CN115232473A - 一种抗菌耐腐蚀的pps复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗菌耐腐蚀的PPS复合材料及其制备方法，所述PPS复合材料由包括如下百分含量的原料制得：纳米二氧化硅2％～4％、氧化银3％～6％、硼化钛2％～6％、氧化锌1％～2％、玻璃纤维8％～15％、N,N二乙基苯胺1％～1.5％、聚四氟乙烯乳液10％～15％、水性丙烯酸树脂10％～20％、偶联剂0.5％～2％、抗氧剂0.1％～0.5％，余量为PPS；本发明通过各原料以及配比的选择，使得制备得到的PPS复合材料具有优异的抗菌以及耐腐蚀性能，其对金黄色葡萄球菌以及大肠杆菌均达到了95％以上的抑菌率。

Description

一种抗菌耐腐蚀的PPS复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种抗菌耐腐蚀的PPS复合材料及其制备方法。
背景技术
聚苯硫醚，全称为聚亚苯基硫醚，英文名称为Polyphenylene sulfide，简称PPS。PPS的分子结构比较简单，分子主链由苯环和硫原子交替排列，大量的苯环赋予PPS以刚性，大量的硫醚键又提供柔顺性。它具有硬而脆、结晶度高、难燃、热稳定性好、机械强度较高、电性能优良等优点；此外，基于PPS自身结构特点，其也存在脆性大以及不耐腐蚀的特点。
目前，由于PPS的耐腐蚀以及抗菌性能较差，直接影响了PPS的应用范围，因此，如何提供一种抗菌耐腐蚀的PPS复合材料尤为关键。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗菌耐腐蚀的PPS复合材料及其制备方法，本发明PPS复合材料具有优异的抗菌性能和耐腐蚀性能，能够适应酸碱环境，提高了该PPS复合材料的使用寿命。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
本发明第一方面提供了一种抗菌耐腐蚀的PPS复合材料，所述抗菌耐腐蚀的PPS复合材料由包括如下百分含量的原料制得：
纳米二氧化硅2％～4％、氧化银3％～6％、硼化钛2％～6％、氧化锌1％～2％、玻璃纤维8％～15％、N,N二乙基苯胺1％～1.5％、聚四氟乙烯乳液10％～15％、水性丙烯酸树脂10％～20％、偶联剂0.5％～2％、抗氧剂0.1％～0.5％，余量为PPS。
优选地，所述抗菌耐腐蚀的PPS复合材料由包括如下百分含量的原料制得：
纳米二氧化硅2％～3％、氧化银4％～6％、硼化钛4％～6％、氧化锌1％～2％、玻璃纤维10％～14％、N,N二乙基苯胺1％～1.2％、聚四氟乙烯乳液12％～15％、水性丙烯酸树脂12％～18％、偶联剂1％～2％、抗氧剂0.2％～0.5％，余量为PPS。
优选地，所述抗菌耐腐蚀的PPS复合材料由包括如下百分含量的原料制得：
纳米二氧化硅3％、氧化银5％、硼化钛5％、氧化锌1％、玻璃纤维12％、N,N二乙基苯胺1％、聚四氟乙烯乳液14％、水性丙烯酸树脂16％、偶联剂1.6％、抗氧剂0.4％，余量为PPS。
优选地，所述偶联剂为氨丙基三乙氧基硅烷。
优选地，所述抗氧剂为抗氧剂s-9228。
本发明第二方面提供了一种上述抗菌耐腐蚀的PPS复合材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(a)将聚四氟乙烯乳液、N,N二乙基苯胺、水性丙烯酸树脂、偶联剂和PPS加入高速混料机中进行搅匀；
(b)向高速混料机中加入纳米二氧化硅、硼化钛、氧化锌、氧化银和抗氧剂并继续高速搅拌，得到混合物料；
(c)将混合物料通过主喂料口，玻璃纤维通过侧喂料口投入双螺杆挤出机中进行熔融挤出，再经水冷、风冷和切粒后得到所述抗菌耐腐蚀的PPS复合材料。
优选地，所述步骤(a)中，搅拌时间为5～10min，搅拌转速为350～450r/min。
优选地，所述步骤(b)中，继续高速搅拌时间为8～12min，搅拌转速为350～450r/min。
优选地，所述双螺杆挤出机的料筒温度为320～380℃，喷嘴温度为350～360℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：
