CN113214564A - 一种高光泽的阻燃抗菌聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及聚丙烯复合材料领域，具体公开了一种高光泽的阻燃抗菌聚丙烯复合材料及其制备方法。一种高光泽的阻燃抗菌聚丙烯复合材料包括改性聚磷酸铵10‑15份，质量百分比浓度为2.5‑3.5wt%的壳聚糖溶液5‑7份，聚丙烯75‑85份，季戊四醇3‑5份，三聚氰胺3‑5份，相容剂3‑5份，成核剂0.5‑1.5份；其制备方法包括以下步骤，步骤1：取改性聚磷酸铵和壳聚糖溶液混合，搅拌1‑2h，过滤，洗涤，干燥；步骤2：将步骤1所得物和剩余原料加入双螺杆挤出机共混挤出，干燥。本申请能够在提升聚丙烯复合材料制品阻燃效果的同时也能够提升聚丙烯复合材料制品的光泽度。

Description

一种高光泽的阻燃抗菌聚丙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本申请涉及聚丙烯复合材料领域，更具体地说，它涉及一种高光泽的阻燃抗菌聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯是五大通用热塑性树脂中增长最快的品种之一，被广泛应用于工业生产和日常生活用品中。但由于自身结构的原因，聚丙烯遇火易燃烧、发热量高、燃烧速度快，并伴有发烟、滴落等现象，容易发生火灾。因此，在制备聚丙烯的过程中，需要向聚丙烯中加入阻燃剂以保证聚丙烯的阻燃性能。
适用于聚丙烯的阻燃剂通常包括溴系阻燃剂和无卤膨胀阻燃剂，其中溴系阻燃剂在阻燃的过程中产生大量的有害气体和烟雾，对环境造成二次污染；与溴系阻燃剂相比，膨胀阻燃剂对环境无污染，具有广泛的应用前景。膨胀阻燃剂由酸源、气源和炭源三部分组成，通常情况下，酸源为聚磷酸铵，炭源为季戊四醇，气源为含氮化合物，如尿素、三聚氰胺等。
150℃左右时，酸源分解产生能够酯化的多元醇和可以作为脱水剂的酸；在更高的温度下，酸与炭源发生酯化反应；与此同时，多元醇和酯发生反应，脱水炭化，形成无机物和炭残余物，气源发泡并促进体系发生反应，最终形成多孔泡沫焦炭层。多孔泡沫焦炭层使热量难于穿透凝胶相，阻止氧气进入燃烧区域，并阻止降解生成的气态或液态产物溢出材料表面。
针对上述技术，发明人认为：为了保证聚丙烯的阻燃效果，通常需要向聚丙烯中加入较多的聚磷酸铵和季戊四醇，但是，聚磷酸铵与聚丙烯的相容性差，向聚丙烯中加入过多聚磷酸铵和季戊四醇后，会影响聚丙烯制品的光泽度，另外，聚磷酸铵从聚丙烯中析出也会影响聚丙烯的光泽度。
发明内容
为了提升聚磷酸铵与聚丙烯的相容性，本申请提供一种高光泽的阻燃抗菌聚丙烯复合材料及其制备方法。
第一方面，本申请提供的一种高光泽的阻燃抗菌聚丙烯复合材料，采用如下的技术方案：
一种高光泽的阻燃抗菌聚丙烯复合材料，按重量份计，包括以下组分：改性聚磷酸铵10-15份，质量百分比浓度为2.5-3.5wt％的壳聚糖溶液5-7份，聚丙烯75-85份，季戊四醇3-5份，三聚氰胺3-5份，相容剂3-5份，成核剂0.5-1.5份；
其中，按重量份计，改性聚磷酸铵的制备方法包括以下步骤：
步骤1：取0.3-0.5份氮化碳置于15份体积分数为80-90％的乙醇溶液中，超声搅拌，然后加入1-3份聚磷酸铵，超声分散，得到聚磷酸铵的分散液；
步骤2：取镁盐0.2-0.4份、四氯化硅0.2-0.4份和十六烷基三甲基溴化铵0.1-0.2份的混合物置于5份碱性溶液中，然后加入疏水性硅烷偶联剂0.1-0.2份和氧化石墨烯0.05-0.1份，加热至60-80℃，反应2-5h；
步骤3：将步骤1所得物加热至60-80℃，边搅拌边向其中滴加步骤2所得物，搅拌1-2h，抽滤，洗涤，烘干。
