一种聚丙烯直接注射成型用高效阻燃抗菌功能母粒及其制备方法技术

本发明专利技术属于塑料改性及加工技术领域，尤其涉及一种可直接应用于聚丙烯制品注射成型加工的高效阻燃抗菌功能母粒及其制备方法；该功能母粒由A和B两种母粒组合而成，A母粒的质量百分比组成如下：载银锌无机抗菌剂6.0～10.0 wt.%、填充剂50.0～70.0 wt.%、弹性离聚体18.0～38.0wt.%、分散剂0.5～1.0 wt.%、润滑剂0.5～0.1 wt.%；本发明专利技术所制备的功能母粒与传统塑料功能母粒相比，避免了载银锌无机抗菌剂与溴系阻燃剂在双螺杆直接强剪切作用下银、锌离子与溴离子之间相互反应导致改性效能互损，显著提高了两者改性效能；该母粒具有易分散易加工特征，可与聚丙烯树脂按配比简单混合后注塑成型，并取得优异的改性效果。

【技术实现步骤摘要】
一种聚丙烯直接注射成型用高效阻燃抗菌功能母粒及其制备方法
本专利技术属于塑料改性及加工
，尤其涉及一种可直接应用于聚丙烯制品注射成型加工的高效阻燃抗菌功能母粒及其制备方法。
技术介绍
采用双螺杆挤出机实施熔融共混是实施塑料改性的传统方法，利用同向双螺杆挤出机高效优异的混合效能，可将热塑性塑料与各类改性添加剂进行连续化熔融共混挤出造粒，所制备的改性专用料将再次用于注射或挤出加工成型出各种制品。这一技术路线不仅使塑料制品的强度、韧性、刚度、耐蠕变、抗挠曲等物理机械性能获得有效提高，而且还能够赋予塑料制品阻燃、导电、导热、导磁、抗静电、抗菌等特殊的物理化学功效。虽然该技术路在当前塑料改性加工领域中占据主流位置，然而在该技术实施过程中，所有基体树脂与改性添加剂都必须经过双螺杆挤出和注射成型两次熔融加工热历程，聚合物分子链及其相关改性添加剂会出现不同程度的降解，导致塑料制品最终的长期使用寿命缩短。这一技术路线也增加了改性塑料的加工周期和能耗，有悖于当前绿色可持续工业发展的基本理念。此外，针对不同形状及不同材料质的改性添加剂可能存在加工装备和加工工艺的巨大差异，例如利用双螺杆挤出机加工可发挥高温高剪切功效将增强增韧等改性效能发挥到最大限度；而利用密炼机的低温和长时间捏合功效，可将不耐温助剂、低熔点助剂、低堆积密度难喂料粉体、易吸水助剂、液体和胶体助剂、晶须等各类添加剂充分混合并分散均匀，然而采用双螺杆挤出机熔融挤出共混则无法实现这样的加工效果。采用塑料功能母粒的方式来制备改性塑料是当前塑料改性
发展过程中的一项重要措施。利用预先制备好的含有高浓度改性添加剂的功能母粒与塑料原料通过双螺杆挤出机或者密炼机实施熔融共混和挤出造粒，不仅能更有效提高添加剂在基体中的分散性并取得更优异的改性效果，还能够减少加工车间的粉尘污染，是实现改性塑料绿色加工的重要途径之一。随着塑料母粒的功能化设计及制备技术的飞速发展，塑料母粒的功能越来越强大、品种越来越丰富，其应用领域也不断拓展，塑料改性的母粒化应用必将成为未来改性塑料清洁化生产领域中一项不可或缺的共性关键技术。目前，随着塑料应用领域的不断拓展，对其性能的要求来越来越高，很多应用领域需要塑料制品具备高强度、高韧性、耐高温、阻燃、抗菌、导热、导电等多重功能和优异的综合性能，对每一种改性料的制备加工都需要添加各种各样材质及形态的改性添加剂和助剂，这对传统塑料改性技术提出了极大的挑战。虽然塑料功能母粒技术的发展为这一挑战提供了技术支撑，但在实际操作过程中仍然存在很多技术难题。