CN113637280A - 适用于无机填料改性pp的银离子抗菌相容剂母粒 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种适用于下游无机填料改性PP生产的抗菌相容剂母粒及其制备方法和用途，通过制备工艺参数的调整能够同时解决下游填料改性PP塑料生产中的无机填料相容性问题和抗菌剂含量均一性问题，以及相容剂母粒中银离子抗菌剂引发的变色问题；所述无机填料改性PP能够用于车辆塑性部件的生产。

Description

适用于无机填料改性PP的银离子抗菌相容剂母粒
技术领域
本发明属于聚丙烯高分子材料领域，具体属于适用于无机填料改性PP材料的抗菌相容剂母粒，所述无机填料改性PP能够用于车辆塑性部件的生产。
背景技术
聚丙烯（PP）是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂。由于PP的分子结构规整，使得PP存在韧性、表面硬度、耐刮擦性等方面存在诸多缺陷。填充改性是在塑料中添加相对廉价的非金属矿粉体材料或其它材料，从而降低制品的原材料成本，同时还可以改善塑料材料某些性能。聚丙烯和无机填料之间相容性校差，导致复合材料性能不佳。在无机材料填充改性聚丙烯中添加相容剂是解决相容性问题的有效方法。聚丙烯接枝马来酸酐(MAH-g-PP)是PP中常用的相容剂，可以单独制备成相容剂母粒，用于下游填充改性的聚烯烃塑料的生产，例如CN103540074A，CN111647227A中描述的相容剂母粒。
或纤维制品在使用过程中会沾染人体携带的某些致病细菌。在塑料或纤维中添加具有抑制细菌等有害微生物繁殖的成分，可能制备抗菌塑料或纤维制品，有效减少致病微生物对人体健康的威胁。银离子抗菌剂是塑料中常规用的抗菌剂组分。通常以泡沸石、磷石灰、氧化钛、磷酸锆为载体制备成无机银离子抗菌剂。这些机银离子抗菌剂具有较高的硬度。此外，无机银离子抗菌剂在制备成改性塑料时用量较低，例如在0.1-1% w/w，在制备成抗菌PP塑料时容易出现含量不均一问题。
于产业链下游生产的无机填料改性PP，将银离子抗菌剂添加到相容剂母粒中，其含量将显著性提高，例如从无机填料改性PP中的0.1-1% w/w提高到10-20% w/w。因为银离子抗菌剂用量大并且硬度高，在添加到相容剂母粒后，在制备过程中与螺旋挤出机设备（如挤出螺杆）发生机械磨损，导致相容剂母粒变色。
发明内容
专利提供一种适用于下游无机填料改性PP生产的抗菌相容剂母粒。能够同时解决下游填料改性PP塑料生产中的无机填料相容性问题和抗菌剂含量均一性问题。
在一个实施方案中，提供一种适用于无机填料改性PP的抗菌相容剂母粒，其组成为相容剂马来酸酐接枝聚丙烯60-90份，银离子抗菌剂5-30份，抗氧剂5-20份、分散剂0.5-2份。
在一个实施方案中，提供一种适用于无机填料改性PP的抗菌相容剂母粒，其组成为相容剂马来酸酐接枝聚丙烯65-85份，银离子抗菌剂8-20份，抗氧剂8-15份、分散剂0.5-1.5份。
在一个实施方案中，提供一种适用于无机填料改性PP的抗菌相容剂母粒，其组成为相容剂马来酸酐接枝聚丙烯75-78份，银离子抗菌剂10-15份，抗氧剂9-12份、分散剂0.8-1份。
所述银离子抗菌剂选自磷酸锆载银、玻璃载银、二氧化钛载银、硅酸盐载银、沸石载银、银类氧化物或离子化合物中的一种或几种。优选磷酸锆载银、玻璃载银、二氧化钛载银、硅酸盐载银、沸石载银抗菌剂。
所述抗氧剂是受阻酚类抗氧剂和/或亚磷酸酯类抗氧剂，优选受阻酚类抗氧剂主抗氧剂和亚磷酸酯类辅助抗氧剂的组合物，优选四[β-（3,5-二叔丁基-4-羧基苯基）丙酸酯]季戊四醇酯（抗氧剂1010）和三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（抗氧剂168）的组合，抗氧剂1010和抗氧剂168组合比例为2:1-1:1。
