一种抗菌聚苯乙烯改性材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种抗菌聚苯乙烯改性材料及其制备方法。所述的聚苯乙烯材料中包含聚苯乙烯、纳米二氧化钛颗粒，纳米银颗粒，分散改性剂，苯乙烯丙烯酸丁酯二元接枝改性乙丙橡胶，纳米磷灰石晶须，抗氧剂和加工助剂，并在材料成型后，在其表面通过等离子溅射工艺形成纳米二氧化钛膜层。本发明专利技术所述的聚苯乙烯改性材料制品具备良好的机械性能和连续的抗菌效果，能够防止所述纳米材料的团聚现象，并有效提高了光稳定性。

Antibacterial polystyrene modified material and preparation method thereof

The invention provides an antibacterial polystyrene modified material and a preparation method thereof. Contains polystyrene, nano titanium dioxide particles of the polystyrene material, silver nanoparticles, dispersion modifier, styrene butyl acrylate two yuan grafted ethylene propylene rubber, nano apatite whiskers, antioxidants and processing additives, and in material forming, on the surface of nano titanium dioxide film formed by plasma sputtering process. The polystyrene modified material product of the invention has good mechanical property and continuous antibacterial effect, can prevent the agglomeration of the nanometer material, and effectively improve the light stability.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种聚苯乙烯改性材料，尤其是。
技术介绍
聚苯乙烯为无毒、无臭、无色的透明颗粒，是一种似玻璃状的脆性材料，是当今广泛应用的大品种合成树脂之一。这种传统的聚苯乙烯的制品具有极高的透明度，透光率可达90%以上，电绝缘性能好，易着色，加工流动性好，刚性好及耐化学腐蚀性好,价格低廉等优点，但这种传统的聚苯乙烯存在许多不足之处，如性脆、冲击强度低、易出现应力开裂，这些缺点大大限制了聚苯乙烯的应用范围。目前，为解决传统的聚苯乙烯存在的不足之处，主要采用其与橡胶共混或与其他树脂共聚的方法进行改善。这些方法虽然在一定程度上提高了聚苯乙烯的韧性和抗应力开裂性能，但同时大大降低了刚性，并增加了成本。此外，聚苯乙烯也常常应用于医用材料、家电和建材领域，这些领域往往需要材料具备一定的抑菌性，从而保证使用者的安全和健康。但是，现有技术中对聚苯乙烯抗菌功能的实现往往只利用某一种原料，并无法保证真正有效的抑菌效果。随着纳米技术的兴起，采用无机纳米粉体对高分子聚合物材料进行改性已经成为业界热议的话题之一，近来研究颇为活跃，我国也将其列为重点支持和发展的高新
然而，由于纳米粉体具有巨大的表面能，导致其存在极强的“凝聚力”，同时无机纳米粉体与不同种类的有机高分子聚合物材料的相容性也是个问题，要实现无机粉体在高分子聚合物中的纳米级分散存在极高的难度，很难将无机粉体以纳米的水平分散到高分子聚合物材料里。`
技术实现思路
