一种抗菌阻燃聚丙烯复合材料制造技术

本发明专利技术公开了一种抗菌阻燃聚丙烯复合材料，其原料包括：聚丙烯、丁腈橡胶、顺丁橡胶、尼龙、乙烯辛烯共聚物、增容剂、二氧化硅、纳米二氧化钛、凹凸棒土、硫酸钙晶须、聚磷酸铵、三羟乙基异氰尿酸酯、季戊四醇、氢氧化铝、磷酸镍、纳米碳材料、玄武岩纤维、十二烷基甜菜碱、聚六亚甲基胍盐、叶绿素铜酸。本发明专利技术提出的抗菌阻燃聚丙烯复合材料，其强度高，韧性好，抗菌性能和阻燃性能优异。

【技术实现步骤摘要】
一种抗菌阻燃聚丙烯复合材料
本专利技术涉及复合材料
，尤其涉及一种抗菌阻燃聚丙烯复合材料。
技术介绍
聚丙烯与其他通用热塑性塑料相比，具有密度小、力学性能优良、电绝缘性良好、介电常数较小、耐应力开裂、耐化学药品、易于加工、热变形温度高等优点，目前在家用电器、电子设备、交通工具等领域有广泛应用。但是聚丙烯是高度易燃的材料，未添加阻燃剂的聚丙烯试样极限氧指数在17％左右，同时聚丙烯制品在使用和存放过程中，在适宜的温度和湿度条件下，易沾染和滋生多种致病菌，威胁使用者的身体健康，因此，开发一种阻燃且抗菌的聚丙烯复合材料对降低火灾，减少疾病的发生率，保护人们的身体健康具有十分重要的意义。
技术实现思路
基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种抗菌阻燃聚丙烯复合材料，其强度高，韧性好，抗菌性能和阻燃性能优异。本专利技术提出的一种抗菌阻燃聚丙烯复合材料，其原料按重量份包括：聚丙烯55-70份、丁腈橡胶5-12份、顺丁橡胶5-15份、尼龙4-13份、乙烯辛烯共聚物3-9份、增容剂1.5-4份、二氧化硅5-11份、纳米二氧化钛0.5-4份、凹凸棒土1-3份、硫酸钙晶须1-3.8份、聚磷酸铵8-17份、三羟乙基异氰尿酸酯5-12份、季戊四醇5-13份、氢氧化铝3-8份、磷酸镍0.8-4份、纳米碳材料0.5-1.9份、玄武岩纤维0.5-2份、十二烷基甜菜碱0.1-0.35份、聚六亚甲基胍盐2-3.6份、叶绿素铜酸0.1-1份。优选地，所述增容剂为聚丙烯接枝马来酸酐、乙烯辛烯共聚物接枝马来酸酐、聚丙烯接枝马来酸二丁酯的混合物，且聚丙烯接枝马来酸酐、乙烯辛烯共聚物接枝马来酸酐、聚丙烯接枝马来酸二丁酯的重量比为2-10：4-11：3-7。优选地，所述二氧化硅为改性二氧化硅；所述改性二氧化硅按照以下工艺进行制备：将表面活性剂溶于水中，加入浓盐酸，在30-38℃下加入正硅酸四乙酯，搅拌100-200min，加入3-氯丙基三乙氧基硅烷，在30-35℃下搅拌10-20h得到溶液A；将氧化石墨烯与水混合后超声分散，在90-95℃下加入水合肼，搅拌反应2-5h，得到溶液B；将溶液A加入溶液B中，然后进行水热反应，冷却、过滤、干燥得到物料A；将物料A与二甲基乙酰胺混合均匀，加入水杨醛缩苯丙氨酸、乙酸乙酯和三乙胺，在75-85℃下搅拌反应3-8.5h，冷却、过滤、洗涤、干燥得到物料B；将物料B加入乙醇中，在65-75℃下加入硝酸锌，搅拌20-30h，过滤、干燥得到所述改性二氧化硅。优选地，在改性二氧化硅的制备过程中，正硅酸四乙酯、3-氯丙基三乙氧基硅烷的体积比为2-3：0.25-0.55；正硅酸四乙酯与氧化石墨烯的重量比为1：2-3；物料A、水杨醛缩苯丙氨酸的重量比为3-5：1；物料B、硝酸锌的重量比为3-7：1。优选地，在改性二氧化硅的制备过程中，水热反应的温度为140-155℃，时间为15-22h。优选地，所述纳米二氧化钛的平均粒径为25-45nm。优选地，所述聚磷酸铵为硅凝胶包裹的聚磷酸铵、乙烯基聚硅氧烷包覆改性的聚磷酸铵中的一种或者两种的混合物。