CN112724511A - 一种易清洁防霉pp复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种易清洁防霉PP复合材料及其制备方法，该方法是将PP树脂、硅酸酯低聚体、吸水剂、相容剂、防霉助剂、增容分散剂和抗氧剂加入到高速混料机中，采用240～500转/min的速度混6～10min后形成预混料，混好后的预料放入双螺杆挤出机主喂料口中出造粒，并制得易清洁防霉PP复合材料；制得的易清洁防霉PP复合材料的水接触角为65～80°，防霉等级为0级。本发明利用硅酸酯低聚体遇水后易分解生成硅烷醇基，硅烷醇基迁移至聚丙烯复合材料表面之后大幅提高材料表面的亲水性，使材料表面灰尘在水的作用下更容易冲走，起到易清洁的作用。

Description

一种易清洁防霉PP复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于PP复合材料技术领域，涉及一种易清洁防霉PP复合材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯材料因无毒、质轻、耐化学品性好，加工性能优良逐步受到广大汽车、家电、智能家居等领域的青睐，但因聚丙烯在潮湿环境中易积灰不好清理、表面容易产生霉斑等问题，导致其在高湿等环境中应用受到限制。
目前，针对聚丙烯易清洁及抗菌防霉的研究已有见报道，专利CN201710474610.9公开了一种高性能抗菌PP-PA6复合材料及其制备方法，利用云母粉经过聚丙烯酸丁酯(PBA)的接枝，可以在云母粉表面形成PBA的有机包覆层，产生了强大的立体防护作用，阻止了云母粉的团聚，能够均匀地分散于PP-PA6基体中，提高PP-PA6复合材料的力学性能，添加抗菌剂提高PP-PA6复合材料的抗菌性能。该专利制备的高性能抗菌PP-PA6复合材料虽有不错的力学性能，但易清洁效果不得而知。专利CN201810814340.6公开了一种抗菌耐粉尘吸附免喷涂PP材料及其制备方法，将聚丙烯树脂、吸湿型离子聚合物、相容剂、浸润剂、金属粉颜料、抗菌剂、分散剂及抗氧剂共混造粒而成，通过吸湿型离子聚合物提高PP材料的抗静电性能，降低粉尘吸附的概率，且在保证PP树脂性能的同时，吸湿型离子型聚合物还可以提高PP表面的耐刮擦性能，利用纳米氧化锌作为抗菌剂提高PP树脂的抗菌性能，降低PP材料在高湿度环境下细菌滋生的风险。该专利制备材料有不错的抗菌耐粉尘吸附效果，但单靠吸湿型离子聚合物来提高耐粉尘吸附，效果还需改善。专利CN 103910997 A公开了“一种永久抗静电、抗菌聚酰胺6/聚丙烯复合材料”，其通过永久抗静电、抗菌剂来提高聚酰胺6/聚丙烯合金的抗静电性能及抗菌性能，还改善了PA6的吸水性和PP的耐磨性和耐热性能，该专利制备的永久抗静电抗菌聚酰胺6/聚丙烯复合材料有不错的抗静电和抗菌性能，但易清洁效果不得而知。
因此，研究一种易清洁防霉PP复合材料及其制备方法具有十分重要的意义。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种易清洁防霉PP复合材料及其制备方法；
为达到上述目的，本发明采用的方案如下：
一种易清洁防霉PP复合材料，包括以下组份：按重量份数计，
Figure BDA0002851232220000011
Figure BDA0002851232220000021
硅酸酯低聚体遇水后易分解生成硅烷醇基，硅烷醇基迁移至聚丙烯复合材料表面之后大幅提高材料表面的亲水性，使材料表面灰尘在水的作用下更容易冲走，起到易清洁的作用。
