CN114369312A - 一种耐久抗菌聚丙烯组合物及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐久抗菌聚丙烯组合物及其制备方法与应用，涉及聚丙烯技术领域。本发明所述耐久抗菌聚丙烯组合物包含如下重量份的成分：聚丙烯32.75～98.2份、矿粉0～40份、增韧剂0～20份、抗菌剂0.5～1.5份、三聚氰胺氰尿酸盐0.2～0.75份、磷酸氢二钠1～3份、抗氧剂0.1～1份、光稳定剂0～0.5份和润滑剂0～0.5份，所述抗菌剂为无机金属离子抗菌剂。由本发明所述配方制备的聚丙烯组合物具有良好的抗菌性，并且可持久抗菌。
Description
技术领域
本发明涉及聚丙烯技术领域，尤其涉及一种耐久抗菌聚丙烯组合物及其制备方法与应用。
背景技术
聚丙烯具有密度低、成本低、机械性能优异与易加工等优点，在汽车与家电等行业应用广泛。例如乘用车的仪表板、门板与立柱等内饰零件一般均采用改性聚丙烯作为原料进行制备；洗衣机滚筒采用的原材料通常为改性聚丙烯材料。由于人的皮肤与汽车内饰及家电会有频繁接触，因此这些零部件需要有较高的抗菌性，否则会影响使用者的身体健康。虽然定期清洗相关零部件可以有效减少零部件表面的细菌，但使用者需要花费较多的时间与精力。近年来行业内也在进行抗菌聚丙烯材料的开发，用于制备具有抗菌性的零部件。该方案能够从源头上抑制零部件表面的细菌繁殖，减少使用者对零部件的维护。
市场上现有的抗菌聚丙烯材料通常是在配方中添加一定含量的抗菌剂来实现其抗菌功能，其中抗菌剂主要为无机金属离子抗菌剂，如银离子抗菌剂等。无机金属离子抗菌剂的抗菌作用机理主要是无机金属离子持续释放至抗菌制品表面并与细菌细胞酶的巯基反应而破坏细胞酶，最终导致细菌死亡。
目前市场上已有不少品牌的抗菌聚丙烯材料，但大部分产品均注重初始抗菌率，并没有关注产品的抗菌耐久性。例如专利CN 112724579 A公开了一种抗菌低气味汽车内饰用聚丙烯复合材料及制备方法，该产品能起到良好的抗菌效果。但考虑到无机金属离子不断迁移至制品表面，无机金属离子消耗完后制品便失去抗菌性。因此有必要对现有的抗菌聚丙烯材料进行改良，针对无机金属离子的释放速率进行一定的控制，从而提高抗菌制品的抗菌耐久性。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种耐久抗菌聚丙烯组合物及其制备方法与应用。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种耐久抗菌聚丙烯组合物，包含如下重量份的成分：聚丙烯32.75～98.2份、矿粉0～40份、增韧剂0～20份、抗菌剂0.5～1.5份、三聚氰胺氰尿酸盐0.2～0.75份、磷酸氢二钠1～3份、抗氧剂0.1～1份、光稳定剂0～0.5份和润滑剂0～0.5份；所述抗菌剂为无机金属离子抗菌剂。
本发明选用的抗菌剂为无机金属离子抗菌剂，如银离子抗菌剂、铜离子抗菌剂、锌离子抗菌剂等，可与三聚氰胺氰尿酸盐通过非共价键形成络合物；磷酸氢二钠为弱碱性物质，可吸收反应生成的酸性物质并推动反应向正向移动，从而促进络合物的形成。在抗菌制品的使用过程中，小部分无机金属离子被释放到制品表面，大部分无机金属离子因形成络合物而被储存在基体内部；当制品表面的抗菌剂消耗时，络合物发生一定程度的可逆分解，产生新的无机金属离子释放到制品表面，使得制品具有持久的抗菌性。
优选地，所述抗菌剂与三聚氰胺氰尿酸盐的重量比为1.8～3:1，抗菌剂与磷酸氢二钠的重量比为1:2～4。当抗菌剂、三聚氰胺氰尿酸盐和磷酸氢二钠的重量比符合上述限定时，对以所述聚丙烯组合物制备成的洗衣机滚筒按GB 21551.5-2010标准测试除菌率，在运行2300h后除菌率还能达到95％以上。
