CN112795101A - 防霉抗菌木塑材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防霉抗菌木塑材料，包括如下重量份组分:第一聚丙烯树脂40‑60份；第二聚丙烯树脂10‑20份；线性低密度聚乙烯10‑20份；植物纤维10‑30份；短玻纤10‑20份；偶联剂0.5‑1.0份；增韧剂8‑12份；相容剂3‑5份；二氧化钛1‑3份；抗氧剂0.5份；抗菌防霉剂4‑5份和遮味剂1‑2份。第一聚丙烯树脂为无规共聚聚丙烯熔体，流动速率为50‑70g/10min。第二聚丙烯树脂的悬臂梁冲击冲击强度45‑60KJ/㎡。植物纤维为苎麻、白杨木粉、稻谷壳中的一种或几种。抗菌防霉剂为银离子和纳米氧化锌复配而成，所述纳米氧化锌为棒状形貌。本发明防霉抗菌木塑材料具有较好的表面效果，在高湿环境下不长霉，有效降低了木塑制品气味问题。
Description
技术领域
本发明涉及材料领域，具体涉及一种防霉抗菌木塑材料。
背景技术
材料是现代工业的骨肉，是现代文明的重要物质基础，近半个世纪以来，复合材料作为新材料领域中的后起之秀得到长足的发展。目前纤维增强复合材料主要用短玻纤等化学纤维增强基体，加工困难、耗能大、不可回收且被认为含有致癌物质。
随着全球环保意识的强化和“绿色工程”的兴起，以植物纤维为主要填料，聚合物作为基料的复合材料凭借绿色环保节省资源和优异的使用性能，受到工业发达国家的高度重视，得到飞速的发展。但是由于植物复合材料自身的一些缺陷，致使植物纤维在应用方面受到了极大限制，目前国内外较为成熟的应用主要是通过挤出成型制造一些低附加值的产品。
如何扩大植物纤维复合材料的应用范围提高其价值成为国内外亟待解决的问题。另外随着环保意识的提高和汽车轻量化需求，汽车制作业亟需一种环保、质轻的新型复合材料来满足其市场需求，但是目前大部分的汽车内外饰件都采取注塑成型，如果能开发一种可以满足注塑成型需求的低气味防霉木塑材料，不仅可以扩大植物纤维复合材料的应用范围，更能够给汽配行业带来新的革命。开发注塑用木塑材料可以扩大木塑环保材料的的使用范围，对环境保护、节约资源有巨大的社会、经济效益。
发明内容
为了克服现有技术中的缺陷，本发明提供了一种防霉抗菌木塑材料，其具有较好的表面效果，在高湿环境下不长霉，有效降低了木塑制品气味问题。
本发明公开了一种防霉抗菌木塑材料，包括如下重量份组分:
第一聚丙烯树脂40-60份；第二聚丙烯树脂10-20份；线性低密度聚乙烯10-20份；植物纤维10-30份；短玻纤10-20份；偶联剂0.5-1.0份；增韧剂8-12份；相容剂3-5份；二氧化钛1-3份；抗氧剂0.5份；抗菌防霉剂4-5份；遮味剂1-2份；
其中，所述第一聚丙烯树脂为无规共聚聚丙烯熔体，流动速率为50-70g/10min；
所述第二聚丙烯树脂的悬臂梁冲击强度45-60KJ/㎡；
所述植物纤维为苎麻、白杨木粉、稻谷壳中的一种或几种；
所述抗菌防霉剂为银离子和纳米氧化锌复配而成，所述纳米氧化锌为棒状形貌。
作为优选，所述线性低密度聚乙烯的流动速率为15-30g/10min。
作为优选，所述植物纤维为稻谷壳，所述稻谷壳的长度为2-5mm。
作为优选，所述纳米氧化锌的尺寸为15×50nm，比表面积为50-70m2/g。
作为优选，所述抗氧剂由四-[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三-(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯按照质量比为1:1-2复配而成。
作为优选，所述遮味剂为沸石粉、乙烯脲和水按照质量比8:0.6:1复配而成。
