一种抗菌增强型尼龙复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种抗菌增强型尼龙复合材料及其制备方法，属于高分子技术领域。本发明专利技术的尼龙复合材料包括以下质量百分比的组分，TPU粉末：13～20％，稀土TiO2纳米纤维：8～13％，增塑剂：2.0～3.5％，抗氧剂：0.4～1.1％，润滑剂：0.5～0.8％，尼龙6粉末：余量，本发明专利技术的尼龙复合材料具有较好的力学性能、机械性能和优异的抗菌性能；可用于换挡机构、顶棚拉手的生产制造，在赋予产品较好的力学性能的同时保护了使用者的身体健康。

An antibacterial reinforced nylon composite and its preparation method

The invention relates to an antibacterial reinforced nylon composite and a preparation method, which belongs to the field of polymer technology. Nylon composite material of the invention comprises the following components in weight percentage: 13 to 20%, TPU powder, nano TiO2 fiber: 8 ~ 13%, 2 ~ 3.5%: plasticizer, antioxidant: 0.4 ~ 1.1%, 0.5 ~ 0.8%, lubricants: Nylon 6 powder: Nylon margin, the composite materials in this invention has good mechanical properties, mechanical properties and excellent antibacterial properties; can be used for manufacturing shift mechanism, ceiling handle, mechanical properties in giving products better and protect the health of users.

【技术实现步骤摘要】
一种抗菌增强型尼龙复合材料及其制备方法
本专利技术属于高分子
，涉及一种抗菌增强型尼龙复合材料及其制备方法。
技术介绍
尼龙(PA)是机械零件制造常用的高分子材料之一，由于尼龙分子具有结构规整性和高结晶性，与其它工程塑料相比，具有突出的自润滑性，是较理想的耐磨材料。可用于多种领域多种类型的不同商品的制造生产。然而，与金属材料相比，尼龙在摩擦过程中难以承受高载荷，使得尼龙产品在载荷较高时容易发生损坏，严重降低了使用寿命。另外，传统常规的尼龙产品不具有抗菌抑菌性能，也限制了其产品的使用范围和使用性能。近年来，通过在高分子材料中添加适量的抗菌剂制备出的抗菌材料已经引起了业界的广泛关注。专利(申请号201010609494.5)“一种尼龙/二氧化钛纳米复合微球及其制备”公开了一种在尼龙聚合过程中添加纳米二氧化钛作为抗菌杀菌剂来制备抗菌微球的方法。但上述方法很难达到纳米粒子在基体中的均匀分散，且纳米粒子容易团聚，从而失去纳米粒子特殊的尺寸效应。目前应用最广泛的是耐热性好、抗菌谱广、有效期长的无机抗菌剂。无机抗菌剂是利用银、铜、锌和钛等金属及其离子制得的，其中银离子是所有金属离子中抑菌浓度最小的品种之一。无机抗菌剂的制备通常采用银离子及其化合物。一般认为其主要杀菌机理是Ag+能穿透微生物细胞壁进入细胞内，与巯基反应破坏细胞合成酶的活性，使细胞丧失分裂增殖能力而达到抗菌目的。