CN112724591A - 一种高强度抗菌耐用的abs塑料衣架及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及家居生活用品领域，具体公开了一种高强度抗菌耐用的ABS塑料衣架及其制备方法。高强度抗菌耐用的ABS塑料衣架包括以下重量份数的原料：ABS树脂65‑90份、聚甲基丙烯酸甲酯15‑20份、纳米铜粉2‑5份、玻璃纤维4‑7份、二氧化硅3‑8份、磷酸二氢钠0.5‑3份、磷酸铯1‑4份、马来酸酐1‑5份、紫外线吸收剂3‑10份、抗氧化剂2‑6份、分散剂1‑5份；其制备方法为：将ABS树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、马来酸酐、纳米铜粉、玻璃纤维、二氧化硅熔融，并搅拌均匀，再加入分散剂、紫外线吸收剂和抗氧化剂搅拌均匀，然后放入磨具中，冷却切割喷漆即得ABS塑料衣架。本申请的高强度抗菌耐用的ABS塑料衣架，具有承重能力强、抗老化、抑菌的性能。

Description

一种高强度抗菌耐用的ABS塑料衣架及其制备方法
技术领域
本申请涉及家居生活用品领域，更具体地说，它涉及一种高强度抗菌耐用的ABS塑料衣架及其制备方法。
背景技术
衣架已经成为人们每天生活的必需品，目前市场上的衣架依据材质可以分为塑料制、木制、钢制等。塑料衣架因其质地较轻、方便携带以及外观比较好看，因此深受消费者的喜爱。现有的塑料衣架主要有PS塑料、ABS塑料、PP塑料三种材质的塑料制成。ABS塑料是丙烯腈(A)、丁二烯(B)、苯乙烯(S)三种单体的三元共聚物，ABS塑料兼有三种组元的共同性能，使其耐化学腐蚀、耐热，并有一定的表面硬度，使其具有高弹性和韧性，使其具有热塑性塑料的加工成型特性并改善电性能。
而在现有技术中的塑料衣架，虽然有诸多的有点，但是现有的塑料衣架在使用的过程承重远远小于其他材质的衣架，且在阳光下暴晒易坏影响寿命，由此，限制了塑料衣架的发展。因此，急需制备一种承载力高且抗老性的塑料衣架。
发明内容
为了提高塑料衣架的承重能力以及抗老性，本申请提供一种高强度抗菌耐用的ABS塑料衣架及其制备方法。
第一方面，本申请提供的一种一种高强度抗菌耐用的ABS塑料衣架，采用如下的技术方案：
一种高强度抗菌耐用的ABS塑料衣架，包括以下重量份数的原料：ABS树脂65-90份、聚甲基丙烯酸甲酯15-20份、纳米铜粉2-5份、玻璃纤维4-7份、二氧化硅3-8份、磷酸二氢钠0.5-3份、磷酸铯1-4份、马来酸酐1-5份、紫外线吸收剂3-10份、抗氧化剂2-6份、分散剂1-5份。
通过采用上述技术方案，由于采用了玻璃纤维，通过与ABS树脂相互作用，可以提高塑料的强度和刚性，聚甲基丙烯酸甲酯具有很好的机械性能，其添加可以增强ABS塑料的强度；纳米铜粉填充到ABS制品塑料中，不仅起到了填充作用，而且还可以提高塑料的弹性强度和耐磨性，以及硬度的热稳定性；而二氧化硅、磷酸二氢钠和磷酸铯填充到ABS塑料中，通过相互作用可以使塑料的颜色更稳定，紫外线吸收剂和抗氧化剂的加入可吸收紫外线，从而降低阳光暴晒对塑料产生的影响，进而提高ABS塑料的耐用性，更抗老。因此，通过玻璃纤维、聚甲基丙烯酸甲酯、纳米铜粉、二氧化硅、磷酸二氢钠、磷酸铯、紫外线吸收剂和抗氧化剂的加入，各成份之间相互作用，不仅提高了ABS塑料的强度，可以承重更重的衣物，而且还使制备得到的衣架更耐用，且还能起到一定的抑菌效果。
可选的，所述紫外线吸收剂为紫外线吸收剂UV-531、紫外线吸收剂UVP-327和水杨酸苯酯中的一种或几种。
