CN115975365A - 一种高光抗菌免喷涂pc/asa复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高光抗菌免喷涂PC/ASA复合材料及其制备方法，本发明通过接枝反应，使有机抗菌剂接枝到相容剂分子链上，并使其与无机抗菌剂表面的羟基反应，实现有机‑无机抗菌剂分子层级的微观分散。通过此技术，制备含有有机‑无机抗菌剂的PC/ASA复合材料，且解决了抗菌剂在PC/ASA体系中均匀分散的问题。

Description

一种高光抗菌免喷涂PC/ASA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，具体而言，涉及一种高光抗菌免喷涂PC/ASA复合材料及其制备方法。

背景技术

PC(聚碳酸酯)的耐冲击性、耐热性、尺寸稳定等性能优异，被广泛用于汽车内饰等零部件中。由于PC的分子链中含有苯环，其分子链的空间位阻大、链柔韧性差，加工困难。ASA树脂(丙烯晴-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物)的熔体粘度较低，易加工成型，而且具有优异的耐候性等。因此，PC/ASA复合材料可以综合PC和ASA的有点，提高ASA的耐热性，改善PC的加工性，PC/ASA复合材料是最广泛应用的合金之一，大量应用于汽车内饰中。免喷涂技术具有节约成本而且环保的特点。通过此项技术，零件仅注塑就能达到以往需要喷涂才能达到的外观效果，免去喷漆步骤，不但降低了客户的生产成本，同时对环境更加友好，是实现绿色生产的高性能材料，适用于汽车各类装饰条、装饰板、拉手等零件。

由于汽车内饰直接暴露于空气中，与人身体接触频繁，容易滋生细菌，但是普通的塑料制品自身无法抵御细菌的滋生。因此，开发一种高光抗菌免喷涂PC/ASA复合材料十分重要。制备抗菌塑料主要的技术难点和关键点为抗菌剂在塑料中的分散性、相容性，抗菌剂在塑料中的分散不易控制，容易团聚，导致抗菌剂利用不充分，抗菌性差。

现有技术中报道了一种抗菌的PC/ASA合金材料及制备方法，该发明主要通过制备抗菌母粒的办法避免直接添加造成抗菌剂分布不均的问题，该过程中使用的抗菌剂为无机抗菌剂。还报道了一种一种抗静电、抗菌PC/ASA材料、制备方法及其应用，该过程添加的为无机抗菌剂，且未对抗菌剂的分散性做方案优化。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种高光抗菌免喷涂PC/ASA复合材料及其制备方法，本发明通过接枝反应，使有机抗菌剂接枝到相容剂分子链上，并使其与无机抗菌剂表面的羟基反应，实现有机-无机抗菌剂分子层级的微观分散。通过此技术，制备含有有机-无机抗菌剂的PC/ASA复合材料，且解决了抗菌剂在PC/ASA体系中均匀分散的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高光抗菌免喷涂PC/ASA复合材料，按照重量份数，包括以下组分：PC树脂30-70份、ASA树脂20-40份、抗菌母粒0-3份、抗氧剂0-3份、润滑剂0-3份、相容剂3-6份、炭黑母粒2-6份；

所述抗菌母粒为有机抗菌剂接枝相容剂共价键包覆无机抗菌剂制备所得。

优选地，按照重量份数，抗菌母粒包括以下组分：相容剂100份、抗氧剂0-3份、有机抗菌剂0-2份、引发剂0-3份、苯乙烯0-3份、无机抗菌剂0-2份。

PC树脂为高流动性的，熔指范围为15～25g/10min。

优选地，所述相容剂包括乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(AX8900)、苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(SAG)、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯-辛烯共聚物(SOG-003)中的至少一种。

优选地，所述有机抗菌剂包括2,4-二氨基-6-二烯丙氨基-1,3,5-三嗪(NDAM)、甲基丙烯酸三氟乙酯(TFEM)中的至少一种。

优选地，所述无机抗菌剂包括ZnO、SiO₂、TiO₂中的至少一种。

优选地，所述抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂6280、抗氧剂627A、抗氧剂1076、抗氧剂245中的至少一种。

