CN112708263B - 可镭雕抗菌尼龙复合材料及其制备方法、应用和制品 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可镭雕抗菌尼龙复合材料及其制备方法、应用和制品，可镭雕抗菌尼龙复合材料，按重量份数计，其制备原料包括如下组分：主体尼龙树脂35～80份、共聚尼龙10～30份、玻璃纤维20～40份、抗氧剂0.5～1份、抗菌剂0.1～2份、润滑剂0.5～1.5份、增韧剂1～5份及镭雕粉0.3～1.5份；其中，所述主体尼龙树脂为单元聚酰胺树脂，主体尼龙树脂与共聚尼龙的重量比为(2.6～6):1。该可镭雕抗菌尼龙复合材料，控制制备原料在上述特定的组分和配比，特别是控制主体尼龙树脂与共聚尼龙在特定的重量比，使得各组分协同作用，进而在保证力学性能优良的基础上，使制得的可镭雕抗菌尼龙复合材料具备优异的抗菌能力，大大地改善浮纤以及留痕等的外观问题，具有良好的外观和优异的可镭雕性。

Description

可镭雕抗菌尼龙复合材料及其制备方法、应用和制品

技术领域

本发明涉及工程塑料技术领域，特别是涉及一种可镭雕抗菌尼龙复合材料及其制备方法、应用和制品。

背景技术

尼龙是一种合成纤维，也是一种性能优良、用途广泛的工程塑料。尼龙的学名是聚酰胺树脂，它是大分子主链重复单元中含有酰胺基团的高聚物的总称，是最先发现的能承受载荷的热塑性塑料，也是五大工程塑料中产量最大、品种最多、用途最广的。尼龙的品种主要有尼龙6、尼龙66、尼龙610及尼龙1010等。随着生产技术的发展，各种主体尼龙树脂相继问世。与此同时，改性尼龙研究也取得了迅速发展，赋予尼龙高强度、耐热、耐低温等特点，实现产品的高性能化和高功能化，大大拓展了它的应用领域。尼龙作为一种工程塑料，已广泛运用于工业、农业、建筑、交通、通讯、医疗及日常生活等领域中。

由于尼龙制品在加工和使用过程中易沾染和滋生多种微生物，其中包括致病菌，对人们的身体健康造成一定的危害。因此对尼龙制品的抗菌功能的研究和开发也就显得格外重要。

此外，为了便于对尼龙制品进行镭雕激光加工，有必要研发具有可镭雕性的尼龙材料。其中，镭雕也叫激光雕刻或激光打标，是利用数控技术为基础，激光为加工媒介，加工材料在激光雕刻照射下瞬间的熔化和气化的物理变性，使激光雕刻达到加工的目的。激光镌刻就是运用激光技术在物件上面刻写文字，这种技术刻出来的字没有刻痕，物体表面依然光滑，字迹亦不会磨损。激光加工的特点：与加工材料表面没有接触，不受机械运动影响，加工材料表面不会变形，一般无需固定，不受加工材料的弹性、柔韧影响，方便对软质材料加工。加工的精度高，速度快，应用领域广泛。

发明内容

基于此，有必要提供一种可镭雕抗菌尼龙复合材料及其制备方法、应用和制品，该可镭雕抗菌尼龙复合材料不仅具备优良的综合力学性能，且具有良好的镭雕性和抗菌性。

本发明是通过如下的技术方案实现的：

本发明的一个方面，提供了一种可镭雕抗菌尼龙复合材料，按重量份数计，其制备原料包括如下组分：

其中，所述主体尼龙树脂为单元聚酰胺树脂，所述主体尼龙树脂与所述共聚尼龙的重量比为(2.6～6):1。

在其中一些实施例中，按重量份数计，其制备原料包括如下组分：

在其中一些实施例中，所述主体尼龙树脂与所述共聚尼龙的重量比为(3.5～6):1。

在其中一些实施例中，所述主体尼龙树脂与所述共聚尼龙的重量比为(5～6):1。

在其中一些实施例中，所述尼龙选自PA6、PA66和MXD6中的至少一种；和/或

所述共聚尼龙选自PA1012、共聚PA66/PA6及共聚PA6T/PA6I中的至少一种；和/或

所述玻璃纤维为短切玻璃纤维。

在其中一些实施例中，所述抗氧剂包括质量比1:(0.5～2)的受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂；和/或

