CN1330698C - 高光泽抗菌聚丙烯材料及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种高光泽抗菌聚丙烯材料及其制作方法，它是由重量比份为聚丙烯100份、有机酸盐类成核剂0.4～0.6份、弹性体8～15份、硫酸钡填料15～25份、银系抗菌母料3～6份、抗氧剂0.1～0.2份、卤素吸收剂0.2～0.4份、降温母料0.6～1.2份、分散剂0.3～0.5份、脂肪酸酰胺类润滑剂0.3～0.5份、铝酸脂偶联剂0.15～0.25份组成。它采用双螺杆挤出机经两次挤出造粒而成，融高光泽、抗菌性于一体，具有较高的光泽度和高效、广谱、持久的抗菌性。主要应用于家用电器、汽车内装饰件、健身器材、办公用品、日用品、玩具、卫生洁具等领域，是一种既能满足人们感官要求，又能符合安全、卫生需要的具有广泛应用前景的功能高分子材料。
Description
技术领域：本发明涉及化工材料领域，确切地说属于高分子塑料材料领域。
技术背景：随着国民经济的飞速发展，人们的物质、文化、生活水平正在逐步提高，塑料在人们日常生活中占有越来越重要的地位。聚丙烯是一种无毒塑料，具有较高的耐热性和良好的强度，被广泛应用于各种场所。但它无光泽，和其它塑料一样易被各种有害细菌和霉毒污染，在温湿度适合的情况下，更易繁殖细菌。为此，出现了在聚丙烯产品中添加抗菌原料，但这容易使聚丙烯制品的颜色变黄，而且不能使聚丙烯中的抗菌剂分散均匀，抗菌效果不能保持持久。
发明内容：本发明是由聚丙烯、有机酸盐类成核剂、弹性体、硫酸钡填料、银系抗菌母料、抗氧剂、卤素吸收剂、降温母料、分散剂、脂肪酸酰胺类润滑剂、铝酸脂偶联剂组成，其重量比份为聚丙烯100份、有机酸盐类成核剂0.4～0.6份、弹性体8～15份、硫酸钡填料15～25份、银系抗菌母料3～6份、抗氧剂0.1～0.2份、卤素吸收剂0.2～0.4份、降温母料0.6～1.2份、分散剂0.3～0.5份、脂肪酸酰胺类润滑剂0.3～0.5份、铝酸脂偶联剂0.15～0.25份。其中，弹性体可以是POE，也可以是EPDM，也可以是SBS；抗氧剂是由168和1010复合配制而成，根据本发明材料使用的时间不同，确定抗氧剂168和抗氧剂1010配制的比例，抗氧剂168在25％-50％之间、抗氧剂1010在50％-75％之间。
本发明的制作方法分为两步，第一步制作高光泽聚丙烯，第二步制作高光泽抗菌聚丙烯，第一步制作高光泽聚丙烯方法如下：a.先将高速混合机温度调整到100-120℃，将硫酸钡填料放入高速混合机中，高速搅拌，当物料温度达到100℃后，再搅拌20～30分钟进行干燥，然后在30～60秒内加入铝酸脂偶联剂，继续搅拌5～7分钟后形成复合填料出料备用；b.将复合填料与有机酸盐类成核剂用人工进行混合，混合时间3～5分钟；c.将高速混合机加热温度调整为80-90℃后，把复合填料与有机酸盐类成核剂的混合物、抗氧剂、降温母料、50％的分散剂、70％的卤素吸收剂、脂肪酸酰胺类润滑剂放入高速混合机中进行高速混合，当物料温度达到80℃后，加入弹性体，再混合3～5分钟后形成混合物A出料备用；d.将混合物A加入双螺杆挤出机进行挤出，双螺杆挤出机温度范围160～230℃之间，喂料转速在20～28rad/min之间，主机转速在200～225rad/min之间，混合物A挤出后进行切粒、干燥，制成高光泽聚丙烯；第二步制作高光泽抗菌聚丙烯方法如下：a.先将银系抗菌母料放入鼓风烘箱中进行干燥，在鼓风烘箱65-75℃温度下烘干1.5-2.5小时；b.将高速混合机加热温度调整为75-85℃，把烘干后的银系抗菌母料与高光泽聚丙烯、50％的分散剂、30％的卤素吸收剂放入高速混合机进行高速搅拌，当物料温度为80℃后，再搅拌3～5分钟形成混合物B出料备用；c.将混合物B加入双螺杆挤出机进行挤出，双螺杆挤出机温度范围150～210℃之间，喂料转速在20～28rad/min之间，主机转速在200～225rad/min之间，混合物B挤出后进行切粒、干燥，制成高光泽抗菌聚丙烯，完成整个制作过程。
