CN116284995A - 一种仿外观抗菌填料、abs复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种仿外观抗菌填料、ABS复合材料及其制备方法。本发明提供的仿外观抗菌填料作为ABS改性填料时，显著提高ABS复合材料的抗菌性能，与此同时，还具有很好的仿金属外观效果。本发明提供的ABS复合材料具有金属质感，能够做免喷涂材料，且具有优异的抗菌性能，这大大扩展了ABS的应用范围，具有很大的推广价值。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种仿外观抗菌填料、ABS复合材料及其制备方法。
背景技术
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂(ABS)是一种广泛应用的高分子聚酯树脂，ABS具有良好的耐疲劳性，较好的耐热性，优良的尺寸稳定性等优点，但是在一些特定的应用领域中对ABS仿金属外观性、抗菌性能要求很高，这限制了ABS复合材料在一些特定领域中的应用。
鉴于此，亟待研发一种具有较好仿金属外观性和抗菌性能的ABS复合材料。
发明内容
为此，本发明提供一种仿外观抗菌填料、ABS复合材料及其制备方法。该ABS复合材料具有很好的仿金属外观性和抗菌性能，对于扩展ABS复合材料的应用领域具有非常重要的现实意义。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
根据本发明实施例的第一方面，提供一种仿外观抗菌填料的制备方法，所述方法包括：
将富勒烯和双氧水加入至反应器皿中，于40-60℃下反应8-12h，经过滤、用去离子水洗涤、干燥，得氧化富勒烯；
将氧化富勒烯、甲壳素、硼氢化钠、硝酸铜、N,N-二甲基甲酰胺和去离子水加入至反应器皿中，于50-70℃下反应10-16h，经抽滤、用去离子水洗涤、干燥、研磨，得仿外观抗菌填料。
在一些优选的实施例中，所述富勒烯与双氧水的质量比为(40-60)：(70-80)。
在一些优选的实施例中，所述氧化富勒烯、甲壳素、硼氢化钠、硝酸铜、N,N-二甲基甲酰胺与去离子水的质量比为(30-40)：(20-30)：(0.6-0.8)：(30-36)：(60-80)：(120-160)。
根据本发明实施例的第二方面，提供一种仿外观抗菌填料，其由如上任一项所述的制备方法制成。
根据本发明实施例的第三方面，提供一种仿金属外观抗菌ABS复合材料，由如下重量份数的组分制成：
ABS 80份-100份；
如上所述的仿外观抗菌填料 8份-12份。
在一些优选的实施例中，所述组分还包括抗氧剂0.1份-0.5份。
在一些优选的实施例中，所述抗氧剂选自三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯(简称Irganox168)、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(简称Irganox1010)、1，3，5-三甲基-2，4，6-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯(简称Irganox1330)中的一种或几种的混合。
根据本发明实施例的第四方面，提供如上任一项所述的仿金属外观抗菌ABS复合材料的制备方法，所述方法包括：
将重量配比称取各组分，混合并搅拌均匀，得混合料；
将所述混合料转入双螺杆挤出机中挤出造粒，得所述仿金属外观抗菌ABS复合材料。
在一些优选的实施例中，所述双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，一区温度200-220℃，二区温度240-260℃，三区温度240-260℃，四区温度240-260℃，五区温度240-260℃，六区温度240-260℃，机头温度240-260℃，螺杆转速200-280r/min。
本发明具有如下优点：
(1)本发明以硼氢化钠为还原剂，富勒烯为载体，硝酸铜为铜源，甲壳素的氨基和氧化富勒烯的含氧基团可以形成氢键相互结合起来，形成甲壳素-石墨烯，而还原出来的铜单质再覆盖在甲壳素-富勒烯的表面，最后形成一种Cu-富勒烯-甲壳素类型的仿金属外观抗菌填料。甲壳素与Cu发挥协同抗菌作用，作为ABS改性填料时，显著提高ABS复合材料的抗菌性能，与此同时，还具有很好的仿金属外观效果。
