CN113637284A - 适用于改性abs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改性ABS的银离子抗菌相容剂母粒及其制备方法和用途，通过加料方式的调整能够解决相容剂母粒中银离子抗菌剂引发的变色问题；所述改性ABS能够用于车辆塑性部件的生产。

Description

适用于改性ABS的银离子抗菌相容剂母粒
技术领域
本发明属于塑料加工技术领域，具体属于适用于改性ABS材料的抗菌相容剂母粒。
背景技术
丙烯腈－丁二烯－苯乙烯（ABS）树脂是一种具有复杂二相结构的不透明的非晶型的热塑性工程塑料，由苯乙烯、丙烯腈、丁二烯三种组分按不同比例组成。可以通过添加玻璃纤维或与PC共混改善ABS的力学性能。ABS可采用玻璃纤维增强，增强后ABS的拉伸强度，有较大幅度提高，热变形温度显着提高，线膨胀系数降低，尺寸稳定性和精度有较大提高，但冲击强度随玻璃纤维含量的增加而降低。PC/ABS合金塑料主要用来制造汽车仪表板周围部件，常应用于防冻板、车门把手、阴流板、托架、转向柱护套、装饰板、空调系统配件等汽车零部件。掺入的玻璃纤维和PC与ABS基材之间存在相容性问题，添加相容剂是解决相容性问题的有效方法。
PC/ABS或玻璃纤维改性ABS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。相对于产业链下游生产的改性ABS材料，将银离子抗菌剂添加到相容剂母粒后其含量将显著性提高，例如从改性ABS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之后，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
本专利提供一种适用于下游改性ABS生产的抗菌相容剂母粒。能够同时解决下游改性ABS塑料生产中的材料相容性问题和抗菌剂含量均一性问题。
在一些实施方案中，适用于改性ABS的抗菌相容剂母粒，其组成为相容剂60-90份，银离子抗菌剂5-30份，抗氧剂5-20份、分散剂EBS 0.5-2份。
在一些实施方案中，适用于改性ABS的抗菌相容剂母粒，其组成为相容剂65-85份，银离子抗菌剂8-20份，抗氧剂8-15份、分散剂EBS 0.5-1.5份。
在一些实施方案中，适用于改性ABS的抗菌相容剂母粒，其组成为相容剂75-78份，银离子抗菌剂10-15份，抗氧剂9-12份、分散剂EBS 0.8-1份。
在一些实施方案中，相容剂为马来酸酐接枝ABS、甲基丙烯酸环氧丙酯接枝ABS、苯乙烯马来酸酐共聚物。
在一些实施方案中，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。
在一些实施方案中，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。
在一些实施方案中，适用于下游改性ABS生产的抗菌相容剂母粒中不添加ABS基材。
另一方面，本发明提供一种适用于下游改性ABS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，适用于改性ABS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、相容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，将银离子抗菌剂、抗氧剂、分散剂、相容剂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。
在一些实施方案中，提供一种适用于改性ABS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，将相容剂从双螺杆挤出机的主喂料加入，将步骤1制备的混合物从双螺杆的中段侧位进料；其中前段挤出温度为140-185℃并逐节提高，中段挤出温度为195- 205℃，末段挤出温度为200℃，各节转速为400-500rpm，制备获得抗菌相容剂母粒。
在另一个实施方案中，提供一种适用于改性ABS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ABS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ABS从双螺杆挤出机的主喂料加入，将步骤1制备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为140-185℃并逐节提高，中段挤出机温度为195- 205℃，末段挤出机温度为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ABS用量为总马来酸酐接枝ABS的10-50%w/w，优选10%-35%w/w，具体可以选择10、15、20、25、30或35%。
在一些实施方案中，步骤1和步骤2工艺优选以下参数：
步骤1：高速混合机在300转下搅拌3分钟。
步骤2：双螺杆挤出机第1-3节挤出温度为140-185℃并逐节提高。第4-5节温度为195℃，第6-10节温度为205℃，第11-12节挤出温度为200℃，各节转速均为450rpm。
另一方面，本发明提供一种适用于改性ABS的抗菌相容剂母粒，或本申请制备方法获得抗菌相容剂母粒的用途，其用于制备改性ABS材料。
