CN114196104A - 一种抗菌耐油污聚丙烯材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种抗菌耐油污聚丙烯材料及其制备方法，包括以下重量份的原料，总份数为100份：聚丙烯72～88份，抗菌母粒1～4份，疏水疏油剂1～3份，无机填料8～20份，抗氧剂0.4～1份，加工助剂0.3～1份；所述疏水疏油剂是甲基丙烯酸全氟烷基乙酯或甲基丙烯酸全氟烷基丁酯与丙烯酸月桂酯按质量比为4：(5～7)经辐射乳液聚合制得的含氟丙烯酸酯聚合物。本发明通过无机抗菌剂和有机抗菌剂复合提高了抗菌活性，疏水疏油剂具有优异的低表面张力，使得产品抗菌活性高，耐油污性能优异，并且对材料的力学性能影响很小。
Description
技术领域
本发明属于聚丙烯材料技术领域，具体涉及一种抗菌耐油污聚丙烯材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯作为一种通用塑料，具有密度低、力学性能好、无毒、耐热、易加工成型、价格便宜等特性，已广泛用于汽车、家电、包装等领域。聚丙烯树脂是非极性的，厨房里的产生的油污也是非极性的，家电产品的使用环境为油烟大、湿度高的高温环境，聚丙烯产品表面会极易产生油污、油斑，并滋生大量对人体健康有害的细菌。近年来，随着现代社会和生活水平的不断提高，人们对于工作、生活环境，尤其是卫生健康的要求也越来越高，所以材料表面的抗菌抗油污性能对家电的使用非常重要。
然而，现有的聚丙烯改性技术方案大多聚焦于材料抗菌或耐油污性能单一方面的改善，针对兼具抗菌耐油污性能的聚丙烯改性技术研究较少。专利文献CN103059405A公开了一种抗菌聚丙烯材料，通过加入天然抗菌剂-壳聚糖与合成抗菌剂-聚六亚甲基胍磷酸盐复配，实现了对大肠杆菌、金黄色葡萄菌98％以上的杀菌率。专利文献CN103772822A则是采用了合成的银离子抗菌剂来实现对大肠杆菌、金黄色葡萄菌90％的杀菌率。但上述的技术方案均未涉及到耐油污性能的改善。专利文献CN108329579A公布了一种耐油聚丙烯复合材料，采用纳米氧化锌改性的聚四氟乙烯粉末为耐油助剂，使其聚丙烯复合材料达到耐油的要求。专利文献CN112940391A采用低表面能的有机硅树脂，经接枝改性后和聚丙烯树脂一起熔融共混，降低了聚丙烯基复合材料的表面张力，制备的聚丙烯基复合材料具有抗油污性能，制品表面变得更加有光泽，同时提供了耐磨性，但以上专利都没有涉及抗菌效果。
因此，开发一种用于家电外壳的兼具抗菌和耐油污效果的聚丙烯材料具有重要的研究意义和推广价值。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种抗菌耐油污聚丙烯材料及其制备方法，其同时具有优异的抗菌、耐油污、高光泽等特点。
本发明是通过以下技术方案是：
本发明的一种抗菌耐油污聚丙烯材料，其特征在于，包括以下重量份的原料，总份数为100份：
所述疏水疏油剂是甲基丙烯酸全氟烷基乙酯或甲基丙烯酸全氟烷基丁酯与丙烯酸月桂酯按质量比为4：(5～7)经辐射乳液聚合制得的含氟丙烯酸酯聚合物；
所述聚丙烯树脂为均聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯中的至少一种，在230℃、2.16KG的测试条件下的熔体流动速率为1～60g/10min；
所述抗菌母粒的原料组成按质量百分比为：异噻唑啉酮抗菌剂5％～10％，纳米银抗菌剂为20％～30％，聚丙烯颗粒为60％～75％；