通过采用上述技术方案，紫外线吸收剂具有较强的紫外线吸收的能力，且与高聚物的相容性较好，兼具长效抗氧、抗黄变作用性能，可与一般抗氧剂并用，有效提高ABS塑料的抗老化性能，使其更耐用。
可选的，所述抗氧化剂包括以下重量份数的原料：2,6二叔丁基对甲酚0.5-1份和硫代二丙酸二月桂酸酯1.5-5份。
通过采用上述技术方案，2,6二叔丁基对甲酚作为主抗氧化剂，同时添加硫代二丙酸二月桂酸酯作为辅助抗氧化剂，两者主辅抗氧化剂相互配合，可以延缓或抑制塑料件发生热氧化反应，保障塑料衣架性能、外观不衰老，提高耐用性。
可选的，所述分散剂为硬脂酸、石蜡、白油中的一种或多种。
通过采用上述技术方案，可以使玻璃纤维、聚甲基丙烯酸甲酯、纳米铜粉、二氧化硅、磷酸二氢钠、磷酸铯、紫外线吸收剂和抗氧化剂均匀分布于ABS塑料衣架的各个部位，更有利于发挥各个成分的作用，提升ABS塑料衣架的强度以及更耐用。
可选的，所述玻璃纤维中氧化钠含量为13-25％。
通过采用上述技术方案，采用氧化钠含量为13-25％的玻璃纤维，不仅可以提高ABS塑料衣架的强度，而且还能提高其柔韧韧性，从而提升产品的性能。
第二方面，本申请提供一种高强度耐用的ABS塑料衣架的制备方法，采用如下的技术方案：
一种高强度抗菌耐用的ABS塑料衣架的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照重量份数称ABS树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、纳米铜粉、玻璃纤维、二氧化硅、磷酸二氢钠、磷酸铯、马来酸酐、紫外线吸收剂、抗氧化剂、分散剂；
（2）将ABS树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、马来酸酐、纳米铜粉、玻璃纤维、二氧化硅熔融，并搅拌均匀；
（3）将分散剂、紫外线吸收剂和抗氧化剂中加入步骤（2）中熔融后的物质，搅拌均匀；
（4）将步骤（3）得到的物质放入模具中，冷却至25-30℃，切割成型；
（5）将切割后的塑料制品喷涂水性塑胶漆，烘干后得到高强度耐用的ABS塑料衣架。
通过采用上述技术方案，将ABS树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、马来酸酐、纳米铜粉、玻璃纤维、二氧化硅熔融，可以更好的将聚甲基丙烯酸甲酯、纳米铜粉、玻璃纤维和二氧化硅与ABS树脂反应、填充，从而更有利于发挥各个成份的作用以及各成份之间相互的作用，从而提升ABS塑料衣架的强度和耐用性；紫外线吸收剂和抗氧化剂的加入既可以避免日晒对ABS塑料衣架长期产生的影响色泽，又抑制了ABS塑料本身产生自热反应，从而使制备得到的ABS塑料衣架更耐用，且能够抑制细菌，提升衣架的品质。
可选的，步骤（2）中所述熔融的压强为3000-5000Pa，温度为300-400℃。
通过采用上述技术方案，采用高温、高压进行熔融，不仅可以加快熔融速度，而且还能够促进各个成份之间相互反应，更有利于对提升ABS塑料衣架的强度和耐用性。
可选的，步骤（3）中所述的搅拌温度为150-250℃。
通过采用上述技术方案，在150-250℃的温度下进行搅拌，可以使各个成份更好的混合均匀。
可选的，步骤（4）中所述的冷却降温速度为20-35℃/min。
通过采用上述技术方案，采用20-35℃/min的降温速度，降温到25-30℃，可以使缓慢降温， 可以使ABS塑料在降温过程中受热均匀，更有利于提升所制得的ABS塑料衣架的承重力、耐用性，从而提升产品的性能。
步骤（5）中所述的烘干在70-90℃的温度下烘干10-15h。