通过采用上述技术方案，在碱性溶液的作用下，镁盐形成纳米级别的氢氧化镁并包覆在聚磷酸铵表面，四氯化硅形成纳米级别的二氧化硅并包覆在聚磷酸铵的表面。其中十六烷基三甲基溴化铵能够保证二氧化硅粒径保持在纳米级尺寸，减少纳米二氧化硅发生团聚的情况，保证纳米二氧化硅的分散性以及在聚磷酸铵表面包覆的均匀性。纳米级别的氢氧化镁以及二氧化硅能够改善聚磷酸铵的表面性质，改善聚磷酸铵与聚丙烯之间的相容性，改善聚丙烯的光泽度。同时氢氧化镁和二氧化硅以及十六烷基三甲基溴化铵能够与聚磷酸铵起到协同的阻燃效果，提升聚丙烯制品的阻燃性。二氧化硅的增效阻燃作用主要是固相中的物理相互作用引起的，二氧化硅在燃烧的过程中趋向于集中在熔体的表面，并与氢氧化镁生成致密层，隔绝燃烧产生的热并阻止可燃物的迁移。
氧化石墨烯的加入也能够改善聚磷酸铵与聚丙烯的相容性，同时氧化石墨烯能够与成核剂起到协同促进聚丙烯进行成核的作用，促进聚丙烯的结晶，改善聚丙烯的光泽度。
疏水性硅烷偶联剂与氢氧化镁以及二氧化硅进行反应，疏水性硅烷偶联剂能够降低氢氧化镁的表面能，进一步改善氢氧化镁与聚丙烯的相容性，改善聚磷酸铵与聚丙烯的相容性，减少聚磷酸铵从聚丙烯中析出的情况，保证聚丙烯长时间使用过后的光泽度。同时疏水性硅烷能够改善聚丙烯的耐水性，保证聚丙烯复合材料制品的光泽度。
壳聚糖吸附在改性聚磷酸铵表面，降低改性聚磷酸铵的亲水性，减少聚丙烯制品的吸水性；壳聚糖可以作为炭源，与季戊四醇协同作用提升膨胀阻燃剂的成炭率。另外，壳聚糖溶液本身具有抗菌的性能，能够使得聚丙烯制品具有抗菌性能。
优选的，按重量份计，包括以下组分：聚丙烯78-82份，改性聚磷酸铵12-14份，季戊四醇3.5-4.5份，三聚氰胺3.5-4.5份，相容剂3.5-4.5份，成核剂0.8-1.2份，壳聚糖溶液5.5-6.5份；
其中，按重量份计，改性聚磷酸铵的制备方法包括以下步骤：
步骤1：取0.3-0.5份氮化碳置于15份体积分数为80-90％的乙醇溶液中，超声搅拌，然后加入1-3份聚磷酸铵，超声分散，得到聚磷酸铵的分散液；
步骤2：取镁盐0.2-0.4份、四氯化硅0.2-0.4份和十六烷基三甲基溴化铵0.1-0.2份的混合物置于5份碱性溶液中，然后加入疏水性硅烷偶联剂0.1-0.2份和氧化石墨烯0.05-0.1份，加热至60-80℃，反应2-5h；
步骤3：将步骤1所得物加热至60-80℃，边搅拌边向其中滴加步骤2所得物，搅拌1-2h，抽滤，洗涤，烘干。
通过采用上述技术方案，通过缩小原材料的配比，能够进一步提升改性聚磷酸铵与聚丙烯之间的相容性，减少改性聚磷酸铵析出的情况，保证聚丙烯复合材料的光泽。
优选的，所述步骤2中镁盐为硫酸镁、氯化镁或硝酸镁中的一种。
通过采用上述技术方案，硫酸镁、氯化镁和硝酸镁材料来源广泛。
优选的，所述疏水性硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、十八烷基三氯硅烷的一种。
优选的，所述步骤1中碱性溶液为pH值为9.5-10.5的氨水溶液。
通过采用上述技术方案，与其他碱性溶液相比，氨水的浓度对于反应体系的影响较小，保证制备出的产品的一致性；另外，体系的pH值变化较为缓慢，能够方便控制氢氧化镁以及二氧化硅的生成速率，保证氢氧化镁和二氧化硅对聚磷酸铵包覆的均匀性，进一步提升聚磷酸铵与聚丙烯的相容性。
优选的，所述相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐。
优选的，所述成核剂为硬脂酸镧或氧化镧中的一种。
通过采用上述技术方案，硬脂酸镧和氧化镧均能够促进聚丙烯成核，能提升聚丙烯的流动性，降低摩擦系数，改善材料的加工性能，改善聚丙烯制品表面的光泽度。
优选的，按重量份计，所述原材料还包括粒径为300-500目的水镁石4-6份。