本发明通过各原料以及配比的选择，使得制备得到的PPS复合材料具有优异的抗菌以及耐腐蚀性能，具体地，对金黄色葡萄球菌以及大肠杆菌均达到了95％以上的抑菌率；在本发明中，通过在PPS中加入N,N二乙基苯胺、聚四氟乙烯乳液以及水性丙烯酸树脂能够提高各原料组分的相容性和相容性，同时不同无机材料的添加有效挺高了PPS复合材料的耐腐蚀、抑菌以及机械性能，进而使得制备得到的PPS复合材料具有优异的抑菌和耐腐蚀性能，提高了PPS复合材料的应用领域。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
实施例1
一、抗菌耐腐蚀的PPS复合材料
上述抗菌耐腐蚀的PPS复合材料由包括如下百分含量的原料制得：
纳米二氧化硅2％、氧化银3％、硼化钛6％、氧化锌2％、玻璃纤维8％、N,N二乙基苯胺1％、聚四氟乙烯乳液15％、水性丙烯酸树脂10％、氨丙基三乙氧基硅烷2％、抗氧剂s-9228 0.1％，余量为PPS。
二、制备方法
上述抗菌耐腐蚀的PPS复合材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
(a)将聚四氟乙烯乳液、N,N二乙基苯胺、水性丙烯酸树脂、偶联剂和PPS加入高速混料机中以350r/min搅拌10min；
(b)向高速混料机中加入纳米二氧化硅、硼化钛、氧化锌、氧化银和抗氧剂并继续以350r/min搅拌12min，得到混合物料；
(c)将混合物料通过主喂料口，玻璃纤维通过侧喂料口投入双螺杆挤出机中进行熔融挤出，其中，双螺杆挤出机的料筒温度为320℃，喷嘴温度为350℃；再经水冷、风冷和切粒后得到所述抗菌耐腐蚀的PPS复合材料。
实施例2
一、抗菌耐腐蚀的PPS复合材料
上述抗菌耐腐蚀的PPS复合材料由包括如下百分含量的原料制得：
纳米二氧化硅4％、氧化银6％、硼化钛2％、氧化锌1％、玻璃纤维15％、N,N二乙基苯胺1.5％、聚四氟乙烯乳液10％、水性丙烯酸树脂20％、氨丙基三乙氧基硅烷0.5％、抗氧剂s-9228 0.5％，余量为PPS。
二、制备方法
上述抗菌耐腐蚀的PPS复合材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
(a)将聚四氟乙烯乳液、N,N二乙基苯胺、水性丙烯酸树脂、偶联剂和PPS加入高速混料机中以450r/min搅拌5min；
(b)向高速混料机中加入纳米二氧化硅、硼化钛、氧化锌、氧化银和抗氧剂并继续以450r/min搅拌8min，得到混合物料；
(c)将混合物料通过主喂料口，玻璃纤维通过侧喂料口投入双螺杆挤出机中进行熔融挤出，其中，双螺杆挤出机的料筒温度为380℃，喷嘴温度为360℃；再经水冷、风冷和切粒后得到所述抗菌耐腐蚀的PPS复合材料。
实施例3
一、抗菌耐腐蚀的PPS复合材料
上述抗菌耐腐蚀的PPS复合材料由包括如下百分含量的原料制得：
纳米二氧化硅2％、氧化银6％、硼化钛4％、氧化锌1％、玻璃纤维14％、N,N二乙基苯胺1％、聚四氟乙烯乳液15％、水性丙烯酸树脂12％、氨丙基三乙氧基硅烷2％、抗氧剂s-9228 0.2％，余量为PPS。
二、制备方法
上述抗菌耐腐蚀的PPS复合材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
(a)将聚四氟乙烯乳液、N,N二乙基苯胺、水性丙烯酸树脂、偶联剂和PPS加入高速混料机中以400r/min搅拌8min；
(b)向高速混料机中加入纳米二氧化硅、硼化钛、氧化锌、氧化银和抗氧剂并继续以400r/min搅拌10min，得到混合物料；
(c)将混合物料通过主喂料口，玻璃纤维通过侧喂料口投入双螺杆挤出机中进行熔融挤出，其中，双螺杆挤出机的料筒温度为340℃，喷嘴温度为355℃；再经水冷、风冷和切粒后得到所述抗菌耐腐蚀的PPS复合材料。
实施例4
一、抗菌耐腐蚀的PPS复合材料
上述抗菌耐腐蚀的PPS复合材料由包括如下百分含量的原料制得：
纳米二氧化硅3％、氧化银4％、硼化钛6％、氧化锌2％、玻璃纤维10％、N,N二乙基苯胺1.2％、聚四氟乙烯乳液12％、水性丙烯酸树脂18％、氨丙基三乙氧基硅烷1％、抗氧剂s-9228 0.5％，余量为PPS。
二、制备方法