本发明所述改性方法为通过玻璃纤维、或PC改性。
本发明所述适用于改性ABS的抗菌相容剂母粒的用量为1-10%、1-5%或3-3.5%。
本发明所述改性ABS能够用于车辆塑性部件的生产。
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。
本文所采用术语“份”意指重量份数。
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。
有益效果
1.本专利提供的适用于下游改性ABS生产的抗菌相容剂母粒，能够同时解决下游ABS改性中材料相容性问题和抗菌剂含量均一性问题。
2.本发明提供适用于下游改性ABS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。
具体实施方式
实施例1
抗菌相容剂母粒的组成
Figure 310894DEST_PATH_IMAGE001
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、8份抗氧剂1010和168的组合物（比例为2:1）、1份分散剂EBS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77份马来酸酐接枝ABS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节侧位加入；第1-3节挤出温度为140-185℃并逐节提高，第4-5节挤出温度为200℃，第6-10节挤出温度为205℃，第11-12节挤出温度为200℃；各节转速均为420rpm。
抗菌剂母粒在制备碳酸钙填充改性ABS中的应用
称取70重量份ABS和30重量份玻璃纤维和4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玻璃纤维增强ABS，注塑后测试性能。
实施例2
抗菌相容剂母粒的组成
Figure 916450DEST_PATH_IMAGE002
抗菌相容剂母粒的制备方法
步骤1：将20份磷酸锆载银抗菌剂、8份抗氧剂1010和168的组合物（比例为2:1）、1.5份分散剂EBS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72份GMA接枝ABS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节侧位加入。第1-3节挤出温度设定在140-185℃并逐节提高。第4-5节温度设定为200℃，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420rpm。
抗菌剂母粒在制备PC/ABS中的应用
称取70重量份PC，30重量份ABS和3.5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PC/ABS合金，注塑后测试性能。
实施例3
抗菌相容剂母粒的组成
Figure 633870DEST_PATH_IMAGE003
抗菌相容剂母粒的制备方法
步骤1：将20份磷酸锆载银抗菌剂、8份抗氧剂1010和168的组合物（比例为2:1）、1.5份分散剂EBS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72份苯乙烯马来酸酐共聚物（SMA）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节侧位加入。第1-3节挤出温度为140-185℃并逐节提高，第4-5节挤出温度为200℃，第6-10节挤出温度为205℃，第11-12节温度设定为200℃；各节转速均为420rpm。
抗菌剂母粒在制备PC/ABS中的应用
称取70重量份PC，30重量份ABS和3.5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PC/ABS合金，注塑后测试性能。
实施例4
抗菌相容剂母粒的组成
参照实施例1表格所述称取抗菌相容剂母粒的各组分，将马来酸酐接枝ABS分成两份，其中第一部分为马来酸酐接枝ABS为27份，第二部分马来酸酐接枝ABS为50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、8份抗氧剂1010和168的组合物（比例为2:1）、1份分散剂EBS和27份马来酸酐接枝ABS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50份马来酸酐接枝ABS从双螺杆挤出机的主喂料加入，步骤1混合物从双螺杆的第4节侧位加入。第1-3节挤出温度为140-185℃并逐节提高，第4-5节挤出温度为200℃，第6-10节挤出温度为205℃，第11-12节温度设定为200℃；各节转速均为420rpm。
抗菌剂母粒在制备玻璃纤维改性ABS中的应用
称取70重量份ABS和30重量份玻璃纤维和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ABS。
对比例1