通过采用上述技术方案，水镁石的加入能够进一步提升聚丙烯的阻燃效果，水镁石的粒径越小，聚丙烯制品的表面越光滑，但是水镁石的粒径过小容易导致水镁石发生团聚，导致原料混合不均匀。因此，本申请将水镁石的粒径控制在300-500目，能够防止水镁石团聚。300-500目的水镁石能够与壳聚糖溶液起到协同的抗菌效果，保证聚丙烯制品的抗菌性能。另外，300-500目的水镁石能够在聚丙烯制品中起到填充的作用，提升聚丙烯制品的强度。
优选的，按重量份计，所述原材料还包括粒径为100-200纳米的超细硫酸钡2-4份。
通过采用上述技术方案，纳米级的硫酸钡能够提高聚丙烯的强度，同时能够赋予聚丙烯良好的光泽度。
第二方面，本申请提供一种高光泽的阻燃抗菌聚丙烯复合材料的制备方法，采用如下的技术方案：
一种高光泽的阻燃抗菌聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：取改性聚磷酸铵和壳聚糖溶液混合，搅拌1-2h，过滤，洗涤，干燥；
步骤2：将步骤1所得物和剩余原料加入双螺杆挤出机共混挤出，干燥。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请中聚磷酸铵经过改性后，表面包覆的纳米级氢氧化镁和纳米级二氧化硅能够改善聚磷酸铵与聚丙烯之间的相容性，进而能减少改性聚磷酸铵从聚丙烯中析出的情况，改善聚丙烯制品的光泽；纳米级氢氧化镁、纳米级二氧化硅和氮化碳对聚磷酸铵进行包覆，能够提升改性聚磷酸铵的阻燃效果，减少聚磷酸铵的用量，进而能够减少聚磷酸铵的用量过多导致聚丙烯复合材料光泽性差的现象。
2、壳聚糖与改性聚丙烯中的疏水性硅烷偶联剂作用，能够提升改性聚磷酸铵与聚丙烯的相容性，减少聚丙烯析出的情况，保证聚丙烯制品的光泽度，同时壳聚糖能够使得聚丙烯制品具有抗菌性能。
3、与其他碱性溶液相比，氨水能够保证氢氧化镁和二氧化硅对聚磷酸铵包覆的均匀性，进一步提升聚磷酸铵与聚丙烯的相容性。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
聚磷酸铵采用购自济南逆火新材料有限公司型号为APP101的聚磷酸铵；
聚丙烯采用购自上海名杰进出口有限公司型号为T30S的聚丙烯；
三聚氰胺采用购自江苏清禾化工有限公司货号为01的三聚氰胺；
γ-氨丙基三乙氧基硅烷采用购自中煜沃豪官方旗舰店型号为550的γ-氨丙基三乙氧基硅烷；
γ-氨丙基三甲氧基硅烷采用购自东莞市鼎海塑胶化工有限公司的γ-氨丙基三甲氧基硅烷；硬质酸镧采用购自谓林纳官方旗舰店的硬质酸镧；
氧化镧采用购自郑州比尔化工产品有限公司的氧化镧；
氮化碳采用购自北京华威锐科化工有限公司的氮化碳；
四氯化硅采用购自上海众巍化学有限公司的四氯化硅；
十六烷基三甲基溴化铵采用购自北京杨村化工有限责任公司的十六烷基三甲基溴化铵。
改性聚磷酸铵的制备
制备例1
一种改性聚磷酸铵的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：取0.3kg氮化碳置于15kg体积分数为80％的乙醇溶液中，超声分散30min，然后加入3kg聚磷酸铵，超声分散30min，得到聚磷酸铵的分散液；
步骤2：取0.2kg硫酸镁、0.4kg四氯化硅和0.2kg的十六烷基三甲基溴化铵三者的混合物置于5kg pH值为9.5的氨水溶液中，然后加入0.2kg的γ-氨丙基三乙氧基硅烷和0.05kg的氧化石墨烯，加热至60℃，反应5h；
步骤3：将步骤1所得物加热至80℃，边搅拌边向其中滴加步骤2所得物，搅拌1h，抽滤，洗涤，烘干。
制备例2
一种改性聚磷酸铵的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：取0.5kg氮化碳置于15kg体积分数为85％的乙醇溶液中，超声分散30min，然后加入1kg聚磷酸铵，超声分散30min，得到聚磷酸铵的分散液；