优选地，所述润滑剂包括介酸酰胺、硬脂酸钙、EMI-200、高分子蜡中的至少一种。

优选地，所述引发剂包括过氧化二异丙苯(DCP)、二叔丁基过氧化氢(DTBP)、双二五(DHBP)中的至少一种。

炭黑母粒为以PE为载体，炭黑含量为50％～70％的母粒。

优选地，所述的抗菌母粒的具体制备步骤如下：

(1)将相容剂、抗氧剂混合均匀置于双螺杆挤出机料仓中熔融塑化，有机抗菌剂、引发剂、苯乙烯通过侧喂料方式加入，挤出并切粒，得到有机抗菌剂接枝相容剂；

(2)将有机抗菌剂接枝相容剂溶解在100℃～160℃的二甲苯中，然后加入无机抗菌剂、乳化剂、表面活性剂并反应2～3h，反应结束后离心、洗涤，得到抗菌母粒。

另，本申请还提供一种制备如上述高光抗菌免喷涂PC/ASA复合材料的方法，包括以下步骤：

(1)将PC树脂、ASA树脂、抗氧剂、润滑剂、相容剂、炭黑母粒放入高混机中，室温搅拌3-5min，转速为150～300rad/min，得到混合物料A；

(2)将混合物料A置于挤出机料仓中，将抗菌母粒置于侧喂料料仓中，经过双螺杆挤出造粒，得到高光抗菌免喷涂PC/ASA复合材料。

本发明的有益效果如下：

(1)有机抗菌剂借助相容剂的可反应性环氧基与无机抗菌剂的羟基形成共价键，此技术可以避免抗菌剂快速析出到制品表面造成失效的问题，提高了抗菌剂的作用有效时间，是长效抗菌的发展趋势之一；同时有机-无机抗菌剂的复合使用，提高了材料的抗菌效果。

(2)本发明通过接枝反应，使有机抗菌剂接枝到相容剂分子链上，实现有机抗菌剂分子层级的第一次微观分散。有机抗菌剂接枝相容剂的环氧基，且该环氧基与无机抗菌剂表面的羟基反应形成共价键，因此进行了有机抗菌剂的第二次分散，同时由于无机抗菌剂表面包覆了有机抗菌剂接枝相容剂，避免了无机抗菌剂的团聚，促进了无机抗菌剂的分散。

(3)将有机抗菌剂、无机抗菌剂反应在相容剂上，可以促进有机、无机抗菌剂在PC/ASA复合材料中的相容性，提高其均匀分散性。

(4)抗菌母粒制备过程中采用侧喂料的方式加入，可以减少抗菌剂在螺杆的停留时间，避免有机抗菌剂的高温失效；PC/ASA复合材料制备过程中，抗菌母粒同样采用侧喂料的方式加入，减少抗菌母粒在螺杆中的停留时间，保护抗菌剂的作用效果。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。

实施例一：

一种高光抗菌免喷涂PC/ASA复合材料，按照重量份数，包括以下组分：PC树脂30份、ASA树脂20份、抗菌母粒1份、抗氧剂1010 0.5份、润滑剂高分子蜡0.5份、相容剂AX89003份、炭黑母粒2份。

按照重量份数，抗菌母粒包括以下组分：相容剂AX8900100份、抗氧剂1010 3份、有机抗菌剂NDAM 1份、引发剂DCP 1份、苯乙烯1份、无机抗菌剂ZnO 1份。

抗菌母粒的具体制备步骤如下：

(1)将相容剂、抗氧剂混合均匀置于双螺杆挤出机料仓中熔融塑化，有机抗菌剂、引发剂、苯乙烯通过侧喂料方式加入，挤出并切粒，得到有机抗菌剂接枝相容剂；

(2)将有机抗菌剂接枝相容剂溶解在150℃的二甲苯中，然后加入无机抗菌剂、乳化剂吐温80、表面活性剂十二烷基硫酸钠并反应2.5h，反应结束后离心、洗涤，得到抗菌母粒。

另，本申请还提供一种制备如上述高光抗菌免喷涂PC/ASA复合材料的方法，包括以下步骤：

(1)将PC树脂、ASA树脂、抗氧剂、润滑剂、相容剂、炭黑母粒放入高混机中，室温搅拌3-5min，转速为260r/min，得到混合物料A；

(2)将混合物料A置于挤出机料仓中，将抗菌母粒置于侧喂料料仓中，经过双螺杆挤出造粒，得到高光抗菌免喷涂PC/ASA复合材料。

实施例二：

一种高光抗菌免喷涂PC/ASA复合材料，按照重量份数，包括以下组分：PC树脂50份、ASA树脂30份、抗菌母粒2份、抗氧剂6280 2份、润滑剂介酸酰胺2份、相容剂AX89005份、炭黑母粒4份。

按照重量份数，抗菌母粒包括以下组分：相容剂SAG 100份、抗氧剂627A 2份、有机抗菌剂TFEM 2份、引发剂DTBP 2份、苯乙烯2份、无机抗菌剂SiO₂1份。

其余同实施例一。

实施例三：

一种高光抗菌免喷涂PC/ASA复合材料，按照重量份数，包括以下组分：PC树脂60份、ASA树脂30份、抗菌母粒2份、抗氧剂245 2份、润滑剂硬脂酸钙2份、相容剂SOG-003 4份、炭黑母粒5份。

按照重量份数，抗菌母粒包括以下组分：相容剂SAG 100份、抗氧剂1010 3份、有机抗菌剂NDAM 1份、有机抗菌剂TFEM 1份、引发剂DHBP 3份、苯乙烯3份、无机抗菌剂TiO₂2份。

其余同实施例一。

实施例四：

一种高光抗菌免喷涂PC/ASA复合材料，按照重量份数，包括以下组分：PC树脂70份、ASA树脂40份、抗菌母粒3份、抗氧剂6280 3份、润滑剂EMI-2003份、相容剂SAG 6份、炭黑母粒6份。