作为优选的技术方案：
如上所述的一种易清洁防霉PP复合材料，易清洁防霉PP复合材料的水接触角为65～80°，防霉等级为0级。
如上所述的一种易清洁防霉PP复合材料，吸水剂为端氨基含量超过45mmol/kg的尼龙，若尼龙的端氨基含量小于45mmol/kg，则尼龙的吸水率较低，会导致硅酸酯低聚体水解率较低，从而影响PP材料的亲水性，降低易清洁的效果。
如上所述的一种易清洁防霉PP复合材料，尼龙为PA6、PA66、PA11、PA12、PA612和PA610中的一种以上，本发明中选择的PA6、PA66、PA11、PA12、PA612和PA610不是长碳链尼龙，而且端氨基较高，有利于吸水率上升，从而提高PP材料的亲水性；而其他的PA46、PA6T、PA9T等尼龙因加工温度过高，不利于硅酸酯低聚体的稳定，从而导致硅酸酯低聚体的失效；PA1010、PA1212等长碳链尼龙因分子链较长，端氨基含量较低，不利于尼龙的吸水，最终影响PP材料的亲水性。
如上所述的一种易清洁防霉PP复合材料，硅酸酯低聚体为MKCTMSilicate。
如上所述的一种易清洁防霉PP复合材料，PP树脂的熔融指数为10～60g/10min(230℃*2.16kg)；若PP树脂的熔融指数低于10g/10min时，PP树脂与尼龙树脂的粘度相差较大，会导致两相的分层；若PP树脂的熔融指数高于60g/10min时，PP复合材料的冲击力学性能较差，影响PP复合材料的使用。
如上所述的一种易清洁防霉PP复合材料，PP为均聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯和无规共聚聚丙烯中的一种以上。
如上所述的一种易清洁防霉PP复合材料，防霉剂为锌系防霉剂。
如上所述的一种易清洁防霉PP复合材料，锌系防霉剂的有效成分为吡啶硫酮锌防霉剂，一般来讲，锌系防霉剂中含有质量含量为98％以上的吡啶硫酮锌防霉剂被认为是以吡啶硫酮锌防霉剂作为有效成分。
如上所述的一种易清洁防霉PP复合材料，分散剂为高活性偶联分散剂。高活性偶联分散剂含有多元醇锚固基团的多官能团结构，利用锚固基团对无机防霉剂进行多点吸附，且同时对无机防霉剂进行表面改性来有效降低无机防霉剂的表面能，以阻隔防霉剂的团聚来提高防霉剂分散和防霉效果。
如上所述的一种易清洁防霉PP复合材料，相容剂为PP-g-MAH、POE-g-MAH、LLDPE-g-MAH、LDPE-g-MAH和HDPE-g-MAH中的一种以上。
如上所述的一种易清洁防霉PP复合材料，抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯中硫代酯类的混合物。
制备如上所述的一种易清洁防霉PP复合材料的方法，将PP树脂、硅酸酯低聚体、吸水剂、相容剂、防霉助剂、增容分散剂和抗氧剂加入到高速混料机中，采用240～500转/min的速度混6～10min后形成预混料，混好后的预料放入双螺杆挤出机主喂料口中出造粒。
本发明的原理是：
本发明利用硅酸酯低聚体遇水后易分解生成硅烷醇基，硅烷醇基迁移至聚丙烯复合材料表面之后大幅提高材料表面的亲水性，使材料表面灰尘在水的作用下更容易冲走，起到易清洁的作用，减少灰尘的残留，可以改善复合材料的防霉效果。本发明还利用尼龙来提高PP复合材料的吸水性，在不用额外添加水的情况(这样减少硅酸酯低聚体在水分的影响下在双螺杆挤出机中水解，提高硅酸酯低聚体的使用寿命)，使硅酸低聚体不断产生水解，还利用尼龙材料的吸水性来提高硅酸酯低聚体的水解比例，使硅酸酯低聚体所产生的硅烷醇基不断迁移至聚合物的表面来提高PP复合材料的亲水性，这种方式可以使水解过程不会太快来提高材料易清洁的使用时间。
