CN115572437B - 一种抗菌聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种抗菌聚丙烯复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种抗菌聚丙烯复合材料及其制备方法，具体地涉及抗菌聚丙烯复合材料，其特征在于，以重量份计，其包括聚丙烯S2040：50‑70份；低等规聚丙烯：10‑30份；润滑剂：0.1‑3份；分散剂：0.1‑3份；相容剂：0.1‑3份；抑菌剂：0.1‑8份，其中，所述的抑菌剂选自(S)‑((3‑(4‑(1,1‑二氧代硫代吗啉)‑3,5‑二氟苯基)‑2‑氧代噁唑烷‑5‑基)甲基)氨甲酰丙酯。

Description

一种抗菌聚丙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种抗菌聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯（PP）是常见的塑料工程材料。聚丙烯加工性能好，具有优良的耐腐蚀性、力学性能，作为结构部件应用广泛；此外，聚丙烯还具有很好的耐热性、耐化学性，常应用于纺织、建筑、汽车、机械、电子电器等领域。目前聚丙烯材料中常用的抗菌剂包括无机抗菌剂、有机抗菌剂以及天然抗菌剂。其中，无机抗菌剂主要利用银、铜、锌等金属释放良好的杀菌性能，但是，该类抗菌剂中不可避免会采用金属元素，用于制备直接与人体呼吸器官接触的口罩无纺布等产品时，金属的存在会导致潜在的危害。而常见有机抗菌剂或天然抗菌剂中不含金属元素，但其自身稳定性较差，在与聚丙烯混合，高温挤出过程中，容易分解或失活，从而不能良好的发挥其自身所具有的抗菌性能，降低杀菌效率。因此，需要开发新的抗菌聚丙烯复合材料。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种抗菌聚丙烯复合材料及其制备方法。
为实现本发明的目的，本发明一方面提供一种抗菌聚丙烯复合材料，以重量份计，其包括：
聚丙烯S2040：50-70份；
低等规聚丙烯：10-30份；
润滑剂：0.1-3份；
分散剂：0.1-3份；
相容剂：0.1-3份；
抑菌剂：0.1-8份，
其中，所述的抑菌剂选自(S)-((3-(4-(1,1-二氧代硫代吗啉)-3,5-二氟苯基)-2-氧代噁唑烷-5-基)甲基)氨甲酰丙酯。
在一些优选的实施例中，本发明所述的润滑剂选自润滑剂TR131。
在一些优选的实施例中，本发明所述的分散剂选自三硬脂酸甘油酯。
在一些优选的实施例中，本发明所述的相容剂选自甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯。
在一些优选的实施例中，本发明提供的一种抗菌聚丙烯复合材料，以重量份计，其由以下组分组成：
聚丙烯S2040：55-65份；
低等规聚丙烯：10-20份
润滑剂：0.5-3份；
分散剂：0.5-3份；
相容剂：0.5-3份；和
抑菌剂：0.5-3份。
在一些优选的实施例中，本发明提供的一种抗菌聚丙烯复合材料，以重量份计，其由以下组分组成：
聚丙烯S2040：60份；
低等规聚丙烯：15份；
润滑剂TR131：2份；
三硬脂酸甘油酯：2份；
甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯：2份；和
抑菌剂：2份。
本发明还提供一种抗菌聚丙烯复合材料的制备方法，包括：
1）按照上述重量百分比分别称取聚丙烯S2040、低等规聚丙烯、润滑剂、分散剂、相容剂和抑菌剂；
2）将聚丙烯S2040、低等规聚丙烯、润滑剂、分散剂、相容剂和抑菌剂混合的原料混匀后，先经过加热使物料升温至150℃，保温15-30min，然后经螺杆挤出机挤出造粒得到所述抗菌聚丙烯复合材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的抗菌聚丙烯复合材料通过加入了结构新颖的抑菌剂，而具有更好的抑菌活性；同时，本申请通过在原料中引入一定比例的熔融温度大约为80度的低等规聚丙烯，通过温度差，在熔融共混过程中，低等规聚丙烯先包覆于抗菌剂表面，形成一层保护层，减少抗菌剂的接触温度，从而起到保护复合抗菌剂的作用，有效避免抗菌剂在高温挤出过程中分解。而当共混挤出后，冷却过程中，由于低等规聚丙烯的结晶速率较低，在应力作用下抗菌剂重新分布，复合抗菌剂在聚丙烯材料中进一步分散均匀；另外，本发明制备的聚丙烯材料对白色念珠菌、大肠杆菌、肺炎克雷伯氏菌、金黄色葡萄球菌具有良好的抑菌性能，抑菌率可达99%以上。
具体实施方式
