CN112175301B - 一种洗衣机专用抗菌聚丙烯材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种洗衣机专用抗菌聚丙烯树脂及其制备方法。所述材料由以下组分按质量份组成：聚丙烯100份；抗氧剂0.1～3份；成核剂0.1～3份；抗菌剂0.1～2份。本发明将聚丙烯粉料、抗氧剂、成核剂及抗菌剂经高速混合机混合均匀后，经双螺杆挤出机挤出造粒；本发明使用的抗菌剂为无机型氧化锌抗菌剂，通过物理性干扰微生物基因复制信息表达，使聚丙烯树脂具有永久广谱抗菌和防霉效果，且操作简便、用量较少、成本低廉，产品可满足洗衣机专用料性能要求。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种洗衣机专用抗菌聚丙烯材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯作为五大通用塑料之一，具有生产成本低，综合性能优越、易加工和回收等优点，在食品医疗、家具家电、汽车航空等领域具有广泛应用。但由于人们对这些塑料制品的频繁接触使用，使其易受到细菌的污染，威胁人体健康。具有抗菌功能的聚丙烯材料在保障聚丙烯力学性能的基础上，具有良好的抗菌抗霉性能。聚丙烯在洗衣机中主要应用在操作面板、外壳内桶、波轮等部件，而洗衣机的一些部件由于长期接触洗涤剂和水等极易滋生细菌和霉菌，危害人体健康，所以制备洗衣机专用抗菌聚丙烯材料很有必要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种洗衣机专用抗菌聚丙烯材料，该材料具有具有永久广谱抗菌和抗霉效果、耐热性好、安全性高等优点。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
本发明拟在制备聚丙烯材料过程中添加抗菌剂，常见的抗菌剂分为有机抗菌剂和无机抗菌剂等，有机抗菌剂的抗菌效率高且强，见效快；加工方便，在材料中添加的操作性强。但有机抗菌剂具有耐热性差(在300℃以下不可使用)、容易水解、易在溶剂环境中析出，分解的产物有毒、易迁移、化学稳定性较差、分解产物难以生物降解，易产生微生物耐药性、持久性差等缺点，危害人体健康及生态环境。与有机抗菌剂相比，无机抗菌剂由于其化学稳定性好、不易析出，具有较高的安全性。此外，无机抗菌剂还具有广谱的抗菌性、较佳的耐久性、耐高温、加入量少、成本较低等优点。本发明中加入的无机抗菌剂，不仅使洗衣机专用聚丙烯材料具有了抗菌和防霉的功能，解决了洗衣机在日常使用中的健康问题，同时对聚丙烯产品的熔体流动速率和力学性能等物性指标有一定的增强作用。
一种洗衣机专用抗菌聚丙烯材料，由以下质量份组分组成：
以上所述聚丙烯为在230℃，2.16Kg测试条件下的熔体流动速率为30～40g/min的聚丙烯共聚物。
所述的抗氧剂为复配抗氧剂PP-01、PP-02、PP-05中的一种或一种以上的混合物，所述复配抗氧剂PP-01、PP-02、PP-05是由抗氧剂1010、168、硬脂酸钙和二羟基丙基十八烷酸酯混合而成。
所述的成核剂为由HPN20E、HPN68L、HPN715、GPN505、NX8000中的一种或一种以上的混合物。
所述的抗菌剂为无机型氧化锌抗菌剂，其形态为油状液体。
本发明所述的洗衣机专用抗菌聚丙烯材料的制备方法包括以下步骤：
a.将20质量份的聚丙烯、0.02～0.6质量份的抗氧剂、0.02～0.6质量份的成核剂和0.1～2质量份的抗菌剂在高速搅拌机中混合10～20min，得到混合料，再将以上混合料由双螺杆挤出机挤出，得到抗菌母粒；
b.将步骤a得到的抗菌母粒与80质量份的聚丙烯、0.08～0.24质量份的抗氧剂和0.08～0.24质量份的成核剂在高速搅拌机中混合20～30min，得到混合料；
c.将步骤b得到的混合料经双螺杆挤出机挤出造粒，得到洗衣机专用抗菌聚丙烯材料。
d.将步骤c得到的聚丙烯置于烘箱内烘干。
所述的双螺杆挤出机的各段工艺参数设置为：一区170～180℃，二区185～195℃，三区220～230℃，四区220～230℃，五区210～230℃，机头温度200～220℃。
所述的洗衣机专用抗菌聚丙烯材料，其特征在于所述的烘干温度为80～90℃，烘干时间至少5小时。
本发明采用的新型无机型氧化锌抗菌剂制备的洗衣机专用抗菌聚丙烯材料与现有抗菌树脂相比，具有以下特点：