在高光泽度方面：由于聚丙烯的结晶规整度高、晶粒粗大，因而光泽度低，为了提高聚丙烯的光泽度，需加快结晶速度，让聚丙烯的结晶粒径细微化来实现，相对来说分子量分布较窄的聚合物具有相对较高的光泽度。因此采用有机盐类成核剂促进结晶速度来达到PP结晶粒径细微化目的，同时通过降温母料过氧化物对长链聚丙烯裂解来降低聚丙烯分子量分布，达到高光泽度的目的。
在抗菌机理方面：选择以纳米级银系抗菌母料作抗菌剂，以破坏DNA的生长环境并阻碍其生长来达到抗菌目的。其机理为：①重金属离子与细胞质中蛋白质及核酸结合，使细胞死亡；②当低浓度、极低浓度时，重金属离子吸引细胞膜上的负离子基因团，通过阻碍细胞对氨基酸、尿嘧啶等生长必需的营养物质的吸收，使之缺乏营养而死亡；③重金属离子激活其附近的氧气而成为活性氧，破坏细胞分子链的结构，使之失活。
通过上述配方和制作方法制成的本发明材料，其表面光泽度≥70CS(60℃)。抗菌性能通过对常见微生物的抑菌性测试结果表明，本发明材料对革兰氏阳性菌、阴性菌、霉菌、酵母菌及病毒都有广泛的杀灭和抑制作用。对细菌类的枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、亚麻杆菌等；真菌、霉菌类的白色念珠菌、黑曲霉、黄曲霉、宛氏拟青霉、枯青霉、柄帚霉、球状毛壳霉等；酵母类的白假丝酵母、皮状丝孢酵母，及紫红红球菌等的有效抗菌剂最低抑菌浓度均在25-1000PPM。经对金黄色葡萄球菌(ATCC6538)和大肠杆菌(ATCC8099)测试，24小时抗菌率≥99％。这说明本发明材料具有抗菌的高效性和广谱性。同时，本发明材料拉伸强度≥22Mpa，冲击强度≥50J/M，熔体指数10～30g/10min，热变形温度(0.45Mpa)≥100℃。
本发明是以聚丙烯为基础材料，采用成核剂、弹性体、无机填料、抗菌功能材料等多元复配共混，用双螺杆挤出机再经两次挤出造粒而成，融高光泽、抗菌性于一体，具有较高的光泽度和高效、广谱、持久的抗菌性。主要应用于家用电器、汽车内装饰件、健身器材、办公用品、日用品、玩具、卫生洁具等领域，是一种既能满足人们感官要求，又能符合安全、卫生需要的具有广泛应用前景的功能高分子材料。
本发明实施方式：
实施例1：按重量比份称取以下原料：聚丙烯100份、苯甲酸钠成核剂0.5份、POE弹性体10份、硫酸钡填料20份、银系抗菌母料0.4份、抗氧剂1010为0.05份、168为0.05份、卤素吸收剂(CaSt2)0.2份、降温母料0.8份、聚乙烯蜡分散剂0.3份、TAF润滑剂0.3份、铝酸脂偶联剂0.2份。按其制作方法生产的高光泽抗菌聚丙烯材料，性能指标可以达到光泽度：75CS(60℃)、抗菌率：99.5％、拉伸强度：26Mpa、冲击强度：108J/M、熔体指数：21g/10min、热变形温度：123℃。
实施例2：按重量比份称取以下原料：聚丙烯100份、苯甲酸钾成核剂0.6份、EPDM弹性体10份、硫酸钡填料25份、银系抗菌母料0.5份、抗氧剂1010为0.05份、168为0.05份、卤素吸收剂(BaSt2)0.25份、降温母料0.7份、聚乙烯蜡分散剂0.4份、乙撑双脂肪酸润滑剂0.5份、铝酸脂偶联剂0.25份。按其制作方法生产的高光泽抗菌聚丙烯材料，性能指标可以达到光泽度：72CS(60℃)、抗菌率：99.9％、拉伸强度：27.4Mpa、冲击强度：94J/M、熔体指数：15g/10min、热变形温度：118℃。