下面代表性的实施例是为了更好地说明本发明，而非用于限制本发明的保护范围。以下实施例中使用的材料如无特殊说明均为商购获得。
其中，聚丙烯S2040购自于上海赛科石油化工有限责任公司；低等规聚丙烯1：等规度为30-60％，熔融温度为80℃，熔融指数为50g/10min，重均分子量为13万，牌号为L-MODUS901，购自日本出光兴产株式会社；低等规聚丙烯2：等规度为30-60％，熔融温度为80℃，熔融指数为390g/10min，重均分子量为7.5万，牌号为L-MODU S600，购自日本出光兴产株式会社；低等规聚丙烯3：等规度为30-60％，熔融温度为80℃，熔融指数为2600g/10min，重均分子量为4.5万，牌号为L-MODU S400，购自日本出光兴产株式会社。
制备例(S)-((3-(4-(1,1-二氧代硫代吗啉)-3,5-二氟苯基)-2-氧代噁唑烷-5-基)甲基)氨甲酰丙酯的制备
在0℃下将N,N-二异丙基乙胺(19.6 mL, 113 mmol)及氯甲酸丙酯(3.8 mL)添加至(S)-5-(氨甲基)-3-(4-(1,1-二氧代硫代吗啉)-3,5-二氟苯基)噁唑烷-2-酮(13.6 g,37.7 mmol)的二氯甲烷(200 mL)中之溶液中。使反应混合物升温至环境温度且搅拌1小时。向反应液中加入400 mL水，用二氯甲烷萃取，无水硫酸钠干燥，减压浓缩制得式（I）所示的化合物。MS(ESI,m/z)：448.1[M+H]+。
实施例1
一种抗菌聚丙烯复合材料，按照重量份的原料包括：
聚丙烯S2040：60份；
低等规聚丙烯1：15份；
润滑剂TR131：2份；
三硬脂酸甘油酯：2份；
甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯：2份；和
抑菌剂：2份。
按照上述重量百分比分别称取聚丙烯S2040、低等规聚丙烯1、润滑剂TR131、三硬脂酸甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯、抑菌剂；将聚丙烯S2040、低等规聚丙烯1、润滑剂TR131、三硬脂酸甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯、抑菌剂混合混匀，先经过加热使物料升温至150℃，保温30min，然后经螺杆挤出机挤出造粒得到所述抗菌聚丙烯复合材料。
实施例2
一种抗菌聚丙烯复合材料，按照重量份的原料包括：
聚丙烯S2040：65份；
低等规聚丙烯2：20份；
润滑剂TR131：3份；
三硬脂酸甘油酯：3份；
甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯：3份；和
抑菌剂：1份。
按照上述重量百分比分别称取聚丙烯S2040、低等规聚丙烯2、润滑剂TR131、三硬脂酸甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯、抑菌剂；将聚丙烯S2040、低等规聚丙烯1、润滑剂TR131、三硬脂酸甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯、抑菌剂混合混匀，先经过加热使物料升温至150℃，保温30min，然后经螺杆挤出机挤出造粒得到所述抗菌聚丙烯复合材料。
实施例3
一种抗菌聚丙烯复合材料，按照重量份的原料包括：
聚丙烯S2040：50份；
低等规聚丙烯3：10份；
润滑剂TR131：2份；
三硬脂酸甘油酯：2份；
甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯：2份；和
抑菌剂：0.5份。
按照上述重量百分比分别称取聚丙烯S2040、低等规聚丙烯3、润滑剂TR131、三硬脂酸甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯、抑菌剂；将聚丙烯S2040、低等规聚丙烯1、润滑剂TR131、三硬脂酸甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯、抑菌剂混合混匀，先经过加热使物料升温至150℃，保温30min，然后经螺杆挤出机挤出造粒得到所述抗菌聚丙烯复合材料。
实施例4
一种抗菌聚丙烯复合材料，按照重量份的原料包括：
聚丙烯S2040：65份；
低等规聚丙烯1：20份；
润滑剂TR131：1份；
三硬脂酸甘油酯：1份；
甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯：1份；和
抑菌剂：0.5份。