但载银无机抗菌剂在应用时，存在变色和抗菌性能持久性差等问题。顶棚拉手和换挡机构都是汽车中必备的零部件。汽车中都会设置顶棚拉手，行车时用于人手拉，可防止拐弯时离心力过大造成乘车人员受到伤害，这就需要顶棚拉手具有较好的力学性能和较长的使用寿命。汽车中的换挡机构在行车过程中用于调整车速，会经常使用到，为了保障行车安全，能及时换挡，换挡机构需要较好的力学性能。顶棚拉手和换挡机构都需要长期与人手接触，其上容易留存汗渍等杂物从而滋生细菌，长期以往容易对人的身体健康造成影响，而目前的顶棚拉手和换挡机构都不具备抗菌抑菌性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种具有优良力学性能和杀菌效果的抗菌增强型尼龙复合材料及其制备方法。本专利技术的目的可通过下列技术方案来实现：一种抗菌增强型尼龙复合材料，所述尼龙复合材料包括以下质量百分比的组分，TPU粉末：13～20％，稀土TiO2纳米纤维：8～13％，增塑剂：2.0～3.5％，抗氧剂：0.4～1.1％，润滑剂：0.5～0.8％，尼龙6粉末：余量。本专利技术在尼龙6基体中添加了适量的TPU和稀土TiO2纳米纤维，有效提高了尼龙复合材料的韧性和抗冲击性，并赋予尼龙复合材料优异的抗菌抑菌性能。如传统常规的汽车中的顶棚拉手和换挡机构不具备抗菌抑菌性能，在较长时间使用或在南方潮湿的环境中容易滋生细菌，而顶棚拉手和换挡机构是我们日常乘车或开车过程中经常要接触的物品，因此会严重影响使用者的身体健康；另外常规的顶棚拉手和换挡机构韧性和抗冲击性较差，使用力气大容易发生断裂，使用寿命短，需要经常更换，也造成一定的浪费。而使用本专利技术的尼龙复合材料制备这些产品，可赋予其较高的韧性、抗冲击性能和优异的抑菌抗菌功能，在提供较好使用体验的同时保护了使用者的身体健康。TPU能以均匀的球形粒子分散于尼龙6基体中，在复合材料的冲击断面有纤维话现象，呈多层断裂和粘连多层膜。随着TPU含量的增多，复合材料的韧性和抗冲击性能随之增加，但是过多的TPU会导致复合材料拉伸强度和断裂伸长率的降低，不利于复合材料整体性能的提高。稀土TiO2纳米纤维具有较大的比表面积，在光催化作用下具有良好的抗菌性能，分散在聚合物基体中，能赋予复合材料优异的抗菌性能；经稀土改性后，TiO2纳米纤维的抗菌性能大大提高，避免了单独使用TiO2纳米纤维时抗菌性能不足的现象。TiO2纳米纤维还具有较高的强度，可作为增强相存在与聚合物中，在聚合物基体中相互接触形成增强网络，从而有效地提高尼龙复合材料的抗冲击性能；适量的TiO2纳米纤维还可作为成核剂，促进聚合物晶体的生长，细化聚合物的晶粒，改善聚合物的结晶结构。TiO2纳米纤维含量过少，其与尼龙6基体两相之间界面明显，TiO2纳米纤维以分散的“孤岛”形式存在，不足以大规模形成增强网络，不能有效改善尼龙复合材料的抗冲击性能。TiO2纳米纤维过多，会在基体中造成团聚和堆砌，破坏基体的连续性，反而会降低复合材料的抗冲击性能，并且在挤出过程中会影响熔融体的流动性，使得挤出造粒不易进行；过多TiO2纳米纤维作为杂质还会破坏结晶的形成，降低聚合物的结晶度和熔限。经稀土改性后，稀土元素附着在TiO2纳米纤维表面，可作为TiO2纳米纤维和聚合物的媒介，大大增加二者的相容性，还提高TiO2纳米纤维在聚合物基体中的均匀分散性。并且稀土TiO2纳米纤维的添加提高了TPU的添加量，使得复合材料的韧性和抗冲击性能得以充分提高，而拉伸强度和断裂伸长率不会降低。作为优选，所述稀土TiO2纳米纤维具有多孔结构，孔径为23～46nm，孔隙率为32～55％。多孔结构赋予TiO2纳米纤维较高的比表面积，从而提高其稀土元素吸附率和与聚合物基体的接触面积，上述孔径范围和孔隙率有利于稀土元素的附着，并且保证TiO2纳米纤维较高的力学性能；孔径过大，孔隙率过高，则TiO2纳米纤维的强度会降低，不利于复合材料整体性能的提高。