所述分散剂选自聚丙烯蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸中的一种或多种。
所述适用于下游无机填料改性PP生产的抗菌相容剂母粒中不添加PP基材。
另一方面，本发明提供一种适用于下游无机填料改性PP生产的抗菌相容剂母粒的生产方法，能够解决抗菌相容剂母粒生产过程中银离子抗菌剂引起的相容剂母粒变色的问题。
在一个实施方案中，提供一种适用于无机填料改性PP的抗菌相容剂母粒生产方法，包括以下步骤：
步骤1：将银离子抗菌剂、抗氧剂组合、分散剂、马来酸酐接枝聚丙烯，加入高速混合机搅拌均匀，250-350转下搅拌3-5分钟。
步骤2：使用多节螺旋挤出机，将抗菌剂、抗氧剂、分散剂、马来酸酐接枝聚丙烯全部从双螺杆挤出机的主喂料加入，制备抗菌相容剂母粒；其中前段挤出机的温度设定在140-185℃并逐节提高，中段挤出机温度设定为195-205℃，末段挤出机温度设定为200℃，各节转速为400-500rpm。
在一个优选的实施方案中，包括以下步骤：
步骤1：称取银离子抗菌剂、抗氧剂组合、分散剂、马来酸酐接枝聚丙烯，加入高速混合机搅拌均匀，300转下搅拌3分钟。
步骤2：使用12节螺旋挤出机，将抗菌剂、抗氧剂、分散剂、马来酸酐接枝聚丙烯全部从双螺杆挤出机的主喂料加入，制备抗菌相容剂母粒；其中第1-3节挤出机的温度设定在140-185℃并逐节提高，第4-5节温度设定为195℃，第6-10节温度设定为205℃，第11-12节温度设定为200℃，各节转速均为450rpm。
在另一个实施方案中，提供一种适用于无机填料改性PP的抗菌相容剂母粒生产方法，包括以下步骤：
步骤1：将银离子抗菌剂、抗氧剂组合、分散剂加入高速混合机搅拌均匀，250-350转下搅拌3-5分钟。
步骤2：使用多节螺旋挤出机，将马来酸酐接枝聚丙烯从双螺杆挤出机的主喂料加入，将步骤1制备的抗菌剂、抗氧剂、分散剂的混合物从双螺杆的中段侧位进料；其中前段挤出机的温度设定在140-185℃并逐节提高，中段挤出机温度设定为195- 205℃，末段挤出机温度设定为200℃，各节转速为400-500rpm，制备获得抗菌相容剂母粒。
在优选的实施方案中，包括以下步骤：
步骤1：将银离子抗菌剂、抗氧剂组合、分散剂加入高速混合机搅拌均匀，300转下搅拌3分钟。
步骤2：使用12节螺旋挤出机，将马来酸酐接枝聚丙烯从双螺杆挤出机的主喂料加入，将步骤1制备的抗菌剂、抗氧剂、分散剂的混合物从双螺杆的第4节侧位进；第1-3节挤出机的温度设定在140-185℃并逐节提高。第4-5节温度设定为195℃，第6-10节温度设定为205℃，11-12节温度设定为200℃，各节转速均为450rpm，制备获得抗菌相容剂母粒。
在另一个实施方案中，提供一种适用于无机填料改性PP的抗菌相容剂母粒生产方法，包括以下步骤：
步骤1：称取银离子抗菌剂、抗氧剂组合、分散剂、部分马来酸酐接枝聚丙烯加入高速混合机搅拌均匀，250-350转下搅拌3-5分钟。
步骤2：使用多节螺旋挤出机，将剩余的马来酸酐接枝聚丙烯从双螺杆挤出机的主喂料加入，将步骤1制备的抗菌剂、抗氧剂、分散剂、马来酸酐接枝聚丙烯的混合物从双螺杆的中段侧位进料；其中前段挤出机的温度设定在140-185℃并逐节提高，中段挤出机温度设定为195- 205℃，末段挤出机温度设定为200℃，各节转速为400-500rpm，制备获得抗菌相容剂母粒。
步骤1中的马来酸酐接枝聚丙烯用量为总马来酸酐接枝聚丙烯的10-50%w/w，优选10%-46.6%w/w。
在优选的实施方案中，包括以下步骤：
步骤1：称取银离子抗菌剂、抗氧剂组合、分散剂、部分马来酸酐接枝聚丙烯加入高速混合机搅拌均匀，300转下搅拌3分钟。