按照上述重量百分比分别称取聚丙烯S2040、低等规聚丙烯1、润滑剂TR131、三硬脂酸甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯、抑菌剂；将聚丙烯S2040、低等规聚丙烯1、润滑剂TR131、三硬脂酸甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯、抑菌剂混合混匀，先经过加热使物料升温至150℃，保温30min，然后经螺杆挤出机挤出造粒得到所述抗菌聚丙烯复合材料。
对比例1
一种抗菌聚丙烯复合材料，按照重量份的原料包括：
聚丙烯S2040：60份；
低等规聚丙烯1：15份；
润滑剂TR131：2份；
三硬脂酸甘油酯：2份；和
甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯：2份；
壳聚糖：2份；
按照按照实施例1的方法制得所述抗菌聚丙烯复合材料。
实验例1
根据EN 71-3:2019+A1:2021标准，对实施例1-4、对比例1制备的聚丙烯复合材料进行重金属（Al、As、Ba、Cd、Cr、Co、Cu、Sb）含量检测分析。检测结果显示，实施例1-4、对比例1制备的聚丙烯复合材料中上述金属元素的含量远低于规定的下限值。由此表明，本申请实施例1-4、对比例1制备的聚丙烯复合材料均符合标准要求。
实验例2
按照JIS Z 2801:2021《抗菌加工制品-抗菌性试验方法和抗菌效果的测定》检测样品对白色念珠菌、大肠杆菌、肺炎克雷伯氏菌、金黄色葡萄球菌的抑菌率。实施例1-4、对比例1的抗菌性能测试结果如下表所示。
由此可知，实施例1-4制备的聚丙烯复合材料均具有良好的抗菌性能。
尽管以上已经对本发明作了详细描述，但是本领域技术人员理解，在不偏离本发明的精神和范围的前提下可以对本发明进行各种修改和改变。本发明的权利范围并不限于上文所作的详细描述，而应归属于权利要求书。

Claims (4)

1.一种抗菌聚丙烯复合材料，其特征在于，以重量份计，其包括：
聚丙烯S2040：50-70份；
低等规聚丙烯：10-30份；
润滑剂TR131：0.1-3份；
分散剂三硬脂酸甘油酯：0.1-3份；
相容剂甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯：0.1-3份；
抑菌剂：0.1-8份；
其中，所述的抑菌剂选自(S)-((3-(4-(1,1-二氧代硫代吗啉)-3,5-二氟苯基)-2-氧代噁唑烷-5-基)甲基)氨甲酰丙酯，其由以下制备方法制得：在0℃下将N,N-二异丙基乙胺19.6 mL, 113 mmol及氯甲酸丙酯3.8 mL添加至(S)-5-(氨甲基)-3-(4-(1,1-二氧代硫代吗啉)-3,5-二氟苯基)噁唑烷-2-酮13.6 g,37.7 mmol的二氯甲烷200 mL中之溶液中，使反应混合物升温至环境温度且搅拌1小时，向反应液中加入400 mL水，用二氯甲烷萃取，无水硫酸钠干燥，减压浓缩制得。
2.根据权利要求1所述的抗菌聚丙烯复合材料，其特征在于，以重量份计，其由以下组分组成：
聚丙烯S2040：55-65份；
低等规聚丙烯：10-20份
润滑剂TR131：0.5-3份；
分散剂三硬脂酸甘油酯：0.5-3份；
相容剂甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯：0.5-3份；和
抑菌剂：0.5-3份。
3.根据权利要求1所述的抗菌聚丙烯复合材料，其特征在于，以重量份计，其由以下组分组成：
聚丙烯S2040：60份；
低等规聚丙烯：15份；
润滑剂TR131：2份；
三硬脂酸甘油酯：2份；
甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯：2份；和
抑菌剂：2份。
4.一种权利要求1所述的抗菌聚丙烯复合材料的制备方法，包括：
1）按照权利要求1所述的重量百分比分别称取聚丙烯S2040、低等规聚丙烯、润滑剂TR131、分散剂三硬脂酸甘油酯、相容剂甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯和抑菌剂；
2）将聚丙烯S2040、低等规聚丙烯、润滑剂TR131、分散剂三硬脂酸甘油酯、相容剂甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯和抑菌剂混合混匀，先经过加热使物料升温至150℃，保温15-30min，然后经螺杆挤出机挤出造粒得到所述抗菌聚丙烯复合材料。
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