(2)本发明提供的ABS复合材料具有金属质感，能够做免喷涂材料，且具有优异的抗菌性能，这大大扩展了ABS的应用范围，具有很大的推广价值。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下实施例及对比例中所用的原料如下：
ABS(型号750A)，大庆石化；
富勒烯，山东福中福生物科技有限公司；
双氧水，济南嘉阳化工有限公司；
去离子水，上海联试化工试剂有限公司；
甲壳素，江苏采薇生物科技有限公司；
硼氢化钠，南通润丰石油化工有限公司；
硝酸铜，山东多聚化学有限公司；
N,N-二甲基甲酰胺，山东宙合化工有限公司；
抗氧剂(型号Irganox168、Irganox1010、Irganox1330)，德国巴斯夫公司。
所用的测试仪器如下：
ZSK30型双螺杆挤出机，德国W&P公司；
JL-1000型拉力试验机，广州市广才实验仪器公司生产；
HTL900-T-5B型注射成型机，海太塑料机械有限公司生产；
XCJ-500型冲击测试机，承德试验机厂生产；
QT-1196型拉伸测试仪，东莞市高泰检测仪器有限公司；
QD-GJS-B12K型高速搅拌机，北京恒奥德仪器仪表有限公司。
实施例1
本实施例提供一种仿外观抗菌填料，其制备方法如下：
(1)称取400g富勒烯、700g双氧水，加入至反应器皿中，40℃下反应8h，过滤、用去离子水洗涤、40℃干燥3h，得氧化富勒烯；
(2)称取300g氧化富勒烯、200g甲壳素、6g硼氢化钠、300g硝酸铜、600gN,N-二甲基甲酰胺、1.2kg去离子水，加入至反应器皿中，50℃下反应10h，得溶液A；
(3)将溶液A经抽滤、用去离子水洗涤、50℃干燥4h、研磨，过500目筛，即得仿外观抗菌填料M1。
本实施例提供一种仿金属外观抗菌ABS复合材料，其制备方法如下：
(1)称取80份ABS、8份仿外观抗菌填料M1、0.1份Irganox168混合并搅拌均匀，得混合料；
(2)将混合料转入双螺杆挤出机中挤出造粒，即得ABS复合材料P1。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度200℃，二区温度240℃，三区温度240℃，四区温度240℃，五区温度240℃，六区温度240℃，机头温度240℃，螺杆转速200r/min。
实施例2
本实施例提供一种仿外观抗菌填料，其制备方法如下：
(1)称取600g富勒烯、800g双氧水，加入至反应器皿中，60℃下反应12h，过滤、用去离子水洗涤、60℃干燥5h，得氧化富勒烯；
(2)称取400g氧化富勒烯、300g甲壳素、8g硼氢化钠、360g硝酸铜、800gN,N-二甲基甲酰胺、1.6kg去离子水，加入至反应器皿中，70℃下反应16h，得溶液A；
(3)将溶液A经抽滤、用去离子水洗涤、70℃干燥6h、研磨，过500目筛，即得仿外观抗菌填料M2。
本实施例提供一种仿金属外观抗菌ABS复合材料，其制备方法如下：
(1)称取100份ABS、12份仿外观抗菌填料M2、0.1份Irganox168、0.2份Irganox1010、0.2份Irganox1330混合并搅拌均匀，得混合料；
(2)将混合料转入双螺杆挤出机中挤出造粒，即得ABS复合材料P2。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度220℃，二区温度260℃，三区温度260℃，四区温度260℃，五区温度260℃，六区温度260℃，机头温度260℃，螺杆转速280r/min。
实施例3
本实施例提供一种仿外观抗菌填料，其制备方法如下：
(1)称取500g富勒烯、750g双氧水，加入至反应器皿中，50℃下反应10h，过滤、用去离子水洗涤、50℃干燥4h，得氧化富勒烯；
(2)称取350g氧化富勒烯、250g甲壳素、7g硼氢化钠、330g硝酸铜、700gN,N-二甲基甲酰胺、1.4kg去离子水，加入至反应器皿中，60℃下反应13h，得溶液A；
(3)将溶液A经抽滤、用去离子水洗涤、60℃干燥5h、研磨，过500目筛，即得仿外观抗菌填料M3。
本实施例提供一种仿金属外观抗菌ABS复合材料，其制备方法如下：
