CN116897957A - 一种透明聚苯乙烯树脂用玻璃抗菌剂组合物及其制品 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种透明聚苯乙烯树脂用玻璃抗菌剂组合物和透明抗菌聚苯乙烯树脂及其制品。所述玻璃抗菌剂组合物主要包括按摩尔百分比计的以下组分（以氧化物计）：25～35mol%的P2O5，碱土金属氧化物优选为55～65mol%(其中特别优选为含有10～30mol%的CaO，20～40mol%的ZnO)，5～12mol%的碱金属氧化物，其中该玻璃组合物中含重量百分比为0.1～0.8wt%的Ag2O。所述透明抗菌聚苯乙烯树脂含有以重量百分比计的0.3～0.8wt%玻璃抗菌剂组合物，其特征在于其抗菌率可达到GB21551.2‑2010要求，其3毫米厚的样片雾度增加值小于5%，透光率降低值小于2%。
Description
技术领域
本发明涉及抗菌材料领域，具体而言，涉及一种透明聚苯乙烯树脂用玻璃抗菌剂组合物和透明抗菌聚苯乙烯树脂及其制品。
背景技术
随着人们生活水平的不断提升，对高透明制品实现抗菌功能的需求越来越大。现有技术主要以加入有机抗菌防霉剂来实现，但是有机抗菌防霉剂的安全性较差，且耐温低，并不是透明抗菌高分子材料的最优抗菌解决方案。通用型玻璃抗菌剂应用到透明高分子材料中也不理想，其对应的制品雾度一般大于20%，甚至达到50-70%，透明性并不理想。
比如：专利CN200410007612.X：提供的抗菌玻璃组合物包含0.1～5.0wt%的Ag2O，该组合物还含有30～60mol%的P2O5，1～15mol%选自K2O、Na2O和Li2O的一种或多种化合物，35～55mol%选自MgO、CaO和ZnO的一种或多种化合物，以及0.01～3mol%选自La2O3和Y2O3的一种或多种化合物。本发明发现当玻璃抗菌组合物的P2O5摩尔含量超过40%时，或者其碱土金属氧化物的摩尔含量低于50%，或者含有La2O3和Y2O3时，其应用于聚苯乙烯时相应制品的雾度会显著增大，均超过20%。
比如：专利CN201210310233.2：抗菌性玻璃组合物包括按重量百分比计的以下组分：ZnO 50～60wt%，优选50～55wt%；Ag2O，0～0.09wt%，优选0.01～0.05wt%。还可以包括：P2O5，30～40wt%，优选35～40wt%；Na2O或K2O 6～18wt%，优选8～10wt%。该玻璃抗菌剂应用于聚苯乙烯时相应制品的雾度会显著增大，均超过40%。
比如：专利CN1202034C：一种磷酸盐玻璃，其组成按照整体重量为100%重量时，Ag2O含量为0.2～5wt%，ZnO为1～50wt%，CaO为0.1～15wt%，B2O3为0.1～15%，P2O5为30～80wt%，同时ZnO/CaO重量比为1.1～15范围内。该玻璃抗菌剂应用于聚苯乙烯时相应制品的雾度同样会显著增大。
比如：专利CN1323588C：一种硼硅酸盐玻璃抗菌剂，其组成包括0.1～2wt%Ag2O，40.5～49wt%ZnO，6～9.5wt%SiO2，30.5～39.5wt%B2O3，2～10wt%稀土金属氧化物及6～7.5wt%Na2O及0.01～5wt%CeO2。该玻璃抗菌剂应用于聚苯乙烯时相应制品的雾度同样会显著增大。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明提供一种透明聚苯乙烯树脂用玻璃抗菌剂组合物和透明抗菌聚苯乙烯树脂及其制品。所述玻璃抗菌剂组合物主要包括按摩尔百分比计的以下组分（以氧化物计）：25～35mol%的P2O5，碱土金属氧化物优选为55～65mol%(其中特别优选为含有10～30mol%的CaO，20～40mol%的ZnO)，5～12mol%的碱金属氧化物，其中该玻璃组合物中含重量百分比为0.1～0.8wt%的Ag2O。所述透明抗菌聚苯乙烯树脂含有以重量百分比计的0.3～0.8wt%玻璃抗菌剂组合物。
