一种抗菌聚苯乙烯材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种抗菌聚苯乙烯材料及其制备方法。通过将抗菌剂以丁苯橡胶为载体的负载型抗菌剂的形式加入聚合体系中，从而获得抗菌剂分散均匀的聚苯乙烯聚合物材料。该抗菌聚苯乙烯材料不仅具有良好的抗菌效果和抗菌持久性，同时具有良好的机械性能和加工性能，例如具有高抗冲性能。此外，本发明专利技术提供的抗菌聚苯乙烯材料的制备方法工艺简单，能够在工业装置上在线生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及聚苯乙烯材料及其制备的
，具体涉及一种抗菌聚苯乙烯材料及其制备方法。
技术介绍
聚苯乙烯(PS)因其具有质硬、透明性好、刚性、电绝缘性、吸湿性低、价格低廉、容易染色、易加工、导热系数不随温度变化等特点，在工业和民用的各个领域具有广泛的应用，已成为当今四大通用塑料之一。由于环境污染等原因的影响,在聚苯乙烯应用的医用材料、家电和建材等领域，往往需要材料具有一定的抗菌性，从而保证使用者的安全和健康。因此，发展和研究具有抗菌性能的聚苯乙烯产品，对改善人们的生活环境，减少疾病发生率，保护人类身体健康方面都具有十分重要的现实意义。抗菌剂的种类主要包括无机抗菌剂、有机抗菌剂和复合抗菌剂等，当前在抗菌剂的开发和研究方面已有多篇授权专利。无机抗菌剂是最常用的抗菌剂，主要含有以离子形式存在的银、铜、锌等金属，这些金属离子通过离子交换或其他形式与载体结合。无机抗菌剂的抗菌机理是这些金属离子可以与细菌或霉菌的活性酶中心进行强有力的结合，从而破坏细菌或霉菌的生长和繁殖。美国专利US6641842、US6582715公开了负载有金、银、铜、锌等金属离子的无机抗菌剂，中国专利CN101125458、CN101142919分别公开了负载银离子及负载锌银铜复合离子的无机抗菌剂。有机抗菌剂主要有香醛、乙基香草醛类化合物、季铵盐类和双胍类化合物、醇类、酚类、有机金属类、吡啶类等化合物。有机抗菌剂的抗菌机理一般认为是其与细菌、霉菌的细胞膜表面阴离子结合，或与巯基反应，破坏蛋白质和细胞膜的合成系统，抑制细菌和霉菌的繁殖。复合抗菌剂是为了解决某种单一抗菌剂的抗菌性能弱点，结合其他抗菌剂抗菌性能方面的优点，将两者结合起来，使之具有特定的或者更强的抗菌功能，并可延长材料的抗菌时间。目前，具有抗菌性能的塑料产品主要通过将抗菌剂与塑料直接混合来获得。例如，专利CN102276937A所提供的抗菌聚苯乙烯组合物是将聚苯乙烯、复合抗菌剂等在内的各组份混合均匀，熔融共混制得的抗菌聚苯乙烯组合物。该方法虽然工艺简单，但抗菌剂在塑料中的分散性较差，抗菌剂颗粒容易团聚，因此抗菌效果较差，抗菌剂利用不充分，使用成本增加。专利CN103205080A所提供的抗菌聚苯乙烯的制备方法是在聚苯乙烯材料成型后，在其表面通过等离子溅射工艺形成纳米二氧化钛膜层。通过该方法制得的抗菌聚苯乙烯，虽然可以大大节约抗菌剂的用量，但在抗菌的持久性方面有所欠缺。
技术实现思路
针对现有技术中的上述缺陷，本专利技术提供一种具有抗菌性能的聚苯乙烯材料，其中抗菌剂在该材料中的分散性良好，该材料具有良好的抗菌效果和抗菌持久性，同时具有高抗冲性能。本专利技术还提供了一种制备抗菌聚苯乙烯材料的方法。根据本专利技术，提供了一种抗菌聚苯乙烯材料，所述材料包括聚苯乙烯、增韧橡胶、丁苯橡胶和抗菌剂，其中所述抗菌剂分散于聚苯乙烯、增韧橡胶和丁苯橡胶的基质中。其中，丁苯橡胶以作为抗菌剂的载体的形式被加入所述抗菌聚苯乙烯材料中。丁苯橡胶一方面作为抗菌剂的载体，能够使抗菌剂更均匀地分散于用于制备聚苯乙烯的原料体系中，另一方面通过其介导作用，能够增加抗菌剂在用于制备聚苯乙烯的原料体系中的溶解性，此外其能够与增韧橡胶共同起到协同增韧的作用。另外，所述“分散”是指所述抗菌剂均匀地散布于聚苯乙烯材料体系中，更具体地说，这种“分散”应理解为抗菌剂从微观上均匀地散布于聚苯乙烯材料体系中；因此，通过将抗菌剂与聚苯乙烯、增韧橡胶和丁苯橡胶的基质形成的材料进行简单机械混合并不能达到所述“分散”。增韧橡胶可以选择本领域中常用的，例如顺丁橡胶。增韧橡胶的加入能够增加聚苯乙烯材料的抗冲击性能。本专利技术所采用的抗菌剂(也就是抗菌活性成分)可以是无机金属离子抗菌剂、有机抗菌剂或者由无机金属离子抗菌剂和有机抗菌剂构成的复合抗菌剂。其中，无机金属离子抗菌剂可以选自银离子、锌离子、铜离子和钙离子中的至少一种。有机抗菌剂可以选自季铵盐类、双胍类、醇类、酚类、香醛类、乙基香草醛类、吡啶类、咪唑类、噻吩类和有机金属类中的至少一种。在本专利技术中，优选银离子作为抗菌剂。在本专利技术提供的聚苯乙烯材料中，抗菌剂的重量含量为200ppm～10000ppm，优选为500ppm～5000ppm，更优选为800ppm～3000ppm，最优为1000ppm～2000ppm。抗菌剂含量过低，没有明显的抗菌效果，含量过高，则增加产品的成本。为了进一步增强抗菌聚苯乙烯材料的其他性能，本专利技术提供的抗菌聚苯乙烯材料还可以包括其他助剂，例如防老剂、热稳定剂和加工助剂中的至少一种。