CN112745622B

CN112745622B - 一种白色抗菌的aes/pbat合金材料及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN112745622B
Application number: CN202011493777.8A
Authority: CN
Inventors: 陈日平; 黄险波; 叶南飚; 杨霄云; 付锦锋; 何超雄; 官焕祥
Original assignee: Kingfa Science and Technology Co Ltd
Current assignee: Kingfa Science and Technology Co Ltd
Priority date: 2020-12-16
Filing date: 2020-12-16
Publication date: 2022-08-19
Anticipated expiration: 2040-12-16
Also published as: CN112745622A

Abstract

本发明公开了一种白色抗菌AES/PBAT合金材料及其制备方法和应用。所述AES/PBAT合金材料包括如下按重量份计算的组分；AES树脂40～65份；PBAT树脂20～45份；抗菌剂0.3～5份；钛白粉3～15份；成核剂0.1～1份；相容剂3～8份；润滑剂0.1～2份；所述抗菌剂为银系抗菌剂或银锌复合型抗菌剂；所述PBAT树脂在温度为190℃，负荷为5Kg条件下的熔融指数大于等于5g/10min；制备所述AES/PBAT合金材料采用的混合装置的转速小于等于300rpm。所述AES/PBAT合金材料的白度L值大于90，色差值小于等于0.5，抗菌率大于90％，能够应用于医疗设备、玩具、游戏机或家用电器中。

Description

一种白色抗菌的AES/PBAT合金材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及工程塑料技术领域，更具体地，涉及一种白色抗菌的AES/PBAT合金材料及其制备方法和应用。

背景技术

塑料材料由于其易成型、外观多样、价格便宜等，在日常生活中的应用越来越多。冰箱、空调、洗衣机等家电主要是白色系，其颜色L值一般＞90。随着生活水平的提高，人们对健康的要求也逐渐提高。家用电器、玩具、游戏机、医疗设备等经常与人接触的塑料材料，逐渐提出了抗菌的要求。

塑料材料本身并不能抗菌，要实现抗菌的功能，只能外加抗菌剂制备成抗菌塑料。银系抗菌剂具有安全性高、抗菌谱广、杀菌效率高、使用寿命长、不易产生抗药性等特点，已成为近年来无机抗菌材料研究和应用领域的一大热点。然而，在塑料改性过程中，抗菌剂载体中的银离子(Ag⁺)易被转化成单质银、Ag₂O或Ag₂S，导致银系抗菌剂变色(主要是变灰、变黑)，引起白色抗菌材料在着色过程中颜色不稳定。因此，如何解决银系抗菌剂的变色问题是制备得到白色抗菌合金材料的关键点。

中国专利(CN107722486A)公开了一种耐候抗菌防霉AES材料及其制备方法，采用银离子抗菌剂来提高AES材料的抗菌性，但是其没有解决体系中银离子变色引起材料色差的问题。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述银离子抗菌剂易变色的缺陷，提供一种白色抗菌的AES/PBAT合金材料的制备方法。

本发明的另一目的在于提供所述白色抗菌的AES/PBAT合金材料。

本发明的另一目的在于提供所述白色抗菌的AES/PBAT合金材料的应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种白色抗菌AES/PBAT合金材料，包括如下按重量份计算的组分；

所述抗菌剂为银系抗菌剂或银锌复合型抗菌剂，所述抗菌剂由抗菌剂载体覆盖；

所述PBAT树脂在温度为190℃，负荷为5Kg条件下的熔融指数大于等于5g/10min；

制备所述AES/PBAT合金材料采用的混合装置的混合转速小于等于300rpm。

一般地，在制备AES复合材料过程中，为了使各组分充分混合均匀以及考虑生产效率，混合装置的转速都采用高混机进行混合，转速大于400rpm。

另外，由于挤出机内部处于密闭环境，空气含量少，挤出机的转速对抗菌剂的影响较小。

发明人意外的发现，当混合装置的转速设置在小于等于300rpm制备得到的合金材料中的银离子抗菌剂不被破坏，能够有效防止银离子变色；这是因为合金材料的粘度能够保持较低水平，配合混合装置的低转速，银离子抗菌剂受到的剪切应力小；另外，通过选定熔融指数大于等于5g/10min的PBAT树脂，能够使得合金材料的粘度保持较低水平，受到的剪切力就会变弱，抗菌剂不易被破坏。

所述抗菌剂载体为常规载体，例如沸石载体、磷酸锆载体或玻璃载体。

优选地，所述混合装置的转速为50～200rpm，当所述混合装置的转速在50～200rpm能保持较好的生产效率，若转速低于50rpm，混合周期太长，生产效率低；若转速高于200rpm，抗菌剂受到剪切力造成破坏的风险增加。