1.安全性高：化学稳定性好、不易析出，通过物理性干扰微生物基因复制信息表达，达到抗菌目的。
2.抗菌防霉效果：常温下对金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌和白色念珠菌等均有效，抗菌率可达到99％以上，有较强抗细菌作用；对黑曲霉、绿粘帚霉、蝇状青霉、出芽短梗霉及球毛壳等霉菌均有效，抗霉等级为0级，属最高级别。
3.缓释性好，有较佳的耐久性。
4.耐高温：该抗菌剂的分解温度大于600℃，在加工过程中不会分解。
5.性能指标：添加一定范围内，相对于未添加抗菌剂的聚丙烯而言，其熔体流动速率和力学性能均有所提高。
6.操作简便，对设备要求不高。
7.加入量少、成本较低，经济效益良好。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明：
比较例1：
a.按质量份分别称取20质量份的聚丙烯、0.07质量份的抗氧剂和0.04质量份的成核剂在高速搅拌机中混合20min，得到混合料，再将以上混合料由双螺杆挤出机挤出，得到抗菌母粒；
b.将步骤a得到的抗菌母粒与80质量份的聚丙烯、0.28质量份的抗氧剂和0.16质量份的成核剂在高速搅拌机中混合25min，得到混合料；
c.将步骤b得到的混合料经双螺杆挤出机挤出造粒，双螺杆挤出机的各段工艺参数设置为：一区170～180℃，二区185～195℃，三区220～230℃，四区220～230℃，五区210～230℃，机头温度200～220℃。
d.将步骤c得到的聚丙烯置于烘箱内烘干。烘干温度为85℃，烘干时间为5小时。
实施例1：
a.按质量份分别称取20质量份的聚丙烯、0.07质量份的抗氧剂和0.04质量份的成核剂在高速搅拌机中混合20min，得到混合料，再将以上混合料由双螺杆挤出机挤出，得到抗菌母粒；
b.将步骤a得到的抗菌母粒与80质量份的聚丙烯、0.28质量份的抗氧剂、0.16质量份的成核剂和0.1质量份的抗菌剂在高速搅拌机中混合25min，得到混合料；
c.将步骤b得到的混合料经双螺杆挤出机挤出造粒，双螺杆挤出机的各段工艺参数设置为：一区170～180℃，二区185～195℃，三区220～230℃，四区220～230℃，五区210～230℃，机头温度200～220℃。
d.将步骤c得到的聚丙烯置于烘箱内烘干。烘干温度为85℃，烘干时间为5小时。
实施例2：
a.按质量份分别称取20质量份的聚丙烯、0.07质量份的抗氧剂和0.04质量份的成核剂在高速搅拌机中混合20min，得到混合料，再将以上混合料由双螺杆挤出机挤出，得到抗菌母粒；
b.将步骤a得到的抗菌母粒与80质量份的聚丙烯、0.28质量份的抗氧剂、0.16质量份的成核剂和0.2质量份的抗菌剂在高速搅拌机中混合20min，得到混合料；
c.将步骤b得到的混合料经双螺杆挤出机挤出造粒，双螺杆挤出机的各段工艺参数设置为：一区170～180℃，二区185～195℃，三区220～230℃，四区220～230℃，五区210～230℃，机头温度200～220℃。
d.将步骤c得到的聚丙烯置于烘箱内烘干。烘干温度为85℃，烘干时间为5小时。
实施例3：
a.按质量份分别称取20质量份的聚丙烯、0.07质量份的抗氧剂和0.04质量份的成核剂在高速搅拌机中混合20min，得到混合料，再将以上混合料由双螺杆挤出机挤出，得到抗菌母粒；
b.将步骤a得到的抗菌母粒与80质量份的聚丙烯、0.28质量份的抗氧剂、0.16质量份的成核剂和0.4质量份的抗菌剂在高速搅拌机中混合25min，得到混合料；
c.将步骤b得到的混合料经双螺杆挤出机挤出造粒，双螺杆挤出机的各段工艺参数设置为：一区170～180℃，二区185～195℃，三区220～230℃，四区220～230℃，五区210～230℃，机头温度200～220℃。
d.将步骤c得到的聚丙烯置于烘箱内烘干。烘干温度为85℃，烘干时间为5小时。
实施例4：
a.按质量份分别称取20质量份的聚丙烯、0.07质量份的抗氧剂和0.04质量份的成核剂在高速搅拌机中混合20min，得到混合料，再将以上混合料由双螺杆挤出机挤出，得到抗菌母粒；
b.将步骤a得到的抗菌母粒与80质量份的聚丙烯、0.28质量份的抗氧剂、0.16质量份的成核剂和0.8质量份的抗菌剂在高速搅拌机中混合25min，得到混合料；