所述抗菌剂选自纳米银和掺杂型氧化锌中的至少一种；和/或

所述润滑剂为氧化聚乙烯蜡、硅酮、超支化聚合物及硬脂酸钙中的一种；和/或

所述增韧剂选自聚辛烯-马来酸酐接枝物及乙烯-丙烯酸乙酯共聚物中的至少一种；和/或

所述镭雕粉选自默克黑打白8835或默克黑打白8208。

在其中一些实施例中，按重量份数计，其制备原料还包括：色粉0.5～1份。

本发明的另一个方面，提供了一种可镭雕抗菌尼龙复合材料的制备方法，包括如下步骤：

将上述任一项所述的可镭雕抗菌尼龙复合材料的制备原料混合均匀，挤出成型。

在其中一些实施例中，所述挤出成型的加工温度为200℃～290℃。

本发明的另一个方面，提供了上述任一项所述的可镭雕抗菌尼龙复合材料在制备尼龙制品中的应用。

本发明的另一个方面，提供了一种尼龙制品，采用上述任一项所述的可镭雕抗菌尼龙复合材料制得。

有益效果

本发明的可镭雕抗菌尼龙复合材料，在主体尼龙树脂的体系中引入特定比例的共聚尼龙，同时引入玻璃纤维、抗菌剂和镭雕粉，并配合抗氧剂、润滑剂、增韧剂的共同作用，控制制备原料在上述特定的组分和配比，特别是控制主体尼龙树脂与共聚尼龙在特定的重量比，使得各组分协同作用，促使玻璃纤维、抗菌剂和镭雕粉的加入同时实现尼龙材料的力学性能、抗菌性和镭雕性，进而在保证力学性能优良的基础上，使制得的可镭雕抗菌尼龙复合材料具备优异的抗菌能力，大大地改善因为玻璃纤维的流动性问题引发浮纤以及留痕等的外观问题，具有良好的外观和优异的可镭雕性。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述，并给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本发明实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本发明实施例说明书公开的范围之内。具体地，本发明实施例说明书中所述的重量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。

本发明一实施方式提供了一种可镭雕抗菌尼龙复合材料，按重量份数计，其制备原料包括如下组分：

其中，主体尼龙树脂为单元聚酰胺树脂，主体尼龙树脂与共聚尼龙的重量比为(2.6～6):1。

可理解，主体尼龙树脂与共聚尼龙的重量比可为2.6:1、3:1、3.5:1、4:1、4.5:1、5:1、5.5:1或者6:1。

可理解，共聚尼龙为两元或两元以上的聚酰胺共聚树脂。

本发明的可镭雕抗菌尼龙复合材料，在主体尼龙树脂的体系中引入特定比例的共聚尼龙，同时引入玻璃纤维、抗菌剂和镭雕粉，并配合抗氧剂、润滑剂、增韧剂的共同作用，控制制备原料在上述特定的组分和配比，特别是控制主体尼龙树脂与共聚尼龙在特定的重量比，使得各组分协同作用，促使玻璃纤维、抗菌剂和镭雕粉的加入同时实现尼龙材料的力学性能、抗菌性和镭雕性，进而在保证力学性能优良的基础上，使制得的可镭雕抗菌尼龙复合材料具备优异的抗菌能力，大大地改善因为玻璃纤维的流动性问题引发浮纤以及留痕等的外观问题，具有良好的外观，且具有优异的可镭雕性。

具体地，该可镭雕抗菌尼龙复合材料的缺口冲击强度、抗冲击强度、弯曲强度和弯曲模量及热变形温度等性能优良，说明其综合力学性能优良；且其外观良好无流痕及浮纤。此外经过试验表明，该可镭雕抗菌尼龙复合材料具有优良的抗菌活性，且用于镭雕的字迹非常清晰。