与上述玻璃抗菌剂组合物同样地作为任意构成成分，也可选在本发明的目的范围内添加重量百分比为规定量0.01-5wt%的CeO2、MgO、Al2O3、SiO2、B2O3等成分。
本发明中，所述P2O5的含量优选为25～35mol%，是玻璃网络结构形成体的主要组分，所述P2O5的更优选为28～32mol％。在本发明中，P2O5含量超过35mol%，会导致最终聚苯乙烯树脂材料的雾度超过20，P2O5含量低于25mol%，则玻璃抗菌剂不易形成玻璃体。
本发明中，所述碱土金属氧化物优选为55～65mol%，更优选为58～63mol%，其中特别优选为含有10～30mol%的CaO，20～40mol%的ZnO。在本发明中，ZnO的含量低于20mol%，会导致在达到抗菌性能要求的前提下，在最终聚苯乙烯树脂材料中的玻璃抗菌剂组合物的添加量增大，导致最终透明聚苯乙烯材料的雾度提高。ZnO的含量高于40mol%，会导致玻璃抗菌剂组合物的折光系数过高，从而最终导致透明聚苯乙烯材料制品雾度提高。
本发明中，所述碱金属氧化物的含量优选为3～12mol%的碱金属氧化物。在本发明中，所述的碱金属氧化物若低于3mol％将导致玻璃的稳定性过高，不利于锌离子或者银离子的溶出，若高于12mol％将会占据银离子在玻璃结构中的位置，首先容易导致玻璃熔制过程中单质银的产生，所制得的玻璃容易黄变，同时，最终透明抗菌聚苯乙烯制品雾度的提高。本发明中，所述的碱金属氧化物可以是本领域常规的制备玻璃抗菌产品的碱金属氧化物。所述的碱金属氧化物可为Na2O或K2O或Li2O及其组合物。
本发明中，所述Ag2O优选为0.1～0.8wt%，进一步优化为0.2～0.5wt%，当Ag2O的含量低于0.1wt%，抗菌性能不稳定，当Ag2O的含量超过0.8wt%，所制得的抗菌玻璃在制备和应用过程中容易变色。
本发明中，所述的CeO2、MgO、Al2O3、SiO2、B2O3等成分为非必须引入的组分，优选为0.01-5wt%，这些成分的引入可以作为本发明玻璃抗菌剂组合物范围内最优配比范围之外，可以调节改善透明性的组分。
本发明所述一种透明聚苯乙烯树脂用玻璃抗菌剂组合物和透明抗菌聚苯乙烯树脂及其制品，包括以下步骤：
（1）将所述组分或所述组分对应的酸、盐、氧化物、氢氧化物充分混合（也可选择天然的矿物作为原料，但是天然矿物中可能含有过量的重金属或者杂质离子，不优选），然后在1050～1300摄氏度高温下熔融；
（2）然后将步骤（1）中制得的熔融物进行淬冷，淬冷后制得片状或块状的玻璃，最后经物理粉碎后制得玻璃抗菌剂组合物；
（3）然后将步骤（2）中制得的玻璃抗菌剂组合物与聚苯乙烯基体树脂通过双螺杆造粒，注塑成型。加工温度在240摄氏度以内，更优选为230摄氏度以内，超过240摄氏度容易发生黄变。
本发明玻璃抗菌剂组合物一个显著的特征是，其粉碎之后的激光粒径D90小于10微米，特别优选为2-6微米。玻璃抗菌剂组合物的粒径超过10微米，抗菌效率较弱，会导致在聚苯乙烯树脂中添加量增加，导致透明制品雾度增加。粒径过小，同时会导致变色风险增加。
本发明所述透明抗菌聚苯乙烯树脂，根据需要，也可以添加分散剂、成核剂等，进一步降低雾度或提高其透光率。基于本发明透明抗菌聚苯乙烯树脂的雾度和透光率已非常接近不加抗菌剂的基础树脂材料，其改善效果并不明显。
本发明玻璃抗菌剂组合物应用于其它PP、PE、ABS、PC、PMMA、PET、AS和硅胶等高分子树脂材料中，透明性并不理想，雾度均超过20，故不优选应用于上述高分子材料树脂中。