步骤2：取0.4kg氯化镁、0.2kg四氯化硅和0.2kg的十六烷基三甲基溴化铵三者的混合物置于5kg pH值为10.5的氨水溶液中，然后加入0.1kg的十八烷基三氯硅烷和0.1kg的氧化石墨烯，加热至80℃，反应2h；
步骤3：将步骤1所得物加热至60℃，边搅拌边向其中滴加步骤2所得物，搅拌2h，抽滤，洗涤，烘干。
制备例3
一种改性聚磷酸铵的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：取0.4kg氮化碳置于15kg体积分数为90％的乙醇溶液中，超声分散30min，然后加入2kg聚磷酸铵，超声分散30min，得到聚磷酸铵的分散液；
步骤2：取0.3kg硝酸镁、0.3kg四氯化硅和0.15kg的十六烷基三甲基溴化铵三者的混合物置于5kg pH值为10的氨水溶液中，然后加入0.15kg的γ-氨丙基三甲氧基硅烷和0.75kg的氧化石墨烯，加热至70℃，反应3.5h；
步骤3：将步骤1所得物加热至70℃，边搅拌边向其中滴加步骤2所得物，搅拌1.5h，抽滤，洗涤，烘干。
制备例4
一种改性聚磷酸铵的制备方法，与制备例3的不同之处在于：氨水的pH值为9.5。
制备例5
一种改性聚磷酸铵的制备方法，与制备例3的不同之处在于：氨水的pH值为10.5。
制备例6
一种改性聚磷酸铵的制备方法，与制备例3的不同之处在于：步骤1中不含氮化碳。
制备例7
一种改性聚磷酸铵的制备方法，与制备例3的不同之处在于：步骤2中不含四氯化硅。
制备例8
一种改性聚磷酸铵的制备方法，与制备例3的不同之处在于：步骤2中不含氧化石墨烯。
制备例9
一种改性聚磷酸铵的制备方法，与制备例3的不同之处在于：步骤2中不含氢氧化镁。
制备例10
一种改性聚磷酸胺的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：取0.2kg氮化碳置于15kg体积分数为80％的乙醇溶液中，超声分散30min，然后加入3.5kg聚磷酸铵，超声分散30min，得到聚磷酸铵的分散液；
步骤2：取0.1kg硝酸镁、0.5kg四氯化硅和0.08kg的十六烷基三甲基溴化铵三者的混合物置于5kg pH值为10的氨水溶液中，然后加入0.25kg的γ-氨丙基三甲氧基硅烷和0.03kg的氧化石墨烯，加热至70℃，反应3.5h；
步骤3：将步骤1所得物加热至70℃，边搅拌边向其中滴加步骤2所得物，搅拌1.5h，抽滤，洗涤，烘干。
制备例11
一种改性聚磷酸胺的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：取0.6kg氮化碳置于15kg体积分数为80％的乙醇溶液中，超声分散30min，然后加入0.8kg聚磷酸铵，超声分散30min，得到聚磷酸铵的分散液；
步骤2：取0.5kg硝酸镁、0.1kg四氯化硅和0.22kg的十六烷基三甲基溴化铵三者的混合物置于5kg pH值为10的氨水溶液中，然后加入0.05kg的γ-氨丙基三甲氧基硅烷和0.13kg的氧化石墨烯，加热至70℃，反应3.5h；
步骤3：将步骤1所得物加热至70℃，边搅拌边向其中滴加步骤2所得物，搅拌1.5h，抽滤，洗涤，烘干。
实施例
实施例1
一种高光泽的阻燃抗菌PP复合材料及其制备方法，包括以下步骤：
步骤1：取10kg制备例1所得的改性聚磷酸铵和7kg壳聚糖溶液进行混合，搅拌1h，过滤，洗涤，干燥；
步骤2：取步骤1所得物、85kg聚丙烯、3Kg季戊四醇、5kg三聚氰胺、3kg相容剂、0.5kg成核剂加入到高速混合机中混合10min，之后加入双螺杆挤出机，经过熔融挤出，造粒；其中，壳聚糖溶液的质量百分比浓度为2.5wt％,pH值为3.5；相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐；成核剂为硬脂酸镧；