所述无机填料为硫酸钡、硅灰石、碳酸钙、云母的一种或几种的混合物；所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、硫代酯类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种，优选的受阻酚类抗氧剂为抗氧剂1010，优选的硫代酯类抗氧剂为DLTP，优选的亚磷酸酯类抗氧剂为抗氧剂168；
所述的加工助剂包括但不限于润滑剂、分散剂、紫外吸收剂中的一种或两种及以上的组合。
优选地，所述疏水疏油剂的制备过程，包括以下步骤：
将所述甲基丙烯酸全氟烷基乙酯或甲基丙烯酸全氟烷基丁酯，与丙烯酸月桂酯按质量比为4：(5～7)加入含有乳化剂的蒸馏水中，机械搅拌20～60min，再超声乳化10～60min，将样品置入辐照管中，以30～50Gy/min剂量率辐照20～60min，取出破乳、烘干、研磨制得。
本发明所述的抗菌耐油污聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将所述聚丙烯树脂、抗菌母粒、疏水疏油剂、无机填料、抗氧剂和加工助剂加入到高速搅拌机搅拌均匀，后从双螺杆挤出机的主喂料口投入，控制螺杆转速在300～600r/min范围内，挤出温度为200～230℃，真空度为-0.08～-0.05MPa，经熔融、挤出、冷却、造粒，即得所述的抗菌耐油污聚丙烯材料。
本发明的有益效果是：
1、本发明通过无机抗菌剂和有机抗菌剂复合，克服了无机抗菌剂单一性，有机抗菌剂易洗脱、耐热性能差等不足，并解决了纳米粒子团聚、分散不均匀的问题，大大提高了抗菌活性，使得其能够更好的发挥作用。
2、本发明通过甲基丙烯酸全氟烷基乙酯或甲基丙烯酸全氟烷基丁酯与丙烯酸月桂酯经辐射乳液聚合制得疏水疏油剂，具有优异的低表面张力，使得该组合物制得的产品表面的油污和水容易滑落，并且与树脂基体和无机填料有良好的相容性，加入后不影响组合物的力学性能。
3、本发明加入的无机填料可以改善复合材料的刚度和表面硬度，且使得材料具有高光泽、力学性能优异。
具体实施方式
下面通过具体的实施方式对本发明做进一步的说明，所述实施例仅用于说明本发明而不是对本发明的限制。
以下各实施例中所使用的抗菌母粒通过以下方法制备：
将异噻唑啉酮抗菌剂10％、纳米银抗菌剂30％和聚丙烯颗粒为60％，送入高速混合机混合均匀，再送入双螺杆挤出机中，经挤出、冷却、干燥、切粒制得。
各实施例中所使用的疏水疏油剂通过以下方法制备：
将甲基丙烯酸全氟烷基丁酯、丙烯酸月桂酯按4：6比例加入含有乳化剂的蒸馏水中，机械搅拌35min，再超声乳化15min，将样品置入辐照管中，以30Gy/min剂量率辐照30min，取出破乳、烘干、研磨制得。
实施例1
一种抗菌耐油污聚丙烯材料，包括下述重量份的原料：聚丙烯87.2份、抗菌母粒1份、疏水疏油剂1份、硫酸钡10份、抗氧剂S22250.4份、紫外吸收剂0.3份，分散剂0.1份；
具体制备方法包括下述步骤：
将所述聚丙烯树脂、抗菌母粒、疏水疏油剂、无机填料、抗氧剂和加工助剂加入到高速搅拌机搅拌10min混合均匀，然后将预混料从双螺杆挤出机的主喂料口投入，螺杆长径比为48:1，控制螺杆转速在400r/min范围内，挤出温度为200～220℃，真空度为-0.08MPa，经熔融、挤出、冷却、造粒，即得抗菌耐油污聚丙烯材料。
实施例2
一种抗菌耐油污聚丙烯材料，包括下述重量份的原料：聚丙烯79.7份、抗菌母粒2份、疏水疏油剂2份、硫酸钡15份、抗氧剂S22250.6份、紫外吸收剂0.5份、润滑剂0.08份、分散剂0.12份；