c.将步骤b得到的混合料经双螺杆挤出机挤出造粒，双螺杆挤出机的各段工艺参数设置为：一区170～180℃，二区185～195℃，三区220～230℃，四区220～230℃，五区210～230℃，机头温度200～220℃。
d.将步骤c得到的聚丙烯置于烘箱内烘干。烘干温度为85℃，烘干时间为5小时。
实施例5：
a.按质量份分别称取20质量份的聚丙烯、0.07质量份的抗氧剂和0.04质量份的成核剂在高速搅拌机中混合10min，得到混合料，再将以上混合料由双螺杆挤出机挤出，得到抗菌母粒；
b.将步骤a得到的抗菌母粒与80质量份的聚丙烯、0.28质量份的抗氧剂、0.16质量份的成核剂和2质量份的抗菌剂在高速搅拌机中混合30min，得到混合料；
c.将步骤b得到的混合料经双螺杆挤出机挤出造粒，双螺杆挤出机的各段工艺参数设置为：一区170～180℃，二区185～195℃，三区220～230℃，四区220～230℃，五区210～230℃，机头温度200～220℃。
d.将步骤c得到的聚丙烯置于烘箱内烘干。烘干温度为85℃，烘干时间为5小时。
将上述比较例和实施例的粒料注塑为测试样条进行测试，物理性能测试按照相关国标执行：熔体流动速率按照GB/T 3682标准执行；拉伸屈服强度按照GB/T 1040标准执行；弯曲模量按照GB/T 9341-2008标准执行；简支梁冲击强度按照GB/T 1043标准执行；抗菌性能按照GBT31402标准执行，样品规格为5mm×5mm×1mm。材料的测试性能参数见表1和表2：
表1对比例以及实施例1～5洗衣机专用抗菌聚丙烯材料的物理性能
表2对比例以及实施例1～5洗衣机专用抗菌聚丙烯材料的抗菌性能
由表1和表2可知，本发明的洗衣机专用抗菌聚丙烯材料具有良好的抗菌防霉功效，加入适量的抗菌剂不但抗菌防霉效果良好，产品的熔体流动速率和力学性能等物性指标均有所提高。实施例2～5对金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌、白色念珠菌的抗菌率均在99％以上，具有强抗细菌作用；防霉等级均为0级，属最高级别。但是随着抗菌剂加入的增多，产品的熔体流动速率和力学性能有所降低，综合考虑，以实施例2为最佳组分比例。
以上对本发明的一种洗衣机专用抗菌聚丙烯材料及其制备方法进行了详细介绍，以上仅为示例性实施例，并不能以此限制本发明的保护范围，依照本发明申请范围所做的均等变化与改进，仍然归属本发明专利范围。
Claims (1)
1.一种洗衣机专用抗菌聚丙烯材料，其特征在于，按质量份由以下组分组成：
聚丙烯 100份
抗氧剂 0.1~3份
成核剂 0.1~3份
抗菌剂 0.1~2份；
所述的聚丙烯为在230℃，2.16Kg测试条件下的熔体流动速率为30~40g/min的聚丙烯共聚物；
所述的抗氧剂为复配抗氧剂PP-01、PP-02、PP-05中的一种或一种以上的混合物；所述的复配抗氧剂PP-01、PP-02、PP-05是由抗氧剂1010、168、硬脂酸钙和二羟基丙基十八烷酸酯按照不同比例混合而成；
所述的成核剂为由HPN20E、HPN68L、HPN715、GPN505、NX8000中的一种或一种以上的混合物；
所述的抗菌剂为无机型氧化锌抗菌剂，其形态为油状液体；
洗衣机专用抗菌聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
a.将20质量份的聚丙烯、0.02~0.6质量份的抗氧剂、0.02~0.6质量份的成核剂和0.1~2质量份的抗菌剂在高速搅拌机中混合10~20min，得到混合料，再将以上混合料由双螺杆挤出机挤出，得到抗菌母粒；
b.将步骤a得到的抗菌母粒与80质量份的聚丙烯、0.08~0.24质量份的抗氧剂和0.08~0.24质量份的成核剂在高速搅拌机中混合20~30min，得到混合料；
c.将步骤b得到的混合料经双螺杆挤出机挤出造粒，得到洗衣机专用抗菌聚丙烯材料；
所述的双螺杆挤出机的各段工艺参数设置为：第一段170~180℃，第二段185~195℃，第三段220~230℃，第四段220~230℃，第五段210~230℃，机头温度200~220℃；
d.将步骤c得到的聚丙烯置于烘箱内烘干，所述的烘干温度为80~90℃。
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