因此，本发明的可镭雕抗菌尼龙复合材料可广泛应用于家电、高强度汽车零部件及电子通信等领域。

在其中一些实施例中，按重量份数计，其制备原料包括如下组分：

进一步，控制制备原料在该优选的范围内，可镭雕抗菌尼龙复合材料的综合力学性能和抗菌性更优。

在其中一些实施例中，主体尼龙树脂与共聚尼龙的重量比为(3.5～6):1。进一步控制制备原料在该优选的范围内，可镭雕抗菌尼龙复合材料的综合力学性能和抗菌性更优。

在其中一些实施例中，主体尼龙树脂与共聚尼龙的重量比为(5～6):1。进一步控制制备原料在该优选的范围内，可镭雕抗菌尼龙复合材料的综合力学性能和抗菌性更优。进一步地，主体尼龙树脂与共聚尼龙的重量比为(5.2～5.6):1。

在其中一些实施例中，尼龙选自PA6(尼龙6，或聚酰胺6)、PA66(聚己二酰己二胺，俗称尼龙-66)和MXD6(聚己二酰间苯二甲胺)中的至少一种。

在其中一些实施例中，共聚尼龙选自PA10/PA12、共聚PA66/PA6及共聚PA6T/PA6I中的至少一种。进一步地，在一些示例中，共聚尼龙选自PA10/PA 12、共聚PA66/PA6及共聚PA6T/PA6I中的至少两种，例如PA10/PA 12和共聚PA6T/PA6I。

在其中一些实施例中，玻璃纤维为短切玻璃纤维。可理解，短切玻璃纤维是长度为1mm～15mm的短纤维。进一步地，短切纤维选自巨石568H型、泰山T435TM或者重庆复合国际301CL中的至少一种。

在其中一些实施例中，抗氧剂包括质量比1:(0.5～2)的受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂。研究表明，受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂之间具有协间效果。进一步地，在一具体示例中，抗氧剂选自重量比为1：1的抗氧化剂168和抗氧化剂1098。

在其中一些实施例中，抗菌剂选自纳米银和掺杂型氧化锌中的至少一种。进一步地，在一些示例中，抗菌剂选自纳米银和掺杂型氧化锌两种。

在其中一些实施例中，润滑剂为氧化聚乙烯蜡、硅酮、超支化聚合物及硬脂酸钙中的一种。

在其中一些实施例中，增韧剂选自聚辛烯-马来酸酐接枝物(POE-g-MAH)及乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(EEA)中的至少一种。

在其中一些实施例中，镭雕粉选自默克黑打白8835或黑打白8208。如此通过在制备原料中添加比例合适的镭雕粉，可镭雕抗菌尼龙复合材料制得的尼龙制品具有清晰的镭雕效果，根据制品需要可以白打黑，亦可以黑打白，而且适用于不同类型的激光打码器。

在上述任一些实施例中，按重量份数计，其制备原料还包括：色粉0.5～1份。可理解，色粉可根据需要添加或不添加。其中，色粉也称为颜料，包括但不限于有机颜料、无机颜料、溶剂染料、荧光颜料、珠光颜料、荧光增白剂等。

在其中一个优选示例中，可镭雕抗菌尼龙复合材料，按照重量份数计其制备原料包括：主体尼龙树脂54份、共聚尼龙10份、抗氧剂0.5份、抗菌剂0.3份、润滑剂1.5份、增韧剂3份、镭雕粉0.5份、玻璃纤维30份及色粉1份。

本发明一实施方式提供了一种可镭雕抗菌尼龙复合材料的制备方法。该制备方法包括如下步骤：

将上述任一项的可镭雕抗菌尼龙复合材料的制备原料混合均匀，挤出成型。

在其中一些实施例中，挤出成型的加工温度为200℃～290℃。

在其中一些实施例中，将主体尼龙树脂、共聚尼龙、抗氧剂、抗菌剂、润滑剂、增韧剂及镭雕粉按重量份数配比混合均匀。然后将玻璃纤维侧喂入，然后双螺杆挤出机挤出，再经水冷，牵引，切粒，即可得可镭雕抗菌尼龙复合材料。