通过采用上述技术方案，在70-90℃的温度下烘干10-15h，可以使ABS塑料衣架完全烘干，提高ABS塑料衣架的热稳定性，断裂伸长率，从而使得制备得到的衣架承重能力更强。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用聚甲基丙烯酸甲酯、纳米铜粉、玻璃纤维、二氧化硅、磷酸二氢钠、磷酸铯、马来酸酐、紫外线吸收剂、抗氧化，各个成份之间相互作用，不仅提高了制备得到的ABS塑料衣架的强度，使衣架承重能力更强，而且还使ABS塑料衣架更抗老化、更抑菌，从而延长衣架的使用寿命，使得承载强度达到38.29MPa以上。
2、本申请中添加氧化钠含量为13-25％的玻璃纤维，可以增强ABS塑料衣架的柔韧性，从而有效避免了塑料衣架易断裂的问题，使衣架更耐用，延长了衣架的使用时间。
3、本申请的方法，通过高温高压熔融且缓慢降温的方式，使ABS塑料衣架各个成分紧密结合，提升了衣架的强度，使承重能力更强，对于一些较重的衣物也能够承载，且不会变形，从而提升了衣架的性能以及使用寿命。
实施例
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。本实施例所采用的原料均为市面上常见的原料，其中ABS树脂：生产厂家：奇美实业股份有限公司，生产型号：PA-747；
聚甲基丙烯酸甲酯：生产厂家：济南奥晖化工有限公司，生产型号：MMA；
纳米铜粉：生产厂家：北京德科岛金科技有限公司，生产型号：DK-Cu-001；
玻璃纤维：生产厂家：江阴万千化学品有限公司，生产型号：万千；
二氧化硅：生产厂家：山东省寿光市昌泰微纳化工厂，生产型号：Type；
磷酸二氢钠：生产厂家：江西百盈生物技术有限公司，生产型号：江西百盈；
磷酸铯：生产厂家：南京泰业化工新材料有限公司，生产型号：磷酸铯；
马来酸酐：生产厂家：山东隆汇化工有限公司，生产型号：顺酐。
实施例1
一种高强度抗菌耐用的ABS塑料衣架，包括以下原料，ABS树脂75kg、聚甲基丙烯酸甲酯18kg、纳米铜粉3kg、玻璃纤维6kg、二氧化硅5kg、磷酸二氢钠2kg、磷酸铯2.5kg、马来酸酐3kg、紫外线吸收剂6.5kg、抗氧化剂4kg、分散剂3kg。
其中紫外线吸收剂为紫外线吸收剂UV-531；抗氧化剂为2,6二叔丁基对甲酚0.8kg、硫代二丙酸二月桂酸酯3.5kg；分散剂为硬脂酸1kg、石蜡2kg。
一种高强度抗菌耐用的ABS塑料衣架，其制备方法包括以下步骤：将ABS树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、马来酸酐、纳米铜粉、玻璃纤维、二氧化硅放入反应釜中，在4000Pa的压强、350℃的条件下熔融，并搅拌均匀，搅拌均匀后加入分散剂、紫外线吸收剂和抗氧化剂200℃的温度下搅拌均匀，然后将搅拌后的物质放入衣架模具中，以30℃/min的速度降温至28℃，降温后切割成型并喷涂水性塑胶漆，然后在80℃的温度下烘干12h得到高强度耐用的ABS塑料衣架。
实施例2
与实施例1的区别：ABS树脂65kg、聚甲基丙烯酸甲酯20kg、纳米铜粉2kg、玻璃纤维7kg、二氧化硅3kg、磷酸二氢钠3kg、磷酸铯1kg、马来酸酐5kg、紫外线吸收剂3kg、抗氧化剂6kg、分散剂1kg。
实施例3
与实施例1的区别：ABS树脂90kg、聚甲基丙烯酸甲酯15kg、纳米铜粉5kg、玻璃纤维4kg、二氧化硅8kg、磷酸二氢钠0.5kg、磷酸铯4kg、马来酸酐1kg、紫外线吸收剂10kg、抗氧化剂2kg、分散剂5kg。
实施例4
与实施例1的区别：紫外线吸收剂为紫外线吸收剂UVP-327；抗氧化剂为2,6二叔丁基对甲酚0.5kg、硫代二丙酸二月桂酸酯3.5kg；分散剂为硬脂酸1kg、石蜡1kg、白油1kg。