(1)称取90份ABS、10份仿外观抗菌填料M3、0.1份Irganox168、0.2份Irganox1010混合并搅拌均匀，得混合料；
(2)将混合料转入双螺杆挤出机中挤出造粒，即得ABS复合材料P3。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度210℃，二区温度250℃，三区温度250℃，四区温度250℃，五区温度250℃，六区温度250℃，机头温度250℃，螺杆转速240r/min。
实施例4
本实施例提供一种仿外观抗菌填料，其制备方法如下：
(1)称取450g富勒烯、650g双氧水，加入至反应器皿中，55℃下反应11h，过滤、用去离子水洗涤、45℃干燥5h，得氧化富勒烯；
(2)称取380g氧化富勒烯、290g甲壳素、7.5g硼氢化钠、335g硝酸铜、675gN,N-二甲基甲酰胺、1.35kg去离子水，加入至反应器皿中，65℃下反应15h，得溶液A；
(3)将溶液A经抽滤、用去离子水洗涤、55℃干燥6h、研磨，过500目筛，即得仿外观抗菌填料M4。
本实施例提供一种仿金属外观抗菌ABS复合材料，其制备方法如下：
(1)称取85份ABS、9份仿外观抗菌填料M4、0.1份Irganox1010、0.2份Irganox1330混合并搅拌均匀，得混合料；
(2)将混合料转入双螺杆挤出机中挤出造粒，即得ABS复合材料P4。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度215℃，二区温度255℃，三区温度255℃，四区温度255℃，五区温度255℃，六区温度255℃，机头温度255℃,螺杆转速245r/min。
实施例5
本实施例提供一种仿外观抗菌填料，其制备方法如下：
(1)称取425g富勒烯、715g双氧水，加入至反应器皿中，55℃下反应9h，过滤、用去离子水洗涤、55℃干燥4h，得氧化富勒烯；
(2)称取385g氧化富勒烯、265g甲壳素、6g硼氢化钠、355g硝酸铜、765g N,N-二甲基甲酰胺、1.35kg去离子水，加入至反应器皿中，65℃下反应14h，得溶液A；
(3)将溶液A经抽滤、用去离子水洗涤、65℃干燥5h、研磨，过500目筛，即得仿外观抗菌填料M5。
本实施例提供一种仿金属外观抗菌ABS复合材料，其制备方法如下：
(1)称取95份ABS、9份仿外观抗菌填料M5、0.1份Irganox1010、0.1份Irganox168混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将混合料转入双螺杆挤出机中挤出造粒，即得到ABS复合材料P5。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度205℃，二区温度245℃，三区温度245℃，四区温度245℃，五区温度245℃，六区温度245℃，机头温度245℃，螺杆转速230r/min。
对比例1
本对比例提供一种ABS复合材料，其制备方法如下：
(1)称取95份ABS、9份铜粉、0.1份Irganox1010、0.2份Irganox168混合并搅拌均匀，得混合料；
(2)将混合料转入双螺杆挤出机中挤出造粒，即得ABS复合材料D1。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度205℃，二区温度245℃，三区温度245℃，四区温度245℃，五区温度245℃，六区温度245℃，机头温度245℃,螺杆转速230r/min。
对比例2
本对比例提供一种ABS复合材料，其制备方法如下：
(1)称取95份ABS、4份铜粉、5份甲壳素、0.1份Irganox1010、0.2份Irganox168混合并搅拌均匀，得混合料；
(2)将混合料转入双螺杆挤出机中挤出造粒，即得ABS复合材料D2。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度205℃，二区温度245℃，三区温度245℃，四区温度245℃，五区温度245℃，六区温度245℃，机头温度245℃，螺杆转速230r/min。
对比例3
本对比例提供一种ABS复合材料，其制备方法如下：
(1)称取425g富勒烯、715g双氧水，加入至反应器皿中，55℃下反应9h，过滤、用去离子水洗涤、55℃干燥4h，得氧化富勒烯；