上述抗菌耐腐蚀的PPS复合材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
(a)将聚四氟乙烯乳液、N,N二乙基苯胺、水性丙烯酸树脂、偶联剂和PPS加入高速混料机中以400r/min搅拌8min；
(b)向高速混料机中加入纳米二氧化硅、硼化钛、氧化锌、氧化银和抗氧剂并继续以400r/min搅拌10min，得到混合物料；
(c)将混合物料通过主喂料口，玻璃纤维通过侧喂料口投入双螺杆挤出机中进行熔融挤出，其中，双螺杆挤出机的料筒温度为340℃，喷嘴温度为355℃；再经水冷、风冷和切粒后得到所述抗菌耐腐蚀的PPS复合材料。
实施例5
一、抗菌耐腐蚀的PPS复合材料
上述抗菌耐腐蚀的PPS复合材料由包括如下百分含量的原料制得：
纳米二氧化硅3％、氧化银5％、硼化钛5％、氧化锌1％、玻璃纤维12％、N,N二乙基苯胺1％、聚四氟乙烯乳液14％、水性丙烯酸树脂16％、氨丙基三乙氧基硅烷1.6％、抗氧剂s-9228 0.4％，余量为PPS。
二、制备方法
上述抗菌耐腐蚀的PPS复合材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
(a)将聚四氟乙烯乳液、N,N二乙基苯胺、水性丙烯酸树脂、偶联剂和PPS加入高速混料机中以400r/min搅拌8min；
(b)向高速混料机中加入纳米二氧化硅、硼化钛、氧化锌、氧化银和抗氧剂并继续以400r/min搅拌10min，得到混合物料；
(c)将混合物料通过主喂料口，玻璃纤维通过侧喂料口投入双螺杆挤出机中进行熔融挤出，其中，双螺杆挤出机的料筒温度为340℃，喷嘴温度为355℃；再经水冷、风冷和切粒后得到所述抗菌耐腐蚀的PPS复合材料。
对比例1
一、抗菌耐腐蚀的PPS复合材料
上述抗菌耐腐蚀的PPS复合材料由包括如下百分含量的原料制得：
纳米二氧化硅3％、氧化银5％、硼化钛5％、氧化锌1％、玻璃纤维12％、N,N二乙基苯胺1％、聚四氟乙烯乳液30％、氨丙基三乙氧基硅烷1.6％、抗氧剂s-9228 0.4％，余量为PPS。
二、制备方法
上述抗菌耐腐蚀的PPS复合材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
(a)将聚四氟乙烯乳液、N,N二乙基苯胺、偶联剂和PPS加入高速混料机中以400r/min搅拌8min；
(b)向高速混料机中加入纳米二氧化硅、硼化钛、氧化锌、氧化银和抗氧剂并继续以400r/min搅拌10min，得到混合物料；
(c)将混合物料通过主喂料口，玻璃纤维通过侧喂料口投入双螺杆挤出机中进行熔融挤出，其中，双螺杆挤出机的料筒温度为340℃，喷嘴温度为355℃；再经水冷、风冷和切粒后得到所述抗菌耐腐蚀的PPS复合材料。
对比例2
一、抗菌耐腐蚀的PPS复合材料
上述抗菌耐腐蚀的PPS复合材料由包括如下百分含量的原料制得：
纳米二氧化硅3％、氧化银5％、硼化钛5％、氧化锌1％、玻璃纤维12％、N,N二乙基苯胺1％、水性丙烯酸树脂30％、氨丙基三乙氧基硅烷1.6％、抗氧剂s-9228 0.4％，余量为PPS。
二、制备方法
上述抗菌耐腐蚀的PPS复合材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
(a)将聚四氟乙烯乳液、N,N二乙基苯胺、水性丙烯酸树脂、偶联剂和PPS加入高速混料机中以400r/min搅拌8min；
(b)向高速混料机中加入纳米二氧化硅、硼化钛、氧化锌、氧化银和抗氧剂并继续以400r/min搅拌10min，得到混合物料；
(c)将混合物料通过主喂料口，玻璃纤维通过侧喂料口投入双螺杆挤出机中进行熔融挤出，其中，双螺杆挤出机的料筒温度为340℃，喷嘴温度为355℃；再经水冷、风冷和切粒后得到所述抗菌耐腐蚀的PPS复合材料。
对比例3
一、抗菌耐腐蚀的PPS复合材料
上述抗菌耐腐蚀的PPS复合材料由包括如下百分含量的原料制得：
纳米二氧化硅8％、氧化银5％、氧化锌1％、玻璃纤维12％、N,N二乙基苯胺1％、聚四氟乙烯乳液14％、水性丙烯酸树脂16％、氨丙基三乙氧基硅烷1.6％、抗氧剂s-92280.4％，余量为PPS。
二、制备方法
上述抗菌耐腐蚀的PPS复合材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