其中最主要技术难题包括以下三点：①不同材质及形态的改性添加剂和助剂需采用不同加工装备及工艺才能最大限度地发挥其各自的改性功效；②不同材质及化学组成的改性添加剂及助剂与基体树脂在同一加工装备（双螺杆挤出机或密炼机）上实施熔融共混会因添加剂中有效成分之间相互反应或干扰导致改性功效互损；③不同材质改性添加剂及助剂与基体树脂熔融共混的加工温度存在较大差异，如果同时在相同加工装备中实施共混会产生严重的温度不匹配问题，导致改性效果变差。例如，针对阻燃抗菌塑料改性体系，当载银锌无机抗菌剂与溴系阻燃剂在双螺杆挤出机或密炼机内与基体树脂同时进行熔融共混时，在双螺杆强剪切作用下，银、锌离子与溴系阻燃剂之间会发生离子吸附行为、甚至产生化学反应，从而干扰了两者改性作用功效，导致其抗菌和阻燃效能互损、甚至完全失效，严重影响了两者的改性效果。而针对玻纤增强阻燃塑料改性体系，不仅玻纤与阻燃剂在双螺杆强剪切作用下会出现断纤率高、阻燃剂分解的问题，而且其加工温度存在明显的差异，其中增强改性体系加工温度要比阻燃体系的高40～70℃，如果将这两类改性体系在同一加工装备相同加工条件下实施熔融共混，必将损害其中一个体系的改性功效。上述不同添加剂体系之间改性效能互损问题，目前在塑料的高性能化和多功能化改性技术实施过程尤为突出。针对塑料的高性能化和多功能化改性同步实施过程中存在的问题，本专利专利技术了采用功能组合双母粒的思路来实施塑料的双重功能改性的开发思路。即针对塑料改性添加剂材质的特点，将共混加工中可能存在改性功效互损的添加剂分别制备成A和B两种母粒，并根据这两种母粒所含改性添加剂的结构、材质和物性特点，分别设计出各自的高度均匀分散体系。然后将两种功能母粒同步应用于塑料制品注射成型加工，这样即可避免塑料功能化改性加工过程中两种不同化学组成改性添加剂之间相互干扰导致的改性功能互损问题，同时还能发挥不同材质改性添加剂及助剂的最大改性效能，还可避免传统功能母粒与基体树脂再次挤出造粒加工，从而有效地提高了塑料改性的效果、减少生产加工周期产，并节约了生产能源消耗。这一思路将为实现高效节能的绿色塑料加工提供重要的途径。阻燃抗菌聚丙烯复合物是一种常用的塑料改性专用粒，被广泛应用于家用厨卫电器（如马桶圈及盖、冰箱及洗衣机内胆）及医疗电子电器用品制造领域。该改性专用料的传统加工制备方法为：在聚丙烯树脂中同时添加具有优异抗菌功能的载银锌无机抗菌剂和高阻燃效能的溴锑复配阻燃剂，并通过双螺杆挤出机熔融共混挤出造粒得到所需要的改性专用料。然而在该加工过程中，双螺杆的强剪切作用将导致其中的银、锌离子与溴系阻燃剂之间产生离子吸附、甚至发生化学反应，干扰了两者改性作用功效，导致其抗菌和阻燃效能互损、甚至完全失效。这种典型的添加剂改性效能互损现象严重影响了溴系阻燃剂和载银锌无机抗菌剂的改性效果。
技术实现思路
为解决现有阻燃抗菌聚丙烯专用料制备过程中存在的改性效能互损难题，本专利技术提供一种可直接应用于聚丙烯塑料制品注射成型加工的高效阻燃抗菌功能母粒及其制备方法。该功能母粒由A和B两种功能母粒组合而成。其中A母粒主要由载银锌无机抗菌剂、低粘弹性体和无规聚丙烯载体组成，通过密炼机制备成抗菌母粒；B母粒主要由溴–锑复配阻燃剂和高分散性载体树脂体系组成，通过密炼机制备成阻燃母粒。运用将两种母粒分别加工的方法可取得以下技术优势：①避免了载银锌无机抗菌剂与溴系阻燃剂直接接触，解决了因银、锌离子与溴系阻燃剂之间相互干扰导致的抗菌和阻燃效能互损；②分别针对A和B母粒设计了与基本树脂相容性优良的载体树脂、超润滑和高效分散的配方体系，从而使其直接应用于聚丙烯制品的注塑成型，避免改性料多次热加工造成的抗氧剂消耗和阻燃剂分解；③在A母粒中引入无机填充剂，可在后续制品注塑成型过程中，阻隔载银锌无机抗菌剂与溴系阻燃剂的相互接触，减少了银、锌离子与溴系阻燃剂之间产生的离子吸附和化学反应，从而避免了两者之间改性功效的互损；④由于载银锌无机抗菌剂与溴系阻燃剂粉体分别被不同载体树脂所包裹，由于注塑机内所用的是单螺杆熔体推进模式，螺杆剪切作用微弱，基本排除了塑料中成型过程中载银锌无机抗菌剂与溴系阻燃剂之间的相互接触，从而极大地保证了塑料制品的阻燃和抗菌功效。