一种具有防静电与抗菌功能的弹性体材料、制备方法及其在手工具中的应用技术

本发明专利技术涉及高分子材料制备技术领域，公开了一种具有防静电与抗菌功能的弹性体材料、制备方法及其在手工具中的应用。本发明专利技术提供的具有防静电与抗菌功能的弹性体材料，通过添加特定份数的乙氧基化烷基胺，提高了材料的抗静电性能，并对N

【技术实现步骤摘要】
一种具有防静电与抗菌功能的弹性体材料、制备方法及其在手工具中的应用


[0001]本专利技术涉及高分子材料制备
，尤其涉及一种具有防静电与抗菌功能的弹性体材料、制备方法及其在手工具中的应用。

技术介绍

[0002]病原菌导致的细菌污染已经严重威胁到了人类的健康。
[0003]手工具是与人类同时产生和发展的一种改造和征服自然的工具，在人们的日常生活中应用非常广泛。人们对于手工具的包胶，有着抗菌性能的需求。随着社会的不断发展和进步，人们对于生活和工作的质量有了进一步的要求，因此对手工具的外观也提出了更高的质量要求。手工具在使用过程中，产生的静电除了会对手工具的性能产生影响外，对尘灰进行吸附，会使手工具包胶的美观度下降。人们对于手工具的包胶有着防静电及抗菌性能的需求。
[0004]对于防静电功能的材料，如申请号为CN105885322A的中国专利，提供了一种高弹性抗静电发泡复合材料及其在包胶中的应用，其通过包覆上维纶纤维增强材料的抗静电性能，但是其制备工艺繁杂，对于制备设备的要求也较高。
[0005]在众多抗菌剂中，由于N
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卤胺是一种广谱杀菌、结构稳定性和可再生性的高效抗菌剂。但是由于N
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卤胺高聚物抗菌剂与细菌接触较难，导致杀菌效果不是很好。N
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卤胺高聚物抗菌剂与细菌难接触的问题是N
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卤胺高聚物抗菌剂应用于高聚物抗菌需要解决的一个问题。
[0006]因此，亟需具备防静电与抗菌优异性能的材料的出现，以满足人们对于生活和生产的高质量要求。

