CN112080073A - 一种阻燃抗菌PP-ps复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阻燃抗菌PP‑PS复合材料，按质量份数，其组成为：PP30～50份；PS20～30份；相容剂5～8份；增韧剂8～15份；复配无卤阻燃剂20～35份；抗滴落剂0.1～0.3份；分散剂0.5～1份；光稳定剂0.5～1份；抗氧剂0.1‑0.4份；润滑剂0.2～0.5份；抗菌剂0.5～0.8份。其制备方法为，按比例混合后，螺杆挤出机挤出切粒。复合材料中，通过复配无卤阻燃剂、抗滴落剂的配合使用，克服了传统无卤阻燃材料在加工中分解，导致产品性能下降、阻燃剂析出缺陷，大大提高了体系防火级别。复合材料中，通过抗菌剂的加入，实现半永久维持抗菌效果，消除了其它抗菌剂会随着抗菌剂的溶出而效果下降的缺陷。

Description

一种阻燃抗菌PP-ps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，具体涉及一种阻燃抗菌PP-PS复合材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯(PP)是一种重要的热塑性聚合物，它密度小，吸水性小，耐油和耐化学特性，并有突出的耐应力开裂性，成为现代应用最广泛的塑料之一。聚苯乙烯(PS)具有良好的综合性能，如热力学性能优异、韧性性好，耐化学品性好，还有良好的耐磨性、自润滑性以及电绝缘性优异等优点。
聚丙烯有较高的介电系数，且随温度的上升，可以用来制作受热的电器绝缘制品。它的击穿电压也很高，适合用作电器配件等。其抗电压、耐电弧性好，因而具有良好的电性能和高频绝缘性且不受湿度影响，但聚丙烯材料为结晶性塑料，玻璃化温度较高，低温时变脆，不耐磨、易老化、不防火等缺点。应用于电子电气、LED、防火建筑等行业，须对其防火改性，满足行业内的防火要求，
聚丙烯与聚苯乙烯共混制备的复合材料现广泛用于包装材料、玩具、电器及家庭用口领域，为了保证在使用过程中的安全，在使用本复合材料时，通常使用常规的杀菌技术，需要增加工序，降低生产效率，进而影响生产成本。
发明内容
鉴于现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种阻燃、且可以实现长效抗菌的PP-PS复合材料。
具体而言，为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，具体采用的技术方案为：一种阻燃抗菌PP-PS复合材料，按质量份数，其组成为：
Figure BDA0002709992410000021
所述的一种阻燃抗菌PP-PS复合材料，按质量份数，其优选组成为：
Figure BDA0002709992410000022
Figure BDA0002709992410000031
所述的一种阻燃抗菌PP-PS复合材料，按质量份数，进一步优选，其组成为：
Figure BDA0002709992410000032
所述相容剂为MBS、POE、TPE中的一种；所述MBS为共聚的甲基丙烯酸甲酯-丁二稀-苯乙烯(MBS)核-壳型抗冲击改性剂；所述POE为乙烯-辛烯共聚物；所述TPE热塑性弹性体，是通过对苯二甲酸1,4-丁二醇及聚丁醇共聚而成。
所述的增韧剂为乙烯、丙烯、辛烯共聚物中的一种。
所述复配无卤阻燃剂，其是由下述重量份的原料制得：聚磷酸铵45～50份，三聚氰胺18～20份，聚戊四醇13～15份，尿酸酯8～10份，硼酸锌0.2～0.4份，离子型表面活性剂0.5～1份。
所述抗滴落剂，即阻燃协效剂，为聚四氟乙烯PTFE。
所述抗菌剂为纳米无机银、铜、锌或钛类抗菌剂中的一种；所述纳米无机锌类抗菌剂为纳米ZnO；所述纳米无机钛类抗菌剂为纳米二氧化钛，平均粒径 30nm。
所述光稳定剂为丁二酸与4-羟基-2,2,6,6-四甲-1-哌啶醇的聚合体、双 (2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯或双(2,2,6,6-四甲基哌啶基)癸二酸酯。
根据本发明的所述阻燃抗菌PP-PS复合材料，所述复配无卤阻燃剂还可以由氢氧化铝、氢氧化镁、膨胀石墨、硼酸盐、草酸铝和硫化锌中混合制得，还可以与一定量的聚磷酸铵，三聚氰胺，聚戊四醇混合制得。