步骤2：使用12节螺旋挤出机，将剩余的马来酸酐接枝聚丙烯从双螺杆挤出机的主喂料加入，将步骤1制备的抗菌剂、抗氧剂、分散剂、马来酸酐接枝聚丙烯的混合物从双螺杆的第4节侧位进；第1-3节挤出机的温度设定在140-185℃并逐节提高。第4-5节温度设定为195℃，第6-10节温度设定为205℃，11-12节温度设定为200℃，各节转速均为450rpm，制备获得抗菌相容剂母粒。
另一方面，本发明提供一种适用于无机填料改性PP的抗菌相容剂母粒的用途，其用于制备无机填料改性PP材料。
另一方面，本发明提供一种适用于无机填料改性PP的抗菌相容剂母粒的用途，其用于制备无机填料改性PP材料。
本发明所述无机填料为碳酸钙、玻纤、滑石粉。
本发明所述适用于无机填料改性PP的抗菌相容剂母粒的用量为1-10%、1-5%或3-3.5%。
本发明所述无机填料改性PP能够用于车辆塑性部件的生产。
有益效果
本专利提供的适用于下游无机填料改性PP生产的抗菌相容剂母粒，能够同时解决下游填料改性PP塑料生产中的无机填料相容性问题和抗菌剂含量均一性问题。
本发明提供的制备方法能够改善容剂母粒中高含量银离子抗菌剂在制备过程中引发的相容剂母粒变色程度。
定义
本文所采用术语“包括”意指词组“包括（但不限于）”，并可与其交换使用。本文所采用术语“包含”意指词组“包含（但不限于）”，并可与其交换使用。本专利中的使用“包括”或“包含”的技术方案，可以进一步限定成“组成”或“构成”。
本文所用的%，无特殊说明时均为重量%，当使用固体和液体混合时为重量体积百分比。
本文所用的“份”意指重量份。
本文所采用术语“或”意指“和/或”，并可与其交换使用，除非另有说明。
具体实施方式
对比例1
步骤1：称取15份磷酸锆载银抗菌剂、9份抗氧剂1010和168的组合物(重量比2:1)、1份分散剂PP蜡、75份马来酸酐接枝聚丙烯、2333.3份PP 和1000份碳酸钙。
步骤2：使用12节螺旋挤出机制备碳酸钙填充PP。将上述组分全部从双螺杆挤出机的主喂料加入，在第1-3节挤出机的温度设定在140-185℃并逐节提高。第4-5节温度设定为195℃，第6-10节温度设定为205℃，第11-12节温度设定为200℃，各节转速均为450rpm。注塑后测试性能。
对比例2
步骤1：称取15份磷酸锆载银抗菌剂、9份抗氧剂1010和168的组合物(重量比2:1)、1份分散剂PP蜡、75份马来酸酐接枝聚丙烯、2333.3份PP 和1000份碳酸钙。
步骤2：将15份磷酸锆载银抗菌剂、9份抗氧剂1010和168的组合物（比例为2:1）、1份分散剂PP蜡加入高速混合机搅拌均匀，300转下搅拌3分钟。
步骤3：使用12节螺旋挤出机制备抗菌相容剂母粒。将抗菌剂、抗氧剂、分散剂、马来酸酐接枝聚丙烯全部从双螺杆挤出机的主喂料加入。第1-3节挤出机的温度设定在140-185℃并逐节提高，第4-5节温度设定为195℃，第6-10节温度设定为205℃，第11-12节温度设定为200℃，各节转速均为450rpm。
步骤4称取70重量份PP和30重量份碳酸钙和3重量份的步骤3制备的抗菌相容剂母粒，用双螺杆挤出机制备碳酸钙填充PP。
实施例1
抗菌相容剂母粒的组成
磷酸锆载银抗菌剂 15份
抗氧剂1010和168的组合物(比例为2:1) 9份
分散剂PP蜡 1份
马来酸酐接枝聚丙烯 75份
抗菌相容剂母粒的制备方法
步骤1：将15份磷酸锆载银抗菌剂（选自东亚合成，型号为AG300）、9份抗氧剂1010和168的组合物（比例为2:1）、1份分散剂PP蜡加入高速混合机搅拌均匀，300转下搅拌3分钟。
步骤2：使用12节螺旋挤出机，将75份马来酸酐接枝聚丙烯（MAH-g-PP）从双螺杆挤出机的主喂料加入，抗菌剂、抗氧剂、分散剂的混合物从双螺杆的第4节侧位进入。第1-3节挤出机的温度设定在140-185℃并逐节提高。第4-5节温度设定为195℃，第6-10节温度设定为205℃，11-12节温度设定为200℃，各节转速均为450rpm。制备抗菌相容剂母粒