实施例5
与实施例1的区别：紫外线吸收剂为紫外线吸收剂UVP-327 3kg和水杨酸苯酯3.5kg；抗氧化剂为2,6二叔丁基对甲酚1kg、硫代二丙酸二月桂酸酯3kg；分散剂为石蜡3kg。
实施例6
与实施例1的区别：将ABS树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、马来酸酐、纳米铜粉、玻璃纤维、二氧化硅放入反应釜中，在3000Pa的压强、400℃的条件下熔融，并搅拌均匀，搅拌均匀后加入分散剂、紫外线吸收剂和抗氧化剂在150℃的温度下搅拌均匀。
实施例7
与实施例1的区别：将ABS树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、马来酸酐、纳米铜粉、玻璃纤维、二氧化硅放入反应釜中，在5000Pa的压强、300℃的条件下熔融，并搅拌均匀，搅拌均匀后加入分散剂、紫外线吸收剂和抗氧化剂在250℃的温度下搅拌均匀。
实施例8
与实施例1的区别：将搅拌后的物质放入衣架模具中，以20℃/min的速度降温至30℃，降温后切割成型并喷涂水性塑胶漆，然后在70℃的温度下烘干15h。
实施例9
与实施例1的区别：将搅拌后的物质放入衣架模具中，以35℃/min的速度降温至25℃，降温后切割成型并喷涂水性塑胶漆，然后在90℃的温度下烘干10h。
实施例10
与实施例1的区别：将ABS树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、马来酸酐、纳米铜粉、玻璃纤维、二氧化硅放入反应釜中，在1000Pa的压强、100℃的条件下熔融。
实施例11
与实施例1的区别：将ABS树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、马来酸酐、纳米铜粉、玻璃纤维、二氧化硅放入反应釜中，在6000Pa的压强、800℃的条件下熔融。
实施例12
与实施例1的区别：将搅拌后的物质放入衣架模具中，以5℃/min的速度降温至25℃，降温后切割成型并喷涂水性塑胶漆，然后在30℃的温度下烘干20h。
实施例13
与实施例1的区别：将搅拌后的物质放入衣架模具中，以80℃/min的速度降温至25℃，降温后切割成型并喷涂水性塑胶漆，然后在150℃的温度下烘干10h。
对比例
对比例1
与实施例1的区别：ABS树脂50kg、聚甲基丙烯酸甲酯30kg。
对比例2
与实施例1的区别：ABS树脂150kg、聚甲基丙烯酸甲酯5kg。
对比例3
与实施例1的区别：不添加纳米铜粉、玻璃纤维。
对比例4
与实施例1的区别：不添加磷酸二氢钠、磷酸铯、马来酸酐。
对比例5
与实施例1的区别：紫外线吸收剂1kg，抗氧化剂0.5kg。
对比例6
与实施例1的区别：紫外线吸收剂15kg，抗氧化剂10kg。
对比例7
将PA66 27.5kg，ABS 77.5kg，抗氧剂1010 3kg，聚丙烯接枝马来酸酐17.5kg，二氧化钛0.5kg混合后投入至高速搅拌机中，温度设定为165℃，持续时间为150min后放置在成型机模具上，待其冷却定型后，得到衣架粗胚，将衣架粗胚放置在涂漆机内，喷涂无毒水性塑胶漆，待其干燥冷却后，得到环保型塑料衣架。
性能检测试验
测量实施例1-13和对比例1-7的承载强度、拉伸强度、抗菌性。
检测方法/试验方法
承载强度按照《GBT14484-2008 塑料 承载强度的测定》方法进行测定，拉伸强度按照《GB/T 1040.1-2018 塑料 拉伸性能的测定》的方法进行测定，抗菌性的具体方法为：切取制备得到的ABS塑料衣架直径为1cm、厚度为1mm的圆片放入琼脂培养基中进行培养，将培养基放入25℃的恒温箱中培养5d，观察并统计细菌增长率。测定结果详见表1。