本专利专利技术的高效阻燃抗菌功能母粒，可根据实际性能要求直接将A和B母粒按一定配比与聚丙烯树脂简单混合后注塑成型，亦可增加其它功能母粒一起注塑成型：包括但不局限于：色母粒、增韧母粒、成核母粒、润滑母粒、抗静电母粒、防老化母粒、镭雕母粒和硅酮母粒，使所专利技术母粒具备了极大的设计柔性，可根据客户不同要求进行多树脂、多母粒联合注塑，快速、简便地达到目的要求，从而实践了1+1大于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚丙烯直接注射成型用高效阻燃抗菌功能母粒，其特征在于：所述功能母粒由A和B两种母粒组合而成，所述A母粒的质量百分比组成如下：载银锌无机抗菌剂6.0～10.0 wt.%、填充剂50.0～70.0 wt.%、弹性离聚体18.0～38.0wt.%、分散剂0.5～1.0 wt.%、润滑剂0.5～0.1 wt.%，所述B母粒的质量百分比组成如下：溴系阻燃剂55.0～70.0 wt.%、无机阻燃协效剂15.0～30.0 wt.%、无规聚丙烯13.0～18.0 wt.%、聚四氟乙烯粉沫1.0～2.0 wt.%、分散剂0.5～1.0 wt.%、润滑剂0.5～1.0 wt.%。

【技术特征摘要】
1.一种聚丙烯直接注射成型用高效阻燃抗菌功能母粒，其特征在于：所述功能母粒由A和B两种母粒组合而成，所述A母粒的质量百分比组成如下：载银锌无机抗菌剂6.0～10.0wt.%、填充剂50.0～70.0wt.%、弹性离聚体18.0～38.0wt.%、分散剂0.5～1.0wt.%、润滑剂0.5～0.1wt.%，所述B母粒的质量百分比组成如下：溴系阻燃剂55.0～70.0wt.%、无机阻燃协效剂15.0～30.0wt.%、无规聚丙烯13.0～18.0wt.%、聚四氟乙烯粉沫1.0～2.0wt.%、分散剂0.5～1.0wt.%、润滑剂0.5～1.0wt.%。2.根据权利要求1所述一种聚丙烯直接注射成型用高效阻燃抗菌功能母粒，其特征在于：所述载银锌无机抗菌剂为负载有银、锌离子的沸石、多孔硅胶、多孔玻璃、多孔磷酸锆、多孔磷酸钙、多孔氧化锌或多孔二氧化钛粉体，所述填充剂为硫酸钡、滑石粉、碳酸钙、云母粉、高岭土、玻纤粉中的任意一种或几种，优选为硫酸钡与玻纤粉组合使用。3.根据权利要求1所述一种聚丙烯直接注射成型用高效阻燃抗菌功能母粒，其特征在于：所述弹性离聚体为由钠、钙、镁、钡或锌离子交联的乙烯–丙烯酸共聚弹性离聚体。4.根据权利要求1所述一种聚丙烯直接注射成型用高效阻燃抗菌功能母粒，其特征在于：所述溴系阻燃剂为八溴醚、八溴S醚、十溴二苯乙烷和乙基-双（四溴苯邻二甲酰亚胺）中的任意一种或几种，优选为八溴S醚。5.根据权利要求1所述一种聚丙烯直接注射成型用高效阻燃抗菌功能母粒，其特征在于：所述无机阻燃协效剂为三氧化二锑和硼酸锌中的任意一种或两种。6.根据权利要求1所述一种聚丙烯直接注射成型用高...

【专利技术属性】
技术研发人员：李翰卿，汪晓东，孙艳军，邱小龙，蔡文鹏，
申请(专利权)人：江苏万纳普新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32