抗菌剂母粒在制备碳酸钙填充改性PP中的应用
称取70重量份PP和30重量份碳酸钙和3重量份的步骤2制备的抗菌相容剂母粒，用双螺杆挤出机制备碳酸钙填充PP。
实施例2
抗菌相容剂母粒的组成
磷酸锆载银抗菌剂 15份
抗氧剂1010和168的组合物(比例为2:1) 9份
分散剂PP蜡 1份
马来酸酐接枝聚丙烯 75份
抗菌相容剂母粒的制备方法
步骤1：将15份磷酸锆载银抗菌剂、9份抗氧剂1010和168的组合物（比例为2:1）、1份分散剂PP蜡、7.5份马来酸酐接枝聚丙烯加入高速混合机搅拌均匀，300转下搅拌3分钟。
步骤2：参照实施例1步骤2的步骤和工艺参数，将剩余67.5份的马来酸酐接枝聚丙烯从双螺杆挤出机的主喂料加入，将步骤1混合物从双螺杆的第4节侧位加入，制备抗菌相容剂母粒。
抗菌剂母粒在制备碳酸钙填充改性PP中的应用
称取70重量份PP和30重量份碳酸钙和3重量份的步骤2制备的抗菌相容剂母粒，用双螺杆挤出机制备碳酸钙填充PP。
实施例3
抗菌相容剂母粒的组成
参照实施例2表格所述称取抗菌相容剂母粒的各组分，将马来酸酐接枝聚丙烯分成两份，其中第一部分马来酸酐接枝聚丙烯为35份，第二部分马来酸酐接枝聚丙烯为40份。
抗菌相容剂母粒的制备方法
步骤1：将15份磷酸锆载银抗菌剂、9份抗氧剂1010和168的组合物（比例为2:1）、1份分散剂PP蜡、35份马来酸酐接枝聚丙烯加入高速混合机搅拌均匀，300转下搅拌3分钟。
步骤2：参照实施例1步骤2的步骤和工艺参数，将剩余40份的马来酸酐接枝聚丙烯从双螺杆挤出机的主喂料加入，将步骤1混合物从双螺杆的第4节侧位加入，制备抗菌相容剂母粒。
抗菌剂母粒在制备碳酸钙填充改性PP中的应用
称取70重量份PP和30重量份碳酸钙和3重量份的步骤2制备的抗菌相容剂母粒，用双螺杆挤出机制备碳酸钙填充PP。
实施例4
抗菌相容剂母粒的组成
可溶玻璃载银抗菌剂 10份
抗氧剂1010和168的组合物(比例为1:1) 12份
分散剂PE蜡 0.8份
马来酸酐接枝聚丙烯 78份
按照实施例1相同的方法制备抗菌相容剂母粒。
称取70重量份PP和30重量份玻纤和3.5重量份的抗菌相容剂母粒，用双螺杆挤出机制备碳酸钙填充PP。
实施例5
分别测定对比例2及实施例制备的相容剂母粒的变色情况及其b值。b值越大说明黄色程度越高。相对于对比例，本发明实施例能够显著改善抗菌相容剂母粒生产过程中银离子抗菌剂引起的相容剂母粒变色的问题。
表1 抗菌相容剂母粒的变色情况测试
Figure DEST_PATH_IMAGE001
对比例1-2和实施例1-4双螺杆挤出机制备填充改性PP注塑材料的力学性能测定结果如下。相对于对比例，本发明实施例的制备工艺能够显著改善填充改性PP注塑材料的机械性能。
表2 填充改性PP注塑材料的机械性能测试
Figure 927151DEST_PATH_IMAGE002
将对比例1-2和实施例1-4双螺杆挤出机制备填充改性PP注塑材料，分别测定各样品对金黄色葡萄球菌抗菌率的平均值。结果表明，使用实施例抗菌相容剂母粒制备的填充改性PP注塑材料对金黄色葡萄球菌能够产生良好的抑制效果。
表3 实施例抗菌率平均值
Figure DEST_PATH_IMAGE003
上述对实施例的描述是为便于本技术领域技术人员能理解和应用本发明。本领域技术人员可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用在其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种适用于无机填料改性PP的抗菌相容剂母粒，其特征在于，包括相容剂马来酸酐接枝聚丙烯65-85份，银离子抗菌剂8-20份，抗氧剂8-15份、分散剂0.5-1.5份。