有益效果
(1)本发明的一种易清洁防霉PP复合材料的制备方法，利用硅酸酯低聚体遇水后易分解生成硅烷醇基，硅烷醇基迁移至聚丙烯复合材料表面之后大幅提高材料表面的亲水性，使材料表面灰尘在水的作用下更容易冲走，起到易清洁的作用；
(2)本发明的一种易清洁防霉PP复合材料的制备方法，利用其含有的尼龙材料的吸水性来提高硅酸酯低聚体的水解比例，硅酸酯低聚体所产生的硅烷醇基不断迁移至聚合物的表面来提高PP复合材料的亲水性，这种方式可以使水解过程不会太快来提高材料易清洁的使用时间；
(3)本发明的一种易清洁防霉PP复合材料的制备方法，利用锚固基团的高活性偶联分散剂对无机防霉剂进行多点吸附，且同时对无机防霉剂进行表面改性来有效降低无机防霉剂的表面能，以阻隔防霉剂的团聚来提高防霉剂分散和防霉效果；
(4)本发明的一种易清洁防霉PP复合材料，可广泛应用于家电及家居领域。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明中的易清洁防霉PP复合材料的水接触角的测试方法为：GB/T 30693-2014；
本发明中的易清洁防霉PP复合材料的防霉等级的测试方法为：GB/T24128-2009。
实施例1
一种易清洁防霉PP复合材料的制备方法，具体过程如下：
(1)按以下重量份数准备原料：
PP树脂 100份；
MKCTMSilicate 8份；
吸水剂 10份；
锌系防霉剂 0.5份；
高活性偶联分散剂YY-703 0.4份；
抗氧剂 0.5份；
相容剂 3份。
其中，吸水剂为端氨基含量为55mmol/kg的PA6。
PP树脂为熔融指数为10g/10min(230℃*2.16kg)的均聚聚丙烯树脂。
相容剂为PP-g-MAH。
锌系防霉剂的有效成分为吡啶硫酮锌防霉剂。
抗氧剂为质量比为1:1的抗氧剂1010和抗氧剂168的混合物。
(2)按照上述重量份数，将PP树脂、硅酸酯低聚体、吸水剂、相容剂、防霉助剂、增容分散剂和抗氧剂加入到高速混料机中，采用360转/min的速度混8min后形成预混料，混好后的预料放入双螺杆挤出机主喂料口中出造粒制得；
制得的易清洁防霉PP复合材料的水接触角为72.4°，防霉等级为0级。
实施例2
一种易清洁防霉PP复合材料的制备方法，具体过程如下：
(1)按以下重量份数准备原料：
PP树脂 100份；
MKCTMSilicate 2份；
吸水剂 50份；
锌系防霉剂 1份；
高活性偶联分散剂YY-703 0.3份；
抗氧剂 0.3份；
相容剂 8份。
其中，吸水剂为端氨基含量为50mmol/kg的PA66。
PP树脂为熔融指数为20g/10min(230℃*2.16kg)的嵌段共聚聚丙烯树脂。
相容剂为POE-g-MAH。
锌系防霉剂的有效成分为吡啶硫酮锌防霉剂。
抗氧剂为质量比为2:1的抗氧剂1010和抗氧剂168的混合物。
(2)按照上述重量份数，将PP树脂、硅酸酯低聚体、吸水剂、相容剂、防霉助剂、增容分散剂和抗氧剂加入到高速混料机中，采用500转/min的速度混6min后形成预混料，混好后的预料放入双螺杆挤出机主喂料口中出造粒制得；
制得的易清洁防霉PP复合材料的水接触角为79.3°，防霉等级为0级。
实施例3
一种易清洁防霉PP复合材料的制备方法，具体过程如下：
(1)按以下重量份数准备原料：
PP树脂 100份；
MKCTMSilicate 5份；