优选地，所述硫酸钙晶须为硬脂酸钠改性的硫酸钙晶须。优选地，所述纳米碳材料为碳纳米管、纳米碳球的混合物，且碳纳米管、纳米碳球的重量比为3-9：0.4-1.4。优选地，在改性二氧化硅的制备过程中，所述水杨醛缩苯丙氨酸按照以下工艺进行制备：将苯丙氨酸和氢氧化钾加入无水乙醇中，在常温下搅拌30-50min，过滤，在搅拌状态下向滤液中滴加含有水杨醛的无水乙醇溶液，搅拌3-5h，静置、过滤、洗涤、干燥得到所述水杨醛缩苯丙氨酸。本专利技术所述抗菌阻燃聚丙烯复合材料，其原料中，以聚丙烯为主料，同时加入了丁腈橡胶、顺丁橡胶、尼龙、乙烯辛烯共聚物与其配合，通过调节五者的含量，并添加增容剂，使丁腈橡胶、顺丁橡胶、尼龙、乙烯辛烯共聚物填入到了聚丙烯中较大的球晶内，发挥协同作用，使聚丙烯大而脆的球晶成为细而密集的球晶，赋予复合材料优异的韧性；硫酸钙晶须加入体系中，与二氧化硅、纳米二氧化钛、凹凸棒土配合，起到了协同增韧作用，在体系中生成了α晶相，提高了其结晶度，提高了复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度，改善了复合材料的力学性能；优选方式改性二氧化硅的制备过程中，以正硅酸四乙酯、3-氯丙基三乙氧基硅烷、还原后的氧化石墨烯为原料进行了水热反应，在石墨烯的表面负载了有机基团修饰后的二氧化硅，即得到了物料A，之后与水杨醛缩苯丙氨酸为原料，使物料A中引入的氯与水杨醛缩苯丙氨酸中的羧基发生了反应，得到了物料B，之后以物料B为配体，以硝酸锌为金属盐，控制反应的条件，使物料B与锌离子发生了配位反应，得到了改性二氧化硅，将其加入体系中，能迁移到材料的表面形成互穿网络结构，形成一层阻隔层，阻碍了聚合物分子链的运动，与聚磷酸铵、三羟乙基异氰尿酸酯、季戊四醇、氢氧化铝、磷酸镍、聚六亚甲基胍盐和纳米碳材料配合，提高了复合材料的结炭能力，使形成的炭层更加致密和稳定，提高了复合材料的残余量，有效降低了聚合物降解形成的可燃性气体的逸出以及外界热量和氧气等的进入，保护了基体，同时降低了复合材料的最大热分解速度，赋予复合材料优异的热稳定性和阻燃性，同时因含有席夫碱结构和锌离子配合物结构，与纳米二氧化钛、十二烷基甜菜碱、聚六亚甲基胍盐、叶绿素铜酸配合，赋予复合材料优异的抗菌性；其中的叶绿素铜酸能吸收可见光，并将其传递给纳米二氧化钛，有效改善了纳米二氧化钛的光能利用率，提高了单独的纳米二氧化钛的抗菌性。具体实施方式下面，通过具体实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明。实施例1本专利技术提出的一种抗菌阻燃聚丙烯复合材料，其原料按重量份包括：聚丙烯70份、丁腈橡胶5份、顺丁橡胶15份、尼龙4份、乙烯辛烯共聚物9份、增容剂1.5份、二氧化硅11份、纳米二氧化钛0.5份、凹凸棒土3份、硫酸钙晶须1份、聚磷酸铵17份、三羟乙基异氰尿酸酯5份、季戊四醇13份、氢氧化铝3份、磷酸镍4份、纳米碳材料0.5份、玄武岩纤维2份、十二烷基甜菜碱0.35份、聚六亚甲基胍盐2份、叶绿素铜酸1份。实施例2本专利技术提出的一种抗菌阻燃聚丙烯复合材料，其原料按重量份包括：聚丙烯55份、丁腈橡胶12份、顺丁橡胶5份、尼龙13份、乙烯辛烯共聚物3份、增容剂4份、二氧化硅5份、纳米二氧化钛4份、凹凸棒土1份、硫酸钙晶须3.8份、聚磷酸铵8份、三羟乙基异氰尿酸酯12份、季戊四醇5份、氢氧化铝8份、磷酸镍0.8份、纳米碳材料1.9份、玄武岩纤维0.5份、十二烷基甜菜碱0.1份、聚六亚甲基胍盐3.6份、叶绿素铜酸0.1份。