优选地，所述PBAT树脂在温度为190℃，负荷为5Kg条件下的熔融指数小于等于15g/10min。

所述PBAT树脂的熔融指数若大于15g/10min，会影响合金材料的力学性能。

优选地，所述钛白粉为金红石型钛白粉。

优选地，所述成核剂为纳米蒙脱土或纳米滑石粉。

优选地，所述相容剂为苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯-丙烯腈-马来酸酐共聚物、乙烯-丙烯酸酯-缩水甘油酯共聚物、乙烯-缩水甘油酯或乙烯-丙烯酸正丁酯-缩水甘油酯共聚物中的一种。

所述润滑剂为乙烯基双硬脂酰胺、聚硅氧烷、硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸锌、PE蜡、PP蜡或乙撑双硬脂酰胺中的一种。

优选地，所述合金材料还包括抗氧剂0.1～2份和/或耐候剂0.1～2份。

所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸脂类抗氧剂中的一种或几种的复配物，例如抗氧剂1010、抗氧剂168。

所述耐候剂为受阻胺类光稳定剂或苯并三唑类紫外光吸收剂中的一种或几种的复配物，例如光稳定剂944、紫外光吸收剂234。

所述白色抗菌AES/PBAT合金材料的制备方法，包括如下步骤：

S1.将AES树脂、PBAT树脂、抗菌剂、钛白粉、成核剂、相容剂、润滑剂在混合装置中混合均匀，得到预混料；若含有抗氧剂、耐候剂时，在步骤S1中加入；

S2.将步骤S1中的预混料在挤出机中进行熔融、挤出，加工得到所述AES/PBAT合金材料。

优选地，所述挤出机的转速为50～400rpm。

所述白色抗菌AES/PBAT合金材料在制备医疗设备、玩具、游戏机或家用电器中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过在AES体系中引入特定熔融指数的PBAT树脂，并配合混合装置的转速设置小于等于300rpm可以制备得到颜色稳定的白色抗菌AES/PBAT合金，其白度L值大于90，色差值小于等于0.5，抗菌率大于90％，能够应用于医疗设备、玩具、游戏机或家用电器中。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，但本发明的实施方式不限于此。

本发明所采用的试剂、方法和设备，如无特殊说明，均为本技术领域常规试剂、方法和设备。

以下实施例及对比例中采用的原料如下：

AES树脂：ESA30,UMG ABS,Ltd；

PBAT树脂A：BT12-203，CCP GrouP，熔融指数5g/10min；

PBAT树脂B：B302，珠海万通化工有限公司，熔融指数10g/10min；

PBAT树脂C：B305，珠海万通化工有限公司，熔融指数15g/10min；

PBAT树脂D：B306，珠海万通化工有限公司，熔融指数20g/10min；

PBAT树脂E：BT02-203，CCP GrouP,熔融指数2g/10min；

抗菌剂A：银系抗菌剂，IONPURE IPS3，石塚硝子；

抗菌剂B：银锌复合抗菌剂，IONPURE ZCF，石塚硝子；

抗菌剂载体：玻璃载体；

相容剂：苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯，SAG-002，南通日之升高分子新材料科技有限公司；

钛白粉A：金红石型钛白粉R103，杜邦公司；

钛白粉B：金红石型钛白粉RCL-69,Cristal Pigment Australia Ltd；

成核剂：纳米滑石粉，HTPUltra5L，辽宁艾海意米矿业有限公司；

润滑剂：乙烯基双硬脂酰胺，EBS BEAD，KLK Emmerich Gmbh；

抗氧剂：受阻酚类抗氧剂，RIANOX 1010；亚磷酸脂类抗氧剂，RIANOX 168；天津利安隆新材料股份有限公司。

下面结合实施例和对比例来详细说明本发明。

下面实施例和对比例均通过以下方法制备白色抗菌AES/PBAT合金材料，按照表1～4的重量比称取各组分；具体步骤如下：

S1.将AES树脂、PBAT树脂、抗菌剂、钛白粉、成核剂、相容剂、润滑剂抗氧剂、耐候剂在混合装置中混合均匀，得到预混料；

实施例1～9

表1实施例1～9的配方(份)

实施例10～16

表2实施例10～16的配方(份)

实施例17～22

表3实施例17～22的配方(份)

对比例1～2

表4对比例1～2的配方(份)

	对比例1	对比例2
			混合机转速/rpm	400	100
AES树脂	50	50
			PBAT树脂A	45	—
PBAT树脂E	—	45
			抗菌剂A	0.5	0.5
钛白粉A	5	5
			成核剂	0.5	0.5
相容剂	4	4
			润滑剂	1	1