吸水剂 15份；
锌系防霉剂 0.2份；
高活性偶联分散剂YY-703 0.2份；
抗氧剂 0.4份；
相容剂 5份。
其中，吸水剂为端氨基含量为54mmol/kg的PA11。
PP树脂为熔融指数为60g/10min(230℃*2.16kg)的无规共聚聚丙烯树脂。
相容剂为LLDPE-g-MAH。
锌系防霉剂的有效成分为吡啶硫酮锌防霉剂。
抗氧剂为质量比为1:2的抗氧剂1010和抗氧剂168的混合物。
(2)按照上述重量份数，将PP树脂、硅酸酯低聚体、吸水剂、相容剂、防霉助剂、增容分散剂和抗氧剂加入到高速混料机中，采用300转/min的速度混10min后形成预混料，混好后的预料放入双螺杆挤出机主喂料口中出造粒制得；
制得的易清洁防霉PP复合材料的水接触角为77°，防霉等级为0级。
实施例4
一种易清洁防霉PP复合材料的制备方法，具体过程如下：
(1)按以下重量份数准备原料：
PP树脂 100份；
MKCTMSilicate 6份；
吸水剂 30份；
锌系防霉剂 0.8份；
高活性偶联分散剂YY-703 0.2份；
抗氧剂 0.5份；
相容剂 6份。
其中，吸水剂为端氨基含量为48mmol/kg的PA12。
PP树脂为熔融指数为40g/10min(230℃*2.16kg)的质量比为2:1的均聚聚丙烯和无规共聚聚丙烯的混合树脂。
相容剂为LDPE-g-MAH。
锌系防霉剂的有效成分为吡啶硫酮锌防霉剂。
抗氧剂为质量比为1:1的抗氧剂1076和抗氧剂168的混合物。
(2)按照上述重量份数，将PP树脂、硅酸酯低聚体、吸水剂、相容剂、防霉助剂、增容分散剂和抗氧剂加入到高速混料机中，采用240转/min的速度混7min后形成预混料，混好后的预料放入双螺杆挤出机主喂料口中出造粒制得；
制得的易清洁防霉PP复合材料的水接触角为65.8°，防霉等级为0级。
实施例5
一种易清洁防霉PP复合材料的制备方法，具体过程如下：
(1)按以下重量份数准备原料：
PP树脂 100份；
MKCTMSilicate 7份；
吸水剂 20份；
锌系防霉剂 0.3份；
高活性偶联分散剂YY-703 0.4份；
抗氧剂 0.3份；
相容剂 4份。
其中，吸水剂为端氨基含量为58mmol/kg的PA612。
PP树脂为熔融指数为32g/10min(230℃*2.16kg)的均聚聚丙烯树脂。
相容剂为HDPE-g-MAH。
锌系防霉剂的有效成分为吡啶硫酮锌防霉剂。
抗氧剂为质量比为1:1:1的抗氧剂1076、抗氧剂168和抗氧剂DLTP的混合物。
(2)按照上述重量份数，将PP树脂、硅酸酯低聚体、吸水剂、相容剂、防霉助剂、增容分散剂和抗氧剂加入到高速混料机中，采用320转/min的速度混8min后形成预混料，混好后的预料放入双螺杆挤出机主喂料口中出造粒制得；
制得的易清洁防霉PP复合材料的水接触角为68.9°，防霉等级为0级。
实施例6
一种易清洁防霉PP复合材料的制备方法，具体过程如下：
(1)按以下重量份数准备原料：
PP树脂 100份；
MKCTMSilicate 4份；
吸水剂 35份；
锌系防霉剂 0.6份；
高活性偶联分散剂YY-703 0.3份；
抗氧剂0.4份；
相容剂7份。
其中，吸水剂为端氨基含量为52mmol/kg的PA610。
PP树脂为熔融指数为50g/10min(230℃*2.16kg)的嵌段共聚聚丙烯树脂。
相容剂为质量比为1:1的PP-g-MAH和LLDPE-g-MAH的混合物。
锌系防霉剂的有效成分为吡啶硫酮锌防霉剂。
抗氧剂为质量比为1:1的抗氧剂1010和抗氧剂168的混合物。