双螺杆挤出机采用平行双螺杆挤出机，双螺杆挤出机的直径为100mm，螺杆长径比为36:1，螺杆转速为350r/min；
双螺杆机控温段中，一区温度为175℃，二区温度为180℃，三区温度为185℃，四区温度为195℃，五区温度为200℃，六区温度为200℃，七区温度为195℃，八区温度为195℃，双螺杆的机头温度为205℃。
实施例2
一种高光泽的阻燃抗菌PP复合材料及其制备方法，包括以下步骤：
步骤1：取15kg制备例1所得的改性聚磷酸铵和7kg壳聚糖溶液进行混合，搅拌1h，过滤，洗涤，干燥；
步骤2：取步骤1所得物、75kg聚丙烯、5kg季戊四醇、3kg三聚氰胺、5kg相容剂、1.5kg成核剂加入到高速混合机中混合10min，之后加入双螺杆挤出机，经过熔融挤出，造粒；其中，壳聚糖溶液的质量百分比浓度为3.5wt％,pH值为3.5；相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐；成核剂为氧化镧；
双螺杆挤出机采用平行双螺杆挤出机，双螺杆挤出机的直径为100mm，螺杆长径比为36:1，螺杆转速为350r/min；
双螺杆机控温段中，一区温度为175℃，二区温度为180℃，三区温度为185℃，四区温度为195℃，五区温度为200℃，六区温度为200℃，七区温度为195℃，八区温度为195℃，双螺杆的机头温度为205℃。
实施例3
一种高光泽的阻燃抗菌PP复合材料及其制备方法，包括以下步骤：
步骤1：取12.5kg制备例1所得的改性聚磷酸铵和6kg壳聚糖溶液进行混合，搅拌1h，过滤，洗涤，干燥；
步骤2：取步骤1所得物、80kg聚丙烯、4kg季戊四醇、4kg三聚氰胺、4kg相容剂、1kg成核剂加入到高速混合机中混合10min，之后加入双螺杆挤出机，经过熔融挤出，造粒；
其中，壳聚糖溶液的质量百分比浓度为3wt％,pH值为3.5；相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐；成核剂为硬质酸镧；
双螺杆挤出机采用平行双螺杆挤出机，双螺杆挤出机的直径为100mm，螺杆长径比为36:1，螺杆转速为350r/min；
双螺杆机控温段中，一区温度为175℃，二区温度为180℃，三区温度为185℃，四区温度为195℃，五区温度为200℃，六区温度为200℃，七区温度为195℃，八区温度为195℃，双螺杆的机头温度为205℃。
实施例4
一种高光泽的阻燃抗菌PP复合材料及其制备方法，包括以下步骤：
步骤1：取12kg制备例1所得的改性聚磷酸铵和6.5kg壳聚糖溶液进行混合，搅拌1h，过滤，洗涤，干燥；
步骤2：取步骤1所得物、78kg聚丙烯、4.5kg季戊四醇、3.5kg三聚氰胺、4.5kg相容剂、0.8kg成核剂加入到高速混合机中混合10min，之后加入双螺杆挤出机，经过熔融挤出，造粒；其中，壳聚糖溶液的质量百分比浓度为3wt％,pH值为3.5；相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐；成核剂为硬质酸镧；
双螺杆挤出机采用平行双螺杆挤出机，双螺杆挤出机的直径为100mm，螺杆长径比为36:1，螺杆转速为350r/min；
双螺杆机控温段中，一区温度为175℃，二区温度为180℃，三区温度为185℃，四区温度为195℃，五区温度为200℃，六区温度为200℃，七区温度为195℃，八区温度为195℃，双螺杆的机头温度为205℃。
实施例5
一种高光泽的阻燃抗菌PP复合材料及其制备方法，包括以下步骤：
步骤1：取14kg制备例1所得的改性聚磷酸铵和5.5kg壳聚糖溶液进行混合，搅拌1h，过滤，洗涤，干燥；