上述可镭雕抗菌尼龙复合材料的制备方法简单，加工便捷，生产适应性广。

本发明一实施方式上述任一项的可镭雕抗菌尼龙复合材料在制备尼龙制品中的应用。

本发明一实施方式一种尼龙制品，采用上述任一项的可镭雕抗菌尼龙复合材料制得。

上述尼龙制品可为家电、汽车等零部件。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加简洁明了，本发明用以下具体实施例进行说明，但本发明绝非仅限于这些实施例。以下所描述的实施例仅为本发明较好的实施例，可用于描述本发明，不能理解为对本发明的范围的限制。应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

为了更好地说明本发明，下面结合实施例对本发明内容作进一步说明。以下为具体实施例。

各实施例1～9和对比例1～3按照表1将主体尼龙树脂、共聚尼龙、抗氧剂、抗菌剂、润滑剂、增韧剂及镭雕粉按重量份数配比混合均匀。具体地，混合在高混机中进行，设置其转速为1000rpm(转每分钟)下混合3min。

将玻璃纤维侧喂入，然后双螺杆挤出机挤出，再经水冷，牵引，切粒，即可得可镭雕抗菌尼龙复合材料。

具体地，以实施例1为例，实施例1的可镭雕抗菌尼龙复合材料的制备方法如下：

按照重量份数计，提供如下制备原料：PA6 54份、PA66/PA6 10份、镭雕粉0.5份、玻璃纤维30份、增韧剂(POE-g-MAH)3份、抗氧剂0.5份、色粉1份、润滑剂1.5份、抗菌剂(纳米银)0.3份。

将上述重量份的PA6、PA66/PA6、抗氧剂、抗菌剂、润滑剂、增韧剂及镭雕粉混合均匀。具体地，混合在高混机中进行，设置其转速为1000rpm(转每分钟)下混合3min。

将玻璃纤维侧喂入，然后双螺杆挤出机挤出，再经水冷，牵引，切粒，即可得：可镭雕抗菌尼龙复合材料。

其他实施例2～9和对比例1～3除了如表1中的制备原料有所区别之外，其他条件均相同(制备工艺参数均相同)。其中，抗氧剂选自重量比为1：1的抗氧化剂168和抗氧化剂1098。

表1

以下为性能测试。

将上述各具体实施例1～9和对比例1～3制备得到的可镭雕抗菌尼龙复合材料，注塑成统一的力学样条(静置48h)和2mm厚度的色板，用于测试力学性能。外观评价通过相同工艺注塑2mm光板来比较浮纤情况，其中浮纤情况通过目检测。同时用镭雕机验证镭雕效果，抗菌活性板用2mm后的光板裁剪测试光面。涉及的测试方法和测试条件见下表2所示：

表2

上述各具体实施例1～9和对比例1～3制备得到的可镭雕抗菌尼龙复合材料的缺口冲击强度、抗冲击强度、弯曲强度和弯曲模量及热变形温度等力学性能测试结果、镭雕性能以及抗菌活性的测试结果，见下表3：

表3

表3中的数据中实施例1～9制得的可镭雕抗菌尼龙复合材料的镭雕测试表明：其镭雕字迹都比较清晰，同时外观良好无流痕及无浮纤。同时该可镭雕抗菌尼龙复合材料的缺口冲击强度、抗冲击强度、弯曲强度和弯曲模量及热变形温度等性能优良，说明其综合力学性能能够满足产品的实际应用。

此外，实施例1～9制得的可镭雕抗菌尼龙复合材料对于大肠杆菌和金色葡萄球菌的抗菌活性值均优于对比例1～3，对于大肠杆菌和金色葡萄球菌的抗菌活性值都在1.7以上，折算成抗菌率均能达到90％。进一步地，实施例1～6制得的可镭雕抗菌尼龙复合材料对于大肠杆菌和金色葡萄球菌的抗菌活性值都在4以上，折算成抗菌率均能达到99.99％以上。

由此说明，本发明提供一种可镭雕抗菌尼龙复合材料，不仅具备较高的综合力学性能，镭雕性，广谱杀菌性，还具备良好的外观，可满足高强度汽车零部件以及电子通信行业的开发需求。