具体制备方法包括下述步骤：
将所述聚丙烯树脂、抗菌母粒、疏水疏油剂、无机填料、抗氧剂和加工助剂加入到高速搅拌机搅拌10min混合均匀，然后将预混料从双螺杆挤出机的主喂料口投入，螺杆长径比为48:1，控制螺杆转速在400r/min范围内，挤出温度为200～220℃，真空度为-0.08MPa，经熔融、挤出、冷却、造粒，即得抗菌耐油污聚丙烯材料。
实施例3
一种抗菌耐油污聚丙烯材料，包括下述重量份的原料：聚丙烯74.8份、抗菌母粒2份、疏水疏油剂2份、硫酸钡20份、抗氧剂S22250.5份、紫外吸收剂0.5份、润滑剂0.08份、分散剂0.12份；
具体制备方法包括下述步骤：
将所述聚丙烯树脂、抗菌母粒、疏水疏油剂、无机填料、抗氧剂和加工助剂加入到高速搅拌机搅拌10min混合均匀，然后将预混料从双螺杆挤出机的主喂料口投入，螺杆长径比为48:1，控制螺杆转速在500r/min范围内，挤出温度为210～230℃，真空度为-0.08MPa，经熔融、挤出、冷却、造粒，即得抗菌耐油污聚丙烯材料。
实施例4
一种抗菌耐油污聚丙烯材料，包括下述重量份的原料：聚丙烯70.8份、抗菌母粒4份、疏水疏油剂3份、硫酸钡20份、抗氧剂S22251份、紫外吸收剂1份、润滑剂0.08份、分散剂0.12份；
具体制备方法包括下述步骤：
将所述聚丙烯树脂、抗菌母粒、疏水疏油剂、无机填料、抗氧剂和加工助剂加入到高速搅拌机搅拌10min混合均匀，然后将预混料从双螺杆挤出机的主喂料口投入，螺杆长径比为48:1，控制螺杆转速在480r/min范围内，挤出温度为205～225℃，真空度为-0.08MPa，经熔融、挤出、冷却、造粒，即得抗菌耐油污聚丙烯材料。
对比例1
对比例1为实施例1的对比例，包括下述重量份的原料：聚丙烯88.2份、疏水疏油剂1份、硫酸钡10份、抗氧剂S22250.4份、紫外吸收剂0.3份、分散剂0.10份；
具体制备方法包括下述步骤：
将所述聚丙烯树脂、疏水疏油剂、无机填料、抗氧剂和加工助剂加入到高速搅拌机搅拌10min混合均匀，然后将预混料从双螺杆挤出机的主喂料口投入，螺杆长径比为48:1，控制螺杆转速在400r/min范围内，挤出温度为200～220℃，真空度为-0.08MPa，经熔融、挤出、冷却、造粒，即得聚丙烯材料。
对比例2
对比例2为实施例4的对比例，包括下述重量份的原料：聚丙烯73.8份、抗菌母粒4份、硫酸钡20份、抗氧剂S22251份、紫外吸收剂1份、润滑剂0.08份、分散剂0.12份；
具体制备方法包括下述步骤：
将所述聚丙烯树脂、抗菌母粒、无机填料、抗氧剂和加工助剂加入到高速搅拌机搅拌10min混合均匀，然后将预混料从双螺杆挤出机的主喂料口投入，螺杆长径比为48:1，控制螺杆转速在400r/min范围内，挤出温度为200～220℃，真空度为-0.08MPa，经熔融、挤出、冷却、造粒，即得聚丙烯材料。
对比例3
对比例3为实施例4的对比例，包括下述重量份的原料：聚丙烯78份、硫酸钡20份、抗氧剂S22251份、紫外吸收剂1份、润滑剂0.08份、分散剂0.12份；
具体制备方法包括下述步骤：
将所述聚丙烯树脂、无机填料、抗氧剂和加工助剂加入到高速搅拌机搅拌10min混合均匀，然后将预混料从双螺杆挤出机的主喂料口投入，螺杆长径比为48:1，控制螺杆转速在400r/min范围内，挤出温度为200～220℃，真空度为-0.08MPa，经熔融、挤出、冷却、造粒，即得聚丙烯材料。