步骤2：取步骤1所得物、82kg聚丙烯、3.5kg季戊四醇、4.5kg三聚氰胺、3.5kg相容剂、1.2kg成核剂加入到高速混合机中混合10min，之后加入双螺杆挤出机，经过熔融挤出，造粒；其中，壳聚糖溶液的质量百分比浓度为3wt％,pH值为3.5；相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐；成核剂为硬质酸镧；
双螺杆挤出机采用平行双螺杆挤出机，双螺杆挤出机的直径为100mm，螺杆长径比为36:1，螺杆转速为350r/min；
双螺杆机控温段中，一区温度为175℃，二区温度为180℃，三区温度为185℃，四区温度为195℃，五区温度为200℃，六区温度为200℃，七区温度为195℃，八区温度为195℃，双螺杆的机头温度为205℃。
实施例6
一种高光泽的阻燃抗菌聚丙烯复合材料的制备方法，与实施例3的不同之处在于：改性聚磷酸采用制备例4所制得的改性聚磷酸铵。
实施例7
一种高光泽的阻燃抗菌聚丙烯复合材料的制备方法，与实施例3的不同之处在于：改性聚磷酸铵采用制备例4所制得的改性聚磷酸铵。
实施例8
一种高光泽的阻燃抗菌聚丙烯复合材料的制备方法，与实施例3的不同之处在于：步骤2中加入4kg水镁石，其中水镁石的粒径为300-500目。
实施例9
一种高光泽的阻燃抗菌聚丙烯复合材料的制备方法，与实施例3的不同之处在于：步骤2中加入6kg水镁石，其中水镁石的粒径为300-500目。
实施例10
一种高光泽的阻燃抗菌聚丙烯复合材料的制备方法，与实施例3的不同之处在于：步骤2中加入5kg水镁石，其中水镁石的粒径为300-500目。
实施例11
一种高光泽的阻燃抗菌聚丙烯复合材料的制备方法，与实施例10的不同之处在于：步骤2中加入2kg超细硫酸钡，其中超细硫酸钡的粒径为100-200纳米。
实施例12
一种高光泽的阻燃抗菌聚丙烯复合材料的制备方法，与实施例10的不同之处在于：步骤2中加入4kg超细硫酸钡，其中超细硫酸钡的粒径为100-200纳米。
实施例13
一种高光泽的阻燃抗菌聚丙烯复合材料的制备方法，与实施例10的不同之处在于：步骤2中加入3kg超细硫酸钡，其中超细硫酸钡的粒径为100-200纳米。
对比例
对比例1
一种高光泽的阻燃抗菌聚丙烯复合材料的制备方法，与实施例3的不同之处在于：步骤1中加入未改性的聚磷酸铵。
对比例2
一种高光泽的阻燃抗菌聚丙烯复合材料的制备方法，与实施例3的不同之处在于：步骤1中未加入壳聚糖溶液。
对比例3
一种高光泽的阻燃抗菌聚丙烯复合材料的制备方法，与实施例3的不同之处在于：步骤1中采用制备例6所得改性聚磷酸铵。
对比例4
一种高光泽的阻燃抗菌聚丙烯复合材料的制备方法，与实施例3的不同之处在于：步骤1中采用制备例7所得改性聚磷酸铵。
对比例5
一种高光泽的阻燃抗菌聚丙烯复合材料的制备方法，与实施例3的不同之处在于：步骤1中采用制备例8所得改性聚磷酸铵。
对比例6
一种高光泽的阻燃抗菌聚丙烯复合材料的制备方法，与实施例3的不同之处在于：步骤1中采用制备例9所得改性聚磷酸铵。
对比例7
一种高光泽的阻燃抗菌聚丙烯复合材料的制备方法，与实施例3的不同之处在于：步骤1中采用制备例10所得改性聚磷酸铵。
对比例8
一种高光泽的阻燃抗菌聚丙烯复合材料的制备方法，与实施例3的不同之处在于：步骤1中采用制备例11所得改性聚磷酸铵。
对比例9
一种高光泽的阻燃抗菌聚丙烯复合材料的制备方法，与实施例3的不同之处在于：改性聚磷酸铵8kg,壳聚糖溶液7.5kg，聚丙烯73kg，季戊四醇2.6kg，三聚氰胺5.2kg，聚丙烯接枝马来酸酐2.6kg，硬质酸镧1.7kg。
对比例10
一种高光泽的阻燃抗菌聚丙烯复合材料的制备方法，与实施例3的不同之处在于：改性聚磷酸铵16kg,壳聚糖溶液4.6kg，聚丙烯87kg，季戊四醇5.2kg，三聚氰胺2.8kg，聚丙烯接枝马来酸酐5.2kg，硬质酸镧0.4kg。
性能检测试验及检测方法