实施例3：按重量比份称取以下原料：聚丙烯100份、苯甲酸钠成核剂0.6份、SBS弹性体15份、硫酸钡填料25份、银系抗菌母料0.5份、抗氧剂1010为0.08份、168为0.08份、卤素吸收剂(CaSt2)0.25份、降温母料1份、聚乙烯蜡分散剂0.4份、酰胺润滑剂0.5份、铝酸脂偶联剂0.25份。按其制作方法生产的高光泽抗菌聚丙烯材料，性能指标可以达到光泽度：72CS(60℃)、抗菌率：99.9％、拉伸强度：31Mpa、冲击强度：75J/M、熔体指数：26g/10min、热变形温度：114℃。
Claims (4)
1.一种高光泽抗菌聚丙烯材料，其特征在于它是由聚丙烯、有机酸盐类成核剂、弹性体、硫酸钡填料、银系抗菌母料、抗氧剂、卤素吸收剂、降温母料、分散剂、脂肪酸酰胺类润滑剂、铝酸脂偶联剂组成，其重量比份为聚丙烯100份、有机酸盐类成核剂0.4～0.6份、弹性体8～15份、硫酸钡填料15～25份、银系抗菌母料3～6份、抗氧剂0.1～0.2份、卤素吸收剂0.2～0.4份、降温母料0.6～1.2份、分散剂0.3～0.5份、脂肪酸酰胺类润滑剂0.3～0.5份、铝酸脂偶联剂0.15～0.25份。
2.根据权利要求1所述高光泽抗菌聚丙烯材料，其特征在于所述的弹性体可以是POE；也可以是EPDM；也可以是SBS。
3.根据权利要求1所述高光泽抗菌聚丙烯材料，其特征在于所述的抗氧剂是由抗氧剂168和抗氧剂1010复合配制而成。
4.一种生产如权利要求1所述高光泽抗菌聚丙烯材料的方法，其特征在于整个制作方法分为两步，第一步制作高光泽聚丙烯，第二步制作高光泽抗菌聚丙烯，第一步制作高光泽聚丙烯方法如下：
a.先将高速混合机温度调整到100-120℃，将硫酸钡填料放入高速混合机中，高速搅拌，当物料温度达到100℃后，再搅拌20～30分钟进行干燥，然后在30～60秒内加入铝酸脂偶联剂，继续搅拌5～7分钟后形成复合填料出料备用；
b.将复合填料与有机酸盐类成核剂用人工进行混合，混合时间3～5分钟；
c.将高速混合机加热温度调整为80-90℃后，把复合填料与有机酸盐类成核剂的混合物、抗氧剂、降温母料、50％的分散剂、70％的卤素吸收剂、脂肪酸酰胺类润滑剂放入高速混合机中进行高速混合，当物料温度达到80℃后，加入弹性体，再混合3～5分钟后形成混合物A出料备用；
d.将混合物A加入双螺杆挤出机进行挤出，双螺杆挤出机温度范围160～230℃之间，喂料转速在20～28rad/min之间，主机转速在200～225rad/min之间，混合物A挤出后进行切粒、干燥，制成高光泽聚丙烯；
第二步制作高光泽抗菌聚丙烯方法如下：
a.先将银系抗菌母料放入鼓风烘箱中进行干燥，在鼓风烘箱65-75℃温度下烘干1.5-2.5小时；
b.将高速混合机加热温度调整为75-85℃，把烘干后的银系抗菌母料与高光泽聚丙烯、50％的分散剂、30％的卤素吸收剂放入高速混合机进行高速搅拌，当物料温度为80℃后，再搅拌3～5分钟形成混合物B出料备用；
c.将混合物B加入双螺杆挤出机进行挤出，双螺杆挤出机温度范围150～210℃之间，喂料转速在20～28rad/min之间，主机转速在200～225rad/min之间，混合物B挤出后进行切粒、干燥，制成高光泽抗菌聚丙烯，完成整个制作过程。
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