所述阻燃抗菌PP-PS复合材料中所述氢氧化铝、氢氧化镁、膨胀石墨、硼酸盐、草酸铝和硫化锌的按质量份数的混合比例为2:1.5:3：1：2.5：1。在制备时，将氢氧化铝、氢氧化镁、膨胀石墨、硼酸盐、草酸铝和硫化锌各自分类并放置在不同的粉碎机中进行粉碎处理；将粉碎后的氢氧化铝、氢氧化镁、膨胀石墨、硼酸盐、草酸铝和硫化锌的颗粒通过指定大小的筛网进行筛分，得到所需直径颗粒的原料；将氢氧化铝、氢氧化镁、膨胀石墨、硼酸盐、草酸铝和硫化锌等原料按照质量份数2:1.5:3：1：2.5：1的混合比例混合进入到混合装置中，进行混合，进而获得所述复配无卤阻燃剂。
根据本发明的另一个方面：提供一种阻燃抗菌PP-PS复合材料的制备方法。具体采用的技术方案是：一种阻燃抗菌PP-PS复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将共聚PP、PS树脂、相容剂、增韧剂、抗菌剂、抗氧剂、润滑剂、光稳定剂、分散剂按比例放入高速混料机中高混至少5min；
2)再按比例加入复配无卤阻燃剂、抗滴落剂高混2～4min使各组分能充分混合均匀；
3)将混合好的原料在双螺杆挤出机中挤出造粒，其中，所述双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，每个温区的温度依次为：140℃～170℃、 180℃～240℃、180℃～240℃、180℃～240℃、180℃～240℃、180℃～240℃，所述双螺杆挤出机的机头温度为180℃～240℃，螺杆转速为120r/min～300r/ min；真空度控制在-0.08MPA。
有益效果：复合材料中，通过复配无卤阻燃剂、抗滴落剂的配合使用，克服了传统无卤阻燃材料在加工中分解，导致产品性能下降、阻燃剂析出缺陷，大大提高了体系防火级别。在该复配无卤阻燃剂中，通过配置聚磷酸铵，三聚氰胺，聚戊四醇，尿酸酯以及硼酸锌能够使得PP-PS共混基体的整体阻燃效果，并添入少量离子型表面活性剂等辅剂，另外，该复配无卤阻燃剂还可以通过配制成氢氧化铝、氢氧化镁、膨胀石墨、硼酸盐、草酸铝和硫化锌混合并添加到PP-PS 共混基体中，可以提高PP-PS共混基体的整体阻燃效果，避免PP-PS共混基体阻燃性能较差的问题发生，并且，还可以进一步通过配制苯乙烯-N-苯基马来酰亚胺-无水马来酸共聚物作为耐热剂进一步提升PP-PS共混基体的整体耐热效果，以使该复合材料适应一定高温的环境。另外，复合材料中，通过抗菌剂的加入，实现半永久维持抗菌效果，消除了其它抗菌剂会随着抗菌剂的溶出而效果下降的缺陷；同时，无需增加工序，因而可以提高生产效率，降低生产成本。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1～4
实施例1～4原料的配比，单位为Kg。
Figure BDA0002709992410000051
Figure BDA0002709992410000061
阻燃抗菌PP-PS复合材料的制备方法，包括以下步骤：按照实施例1～4原料配方比例，进行投料：
1)将共聚PP、PS树脂、相容剂、增韧剂、抗菌剂、抗氧剂、润滑剂、光稳定剂、分散剂按比例放入高速混料机中高混至少5min；
2)再按比例加入复配无卤阻燃剂、抗滴落剂高混2～4min使各组分能充分混合均匀；
3)将混合好的原料在双螺杆挤出机中挤出造粒，其中，所述双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，每个温区的温度依次为：140℃～170℃、 180℃～240℃、180℃～240℃、180℃～240℃、180℃～240℃、180℃～240℃，所述双螺杆挤出机的机头温度为180℃～240℃，螺杆转速为120r/min～300r/ min；真空度控制在-0.08MPA。
对实施例1～4产品性能进行测试，结果如下：
Figure BDA0002709992410000062
Figure BDA0002709992410000071