通过实施例1～8和实施例9对比可知，实施例1～8的力学性能和抗菌活性，优于实施例9。进一步地，实施例1～6和实施例7～8比较可知，实施例1～6的力学性能、抗菌活性及镭雕性等综合性能更加优异。

根据实施例2～4比较可知，采用不同种类的共聚尼龙，其中以实施例2的力学性能、抗菌活性及镭雕性等综合性能最优异。

通过实施例4和实施例5对比可知，在本发明的可镭雕抗菌尼龙复合材料的特定组分及配比基础上，抗菌剂采用单一的掺杂氧化锌或者采用纳米银和掺杂氧化锌复配，均能够较明显地提高材料的抗菌性能，抗菌活性值都在4以上，折算成抗菌率均能达到99.99％以上。且实施例5采用两种不同的共聚尼龙，其具有更优异的综合力学性能。

对比例1与实施例1～6的其他条件相同，区别仅在于：对比例1中采用等重量份的主体尼龙替代实施例1～6中的共聚尼龙，且没有加入抗菌剂；换言之，对比例1中没有加入实施例1～6中的共聚尼龙和抗菌剂。对比可知，相比于对比例1，实施例1～6中共聚尼龙的加入对材料刚性和热变形温度有一定的削弱，这是因为共聚尼龙连柔性比较高，同时结晶度比较低，但是实施例1～6制得的可镭雕抗菌尼龙复合材料的综合性能可以满足产品的实际应用。对比例1由于没有加入共聚尼龙和抗菌剂，其外观出现浮纤，且同时表现出无抗菌性。

对比例2与实施例3的其他条件相同，区别仅在于：对比例2中没有加入实施例3中的抗菌剂。对比可知，对比例2，其外观良好，字迹清晰，但是其同样表现出无抗菌性。

对比例3与实施例9的其他条件相同，区别仅在于：对比例3中主体尼龙树脂与共聚尼龙的重量比为2.5:1。对比可知，对比例3中主体尼龙树脂与共聚尼龙的重量比不在合适范围，对比例3制备得到的可镭雕抗菌尼龙复合材料的力学性能较低，且抗菌性也有小幅度降低。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种可镭雕抗菌尼龙复合材料，其特征在于，按重量份数计，其制备原料包括如下组分：

其中，所述主体尼龙树脂为单元聚酰胺树脂，所述主体尼龙树脂与所述共聚尼龙的重量比为(3.5～5.4):1；所述主体尼龙树脂为PA6；所述共聚尼龙为共聚PA6T/PA6I。

2.如权利要求1所述的可镭雕抗菌尼龙复合材料，其特征在于，所述玻璃纤维为短切玻璃纤维。

3.如权利要求1至2任一项所述的可镭雕抗菌尼龙复合材料，其特征在于，所述抗氧剂包括质量比1:(0.5～2)的受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂。

4.如权利要求1至2任一项所述的可镭雕抗菌尼龙复合材料，其特征在于，所述抗菌剂选自纳米银和掺杂型氧化锌中的至少一种。

5.如权利要求1至2任一项所述的可镭雕抗菌尼龙复合材料，其特征在于，所述润滑剂为氧化聚乙烯蜡、硅酮、超支化聚合物及硬脂酸钙中的一种。

6.如权利要求1至2任一项所述的可镭雕抗菌尼龙复合材料，其特征在于，所述增韧剂选自聚辛烯-马来酸酐接枝物及乙烯-丙烯酸乙酯共聚物中的至少一种；和/或

所述镭雕粉选自默克黑打白8835或黑打白8208。

7.如权利要求1至2任一项所述的可镭雕抗菌尼龙复合材料，其特征在于，按重量份数计，其制备原料还包括：色粉0.5～1份。

8.一种可镭雕抗菌尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

将权利要求1至7任一项所述的可镭雕抗菌尼龙复合材料的制备原料混合均匀，挤出成型。

9.如权利要求1至7任一项所述的可镭雕抗菌尼龙复合材料在制备尼龙制品中的应用。

10.一种尼龙制品，其特征在于，采用如权利要求1至7任一项所述的可镭雕抗菌尼龙复合材料制得。