一种抗菌聚丙烯复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种抗菌聚丙烯复合材料，其制备原料按质量百分计包括以下组分：聚丙烯35～90％、聚乙烯0～10％、填料5～30％、掺杂型纳米氧化锌0.3～10％、硼烷偶联剂0.2～5％、增韧剂0～10％、加工助剂0～2％；所述填料是通过包覆改性的方法制成的改性填料，该填料的表面包覆有无机包覆层；所述掺杂型纳米氧化锌为掺杂银的纳米氧化锌。该抗菌聚丙烯复合材料中的抗菌剂在聚丙烯中的分散性和相容性较好，复合材料的抗菌效果较好，抗菌性能较持久，且复合材料的强度也较高，韧性较好。韧性较好。

【技术实现步骤摘要】
一种抗菌聚丙烯复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于高分子材料
，特别涉及一种抗菌聚丙烯复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]抗菌塑料能够对于沾污在塑料上的细菌、霉菌、醇母菌、藻类甚至病毒等起到抑制或杀灭作用。抗菌塑料一般通过在塑料中添加少量抗菌剂的方法获得。
[0003]添加在塑料中的抗菌剂一般分为无机抗菌剂和有机抗菌剂两大类。无机抗菌剂稳定性好、抗菌的种类广，因而是主流。无机抗菌剂主要有银、氧化锌、二氧化钛等三大品种。银系抗菌剂主要有抗菌效率高的特点，但价格比较贵。氧化锌的抗菌谱比较广，可以对细菌、霉菌、真菌起杀灭或抑制作用。二氧化钛的抗菌作用比较依赖于使用环境中的光线波长。在紫外线的照射下，二氧化钛的抗菌力比较强。但在可见光的范围下，二氧化钛的抗菌作用比较弱。因此银系和氧化锌在塑料抗菌中应用比较多。
[0004]抗菌剂在塑料中的分散性以及抗菌剂和塑料的相容性是开发抗菌塑料的关键因素。抗菌剂在塑料中的分散性越好，塑料达到有效抗菌水平所需的添加量就越少。此外，抗菌塑料还需要保持塑料的基本力学性能，如拉伸性能、冲击性能、弯曲性能以及流动性等。因此，需要提高抗菌剂和塑料之间相容性。
[0005]对于氧化锌填充聚丙烯类抗菌塑料，有如下相关研究：蔡建国等在《纳米氧化锌聚丙烯纤维的抗菌性能研究》报道了在聚丙烯纤维中纳米氧化锌的抗菌性能明显优于微粉氧化锌。陈恒在《聚丙烯/四针状氧化锌晶须复合材料的制备与性能研究》中报道了不同偶联剂处理的四针状氧化锌晶须可以提高复合材料的力学性能。氧化锌晶须添加量为4％时，复合材料对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和枯草芽胞杆菌的抗菌率可达50％以上。但未报告偶联剂是否提高了复合材料的抗菌性能。且偶联剂一般为液体，需充分润湿氧化锌表面，和氧化锌表面产生化学反应的过程比较慢，不便于大规模工业生产。Altan,M.等在《Effects of compatibilizers on mechanical and antibacterial properties of injection molded nano
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ZnO filled polypropylene》中报道了采用硅烷偶联剂、硬脂酸、马来酸酐接枝SEBS等三种方式表面改性氧化锌。硅烷偶联剂、硬脂酸可以提高氧化锌在聚丙烯基材中的分散性。马来酸酐接枝SEBS造成了氧化锌颗粒团聚。如上所述，现有技术主要集中于通过硅烷偶联剂、硬脂酸等提高氧化锌在聚丙烯中的分散性。液体偶联剂表面改性不便于大规模工业化生产，而硬脂酸等脂肪族表面改性剂可以成为部分细菌和真菌繁殖的营养来源，也不适合作为抗菌塑料的添加剂。