从上述实验数据，可以发现，本产品对黄金色葡萄球菌、大肠埃希氏菌、大肠杆菌的抗菌率接近或超过90％；同时，阻燃性能(3.2mm)达到V-0。与市场中同类产品比较，在抗菌及阻燃方面性能突出。

Claims (12)

1.一种阻燃抗菌PP-PS复合材料，按质量份数，其组成为：
Figure FDA0002709992400000011
2.根据权利要求1所述的一种阻燃抗菌PP-PS复合材料，按质量份数，其特征在于：其组成为：
Figure FDA0002709992400000012
Figure FDA0002709992400000021
3.根据权利要求1或2所述的一种阻燃抗菌PP-PS复合材料，按质量份数，其特征在于：其组成为：
Figure FDA0002709992400000022
4.根据权利要求3所述的一种阻燃抗菌PP-PS复合材料，按质量份数，其特征在于：所述相容剂为MBS、POE、TPE中的一种；
所述MBS为共聚的甲基丙烯酸甲酯-丁二稀-苯乙烯核-壳型抗冲击改性剂；所述POE为乙烯-辛烯共聚物；所述TPE热塑性弹性体，是通过对苯二甲酸1,4-丁二醇及聚丁醇共聚而成。
5.根据权利要求3所述的一种阻燃抗菌PP-PS复合材料，按质量份数，其特征在于：所述的增韧剂为乙烯、丙烯、辛烯共聚物中的一种。
6.根据权利要求3所述的一种阻燃抗菌PP-PS复合材料，按质量份数，其特征在于：所述复配无卤阻燃剂，其是由下述质量份的原料制得：聚磷酸铵45～50份，三聚氰胺18～20份，聚戊四醇13～15份，尿酸酯8～10份，硼酸锌0.2～0.4份，离子型表面活性剂0.5～1份。
7.根据权利要求3所述的一种阻燃抗菌PP-PS复合材料，按质量份数，其特征在于：所述抗滴落剂，即阻燃协效剂，为聚四氟乙烯PTFE。
8.根据权利要求3所述的一种阻燃抗菌PP-PS复合材料，按质量份数，其特征在于：所述抗菌剂为纳米无机银、铜、锌或钛类抗菌剂中的一种；所述纳米无机锌类抗菌剂为纳米ZnO；所述纳米无机钛类抗菌剂为纳米二氧化钛，平均粒径30nm。
9.根据权利要求3所述的一种阻燃抗菌PP-PS复合材料，按质量份数，其特征在于：所述光稳定剂为丁二酸与4-羟基-2,2,6,6-四甲-1-哌啶醇的聚合体、双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯或双(2,2,6,6-四甲基哌啶基)癸二酸酯。
10.权利要求1所述一种阻燃抗菌PP-PS复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将共聚PP、PS树脂、相容剂、增韧剂、抗菌剂、抗氧剂、润滑剂、光稳定剂、分散剂按比例放入高速混料机中高混至少5min；
2)再按比例加入复配无卤阻燃剂、抗滴落剂高混2～4min使各组分能充分混合均匀；
3)将混合好的原料在双螺杆挤出机中挤出造粒，其中，所述双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，每个温区的温度依次为：140℃～170℃、180℃～240℃、180℃～240℃、180℃～240℃、180℃～240℃、180℃～240℃，所述双螺杆挤出机的机头温度为180℃～240℃，螺杆转速为120r/min～300r/min；真空度控制在-0.08MPA。
11.如权利要求1所述的一种阻燃抗菌PP-PS复合材料，其特征在于，所述复配无卤阻燃剂由氢氧化铝、氢氧化镁、膨胀石墨、硼酸盐、草酸铝和硫化锌中混合制得，具体的步骤如下：
S1、将氢氧化铝、氢氧化镁、膨胀石墨、硼酸盐、草酸铝和硫化锌各自分类并放置在不同的粉碎机中进行粉碎处理；
S2、将粉碎后的氢氧化铝、氢氧化镁、膨胀石墨、硼酸盐、草酸铝和硫化锌的颗粒通过指定大小的筛网进行筛分，得到所需直径颗粒的原料；
S3、将氢氧化铝、氢氧化镁、膨胀石墨、硼酸盐、草酸铝和硫化锌等原料按照指定比例混合进入到混合装置中，进行混合，进而获得该耐热复配无卤阻燃剂。
12.如权利要求11所述的一种阻燃抗菌PP-PS复合材料，其特征在于，按照质量份数，所述氢氧化铝、氢氧化镁、膨胀石墨、硼酸盐、草酸铝和硫化锌的混合比例为2:1.5:3：1：2.5：1。
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