本发明还提供了一种防霉抗菌木塑材料的制备方法，包括以下步骤：
将植物纤维和偶联剂在90-95℃下，搅拌30-60min，以对植物纤维进行表面活化处理；
将表面活化处理后的植物纤维、第一聚丙烯树脂、第二聚丙烯树脂、线性低密度聚乙烯、增韧剂、相容剂、二氧化钛、抗氧剂、抗菌防霉剂和遮味剂混合均匀，得到混合料；
将混合料置于双螺杆挤出机的加料斗中，将短玻纤通过侧喂料方式添加至机台，挤出造粒，其中，双螺杆挤出机一区温度80-90℃，二区温度180-230℃，三区温度180-230℃，四区温度180-230℃，五区温度160-170℃，六区温度160-170℃，七区温度160-170℃，八区温度160-170℃，机头温度170-185℃，螺杆长径比为40:1。
作为优选，所述短玻纤从双螺杆挤出机的五区加入。
本发明的有益效果如下：本发明防霉抗菌木塑材料通过添加流动速率为50-70g/10min的高流动性无规共聚聚丙烯熔体，使得本发明材料可使用普通模具、设备直接注塑加工，较普通材料而言，注塑后的制品表面不会产生料花等缺陷。
本发明防霉抗菌木塑材料通过添加无机防霉助剂，可克服传统材料在高湿环境下的长霉问题。本发明的抗菌防霉剂为银离子和纳米氧化锌复配，本发明结合了这两类抗菌剂的优点，采用少量溶出型抗菌剂银离子，同纳米氧化锌复配，银离子提供迅捷的短效抗菌防霉效果，纳米氧化锌提供长期的抗菌防霉效果，由于银离子的添加量特别少，从而不会产生明显的皮肤刺激性同生物毒性。
本发明选用具有规律棒状晶型的纳米氧化锌，其尺寸为15×50nm，因其特有的棒状形貌，能够产生更多的自由电子，从而产生强力的催化功能。本发明纳米氧化锌的比表面积达到60m2/g，巨大的比表面积使得纳米氧化锌粉体同菌体的接触面积更大，从而拥有更佳的抗菌防霉效果。
本发明防霉抗菌木塑材料通过添加木塑材料专用的遮味剂，通过吸附分解有效降低了木塑制品的气味问题，规避了传统木塑材料因气味问题而无法在汽车内饰件大规模应用的问题。
本发明防霉抗菌木塑材料通过添加苎麻、白杨木粉、稻谷壳中的一种或者几种作填充，较传统植物纤维而言，这几种植物纤维中果胶成分较低，从而耐温效果更为出色，避免了注塑时植物纤维高温降解造成的产品缺陷。
本发明防霉抗菌木塑材料在制备时，将短玻纤通过侧喂料方式添加至机台，经熔融挤出造粒。通过侧喂料的方式喂料，同主喂料相比，缩短了短玻纤在机筒中的剪切距离，避免了短玻纤被过度剪切造成强度下降；另外，通过将侧喂料设置在设备的第五区，基体树脂经过2-4区的加热和剪切的共同作用，已经完全熔融，侧喂的短玻纤一进入机筒，就被熔融的基体树脂包裹，进一步规避了短玻纤被剪碎造成材料强度不足的问题。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例作详细说明如下。
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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1-4和对比例1-4中材料的具体成分和用量见下表1，各组分的用量以重量份计。
表1
上述实施例和对比例中涉及的组分具体为：
第一聚丙烯树脂为无规共聚聚丙烯熔体，流动速率60g/10min。
第二聚丙烯树脂的悬臂梁冲击冲击强度45-60KJ/㎡。
线性低密度聚乙烯的流动速率为15-30g/10min。
短玻纤为巨石508C。
植物纤维为稻谷壳，稻谷壳的长度为2-5mm。
偶联剂为硅烷偶联剂KH-550。增韧剂为乙烯-辛烯共聚弹性体。相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，接枝率为0.8-1.0％。