塑料制品的制备：将实施例1-13以及对比例1-10中挤出的颗粒在90℃恒温烘干箱中烘干9小时，然后在注塑温度为200-220℃下注射成型塑料样品，并进行如下检测：
1)光泽度检测：采用林上LS192塑料光泽度计来检测塑料的光泽度；
2)垂直燃烧测试：按照GB/T2408-2008标准进行垂直燃烧测试；
3)抗菌性能检测：按照QB/T2591-2003A《抗菌塑料抗菌性能试验方法和抗菌效果》进行抗菌性能检测，具体地，检测用菌为大肠杆菌和金黄色葡萄球菌；
4)缺口冲击强度检测：按照ASTM D256-2007检测标准进行缺口冲击强度检测。
性能测试结果
实施例1-13以及制备例1-7所得聚丙烯复合材料制品的光泽度、阻燃性能、抗菌率以及抗冲击强度检测结果
Figure BDA0003027843310000111
Figure BDA0003027843310000121
参照表1：
结合实施例1-5和对比例8-9可以看出，在本申请的配比范围内，实施例1-5制得的聚丙烯复合材料制品的光泽度均在92％以上，并且在80℃的环境下放置120天后，光泽度均在70％以上；并且实施例1-5制得的聚丙烯复合材料制品的阻燃效果优于对比例9-10制得的聚丙烯复合材料制品的阻燃效果，证明本申请配比合理，能够保证阻燃效果的同时，保证光泽度。
结合实施例3和对比例1可以看出，实施例3采用改性聚丙烯，实施例3制得的聚丙烯复合材料制品的阻燃效果优于制备例1所得聚丙烯复合材料制品的阻燃效果；同时，实施例3所得的聚丙烯复合材料制品的光泽度也优于制备例1所得的聚丙烯复合材料制品的光泽度。证明本申请的改性聚磷酸铵能够提升聚丙烯复合材料制品的阻燃效果，同时能够保证聚丙烯复合材料制品的光泽度。
结合实施例3和对比例2可以看出，实施例3中加入了壳聚糖溶液，实施例3制得的聚丙烯复合材料制品的阻燃效果和光泽度均优于对比例2制得的聚丙烯复合材料制品的阻燃效果和光泽度。证明壳聚糖的加入，能够为聚丙烯复合材料制品提供具有阻燃效果的炭源，同时，能够改善聚丙烯与改性聚磷酸铵之间的相容性，改善聚丙烯复合材料制品的光泽度；另外壳聚糖的加入能够提升聚丙烯复合材料制品的抗菌性能。
结合实施例3和对比例3可以看出，实施例3中加入了氮化碳，实施例3制得的聚丙烯复合材料制品的阻燃效果优于对比例3制得的聚丙烯复合材料制品的阻燃效果，证明氮化碳的加入，能够对聚磷酸铵进行包覆，提升聚磷酸铵表面的含炭量，提升改性聚磷酸铵的阻燃效果，提升聚丙烯复合材料制品的阻燃效果。
结合实施例3和对比例4-6可以看出，实施例3制得的聚丙烯复合材料制品的阻燃效果以及光泽度均优于对比例4-6制得的聚丙烯复合材料制品的阻燃效果以及光泽度。证明纳米级别的二氧化硅、纳米级别的氢氧化镁和氧化石墨烯均能够包覆在聚磷酸铵的表面，改善聚磷酸铵与聚丙烯之间的相容性，改善聚丙烯复合材料制品的光泽度；另外纳米级别的二氧化硅、以及纳米级别的氢氧化镁均具有阻燃的效果，纳米级别的二氧化硅和纳米级别的氢氧化镁协同作用，提升聚丙烯材料制品的阻燃效果。
结合实施例3和对比例7-8可以看出，本申请的改性聚丙烯的配比合理，能够保证聚丙烯复合材料制品的阻燃效果和光泽度。
结合实施例3和实施例8-10可以看出，实施例3中未加入水镁石，实施例8-10所制得聚丙烯复合材料制品的强度以及抗菌效果均优于实施例3所得聚丙烯复合材料制品的抗菌效果以及抗菌效果，证明水镁石的加入对聚丙烯复合材料制品的光泽度影响较小，但是能够改善聚丙烯复合材料制品的强度以及抗菌性能。
结合实施例10和实施例11-13可以看出，实施例11-13中加入了超细硫酸钡，本申请配比范围内的超细硫酸钡的加入不影响聚丙烯材料制品的光泽度，但是能够改善聚丙烯复合材料制品的强度。
综上所述，本申请配方及配比合理，能够在保证聚丙烯复合材料制品的阻燃效果的前提下，保证聚丙烯复合材料制品的光泽度。