进而，本发明还包括通过本发明的透明抗菌聚苯乙烯树脂制备的抗菌加工制品。
本发明的有益效果为：
添加有本发明玻璃抗菌剂组合物的透明抗菌聚苯乙烯树脂及其制品，可达到GB21551-20102要求，其3毫米厚的样片雾度增加值小于5%，透光率降低值小于2%，特别优选的可以做到雾度增加值低于1%，透光率降低值小于1%。
附图说明
图1为本发明实施例3玻璃抗菌剂的扫描电镜图；
图2为本发明实施例3玻璃抗菌剂的扫描电镜图；
图3为本发明实施例和对比实施例中的各组分示意图；
图4为本发明实施例抗菌聚苯乙烯样片的抗菌性能和透明性示意图；
图5为本发明对比实施例抗菌聚苯乙烯样片的抗菌性能和透明性示意图。
实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例和对比实施例
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本发明中，抗菌检测按照GB21551-20102标准试验方法进行。利用扫描电镜对粉体形貌进行分析。
为证实本发明效果而进行了下述实验。
按照表1（附图3）所示各组分比例混合，然后在电炉中于1050～1300℃下熔化所得混合物2～3小时。从炉中取出熔融混合物，然后倒入石墨模具中放置至室温。再用颚式破碎机或球磨机研磨块状的抗菌性玻璃，最后进行物理超细粉碎，使粒径D90小于6微米，从而得到本发明实施例1～5和对比实施例1～3对应的玻璃抗菌剂。
利用扫描电镜，实施例3所示玻璃抗菌剂的扫描电镜图如附图1和附图2所示。
本发明所示各实施例和对比实施例玻璃抗菌剂分别以表2、表3所示比例与聚苯乙烯树脂混合，用双螺杆造粒，用注塑机制备抗菌聚苯乙烯样片（长宽为5cm*5cm，厚度为3mm，本发明所有所述雾度和透光率均以3mm厚的样片进行测试得出的结果），得到实施例a～j和对比实施例a～j所述样品。抗菌性能和透明性结果见表2（附图4）和表3（附图5）。
其中雾度和透光率使用雾度仪进行精确测量，同时选取目前市场在售日本兴亚硝子生产的玻璃抗菌剂PMG721S（对比实施例4）和富士化工生产的玻璃抗菌剂503DJ（对比实施例5）进行比较。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种透明聚苯乙烯树脂用玻璃抗菌剂组合物和透明抗菌聚苯乙烯树脂及其制品。
2.如权利要求1所述的玻璃抗菌剂组合物，其特征在于，该玻璃抗菌剂组合物主要包括按摩尔百分比计的以下组分（以氧化物计）：25～35mol%的P2O5，碱土金属氧化物优选为55～65mol%(其中特别优选为含有10～30mol%的CaO，20～40mol%的ZnO)，5～12mol%的碱金属氧化物，其中该玻璃组合物中含重量百分比为0.1～0.8wt%的Ag2O。
3.如权利要求1所述的玻璃抗菌剂组合物，其特征在于，其激光粒径D90小于10微米。
4.如权利要求1所述的透明抗菌聚苯乙烯树脂及其制品，其特征在于含有以重量百分比计的0.3～0.8wt%的玻璃抗菌剂组合物。
5.如权利要求1所述一种透明抗菌聚苯乙烯树脂及其制品，其特征在于其抗菌率可达到GB21551-20102要求，其3毫米厚的样片雾度增加值小于5%，透光率降低值小于2%。
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2023
- 2023-07-24 CN CN202310907674.9A patent/CN116897957A/zh active Pending
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