增塑剂可使高分子链之间的距离增大，减弱高分子链间的相互作用和链段间相互运动的摩擦力，从而大大降低尼龙6的熔融温度和结晶温度，增加其可挤出性，提高复合材料的韧性和冲击性能。但是增塑剂含量过多，容易产生相分离，反而会降低尼龙6的挤出性和复合材料的整体性能。作为优选，所述稀土改性TiO2纳米纤维中稀土元素的质量百分比为0.4～0.6％。随着稀土元素含量的增加，TiO2纳米纤维与聚合物基体的相容性逐渐增加，复合材料的整体性能逐渐增加，但是稀土元素含量过多，反而会降低二者的相容性。作为优选，所述稀土TiO2纳米纤维中的稀土元素为Ce元素和Pr元素。Ce元素和Pr元素能较好地吸附在稀土TiO2纳米纤维表面，并且与尼龙6也具有较强的吸引力，能够有效改善稀土TiO2纳米纤维与尼龙基体的界面稳定性。作为优选，所述增塑剂为聚乙二醇、甘油的混合物，聚乙二醇和甘油质量比为3:(6～10)。聚乙二醇和甘油分子可以进入熔融的尼龙6的酰胺分子链间，打破尼龙6分子链之间的氢键作用，降低熔融状态下尼龙6分子间作用力，增强尼龙6分子链的运动能力和熔体的流动性；但是甘油与尼龙6分子中的极性基团形成较强的氢键作用，从而限制基体分子的运动，降低尼龙6的熔体流动性，因此甘油的比例不能超过上述范围。作为优选，所述抗氧剂包括主抗氧剂和辅助抗氧剂，主抗氧剂为抗氧剂1076或抗氧剂1010，质量百分比为0.3～0.8％，辅助抗氧剂为抗氧剂626，质量百分比为0.1～0.3％。本专利技术在尼龙复合材料中复配添加主抗氧剂和辅抗氧剂，二者共同作用显著改善尼龙复合材料的热氧老化性能，为尼龙复合材料在挤出、注塑以及醇解试验过程提供更好的老化保护。作为优选，所述润滑剂为硬脂酸钙。本专利技术的另一目的在于提供一种抗菌增强型尼龙复合材料的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：S1：将TiO2纳米纤维等离子处理后，浸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗菌增强型尼龙复合材料，其特征在于，所述尼龙复合材料包括以下质量百分比的组分，TPU粉末：13～20％，稀土TiO2纳米纤维：8～13％，增塑剂：2.0～3.5％，抗氧剂：0.4～1.1％，润滑剂：0.5～0.8％，尼龙6粉末：余量。

【技术特征摘要】
1.一种抗菌增强型尼龙复合材料，其特征在于，所述尼龙复合材料包括以下质量百分比的组分，TPU粉末：13～20％，稀土TiO2纳米纤维：8～13％，增塑剂：2.0～3.5％，抗氧剂：0.4～1.1％，润滑剂：0.5～0.8％，尼龙6粉末：余量。2.根据权利要求1所述的尼龙复合材料，其特征在于，所述稀土TiO2纳米纤维具有多孔结构，孔径为23～46nm，孔隙率为32～55％。3.根据权利要求1所述的尼龙复合材料，其特征在于，所述稀土TiO2纳米纤维中稀土元素的质量百分比为0.4～0.6％。4.根据权利要求1所述的尼龙复合材料，其特征在于，所述稀土改性SiC晶须中的稀土元素为Ce元素和Pr元素。5.根据权利要求1所述的尼龙复合材料，其特征在于，所述增塑剂为聚乙二醇、甘油的混合物，聚乙二醇和甘油质量比为3:(6～10)。6.一种如权利要求1～5任一权利要求所述抗菌增强型尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括如下步骤：S1：将TiO2纳米纤维等离子处理后，浸入到稀土处理剂中搅拌浸渍，然后过滤、...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴志光，吴锡辉，励春林，刘江涛，
申请(专利权)人：宁波帅特龙集团有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33