优选地，所述三聚氰胺氰尿酸盐为片状三聚氰胺氰尿酸盐。相比于棒状三聚氰胺氰尿酸盐，以片状三聚氰胺氰尿酸盐制备的聚丙烯材料的抗菌耐久性明显更好。
优选地，所述矿粉为滑石粉、碳酸钙、晶须或硅灰石中的至少一种；所述增韧剂为乙烯丁烯共聚物、乙烯辛烯共聚物、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、三元乙丙橡胶中的至少一种；所述无机金属离子抗菌剂中金属离子的浓度为0.5～2.5wt.％；所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、硫醚类抗氧剂中的至少一种，如抗氧剂1010、抗氧剂168等；所述光稳定剂为紫外光吸收剂、受阻胺类光稳定剂中的至少一种；所述润滑剂为硬脂酸脂类润滑剂、硬脂酸盐类润滑剂、酰胺类润滑剂中的至少一种，如硬脂酸酯、硬脂酸钙等。
此外，本发明还公开了一种所述耐久抗菌聚丙烯组合物的制备方法，所述制备方法为：按配比将各组分混合均匀，然后加入双螺杆挤出机中，熔融共混、挤出造粒，得到所述耐久抗菌聚丙烯组合物。
同时，本发明还公开了所述耐久抗菌聚丙烯组合物在汽车内饰、家电领域的应用。
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
本发明通过在配方中添加无机金属离子抗菌剂，并搭配三聚氰胺氰尿酸盐和磷酸氢二钠，对各成分的配比进行选择，制得了具有良好的抗菌性和抗菌耐久性的聚丙烯组合物，适用于汽车内饰以及家电领域。
具体实施方式
为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例及对比例中使用的材料如下：
聚丙烯：共聚聚丙烯，牌号PP EP548R，生产厂家中海壳牌；
矿粉：滑石粉，市售；
增韧剂：乙烯丁烯共聚物，市售；
抗菌剂：银离子抗菌剂，牌号B103，银离子含量为1wt.％，生产厂家朗亿新材；
片状三聚氰胺氰尿酸盐：牌号MCA-1000，生产厂家山东高旗；
棒状三聚氰胺氰尿酸盐：牌号MCA-100，生产厂家山东高旗；
磷酸氢二钠：市售；
磷酸钠：市售；
乙二胺四乙酸二钠：市售；
抗氧剂：抗氧剂1010与抗氧剂168复配，重量比1:1，市售；
光稳定剂：2,2,6,6-四甲基-4-哌啶硬脂酸酯，市售；
润滑剂：TAF润滑剂，市售。
实施例和对比例中使用的矿粉、增韧剂、抗氧剂、润滑剂均为同种材料。
实施例1～12
本发明所述耐久抗菌聚丙烯组合物的实施例，实施例1～12的制备方法为：按配比将各成分加入共混机中混合均匀，然后从主喂料口加入双螺杆挤出机中，熔融共混，挤出造粒，得到所述耐久抗菌聚丙烯组合物；其中，从喂料口到模头各加温区温度分别为：一区180℃、二区至三区190℃、四区至五区200℃、六区至十区210℃，真空度为-0.06MPa。实施例1～11的配方如表1所示。
实施例13
本发明所述耐久抗菌聚丙烯组合物的一种实施例，本实施例所述耐久抗菌聚丙烯组合物与实施例1的区别仅在于，以棒状三聚氰胺氰尿酸盐替代片状三聚氰胺氰尿酸盐。
对比例1～5
对比例1～5为抗菌聚丙烯组合物，其制备方法与实施例1～12相同，配方如表1所示。
对比例6
一种抗菌聚丙烯组合物，本抗菌聚丙烯组合物与实施例7的区别仅在于，以磷酸钠替代磷酸氢二钠。
对比例7
一种抗菌聚丙烯组合物，本抗菌聚丙烯组合物与实施例1的区别仅在于，以乙二胺四乙酸二钠替代三聚氰胺氰尿酸盐。
表1(重量份)
对实施例1～13和对比例1～7所述抗菌聚丙烯组合物进行性能测试。参考GB21551.5-2010标准进行除菌率测试(菌种为金黄色葡萄球菌)，分别测试聚丙烯组合物制备成洗衣机滚筒后未运行以及装机并运行2300h后两种状态的除菌率。
