例1-5和对比例1-2制备的聚丙烯材料通过扫描电镜观察界面的泡孔，并测试其直径；采用GB/T 6343测试发泡材料的密度，结果见表2所示：
表2
Figure BDA0002010986360000051
由上表1-2可见，本申请制得的聚丙烯材料同时具有良好的抗菌性能和发泡性能，且由于纳米黑磷的特殊结构，使得发泡效果更佳，可获得分布均匀、发泡倍率更高的改性聚丙烯材料。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对实施案例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施案例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种抗菌发泡聚丙烯材料，其特征在于：所述抗菌发泡聚丙烯材料是由聚丙烯预制材料与发泡剂制成，其中发泡剂加入量占聚丙烯预制材料重量的2-5％；
所述聚丙烯预制材料由以下组分按重量份组成：
聚丙烯66-93.8份
纳米黑磷粉末1-3份
增韧剂0-10份
矿物填料5-20份
抗氧剂0.1-0.5份
加工助剂0.1-0.5份。
2.根据权利要求1所述的抗菌发泡聚丙烯材料，其特征在于：所述聚丙烯是指在230℃/2.16kg条件下熔融指数为3-120g/10min的均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的抗菌发泡聚丙烯材料，其特征在于：所述的发泡剂为Expancel发泡剂。
4.根据权利要求1所述的抗菌发泡聚丙烯材料，其特征在于：所述的纳米黑磷粉末为粒径1-5μm的晶体粉末。
5.根据权利要求1所述的抗菌发泡聚丙烯材料，其特征在于：所述增韧剂是指在190℃/2.16kg条件下熔融指数为0.1-10g/10min的POE。
6.根据权利要求1所述的抗菌发泡聚丙烯材料，其特征在于：所述的矿物填料为滑石粉、碳酸钙、硫酸钡中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的抗菌发泡聚丙烯材料，其特征在于：所述的抗氧剂为受阻胺类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂、亚磷酸盐类抗氧剂中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的抗菌发泡聚丙烯材料，其特征在于：所述的加工助剂为硅酮类分散剂。
9.如权利要求1-8任一项所述的抗菌发泡聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将聚丙烯、纳米黑磷粉末、增韧剂、填料、抗氧剂、加工助剂加入高混机中预混得到混合均匀的原材料；
(2)将混合均匀的原材料置于双螺杆挤出机中，温度控制在190-230℃，在螺杆转速250-400转/分钟的条件下熔融挤出，造粒干燥；制备得到聚丙烯预制材料；
(3)将聚丙烯预制材料与发泡剂混合后，经注塑成制件，即得到抗菌发泡聚丙烯材料。
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