其中琼脂培养基为：将新鲜牛肉500g切碎或搅碎，加水1000ml，放4℃冰箱浸泡过夜，然后煮30min，放凉，使残余的脂肪凝固，再用滤纸过滤，将滤液补足为原量，然后加入蛋白胨10g、氯化钠5g，加热溶解，放凉，调节pH为7.2，分装于三角烧瓶中，在15磅压力和121℃温度下，高压蒸气灭菌20-30min，得到琼脂培养基。
表1 ABS塑料衣架性能测试结果
承载强度（MPa） 拉伸强度（MPa） 细菌增长率（％）
实施例1 40.37 45.29 9.13
实施例2 39.85 45.26 9.35
实施例3 39.66 45.21 9.46
实施例4 38.79 45.04 9.28
实施例5 39.58 45.19 9.39
实施例6 38.47 43.18 9.42
实施例7 38.29 43.07 9.57
实施例8 39.25 44.96 9.48
实施例9 38.87 43.25 9.29
实施例10 30.06 37.98 12.35
实施例11 31.18 39.53 12.16
实施例13 30.27 38.21 11.67
实施例12 32.38 39.89 12.59
对比例1 28.49 36.18 13.57
对比例2 26.46 32.47 30.26
对比例3 20.18 28.34 65.32
对比例4 24.06 30.67 25.78
对比例5 32.35 39.52 18.67
对比例6 31.67 37.69 15.35
对比例7 18.93 20.47 83.06
结合实施例1-5和对比例7并结合表1可以看出，其中实施例1-9为采用本申请方式制备得到的ABS塑料衣架，对比例7为现有技术中常见的一种制备ABS塑料衣架的方式，而采用本申请的中以ABS树脂65-90份、聚甲基丙烯酸甲酯15-20份、纳米铜粉2-5份、玻璃纤维4-7份、二氧化硅3-8份、磷酸二氢钠0.5-3份、磷酸铯1-4份、马来酸酐1-5份、紫外线吸收剂3-10份、抗氧化剂2-6份、分散剂1-5份为原料制备得到的高强度抗菌耐用的ABS塑料衣架，其承载强度、拉伸强度和抗菌性均显著的提升了，使得承载强度达到38.29MPa以上、拉伸强度达到43.07MPa以上、细菌增长率降低为9.57％以下。
结合实施例1-3以及对比例1-6并结合表1可以看出，改变高强度抗菌耐用的ABS塑料衣架的原料配比以及原料成分，均会影响最终得到的塑料衣架的承载强度、拉伸强度和抗菌性。在本申请的实施例中，选择采用ABS树脂75kg、聚甲基丙烯酸甲酯18kg、纳米铜粉3kg、玻璃纤维6kg、二氧化硅5kg、磷酸二氢钠2kg、磷酸铯2.5kg、马来酸酐3kg、紫外线吸收剂6.5kg、抗氧化剂4kg、分散剂3kg制备得到ABS塑料衣架使得衣架的承载强度、拉伸强度和抗菌性达到最好，其中承载强度达到40.37MPa、拉伸强度达到45.29MPa、细菌增长率仅为9.13％。显著提升了ABS塑料衣架的承重能力以及抗菌性能。