2.权利要求1所述的适用于无机填料改性PP的抗菌相容剂母粒，其特征在于，包括相容剂马来酸酐接枝聚丙烯75-78份，银离子抗菌剂10-15份，抗氧剂9-12份、分散剂0.8-1份。
3.权利要求1-2任意一项所述的适用于无机填料改性PP的抗菌相容剂母粒，其特征在于，所述银离子抗菌剂选自磷酸锆载银、玻璃载银、二氧化钛载银、硅酸盐载银、沸石载银、银类氧化物或离子化合物中的一种或几种。
4.权利要求1-2任意一项所述的适用于无机填料改性PP的抗菌相容剂母粒，其特征在于，所述抗氧剂是 [β-（3,5-二叔丁基-4-羧基苯基）丙酸酯]季戊四醇酯和三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯的比例为2:1-1:1的组合。
5.权利要求1-2任意一项所述的适用于无机填料改性PP的抗菌相容剂母粒，其特征在于，所述分散剂选自聚丙烯蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸中的一种或多种。
6.权利要求1-2任意一项所述的适用于无机填料改性PP的抗菌相容剂母粒，其中不添加PP基材。
7.权利要求1-6任意一项所述的适用于无机填料改性PP的抗菌相容剂母粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将银离子抗菌剂、抗氧剂组合、分散剂、马来酸酐接枝聚丙烯，加入高速混合机搅拌均匀，在250-350转下搅拌3-5分钟；
步骤2：使用多节螺旋挤出机，将抗菌剂、抗氧剂、分散剂、马来酸酐接枝聚丙烯全部从双螺杆挤出机的主喂料口加入，制备抗菌相容剂母粒；其中前段挤出机的温度设定在140-185℃并逐节提高，中段挤出机温度设定为195-205℃，末段挤出机温度设定为200℃，各节转速为400-500rpm。
8.权利要求1-6任意一项所述的适用于无机填料改性PP的抗菌相容剂母粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将银离子抗菌剂、抗氧剂组合、分散剂加入高速混合机搅拌均匀，250-350转下搅拌3-5分钟；
步骤2：使用多节螺旋挤出机，马来酸酐接枝聚丙烯从双螺杆挤出机的主喂料加入，将步骤1制备的抗菌剂、抗氧剂、分散剂的混合物从双螺杆的中段侧位进料；其中前段挤出机的温度设定在140-185℃并逐节提高，中段挤出机温度设定为195- 205℃，末段挤出机温度设定为200℃，各节转速为400-500rpm，制备获得抗菌相容剂母粒。
9.权利要求1-6任意一项所述的适用于无机填料改性PP的抗菌相容剂母粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将银离子抗菌剂、抗氧剂组合、分散剂、部分马来酸酐接枝聚丙烯加入高速混合机搅拌均匀，250-350转下搅拌3-5分钟；
步骤2：使用多节螺旋挤出机，将剩余的马来酸酐接枝聚丙烯从双螺杆挤出机的主喂料口加入，将步骤1制备的抗菌剂、抗氧剂、分散剂、马来酸酐接枝聚丙烯的混合物从双螺杆的中段侧位进料；其中前段挤出机的温度设定在140-185℃并逐节提高，中段挤出机温度设定为195- 205℃，末段挤出机温度设定为200℃，各节转速为400-500rpm，制备获得抗菌相容剂母粒；
所述步骤1中的马来酸酐接枝聚丙烯用量为总马来酸酐接枝聚丙烯的10-50%w/w。
10.权利要求1-6任意一项所述的适用于无机填料改性PP的抗菌相容剂母粒在制备无机填料改性PP材料中的用途。
11.权利要求10所述的用途，其特征在于，所述无机填料为碳酸钙、玻纤、滑石粉中的一种或几种。
12.权利要求10-11任意一项所述的用途，其特征在于，所述适用于无机填料改性PP的抗菌相容剂母粒的用量为1-10%、1-5%、或3-3.5%。
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