表2
由表2可知，对比例1～3中由于不含三聚氰胺氰尿酸盐、磷酸氢二钠中的至少一种，制备出的抗菌聚丙烯组合物没有缓释性能；对比例4中抗菌剂、三聚氰胺氰尿酸盐、磷酸氢二钠的用量相对较少，其初始抗菌性及持久抗菌性均明显不如实施例；对比例5中虽然含有较多的抗菌剂，但抗菌剂与磷酸氢二钠的配比过大，影响了银离子与三聚氰胺氰尿酸盐的络合反应，使聚丙烯组合物的持久抗菌性发生衰减；对比例6中以磷酸钠替代磷酸氢二钠，碱性过强，对络合反应的促进作用很强，导致银离子难以释放出来；对比例7中以乙二胺四乙酸二钠替代三聚氰胺氰尿酸盐会使银离子与其螯合，游离的银离子的含量很少，所以初始除菌率也很低，同时，银离子难以释放出来，导致除菌率始终很低。
此外，由表2可知，实施例9～10中由于抗菌剂与三聚氰胺氰尿酸盐的质量比在1.8～3:1之外，以所述聚丙烯组合物制备的洗衣机内筒在运行2300h后除菌率相对较低；实施例11～12中抗菌剂与磷酸氢二钠的质量比在1:2～4之外，以所述聚丙烯组合物制备的洗衣机内筒在运行2300h后除菌率也相对较低，抗菌耐久性较差。上述结果表明，抗菌剂和三聚氰胺氰尿酸盐的质量比以及抗菌剂和磷酸氢二钠的质量比对聚丙烯组合物的抗菌性的影响很大。对比实施例1和实施例13的测试结果可知，三聚氰胺氰尿酸盐的形貌也会对聚丙烯组合物的抗菌性产生极大的影响，使用片状三聚氰胺氰尿酸盐制备的聚丙烯组合物的持久抗菌性明显更好。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，但并不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (8)
1.一种耐久抗菌聚丙烯组合物，其特征在于，包含如下重量份的成分：聚丙烯32.75～98.2份、矿粉0～40份、增韧剂0～20份、抗菌剂0.5～1.5份、三聚氰胺氰尿酸盐0.2～0.75份、磷酸氢二钠1～3份、抗氧剂0.1～1份、光稳定剂0～0.5份和润滑剂0～0.5份；所述抗菌剂为无机金属离子抗菌剂。
2.如权利要求1所述的耐久抗菌聚丙烯组合物，其特征在于，所述抗菌剂与三聚氰胺氰尿酸盐的重量比为1.8～3:1，抗菌剂与磷酸氢二钠的重量比为1:2～4。
3.如权利要求1所述的耐久抗菌聚丙烯组合物，其特征在于，所述三聚氰胺氰尿酸盐为片状三聚氰胺氰尿酸盐。
4.如权利要求1所述的耐久抗菌聚丙烯组合物，其特征在于，所述矿粉为滑石粉、碳酸钙、晶须或硅灰石中的至少一种；所述无机金属离子抗菌剂中金属离子的浓度为0.5～2.5wt.％。
5.如权利要求1所述的耐久抗菌聚丙烯组合物，其特征在于，所述增韧剂为乙烯丁烯共聚物、乙烯辛烯共聚物、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、三元乙丙橡胶中的至少一种。
6.如权利要求1所述的耐久抗菌聚丙烯组合物，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、硫醚类抗氧剂中的至少一种；所述光稳定剂为紫外光吸收剂、受阻胺类光稳定剂中的至少一种；所述润滑剂为硬脂酸脂类润滑剂、硬脂酸盐类润滑剂、酰胺类润滑剂中的至少一种。
7.一种如权利要求1～6任一项所述的耐久抗菌聚丙烯组合物的制备方法，其特征在于，所述方法为：按配比将各组分混合均匀，然后加入双螺杆挤出机中，熔融共混、挤出造粒，得到所述耐久抗菌聚丙烯组合物。
8.一种如权利要求1～6任一项所述的耐久抗菌聚丙烯组合物在汽车内饰、家电领域的应用。
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