(2)按照上述重量份数，将PP树脂、硅酸酯低聚体、吸水剂、相容剂、防霉助剂、增容分散剂和抗氧剂加入到高速混料机中，采用450转/min的速度混9min后形成预混料，混好后的预料放入双螺杆挤出机主喂料口中出造粒制得；
制得的易清洁防霉PP复合材料的水接触角为76.1°，防霉等级为0级。
实施例7
一种易清洁防霉PP复合材料的制备方法，具体过程如下：
(1)按以下重量份数准备原料：
PP树脂 100份；
MKCTMSilicate 3份；
吸水剂 40份；
锌系防霉剂 0.9份；
高活性偶联分散剂YY-703 0.2份；
抗氧剂 0.5份；
相容剂 5份。
其中，吸水剂为端氨基含量为62mmol/kg的PA6。
PP树脂为熔融指数为25g/10min(230℃*2.16kg)的均聚聚丙烯树脂。
相容剂为PP-g-MAH。
锌系防霉剂的有效成分为吡啶硫酮锌防霉剂。
抗氧剂为质量比为1:1的抗氧剂1010和抗氧剂168的混合物。
(2)按照上述重量份数，将PP树脂、硅酸酯低聚体、吸水剂、相容剂、防霉助剂、增容分散剂和抗氧剂加入到高速混料机中，采用400转/min的速度混8min后形成预混料，混好后的预料放入双螺杆挤出机主喂料口中出造粒制得；
制得的易清洁防霉PP复合材料的水接触角为74.4°，防霉等级为0级。

Claims (10)

1.一种易清洁防霉PP复合材料，其特征是包括以下组份：按重量份数计，
Figure FDA0002851232210000011
2.根据权利要求1所述的一种易清洁防霉PP复合材料，其特征在于，易清洁防霉PP复合材料的水接触角为65～80°，防霉等级为0级。
3.根据权利要求1所述的一种易清洁防霉PP复合材料，其特征在于，吸水剂为端氨基含量＞45mmol/kg的尼龙；PP树脂的熔融指数为10～60g/10min。
4.根据权利要求3所述的一种易清洁防霉PP复合材料，其特征在于，尼龙为PA6、PA66、PA11、PA12、PA612和PA610中的一种以上。
5.根据权利要求3所述的一种易清洁防霉PP复合材料，其特征在于，PP为均聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯和无规共聚聚丙烯中的一种以上。
6.根据权利要求1所述的一种易清洁防霉PP复合材料，其特征在于，硅酸酯低聚体为MKCTMSilicate。
7.根据权利要求1所述的一种易清洁防霉PP复合材料，其特征在于，防霉剂为锌系防霉剂。
8.根据权利要求7所述的一种易清洁防霉PP复合材料，其特征在于，锌系防霉剂的有效成分为吡啶硫酮锌防霉剂。
9.根据权利要求1所述的一种易清洁防霉PP复合材料，其特征在于，分散剂为活性偶联分散剂；相容剂为PP-g-MAH、POE-g-MAH、LLDPE-g-MAH、LDPE-g-MAH和HDPE-g-MAH中的一种以上；抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯或硫代酯类的混合物。
10.制备如权利要求1～9中任一项所述的一种易清洁防霉PP复合材料的方法，其特征在于，将PP树脂、硅酸酯低聚体、吸水剂、相容剂、防霉助剂、增容分散剂和抗氧剂加入到高速混料机中，采用240～500转/min的速度混6～10min后形成预混料，混好后的预料放入双螺杆挤出机主喂料口中出造粒，制得易清洁防霉PP复合材料。
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