技术实现思路

[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种具有防静电与抗菌功能的弹性体材料、制备方法及其在手工具中的应用。本专利技术通过添加特定份数的乙氧基化烷基胺，使材料具备防静电的优良性能；将N
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卤胺结构引入纳米纤维中，在材料中添加纳米纤维抗菌剂，大大提高材料的抗菌性能；并将纳米纤维负载于二氧化硅气凝胶中，增强抗菌效果。
[0008]本专利技术的具体技术方案为：本专利技术提供了一种具有防静电与抗菌功能的弹性体材料，该材料包括以下重量份的组分：聚丙烯100份，EPDM 15～20份，增强纤维0.5～2份，乙氧基化烷基胺8～12份，纳米纤维抗菌剂5～9份，防老剂4～10份，白炭黑1～5份，硬脂酸2～3份，增粘剂5～10份；该防静电与抗菌功能的弹性体材料的制备方法包括以下步骤：S1：将粉碎后的聚丙烯、EPDM、增强纤维、硬脂酸、纳米纤维抗菌剂、防老剂4010NA、增粘剂RC及白炭黑在95～100℃下干燥20～30min，然后搅拌混合均匀，接着加入乙氧基化烷基胺继续搅拌，分散均匀得到预混物。
[0009]S2：预混物经过挤出造粒后，进行成型得到半成品。成型的方法优选为加热熔融塑化。
[0010]S3：半成品经过接合、表面修饰及装配后得到具有防静电与抗菌功能的弹性体材料。
[0011]本专利技术弹性体材料中通过添加特定份数的乙氧基化烷基胺，来提高聚丙烯的抗静电性能。但是乙氧基化烷基胺具有吸湿性能，随着乙氧基化烷基胺的加入，由于细菌等微生物大部分喜欢潮湿的环境，材料滋生致病菌的风险也越来越大，因此对于材料的抗菌性能也有了更高的要求。进一步地，本专利技术通过在聚丙烯中加入纳米纤维抗菌剂来提高材料的抗菌性能。
[0012]具体而言，上述纳米纤维抗菌剂的功能性结构为N
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卤胺结构。该纳米纤维抗菌剂的制备方法包括：(1)将丙烯酸、甲醇加入到N，N
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二甲基乙酰胺中，通入惰性气体条件下，再加入3
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烯丙基
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5，5
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二甲基乙内酰胺和偶氮二异丁腈，在60～80℃下搅拌6～10h后，加入去离子水中析出沉淀，过滤，干燥得到接枝3
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烯丙基
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5，5
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二甲基乙内酰胺的丙烯酸酯与丙烯酸共聚物；所述丙烯酸、甲醇、N，N
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二甲基乙酰胺、3
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烯丙基
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5，5
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二甲基乙内酰胺及偶氮二异丁腈的质量体积比为10g:(0.9～2.3g):(18～20mL):(0.1～0.2g):(0.10～0.16g)；(2)将步骤(1)得到的共聚物溶于N，N
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二甲基乙酰胺中，在15～25℃下搅拌10～14h，得到透明均一的纺丝液，通过电场的作用将所述纺丝液拉伸、固化得到纤维；所述共聚物与N，N
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二甲基乙酰胺的质量比为9～12:20；(3)将步骤(2)得到的纤维加入质量百分比为2～4％的次氯酸钠溶液中，在15～25℃下避光反应2～4h，过滤，洗涤，干燥得到抗菌纤维；所述步骤(2)得到的纤维与次氯酸钠溶液的质量体积比为(3～5g):10mL；(4)将抗菌纤维负载于二氧化硅气凝胶，经粉碎得到纳米纤维抗菌剂。
[0013]将胺结构来源分子3
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烯丙基
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5，5
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二甲基乙内酰胺接枝于丙烯酸酯与丙烯酸共聚物分子链上，由于羧基的存在，使分子具备一定亲水性能，避免了普通高聚物抗菌剂由于亲水性能欠佳导致抗菌性能下降的问题。然后通过静电纺丝制备、氯化得到抗菌纤维，将抗菌高聚物以超细纤维的形式添加到聚丙烯材料中，有利于提高材料的抗菌性能。但是，抗菌高聚物中N
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卤胺结构发挥抗菌作用时，释放卤素时会伴随着一定的结构膨胀，直接抗菌高聚物加入到聚丙烯材料中，其抗菌作用欠佳。因此，本专利技术将抗菌高聚物负载于二氧化硅气凝胶中。同时，由于二氧化硅气凝胶具有低声速特性，将本专利技术应用于手工具包胶时，可以对手工具工作时内部产生的声音形成一定的阻抗，起到降噪的作用。
[0014]具体地，将抗菌纤维负载于二氧化硅气凝胶的方法包括以下步骤：(a)将甲基三乙氧基硅烷与水以1:(1～1.2)的摩尔比充分混合后，加入无水乙醇，调整pH至3.0～4.0，搅拌30～40min后静置1～2天，得到硅溶胶；(b)边搅拌边往硅溶胶中加入浓度为0.1～0.3mol/L的氨水至pH为8.0～10.0，加入所述抗菌纤维，继续搅拌10～20min后静置18～24h，得到与纤维复合的凝胶；(c)将得到的凝胶浸入老化液中静置10～15h得到湿凝胶；所述老化液为无水乙醇与水以3～4:1的体积比配置混合而成；
(d)用正己烷置换湿凝胶中的液体后，干燥。
[0015]优选地，步骤(a)中所述搅拌的速率为1200～1500rpm，步骤(d)中所述干燥的方法为常压干燥。
[0016]本专利技术以甲基三乙氧基硅烷为前驱体，以无水乙醇为溶剂制备硅溶胶，然后在碱性条件下抗菌纤维会与硅溶胶进行缩聚，逐渐形成乙醇凝胶大颗粒，并渐渐相互连接形成一个由硅氧原子相互连接形成的纳米颗粒所堆积成的骨架。由于抗菌纤维上羧基和酯基的存在，更利于该过程的进行。纤维复合凝胶形成后，需要对所得到的凝胶做后处理，通过步骤(c)使未水解的部分甲基三乙氧基硅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有防静电与抗菌功能的弹性体材料，其特征在于：包括以下重量份的组分：聚丙烯 100份，EPDM 15~20份；增强纤维 0.5~2份，乙氧基化烷基胺 8~12份，纳米纤维抗菌剂 5~9份，防老剂4~10份，白炭黑1~5份，硬脂酸 2~3份，增粘剂5~10份；所述具有防静电与抗菌功能的弹性体材料的制备方法包括以下步骤：S1：将粉碎后的聚丙烯、EPDM、增强纤维、硬脂酸、纳米纤维抗菌剂、防老剂、增粘剂及白炭黑在95~100℃下干燥20~30min，然后搅拌混合均匀，接着加入乙氧基化烷基胺继续搅拌，分散均匀得到预混物；S2：预混物经过挤出造粒后，进行成型得到半成品；S3：半成品经过接合、表面修饰及装配后得到具有防静电与抗菌功能的弹性体材料。2.如权利要求1所述的一种具有防静电与抗菌功能的弹性体材料，其特征在于：所述纳米纤维抗菌剂的制备方法包括：（1）将丙烯酸、甲醇加入到N，N
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二甲基乙酰胺中，通入惰性气体条件下，再加入3
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烯丙基
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二甲基乙内酰胺和偶氮二异丁腈，在60~80℃下搅拌6~10 h后，加入去离子水中析出沉淀，过滤，干燥得到接枝3
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烯丙基
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二甲基乙内酰胺的丙烯酸酯与丙烯酸共聚物；所述丙烯酸、甲醇、N，N
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二甲基乙酰胺、3
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烯丙基
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二甲基乙内酰胺及偶氮二异丁腈的质量体积比为10g:（0.9~2.3g）:（18~20mL）: （0.1~0.2g）: （0.10~0.16g）；（2）将步骤（1）得到的共聚物溶于N，N
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二甲基乙酰胺中，在15~25℃下搅拌10~14h，得到透明均一的纺丝液，通过电场的作用将所述纺丝液拉伸、固化得到纤维；所述共聚物与N，N
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二甲基乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：厉丹丹，李跃明，
申请(专利权)人：杭州巨星科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：