技术实现思路

[0006]为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种抗菌聚丙烯复合材料及其制备方法，该抗菌聚丙烯复合材料中的抗菌剂在聚丙烯中的分散性和相容性较好，复合材料的抗菌效果较好，抗菌性能较持久，且复合材料的强度也较高，韧性较好。
[0007]为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：
[0008]一种抗菌聚丙烯复合材料，其制备原料按质量百分计包括以下组分：聚丙烯35～90％、聚乙烯0～10％、填料5～30％、掺杂型纳米氧化锌0.3～10％、硼烷偶联剂0.2～5％、增韧剂0～10％、加工助剂0～2％；
[0009]所述填料是通过包覆改性的方法制成的改性填料，该填料的表面包覆有无机包覆层；
[0010]所述掺杂型纳米氧化锌为掺杂银的纳米氧化锌。
[0011]进一步的，所述聚丙烯为均聚聚丙烯树脂、共聚聚丙烯树脂中的一种，或者为均聚聚丙烯树脂和共聚聚丙烯树脂的混合物。
[0012]进一步的，所述聚乙烯为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯中的一种，或者为高密度聚乙烯和低密度聚乙烯的混合物。
[0013]进一步的，所述填料为滑石粉、碳酸钙、硫酸钡、云母、硅灰石、高岭土、氢氧化铝、氢氧化镁中的一种或两种及以上的混合物。
[0014]进一步的，所述填料表面的无机包覆层为二氧化硅包覆层或二氧化钛包覆层。
[0015]进一步的，所述增韧剂为乙烯
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辛烯共聚物、乙烯
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丁烯共聚物、乙丙橡胶中的一种或两种及以上的组合。
[0016]进一步的，所述掺杂型纳米氧化锌是在锌盐溶液中加入硝酸银和沉淀剂，反应后，再经洗涤、干燥、高温煅烧制得。
[0017]进一步的，所述加工助剂包括但不限于抗氧剂、润滑剂、紫外吸收剂、热稳定剂中的一种或两种及以上的组合。
[0018]本专利技术进一步提供了该抗菌聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0019](1)按照质量百分比分别称取各原料，将所有原料加入到高速混合机中，充分混合均匀；
[0020](2)将步骤(1)得到的混合物加入双螺杆挤出机中进行熔融混练，混练结束后，双螺杆挤出机挤出混合熔体，并经冷却后进行切粒，得到该抗菌聚丙烯复合材料。
[0021]进一步的，所述双螺杆挤出机分为四区，一区的温度为190～200℃，二区的温度为200～210℃，三区的温度为210～220℃，四区的温度为205～215℃。
[0022]本专利技术的有益效果是：
[0023](1)本专利技术的复合材料中的抗菌剂为掺杂银的纳米氧化锌；本专利技术将具有小尺寸效应和量子尺寸效应的纳米银掺杂于纳米氧化锌中，使得抗菌剂在可见光区和紫外线照射时均具有较好的抗菌作用；且纳米氧化锌掺杂银的颗粒，使得抗菌剂具有很大的比表面积以及非常高的表面活性，增大了抗菌剂和细菌的接触面积，且使得抗菌剂在聚丙烯基体中的分散更均匀，最终使得复合材料抗菌性能更长久，抗菌效果更明显，且更耐受高温，抗菌谱广；
[0024](2)本专利技术的复合材料中的填料为通过包覆改性的方法制成的改性填料，填料的表面包覆有无机包覆层；利用无机包覆层包覆填料，可以增强填料结构的稳定性，提高比表面积，防止填料团聚，改善其分散性及流动性；
[0025](3)本专利技术的复合材料中的硼烷偶联剂，可以通过不同反应性的基团在填料与聚丙烯、聚乙烯之间以及掺杂型纳米氧化锌与聚丙烯、聚乙烯之间的界面起作用，形成较强的
结合、偶联，极大地改善填料、抗菌剂与聚丙烯基料之间的相容性，提高聚丙烯复合材料的强度和抗菌性；而且，该硼烷偶联剂不是脂肪酸类或盐类偶联剂，不会被细菌、真菌等作为营养物质，从而保证了较好的抗菌效果；硼烷偶联剂也不是液体偶联剂，与掺杂氧化锌、填料之间的反应较快，效果较明显，适合大规模生产。
[0026]本专利技术中的硼烷偶联剂、填料以及掺杂型氧化锌抗菌剂配合，可以提高填料和抗菌剂在聚丙烯和聚乙烯基体中的分散性和相容性，从而实现较稳定持久、抗菌活性较高的抗菌效果，并且赋予复合材料较高的强度、较好的韧性。
具体实施方式
[0027]下面对本专利技术的较佳实施例进行详细阐述，以使本专利技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0028本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗菌聚丙烯复合材料，其特征在于，其制备原料按质量百分计包括以下组分：聚丙烯35～90％、聚乙烯0～10％、填料5～30％、掺杂型纳米氧化锌0.3～10％、硼烷偶联剂0.2～5％、增韧剂0～10％、加工助剂0～2％；所述填料是通过包覆改性的方法制成的改性填料，该填料的表面包覆有无机包覆层；所述掺杂型纳米氧化锌为掺杂银的纳米氧化锌。2.根据权利要求1所述的一种抗菌聚丙烯复合材料，其特征在于，所述聚丙烯为均聚聚丙烯树脂、共聚聚丙烯树脂中的一种，或者为均聚聚丙烯树脂和共聚聚丙烯树脂的混合物。3.根据权利要求1所述的一种抗菌聚丙烯复合材料，其特征在于，所述聚乙烯为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯中的一种，或者为高密度聚乙烯和低密度聚乙烯的混合物。4.根据权利要求1所述的一种抗菌聚丙烯复合材料，其特征在于，所述填料为滑石粉、碳酸钙、硫酸钡、云母、硅灰石、高岭土、氢氧化铝、氢氧化镁中的一种或两种及以上的混合物。5.根据权利要求1所述的一种抗菌聚丙烯复合材料，其特征在于，所述填料表面的无机包覆层为二氧化硅包覆层或二氧化钛包覆层。6.根据权利要求1所述的一种抗菌聚丙烯复合材料，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：金闪，邵伟伟，袁吉德，赵凯元，
申请(专利权)人：苏州禾昌聚合材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：