结合实施例1和实施例6-13并结合表1可以看出，在制备ABS塑料衣架过程中，对于任何制备条件的改变均会对最终得到的ABS塑料衣架的性能产生影响，过高或过低的熔融温度、压强、降温速度都会影响ABS塑料衣架的性能，而在本申请的实施例中，选择将ABS树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、马来酸酐、纳米铜粉、玻璃纤维、二氧化硅放入反应釜中，在4000Pa的压强、350℃的条件下熔融，并搅拌均匀，搅拌均匀后加入分散剂、紫外线吸收剂和抗氧化剂200℃的温度下搅拌均匀，然后将搅拌后的物质放入衣架模具中，以30℃/min的速度降温至28℃，降温后切割成型并喷涂水性塑胶漆，然后在80℃的温度下烘干12h的制备方法得到的ABS塑料衣架的承载强度、拉伸强度和抑菌性能达到最高。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种高强度抗菌耐用的ABS塑料衣架，其特征在于，包括以下重量份数的原料：ABS树脂65-90份、聚甲基丙烯酸甲酯15-20份、纳米铜粉2-5份、玻璃纤维4-7份、二氧化硅3-8份、磷酸二氢钠0.5-3份、磷酸铯1-4份、马来酸酐1-5份、紫外线吸收剂3-10份、抗氧化剂2-6份、分散剂1-5份。
2.根据权利要求1所述的一种高强度抗菌耐用的ABS塑料衣架，其特征在于：所述紫外线吸收剂为紫外线吸收剂UV-531、紫外线吸收剂UVP-327和水杨酸苯酯中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种高强度抗菌耐用的ABS塑料衣架，其特征在于：所述抗氧化剂包括以下重量份数的原料：2,6二叔丁基对甲酚0.5-1份和硫代二丙酸二月桂酸酯1.5-5份。
4.根据权利要求1所述的一种高强度抗菌耐用的ABS塑料衣架，其特征在于：所述分散剂为硬脂酸、石蜡、白油中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种高强度抗菌耐用的ABS塑料衣架，其特征在于：所述玻璃纤维中氧化钠含量为13-25％。
6.根据权利要求1-4任一项所述的一种高强度抗菌耐用的ABS塑料衣架的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按照重量份数称ABS树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、纳米铜粉、玻璃纤维、二氧化硅、磷酸二氢钠、磷酸铯、马来酸酐、紫外线吸收剂、抗氧化剂、分散剂；
（2）将ABS树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、马来酸酐、纳米铜粉、玻璃纤维、二氧化硅熔融，并搅拌均匀；
（3）将分散剂、紫外线吸收剂和抗氧化剂中加入步骤（2）中熔融后的物质，搅拌均匀；
（4）将步骤（3）得到的物质放入模具中，冷却至25-30℃，切割成型；
（5）将切割后的塑料制品喷涂水性塑胶漆，烘干后得到高强度耐用的ABS塑料衣架。
7.根据权利要求6所述的一种高强度抗菌耐用的ABS塑料衣架的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述熔融的压强为3000-5000Pa，温度为300-400℃。
8.根据权利要求6所述的一种高强度抗菌耐用的ABS塑料衣架的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述的搅拌温度为150-250℃。
9.根据权利要求6所述的一种高强度抗菌耐用的ABS塑料衣架的制备方法，其特征在于：步骤（4）中所述的冷却降温速度为20-35℃/min。
10.根据权利要求6所述的一种高强度抗菌耐用的ABS塑料衣架的制备方法，其特征在于：步骤（5）中所述的烘干在70-90℃的温度下烘干10-15h。
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