将上述实施例1-4以及对比例1-3制得的耐油污聚丙烯复合材料主要物性指标根据相关检测标准测试其拉伸强度、弯曲模量、简支梁缺口冲击强度、大肠杆菌的抗菌率、金黄葡萄菌的抗菌率和油滴接触角，其检测结果如表1所示：
表1实施例1-4和对比例1-3的测试结果
由表1中实施例1和对比例1，实施例4和对比例2-3的对比可以看出，抗菌母粒对大肠杆菌和金黄色葡萄菌的有明显抗菌效果，抗菌活性高；采用的疏水疏油剂具有优异的低表面张力，可使聚丙烯组合物的油接触角和水接触角增大，耐油擦拭性能改善明显，并且对材料的力学性能影响很小，可以同时满足产品对疏水耐油污能力和抗菌性的要求。
Claims (9)
1.一种抗菌耐油污聚丙烯材料，其特征在于，包括以下重量份的原料，总份数为100份：
聚丙烯 72～88份，
抗菌母粒 1～4份，
疏水疏油剂 1～3份，
无机填料 8～20份，
抗氧剂 0.4～1份，
加工助剂 0.3～1份；
所述疏水疏油剂是甲基丙烯酸全氟烷基乙酯或甲基丙烯酸全氟烷基丁酯与丙烯酸月桂酯按质量比为4：(5～7) 经辐射乳液聚合制得的含氟丙烯酸酯聚合物。
2.根据权利要求1所述的抗菌耐油污聚丙烯材料，其特征在于，所述聚丙烯树脂为均聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯中的至少一种，在230℃、2.16KG的测试条件下的熔体流动速率为1～60g/10min。
3.根据权利要求1所述的抗菌耐油污聚丙烯材料，其特征在于，所述抗菌母粒的原料组成按质量百分比为：异噻唑啉酮抗菌剂5%～10%，纳米银抗菌剂为20%～30%，聚丙烯颗粒为60%～75%。
4.根据权利要求1所述的抗菌耐油污聚丙烯材料，其特征在于，所述无机填料为硫酸钡、硅灰石、碳酸钙、云母的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求1所述的抗菌耐油污聚丙烯材料，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、硫代酯类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的抗菌耐油污聚丙烯材料，其特征在于，所述受阻酚类抗氧剂为抗氧剂1010，所述硫代酯类抗氧剂为DLTP，所述亚磷酸酯类抗氧剂为抗氧剂168。
7.根据权利要求1所述的抗菌耐油污聚丙烯材料，其特征在于，所述的加工助剂包括但不限于润滑剂、分散剂、紫外吸收剂中的一种或两种及以上的组合。
8.根据权利要求1所述的抗菌耐油污聚丙烯材料，其特征在于，所述疏水疏油剂的制备过程，包括以下步骤：
将所述甲基丙烯酸全氟烷基乙酯或甲基丙烯酸全氟烷基丁酯，与丙烯酸月桂酯按质量比为4：(5～7)加入含有乳化剂的蒸馏水中，机械搅拌20～60min，再超声乳化10～60min，将样品置入辐照管中，以30～50Gy/min剂量率辐照20～60min，取出破乳、烘干、研磨制得。
9.根据权利要求1～8任意一项所述的抗菌耐油污聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将所述聚丙烯树脂、抗菌母粒、疏水疏油剂、无机填料、抗氧剂和加工助剂加入到高速搅拌机搅拌均匀，后从双螺杆挤出机的主喂料口投入，控制螺杆转速在300～600r/min范围内，挤出温度为200～230℃，真空度为-0.08～-0.05MPa，经熔融、挤出、冷却、造粒，即得所述的抗菌耐油污聚丙烯材料。
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