将上述实施例和对比例制备得到的白色抗菌AES/PBAT合金材料进行以下性能测试，测试所参照标准和方法如下：

白度L值：每个配方重复三次，每次取样注塑成60*60*2mm的方板，用X.Rite的Color-Eye 7000A测色仪测试L值，取三次的平均值；

色差△E：每个配方重复三次，每次取样注塑成60*60*2mm的方板，用Color-Eye7000A测试三次的色差△E，取最大值。色差△E≤0.5判定为颜色稳定；

抗菌率：根据GB 21551-2010进行测试，抗菌率≥90％评价为有抗菌作用。

表5实施例和对比例的测试数据

	白度L值	色差△E	抗菌率％
				实施例1	94.5	0.1	＞90
实施例2	94.3	0.2	＞90
				实施例3	94.5	0.2	＞90
实施例4	94.3	0.3	＞90
				实施例5	94.2	0.5	＞90
实施例6	94.3	0.1	＞90
				实施例7	94.4	0.2	＞90
实施例8	94.5	0.1	＞90
				实施例9	94.5	0.1	＞90
实施例10	94.2	0.5	＞90
				实施例11	94.3	0.4	＞90
实施例12	94.5	0.3	＞90
				实施例13	94.5	0.1	＞90
实施例14	94.4	0.3	＞90
				实施例15	94.4	0.3	＞90
实施例16	94.4	0.2	＞90
				实施例17	94.5	0.1	＞90
实施例18	94.2	0.2	＞90
				实施例19	94.3	0.2	＞90
实施例20	94.2	0.3	＞90
				实施例21	94.4	0.2	＞90
实施例22	94.2	0.2	＞90
				对比例1	93.1	1.5	＜90
对比例2	93.5	1.2	＜90

从实施例1～6看，随着混合装置混合的转速增大，抗菌剂受到混合装置的剪切力增大，色差逐渐增大。但转速在小于等于300rpm范围内，色差均≤0.5。

从实施例2和7～9看，随着PBAT的熔融指数的增大，挤出机中熔体粘度逐渐降低，抗菌剂受到的剪切力变小，色差呈降低趋势。

从实施例2和10～12看，随着PBAT树脂的含量增加，熔体粘度降低，色差逐渐变小。

从实施例2和13～15看，随着AES树脂含量的增加，熔体粘度增加，色差逐渐变大。

从实施例17～20看，随着抗菌剂含量的增加，抗菌剂被破坏的几率增大，色差逐渐增大。

实施例21选择不同种类的抗菌剂也能实现上述效果，实施例22组合物中多加入一种抗氧剂也能实现上述效果。

从对比例1看，选择高转速时抗菌受到破坏，材料色差明显增大，抗菌效果达不到90％；从对比例2看，当PBAT的特性粘度为2g/10min时，材料粘度增大，抗菌剂受到剪切破坏，材料色差明显增大，抗菌效果达不到90％。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims

1.一种白色抗菌AES/PBAT合金材料，其特征在于，包括如下按重量份计算的组分；

制备所述AES/PBAT合金材料采用的混合装置的转速小于等于300rpm。

2.如权利要求1所述白色抗菌AES/PBAT合金材料，其特征在于，所述混合装置的转速为50～200rpm。

3.如权利要求1所述白色抗菌AES/PBAT合金材料，其特征在于，所述PBAT树脂在温度为190℃，负荷为5Kg条件下的熔融指数小于等于15g/10min。

4.如权利要求1所述白色抗菌AES/PBAT合金材料，其特征在于，所述钛白粉为金红石型钛白粉。

5.如权利要求1所述白色抗菌AES/PBAT合金材料，其特征在于，所述成核剂为纳米蒙脱土或纳米滑石粉。

6.如权利要求1所述白色抗菌AES/PBAT合金材料，其特征在于，所述相容剂为苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯-丙烯腈-马来酸酐共聚物、乙烯-丙烯酸酯-缩水甘油酯共聚物或乙烯-缩水甘油酯中的一种。

7.如权利要求1所述白色抗菌AES/PBAT合金材料，其特征在于，所述合金材料还包括抗氧剂0.1～2份和/或耐候剂0.1～2份。

8.如权利要求1～7任一项所述白色抗菌AES/PBAT合金材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.将AES树脂、PBAT树脂、抗菌剂、钛白粉、成核剂、相容剂、润滑剂、在混合装置中混合均匀，得到预混料；若含有抗氧剂、耐候剂时，在步骤S1中加入；

9.如权利要求8所述白色抗菌AES/PBAT合金材料的制备方法，其特征在于，所述挤出机的转速为50～400rpm。

10.权利要求1～7任一项所述白色抗菌AES/PBAT合金材料在制备医疗设备、玩具、游戏机或家用电器中的应用。