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)

1.一种高光泽的阻燃抗菌聚丙烯复合材料，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：改性聚磷酸铵10-15份，质量百分比为2.5-3.5wt%的壳聚糖溶液5-7份，聚丙烯75-85份，季戊四醇3-5份，三聚氰胺3-5份，相容剂3-5份，成核剂0.5-1.5份；
其中，按重量份计，改性聚磷酸铵的制备方法包括以下步骤：
步骤1：取0.3-0.5份氮化碳置于15份体积分数为80-90%的乙醇溶液中，超声搅拌，然后加入1-3份聚磷酸铵，超声分散，得到聚磷酸铵的分散液；
步骤2：取镁盐0.2-0.4份、四氯化硅0.2-0.4份和十六烷基三甲基溴化铵0.1-0.2份的混合物置于5份碱性溶液中，然后加入疏水性硅烷偶联剂0.1-0.2份和氧化石墨烯0.05-0.1份，加热至60-80℃，反应2-5h；
步骤3：将步骤1所得物加热至60-80℃，边搅拌边向其中滴加步骤2所得物，搅拌1-2h，抽滤，洗涤，烘干。
2.根据权利要求1所述的高光泽的阻燃抗菌聚丙烯复合材料，其特征在于：按重量份计，包括以下组分：聚丙烯78-82份，改性聚磷酸铵12-14份，季戊四醇3.5-4.5份，三聚氰胺3.5-4.5份，相容剂3.5-4.5份，成核剂0.8-1.2份，质量百分比为2.5-3.5wt%的壳聚糖溶液5.5-6.5份；
其中，按重量份计，改性聚磷酸铵的制备方法包括以下步骤：
步骤1：取0.3-0.5份氮化碳置于15份体积分数为80-90%的乙醇溶液中，超声搅拌，然后加入1-3份聚磷酸铵，超声分散，得到聚磷酸铵的分散液；
步骤2：取镁盐0.2-0.4份、四氯化硅0.2-0.4份和十六烷基三甲基溴化铵0.1-0.2份的混合物置于5份碱性溶液中，然后加入疏水性硅烷偶联剂0.1-0.2份和氧化石墨烯0.05-0.1份，加热至60-80℃，反应2-5h；
步骤3：将步骤1所得物加热至60-80℃，边搅拌边向其中滴加步骤2所得物，搅拌1-2h，抽滤，洗涤，烘干。
3.根据权利要求1所述的高光泽的阻燃抗菌聚丙烯复合材料，其特征在于：所述步骤2中镁盐为硫酸镁、氯化镁或硝酸镁中的一种。
4.根据权利要求1所述的高光泽的阻燃抗菌聚丙烯复合材料，其特征在于：所述步骤2中疏水性硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、十八烷基三氯硅烷的一种。
5.根据权利要求1所述的高光泽的阻燃抗菌聚丙烯复合材料，其特征在于：所述步骤1中碱性溶液为pH值为9.5-10.5的氨水溶液。
6.根据权利要求1所述的高光泽的阻燃抗菌聚丙烯复合材料，其特征在于：所述相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐。
7.根据权利要求1所述的高光泽的阻燃抗菌聚丙烯复合材料，其特征在于：所述成核剂为硬脂酸镧或氧化镧中的一种。
8.根据权利要求1所述的高光泽的阻燃抗菌聚丙烯复合材料，其特征在于：按重量份计，所述原材料还包括粒径为300-500目的水镁石4-6份。
9.根据权利要求1所述的高光泽的阻燃抗菌聚丙烯复合材料，其特征在于：按重量份计，所述原材料还包括粒径为100-200纳米的超细硫酸钡2-4份。
10.一种根据权利要求1-9任一项所述高光泽的阻燃抗菌聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：取改性聚磷酸铵和壳聚糖溶液混合，搅拌1-2h，过滤，洗涤，干燥；
步骤2：将步骤1所得物和剩余原料加入双螺杆挤出机共混挤出，干燥。
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