其中，防老剂可以选自2，2，4-三甲基-1，2-二氢喹啉聚合体(RD)、四[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基)苯基丙酸]季戊四醇酯(1010)、三(2，4-二叔丁基)苯基亚磷酸酯(168)、双十八烷基季戊四醇双亚磷酸酯(618)、N-环己基-N′-苯基对苯二胺(4010)、2，2′-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基)酚(2246)和3，5-二叔丁基-4羟基苯基丙酸十八碳醇酯(1076)中的至少一种；热稳定剂可以选自硬脂酸锌、硬脂酸铅、硬脂酸镉中的至少一种。优选地，在所述抗菌聚苯乙烯材料中，聚苯乙烯的粘均分子量在5～10万的范围内(重均分子量在10～40万之间)。对于聚苯乙烯聚合物，粘均分子量低于5万，则机械强度很低，分子量高于10万，加工性能很差。因此，本专利技术提供的抗菌聚苯乙烯的粘均分子量在5～10万的范围内，不仅具有良好的机械性能，同时具有良好的加工性能。在一个实施方案中，聚苯乙烯的粘均分子量在5～10万的范围内；和/或丁苯橡胶和增韧橡胶的总重量含量为3％～15％；所述增韧橡胶优选为顺丁橡胶。在一个优选的实施方案中，所述材料通过将以丁苯橡胶为载体的负载型抗菌剂加入包括苯乙烯单体和增韧橡胶的混合物中并引发聚合后获得。在此说明的是，本文中所用术语“负载型抗菌剂”和单独的“抗菌剂”应区分理解，“抗菌剂”是指非负载抗菌剂，而“负载型抗菌剂”是一个整体概念，包含“抗菌剂”(即抗菌活性成分)和负载该“抗菌剂”的载体这两部分。简言之，“抗菌剂”是单独的抗菌活性成分，而“负载型抗菌剂”则包括抗菌活性成分和载体两部分。如上所述，将抗菌剂以以丁苯橡胶为载体的负载型抗菌剂的形式加入，不仅使丁苯橡胶帮助抗菌剂更好地溶解于聚合体系中，并更加均匀地分散于聚合物产品中，并且作为载体的丁苯橡胶还能与增韧橡胶协同发挥增韧作用。同时，为了达到较佳的增韧效果，在所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗菌聚苯乙烯材料，所述材料包括聚苯乙烯、增韧橡胶、丁苯橡胶和抗菌剂，其中所述抗菌剂分散于聚苯乙烯、增韧橡胶和丁苯橡胶的基质中。

【技术特征摘要】
1.一种抗菌聚苯乙烯材料，所述材料包括聚苯乙烯、增韧橡胶、丁苯橡胶
和抗菌剂，其中所述抗菌剂分散于聚苯乙烯、增韧橡胶和丁苯橡胶的基质中。
2.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，所述抗菌剂为无机金属离子抗
菌剂、有机抗菌剂或者由无机金属离子抗菌剂和有机抗菌剂构成的复合抗菌剂。
3.根据权利要求2所述的材料，其特征在于，所述无机金属离子抗菌剂选自
银离子、锌离子、铜离子和钙离子中的至少一种；所述有机抗菌剂选自季铵盐类、
双胍类、醇类、酚类、香醛类、乙基香草醛类、吡啶类、咪唑类、噻吩类和有机
金属类中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，所述抗菌剂的重量含量为
500ppm～5000ppm，优选为1000ppm～2000ppm。
5.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，所述材料还包括防老剂、热稳
定剂和加工助剂中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，所述聚苯乙烯的粘均分子量在
5～10万的范围内；和/或丁苯橡胶和增韧橡胶的总重量含量为3％～15％；所述增
韧橡胶优选为顺丁橡胶。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的材料，其特征在于，所述材料通过将以
丁苯橡胶为载体的负载型抗菌剂加入包括苯乙烯单体和增韧橡胶的混合物中并
引发聚合后获得。
8.根据权利要求7所述的材料，其特征在于，所述负载型抗菌剂通过以下方
法制备：将抗菌剂加入丁苯橡胶乳液中，加入交联剂，在高能源射线辐照下发生
交联反应，将交联反应产物干燥后得到以丁苯橡胶为载体的负载型抗菌剂；
其中，
所述交联剂选自甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸缩水甘油
酯、1，4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、1，6-己二醇二甲基丙烯酸酯，二乙二醇甲基
丙烯酸酯、二乙烯基苯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯和季戊四醇三甲基丙烯酸
酯中的至少一种；
采用钴源、X-射线、紫外线或高能电子加速器进行高能源射线辐照；
采用喷雾干燥法或沉淀干燥法进行干燥。
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓尘，斯维，薛文龙，王洪涛，史新波，于鲁强，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11