按照实施例1称取磷酸锆载银抗菌剂、抗氧剂、分散剂、马来酸酐接枝ABS、和ABS，将各组分混合后一起从双螺杆挤出机主喂料口加入，玻璃纤维从挤出机第7节加入，造粒制备玻璃纤维增强ABS。物料型号、比例和挤出工艺同实施例1，注塑后测试性能。
对比例2
按照实施例2称取磷酸锆载银抗菌剂、抗氧剂、分散剂、GMA接枝ABS、PC、ABS混合后一起通过双螺杆挤出机主喂料口加入，造粒制备PC/ABS合金。物料型号、比例和挤出工艺同实施例2，注塑后测试性能。
对比例3
按照实施例3称取磷酸锆载银抗菌剂、抗氧剂、分散剂、SMA树脂、PC、ABS，将各组分混合后一起从双螺杆挤出机主喂料口加入，造粒制备PC/ABS合金。物料型号、比例和挤出工艺同实施例3，注塑后测试性能。
对比例4
按照实施例4组成称取各组分，按照实施例4步骤1制备混合物。
步骤2：使用12节螺旋挤出机，将剩余马来酸酐接枝ABS和步骤1获得混合物全部从双螺杆挤出机的主喂料加入，使用相同的工艺参数制备抗菌相容剂母粒。使用和实施例4相同的方法用双螺杆挤出机制备玻璃纤维增强ABS，注塑后测试性能。
实施例5
分别测定实施1-4和对比例1、4制备的相容剂母粒的b值以评估变色情况，b值越大说明黄色程度越高。测定结果参见表1。相对于对比例，本发明能够改善银离子抗菌剂引起的相容剂母粒变色的问题。
Figure 216030DEST_PATH_IMAGE004
对实施例1-4和对比例1-4双螺杆挤出机制备填充改性注塑材料的力学性能，测定结果参见表2。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ABS注塑材料的机械性能。
Figure 968086DEST_PATH_IMAGE005
将实施例1-4和对比例1-4双螺杆挤出机制备填充改性ABS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。测定结果参见表3。结果表明，使用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。
Figure 210455DEST_PATH_IMAGE006
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)

1.一种适用于改性ABS的抗菌相容剂母粒，其特征在于，包括相容剂60-90份，银离子抗菌剂5 -30份，抗氧剂5-20份、分散剂EBS 0.5-2份。
2.权利要求1所述的适用于改性ABS的抗菌相容剂母粒，其特征在于，包括相容剂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。
3.权利要求1-2任意一项所述的适用于改性ABS的抗菌相容剂母粒，其特征在于，其中的相容剂为马来酸酐接枝ABS、甲基丙烯酸环氧丙酯接枝ABS、苯乙烯马来酸酐共聚物。
4.权利要求1-2任意一项所述的适用于改性ABS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、硅酸盐载银或沸石载银中的一种或几种。
5.权利要求1-2任意一项所述的适用于改性ABS的抗菌相容剂母粒，其特征在于，所述抗氧剂是四[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]亚磷酸酯重量比为2:1-1:1的组合。
6.权利要求1-2任意一项所述的适用于改性ABS的抗菌相容剂母粒，其特征在于，不添加ABS基材。
7.权利要求1-6任意一项所述的适用于改性ABS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，将相容剂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。
8.权利要求1-6任意一项所述的适用于改性ABS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、部分相容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，将剩余的相容剂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、相容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；
所述步骤1中的部分相容剂用量为相容剂的10%-35%w/w。
9.权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于：
步骤1：使用高速混合机在300转下搅拌3分钟；
步骤2：12节螺旋挤出机的第1-3节挤出温度为140-185℃并逐节提高，第4-5节温度为200℃，第6-10节挤出温度为205℃，第11-12节挤出温度为200℃，各节转速均为420rpm。
10.权利要求1-6任意一项所述的适用于改性ABS的抗菌相容剂母粒或权利要求7-9任意一项制备的抗菌相容剂母粒在制备改性ABS材料中的用途。
11.权利要求10所述的用途，其特征在于，所述改性ABS为通过玻璃纤维或PC改性中的一种或两种。
12.权利要求10-11任意一项所述的用途，其特征在于，所述适用于改性ABS的抗菌相容剂母粒的用量为1-5%。
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