实施例3本专利技术提出的一种抗菌阻燃聚丙烯复合材料，其原料按重量份包括：聚丙烯67份、丁腈橡胶7份、顺丁橡胶14份、尼龙5份、乙烯辛烯共聚物8份、增容剂2.3份、二氧化硅10份、纳米二氧化钛1份、凹凸棒土2.6份、硫酸钙晶须1.6份、聚磷酸铵15份、三羟乙基异氰尿酸酯7份、季戊四醇12份、氢氧化铝4份、磷酸镍3.6份、纳米碳材料0.9份、玄武岩纤维1.7份、十二烷基甜菜碱0.32份、聚六亚甲基胍盐2.7份、叶绿素铜酸0.7份；其中，所述增容剂为聚丙烯接枝马来酸酐、乙烯辛烯共聚物接枝马来酸酐、聚丙烯接枝马来酸二丁酯的混合物，且聚丙烯接枝马来酸酐、乙烯辛烯共聚物接枝马来酸酐、聚丙烯接枝马来酸二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗菌阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，其原料按重量份包括：聚丙烯55‑70份、丁腈橡胶5‑12份、顺丁橡胶5‑15份、尼龙4‑13份、乙烯辛烯共聚物3‑9份、增容剂1.5‑4份、二氧化硅5‑11份、纳米二氧化钛0.5‑4份、凹凸棒土1‑3份、硫酸钙晶须1‑3.8份、聚磷酸铵8‑17份、三羟乙基异氰尿酸酯5‑12份、季戊四醇5‑13份、氢氧化铝3‑8份、磷酸镍0.8‑4份、纳米碳材料0.5‑1.9份、玄武岩纤维0.5‑2份、十二烷基甜菜碱0.1‑0.35份、聚六亚甲基胍盐2‑3.6份、叶绿素铜酸0.1‑1份。

【技术特征摘要】
1.一种抗菌阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，其原料按重量份包括：聚丙烯55-70份、丁腈橡胶5-12份、顺丁橡胶5-15份、尼龙4-13份、乙烯辛烯共聚物3-9份、增容剂1.5-4份、二氧化硅5-11份、纳米二氧化钛0.5-4份、凹凸棒土1-3份、硫酸钙晶须1-3.8份、聚磷酸铵8-17份、三羟乙基异氰尿酸酯5-12份、季戊四醇5-13份、氢氧化铝3-8份、磷酸镍0.8-4份、纳米碳材料0.5-1.9份、玄武岩纤维0.5-2份、十二烷基甜菜碱0.1-0.35份、聚六亚甲基胍盐2-3.6份、叶绿素铜酸0.1-1份。2.根据权利要求1所述抗菌阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，所述增容剂为聚丙烯接枝马来酸酐、乙烯辛烯共聚物接枝马来酸酐、聚丙烯接枝马来酸二丁酯的混合物，且聚丙烯接枝马来酸酐、乙烯辛烯共聚物接枝马来酸酐、聚丙烯接枝马来酸二丁酯的重量比为2-10：4-11：3-7。3.根据权利要求1或2所述抗菌阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，所述二氧化硅为改性二氧化硅；所述改性二氧化硅按照以下工艺进行制备：将表面活性剂溶于水中，加入浓盐酸，在30-38℃下加入正硅酸四乙酯，搅拌100-200min，加入3-氯丙基三乙氧基硅烷，在30-35℃下搅拌10-20h得到溶液A；将氧化石墨烯与水混合后超声分散，在90-95℃下加入水合肼，搅拌反应2-5h，得到溶液B；将溶液A加入溶液B中，然后进行水热反应，冷却、过滤、干燥得到物料A；...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏茂彬，李淑梅，刘洪波，曹健，姜雨虹，
申请(专利权)人：吉林师范大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22