(2)称取385g氧化富勒烯、6g硼氢化钠、355g硝酸铜、765g N,N-二甲基甲酰胺、1.35kg去离子水，加入至反应器皿中，65℃下反应14h，得溶液A；
(3)将溶液A经抽滤、用去离子水洗涤、65℃干燥5h、研磨，过500目筛，即得仿外观抗菌填料M6。
本对比例提供一种仿金属外观抗菌ABS复合材料，其制备方法如下：
(1)称取95份ABS、9份仿外观抗菌填料M6、0.1份Irganox1010、0.1份Irganox168混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将混合料转入双螺杆挤出机中挤出造粒，即得到ABS复合材料D3。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度205℃，二区温度245℃，三区温度245℃，四区温度245℃，五区温度245℃，六区温度245℃，机头温度245℃，螺杆转速230r/min。
将上述实施例1-5及对比例1-3制备的ABS复合材料用注塑机制成样条测试，测试数据如下表：
表1
表2
从上表可以看出：
1.从外观上看，实施例1-5制品无留痕，无熔接线，光泽度也比较好，好于对比例1-3，说明本发明的ABS复合材料具备免喷涂效果。
2.从仿金属外观效果来看，实施例1-5要好于对比例1-3，说明本发明的ABS复合材料具有很好的仿金属外观效果。
3.从抗菌性能看，实施例1-5的抗菌性能要好于对比例1-3，说明本发明的ABS复合材料具有很好的抗菌效果。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (9)
1.一种仿外观抗菌填料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
将富勒烯和双氧水加入至反应器皿中，于40-60℃下反应8-12h，经过滤、用去离子水洗涤、干燥，得氧化富勒烯；
将氧化富勒烯、甲壳素、硼氢化钠、硝酸铜、N,N-二甲基甲酰胺和去离子水加入至反应器皿中，于50-70℃下反应10-16h，经抽滤、用去离子水洗涤、干燥、研磨，得仿外观抗菌填料。
2.根据权利要求1所述的仿外观抗菌填料的制备方法，其特征在于，所述富勒烯与双氧水的质量比为(40-60)：(70-80)。
3.根据权利要求1所述的仿外观抗菌填料的制备方法，其特征在于，所述氧化富勒烯、甲壳素、硼氢化钠、硝酸铜、N,N-二甲基甲酰胺与去离子水的质量比为(30-40)：(20-30)：(0.6-0.8)：(30-36)：(60-80)：(120-160)。
4.一种仿外观抗菌填料，其特征在于，其由权利要求1-3任一项所述的制备方法制成。
5.一种仿金属外观抗菌ABS复合材料，其特征在于，由如下重量份数的组分制成：
ABS 80份-100份；
如权利要求4所述的仿外观抗菌填料8份-12份。
6.根据权利要求5所述的仿金属外观抗菌ABS复合材料，其特征在于，所述组分还包括抗氧剂0.1份-0.5份。
7.根据权利要求6所述的仿金属外观抗菌ABS复合材料，其特征在于，所述抗氧剂选自三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和1，3，5-三甲基-2，4，6-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯中的一种或几种的混合。
8.权利要求5-7任一项所述的仿金属外观抗菌ABS复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
将重量配比称取各组分，混合并搅拌均匀，得混合料；
将所述混合料转入双螺杆挤出机中挤出造粒，得所述仿金属外观抗菌ABS复合材料。
9.根据权利要求8所述的仿金属外观抗菌ABS复合材料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，一区温度200-220℃，二区温度240-260℃，三区温度240-260℃，四区温度240-260℃，五区温度240-260℃，六区温度240-260℃，机头温度240-260℃，螺杆转速200-280r/min。
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