抗氧剂由四-[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三-(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯按照质量比为1:2复配而成。抗氧剂四-[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯简称为抗氧剂1010，抗氧剂三-(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯简称为抗氧剂168。
抗菌防霉剂为银离子和纳米氧化锌按照重量比1:8复配而成，纳米氧化锌为棒状形貌。纳米氧化锌的尺寸为15×50nm，比表面积为50-70m2/g。
遮味剂为沸石粉、乙烯脲和水按照质量比8:0.6:1复配而成。
上述实施例和对比例中材料的制备方法为：
步骤一：按照表1中重量份，称取稻谷壳和硅烷偶联剂KH-550置于已预热至90-95℃的高混机中搅拌30-60min，得到经过硅烷偶联剂表面活化处理后的稻谷壳。
步骤二：按照表1中的重量份，分别称取线性低密度聚乙烯、第一聚丙烯树脂、第二聚丙烯树脂、表面活化处理后的稻谷壳、短玻纤、偶联剂、增韧剂、相容剂、二氧化钛、抗氧剂1010、抗氧剂168、抗菌防霉剂和遮味剂，放入高混机，高速混合均匀得到混合料；
其中，对比例1中不加相容剂、对比例2中不加二氧化钛、对比例3中不加遮味剂，对比例4中不加抗菌防霉剂。
步骤三、将步骤二中的混合料放入双螺杆挤出机的加料斗中，将短玻纤通过侧喂料方式添加至机台经熔融挤出造粒；侧喂料设置在双螺杆挤出机的五区，双螺杆挤出机一区温度80-90℃，二区温度180-230℃，三区温度180-230℃，四区温度180-230℃，五区温度160-170℃，六区温度160-170℃，七区温度160-170℃，八区温度160-170℃，机头温度170-185℃，螺杆长径比为40:1。
将上述实施例和对比例中制备好的材料样本进行性能测试，同时对两个市售产品同时进行性能测试。
表面效果评定：观察表面料花情况、表面浮纤情况。
气味测试：采用VDA270测试标准测试(80℃-2h)。
防霉等级测试：按照GB/T24346-2009进行。
测定结果见表2：
表2
本发明防霉抗菌木塑材料通过添加流动速率为50-70g/10min的高流动性无规共聚聚丙烯熔体，使得本发明材料可使用普通模具、设备直接注塑加工，较普通材料而言，注塑时制品表面不会产生料花等缺陷。
本发明防霉抗菌木塑材料通过添加无机防霉助剂，可克服传统材料在高湿环境下长霉问题。本发明抗菌防霉剂为银离子和纳米氧化锌复配。本发明选用具有规律棒状晶型的纳米氧化锌，尺寸为15×50nm，因其特有的棒状形貌，能够产生更多的自由电子，从而产生强力的催化功能。
市面上的氧化锌一般为无固定晶型结构的普通氧化锌，产生自由电子的功能很弱，甚至无法产生自由电子。本发明纳米氧化锌的比表面积达到60m2/g，巨大的比表面积使得纳米氧化锌粉体同菌体的接触面积更大，从而拥有更佳的抗菌防霉效果。
市面上的抗菌防霉剂一般都是银离子、铜离子为主，主要依赖离子溶出产生抗菌防霉的效果，市面上抗菌防霉剂的效果也较为出色，但其生物安全性较差，接触后容易产生过敏等问题。而本发明采用纳米氧化锌，生物安全性更高。但纳米氧化锌属于接触式抗菌，抗菌效率上较溶出型抗菌剂要差，因此本发明结合这两类抗菌剂的优点，采用少量溶出型抗菌剂银离子，同纳米氧化锌复配，银离子提供迅捷的短效抗菌防霉效果，纳米氧化锌提供长期的抗菌防霉效果，由于银离子添加量特别少，从而不会产生明显的皮肤刺激性同生物毒性。