(a)将聚四氟乙烯乳液、N,N二乙基苯胺、水性丙烯酸树脂、偶联剂和PPS加入高速混料机中以400r/min搅拌8min；
(b)向高速混料机中加入纳米二氧化硅、氧化锌、氧化银和抗氧剂并继续以400r/min搅拌10min，得到混合物料；
(c)将混合物料通过主喂料口，玻璃纤维通过侧喂料口投入双螺杆挤出机中进行熔融挤出，其中，双螺杆挤出机的料筒温度为340℃，喷嘴温度为355℃；再经水冷、风冷和切粒后得到所述抗菌耐腐蚀的PPS复合材料。
实验例
分别获取实施例5以及对比例1～3中制备得到的PPS复合材料；然后，将上述PPS复合材料经注塑机制成标准测试样条，并对其性能进行检测；
将测试样条置于质量比为1∶1的PAG和HFC混合物中，60℃恒温浸泡120天，然后观察是否发生溶胀，观察结果如表1所示，然后取出称重，确定损失量；
按照GB/T 31402-2015塑料--塑料表面抗菌性能试验方法进行抗菌实验，实验菌种为金黄色葡萄球菌(ATCC 6538)和大肠杆菌(8099)；并计算抑菌率，结算结果如表1所示；
表1
Figure BDA0003813129970000081
由表1可知：本发明实施例制备得到PPS复合材料具有优异的耐腐蚀和抑菌作用，相比对比例，其耐腐蚀和抑菌作用更加显著。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (9)

1.一种抗菌耐腐蚀的PPS复合材料，其特征在于，由包括如下百分含量的原料制得：
纳米二氧化硅2％～4％、氧化银3％～6％、硼化钛2％～6％、氧化锌1％～2％、玻璃纤维8％～15％、N,N二乙基苯胺1％～1.5％、聚四氟乙烯乳液10％～15％、水性丙烯酸树脂10％～20％、偶联剂0.5％～2％、抗氧剂0.1％～0.5％，余量为PPS。
2.根据权利要求1所述的抗菌耐腐蚀的PPS复合材料，其特征在于，由包括如下百分含量的原料制得：
纳米二氧化硅2％～3％、氧化银4％～6％、硼化钛4％～6％、氧化锌1％～2％、玻璃纤维10％～14％、N,N二乙基苯胺1％～1.2％、聚四氟乙烯乳液12％～15％、水性丙烯酸树脂12％～18％、偶联剂1％～2％、抗氧剂0.2％～0.5％，余量为PPS。
3.根据权利要求1所述的抗菌耐腐蚀的PPS复合材料，其特征在于，由包括如下百分含量的原料制得：
纳米二氧化硅3％、氧化银5％、硼化钛5％、氧化锌1％、玻璃纤维12％、N,N二乙基苯胺1％、聚四氟乙烯乳液14％、水性丙烯酸树脂16％、偶联剂1.6％、抗氧剂0.4％，余量为PPS。
4.根据权利要求1所述的抗菌耐腐蚀的PPS复合材料，其特征在于，所述偶联剂为氨丙基三乙氧基硅烷。
5.根据权利要求1所述的抗菌耐腐蚀的PPS复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂s-9228。
6.权利要求1～5任一所述的抗菌耐腐蚀的PPS复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(a)将聚四氟乙烯乳液、N,N二乙基苯胺、水性丙烯酸树脂、偶联剂和PPS加入高速混料机中进行搅匀；
(b)向高速混料机中加入纳米二氧化硅、硼化钛、氧化锌、氧化银和抗氧剂并继续高速搅拌，得到混合物料；
(c)将混合物料通过主喂料口，玻璃纤维通过侧喂料口投入双螺杆挤出机中进行熔融挤出，再经水冷、风冷和切粒后得到所述抗菌耐腐蚀的PPS复合材料。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(a)中，搅拌时间为5～10min，搅拌转速为350～450r/min。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(b)中，继续高速搅拌时间为8～12min，搅拌转速为350～450r/min。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的料筒温度为320～380℃，喷嘴温度为350～360℃。
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