按照重量份数，抗菌母粒包括以下组分：相容剂SAG 100份、抗氧剂6280 3份、有机抗菌剂NDAM 2份、引发剂DTBP 3份、苯乙烯3份、无机抗菌剂ZnO 1份、无机抗菌剂TiO₂1份。

其余同实施例一。

对比例一：

该对比例与实施例三的组分相同，不同的是：未将有机抗菌剂和无机抗菌剂与相容剂进行接枝反应，而是通过物理共混进行添加。对比例二：

该对比例与实施例三的组分相同，不同的是：仅将有机抗菌剂与相容剂进行了接枝反应，未与无机抗菌剂进行化学反应，即抗菌母粒的制备仅步骤(1)与实施例三相同，步骤(2)仅进行了物理共混，抗菌母粒的制备方法具体如下：

(1)将相容剂、抗氧剂混合均匀置于双螺杆挤出机料仓中熔融塑化，有机抗菌剂、引发剂、苯乙烯通过侧喂料方式加入，挤出并切粒，得到有机抗菌剂接枝相容剂；

(2)将步骤(1)得到的有机抗菌剂接枝相容剂与无机抗菌剂搅拌混合均匀，得到抗菌母粒。

对实施例一至四及对比例一和二制备的PC/ASA复合材料进行抗菌测试，测试执行标准GB/T 20944.2-2007，测试结果如下：

当抗菌率大于90％时，表明材料有抗菌效果；当抗菌率大于99％时，表明材料的抗菌效果良好。由表中抗菌率结果分析，直接添加抗菌剂和部分接枝抗菌剂的对比例1和对比例2的抗菌率大于90％小于99％，因此材料的有抗菌效果但是抗菌效果一般。当抗菌剂完成接枝后的实施例1的抗菌率大于90％小于99％，抗菌效果一般，这是由于抗菌母粒的中抗菌剂的添加量过低。当抗菌剂含量增加，接枝抗菌剂后的实施例2～4的抗菌率均大于99％，具有良好的抗菌效果。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种高光抗菌免喷涂PC/ASA复合材料，其特征在于，按照重量份数，包括以下组分：PC树脂30-70份、ASA树脂20-40份、抗菌母粒0-3份、抗氧剂0-3份、润滑剂0-3份、相容剂3-6份、炭黑母粒2-6份；

所述抗菌母粒为有机抗菌剂接枝相容剂共价键包覆无机抗菌剂制备所得。

2.根据权利要求1所述的高光抗菌免喷涂PC/ASA复合材料，其特征在于，按照重量份数，抗菌母粒包括以下组分：相容剂100份、抗氧剂0-3份、有机抗菌剂0-2份、引发剂0-3份、苯乙烯0-3份、无机抗菌剂0-2份。

3.根据权利要求2所述的高光抗菌免喷涂PC/ASA复合材料，其特征在于，所述相容剂包括乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯-辛烯共聚物中的至少一种。

4.根据权利要求2所述的高光抗菌免喷涂PC/ASA复合材料，其特征在于，所述有机抗菌剂包括2,4-二氨基-6-二烯丙氨基-1,3,5-三嗪、甲基丙烯酸三氟乙酯中的至少一种。

5.根据权利要求2所述的高光抗菌免喷涂PC/ASA复合材料，其特征在于，所述无机抗菌剂包括ZnO、SiO₂、TiO₂中的至少一种。

6.根据权利要求2所述的高光抗菌免喷涂PC/ASA复合材料，其特征在于，所述抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂6280、抗氧剂627A、抗氧剂1076、抗氧剂245中的至少一种。

7.根据权利要求2所述的高光抗菌免喷涂PC/ASA复合材料，其特征在于，所述润滑剂包括介酸酰胺、硬脂酸钙、EMI-200、高分子蜡中的至少一种。

8.根据权利要求2所述的高光抗菌免喷涂PC/ASA复合材料，其特征在于，所述引发剂包括过氧化二异丙苯、二叔丁基过氧化氢、双二五中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的高光抗菌免喷涂PC/ASA复合材料，其特征在于，所述的抗菌母粒的具体制备步骤如下：

(1)将相容剂、抗氧剂混合均匀置于双螺杆挤出机料仓中熔融塑化，有机抗菌剂、引发剂、苯乙烯通过侧喂料方式加入，挤出并切粒，得到有机抗菌剂接枝相容剂；

(2)将有机抗菌剂接枝相容剂溶解在100℃～160℃的二甲苯中，然后加入无机抗菌剂、乳化剂、表面活性剂并反应2～3h，反应结束后离心、洗涤，得到抗菌母粒。

10.一种制备如权利要求1-9任一所述高光抗菌免喷涂PC/ASA复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将PC树脂、ASA树脂、抗氧剂、润滑剂、相容剂、炭黑母粒放入高混机中，室温搅拌3-5min，转速为150～300rad/min，得到混合物料A；

(2)将混合物料A置于挤出机料仓中，将抗菌母粒置于侧喂料料仓中，经过双螺杆挤出造粒，得到高光抗菌免喷涂PC/ASA复合材料。