本发明防霉抗菌木塑材料通过添加木塑材料专用的遮味剂，通过吸附分解有效降低了木塑制品的气味问题，规避了传统木塑材料因气味问题而无法在汽车内饰件大规模应用的问题。
本发明防霉抗菌木塑材料通过添加苎麻、白杨木粉、稻谷壳中的一种或者几种作填充，较传统植物纤维而言，这几种植物纤维中果胶成分较低，所以耐温效果更为出色，避免了注塑时植物纤维高温降解造成的产品缺陷。
本发明防霉抗菌木塑材料在制备时，将短玻纤通过侧喂料方式添加至双螺杆挤出机机台，经熔融挤出造粒。通过侧喂料的方式喂料，同主喂料相比，缩短了短玻纤在机筒中的剪切距离，避免了短玻纤被过度剪切造成强度下降；另外，通过将侧喂料设置在双螺杆挤出机设备的第五区，基体树脂经过2-4区的加热和剪切的共同作用，已经完全熔融，侧喂的短玻纤一进入机筒，就被熔融的基体树脂包裹，进一步规避了短玻纤被剪碎造成材料强度不足的问题。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种防霉抗菌木塑材料，其特征在于，包括如下重量份组分:
第一聚丙烯树脂40-60份；第二聚丙烯树脂10-20份；线性低密度聚乙烯10-20份；植物纤维10-30份；短玻纤10-20份；偶联剂0.5-1.0份；增韧剂8-12份；相容剂3-5份；二氧化钛1-3份；抗氧剂0.5份；抗菌防霉剂4-5份；遮味剂1-2份；
其中，所述第一聚丙烯树脂为无规共聚聚丙烯熔体，流动速率为50-70g/10min；
所述第二聚丙烯树脂的悬臂梁冲击强度45-60KJ/㎡；
所述植物纤维为苎麻、白杨木粉、稻谷壳中的一种或几种；
所述抗菌防霉剂为银离子和纳米氧化锌复配而成，所述纳米氧化锌为棒状形貌。
2.根据权利要求1所述的防霉抗菌木塑材料，其特征在于，所述线性低密度聚乙烯的流动速率为15-30g/10min。
3.根据权利要求1所述的防霉抗菌木塑材料，其特征在于，所述植物纤维为稻谷壳，所述稻谷壳的长度为2-5mm。
4.根据权利要求1所述的防霉抗菌木塑材料，其特征在于，所述纳米氧化锌的尺寸为15×50nm，比表面积为50-70m2/g。
5.根据权利要求1所述的防霉抗菌木塑材料，其特征在于，所述抗氧剂由四-[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三-(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯按照质量比为1:1-2复配而成。
6.根据权利要求1所述的防霉抗菌木塑材料，其特征在于，所述遮味剂为沸石粉、乙烯脲和水按照质量比8:0.6:1复配而成。
7.一种防霉抗菌木塑材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将植物纤维和偶联剂在90-95℃下，搅拌30-60min，以对植物纤维进行表面活化处理；
将表面活化处理后的植物纤维、第一聚丙烯树脂、第二聚丙烯树脂、线性低密度聚乙烯、增韧剂、相容剂、二氧化钛、抗氧剂、抗菌防霉剂和遮味剂混合均匀，得到混合料；
将混合料置于双螺杆挤出机的加料斗中，将短玻纤通过侧喂料方式添加至机台，挤出造粒，其中，双螺杆挤出机一区温度80-90℃，二区温度180-230℃，三区温度180-230℃，四区温度180-230℃，五区温度160-170℃，六区温度160-170℃，七区温度160-170℃，八区温度160-170℃，机头温度170-185℃，螺杆长径比为40:1。
8.根据权利要求7所述的防霉抗菌木塑材料的制备方法，其特征在于，所述短玻纤从双螺杆挤出机的五区加入。
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