为克服以上技术缺陷，本专利技术提供了一种具备优良机械性能的抗菌聚苯乙烯改性材料及其制备方法。所述的聚苯乙烯材料中包含纳米二氧化钛和纳米银，并在成型的制品表面形成纳米二氧化钛膜层。所述材料可以应用于需要发挥抑菌作用的医用材料、家电和建材领域。为了达到以上目的，本专利技术的技术方案是:1)混合得到改性聚苯乙烯组合物，其中主要组分按重量份数为:聚苯乙烯76 85份、纳米二氧化钛颗粒0.5 I份，纳米银颗粒I 2份，分散改性剂2 6份，苯乙烯丙烯酸丁酯二元接枝改性乙丙橡胶5 10份，纳米磷灰石晶须3 5份，抗氧剂0.01 2份，加工助剂0.1 5份；2)将上述共混材料加工成型为所需形状的材料；3)使用等离子体溅射工艺，以钛为靶材，在氧存在的条件下，在上述材料的表面溅射一层30-60nm厚度的二氧化钛薄膜。优选的，所述组分按重量百分比为:聚苯乙烯80 83份、纳米二氧化钛颗粒0.5 0.8份，纳米银颗粒I 1.5份，分散改性剂3 5份，抗氧剂0.1 I份，苯乙烯丙烯酸丁酯二元接枝改性乙丙橡胶6 8份，纳米磷灰石晶须3 5份，加工助剂0.1 3份。所述的聚苯乙烯是聚苯乙烯树脂颗粒，可商购，优选高抗冲聚苯乙烯树脂。所述的纳米二氧化钛颗粒的粒径范围在20-60nm之间,优选20_30nm,优选所述二氧化钛为锐钛型或金红石型二氧化钛纳米颗粒。所述的纳米银颗粒的粒径范围在10_50nm之间,优选25_35nm。所述的分散改性剂是指分子量不高，能对组合物中的纳米成分一纳米二氧化钛、纳米银和纳米磷灰石晶须表面产生良好的润湿效果，从而使纳米级组分能够均匀分布，同时与聚苯乙烯具有一定相容性的烯烃类化合物。所述分散改性剂的重均分子量Mw为3000 100000，优选Mw为5000 50000的烯烃类化合物。所述分散改性剂的烯烃类化合物是含有乙烯、丙烯或α烯烃低聚物，或者它们的组合物的低聚物，优选丙烯和α烯烃及组合物，例如乙丙共聚物。所述纳米磷灰石晶须直径不超过20nm，长径比为25 50:1。令人惊奇的发现，所述纳米磷灰石晶须和苯乙烯丙烯酸丁酯二元接枝改性乙丙橡胶的联合使用，能够有效增强本专利技术聚苯乙烯组合物的韧性和抗冲击性。可能的原因是，晶须与基体界面的结合状况对复合材料性能也起着至关重要的作用，界面粘接良好，外力通过基体变形将负荷传递给晶须，使晶须能有效承载；同时晶须在外力作用下沿着界面滑出时，要吸收更多的能量；基体中的裂纹遇到晶须时，贴近晶须表面扩展的过程中，不仅使扩展的路径增长，还增加了破坏晶须和基体良好粘结界面的能量，使裂纹难以继续扩展，材料性能改善，而本组合物中，分散改性剂和苯乙烯丙烯酸丁酯二元接枝改性乙丙橡胶均能够改善晶须与基体界面的结合状况，所以能够有效增强纳米磷灰石晶须对韧性和抗冲击性的贡献。同时，晶须的长径比较大，才能更好的改善组合物的性能，但是长度过长，也会导致晶须在加工过程中的损伤，影响其作用。所述的抗氧剂是指酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、含硫类抗氧化剂中的一种，或者其中多种的组合物。酚类抗氧 剂如BHT、1010、1076等，亚磷酸酯类抗氧剂如168、626等，含硫抗氧剂如PS802、DLTP, DLSP等。所述的加工助剂为硬脂酸、硬脂酸盐、白矿油、硅油或聚硅酮中的一种或多种混合物，在熔融混合或后续成型加工过程中能改善加工性能。此外，根据需要，本专利技术不排除在上述组分特征的基础上添加其它高分子材料的常用助剂。所述抗菌聚苯乙烯改性材料的制备方法是:1)采用高速预混合分散一次挤出工艺，将聚苯乙烯、纳米二氧化钛颗粒，纳米银颗粒，分散改性剂，苯乙烯丙烯酸丁酯二元接枝改性乙丙橡胶，纳米磷灰石晶须，抗氧剂和加工助剂经高速混合机分散混合后，通过双螺杆挤出机熔融、混炼、挤出、冷却、干燥、切粒；2)采用聚合物成型方法，例如本领域常用的吹塑成型或注塑成型工艺，将上述粒料制备成所需形状的材料；3)使用现有的等离子体镀膜机，在含有氧气的气体氛围下，使用纯钛为靶材，进行等离子体溅射工艺，从而在上述制品的表面形成二氧化钛薄膜，其中，二氧化钛薄膜的厚度为30-60nm，优选35_50nm，优选的，所述等离子溅射工艺中，射频功率为30-100 ，偏压50-80V，溅射时间为3-8分钟。优选的，双螺杆挤出机螺筒各分区温度保持在160°C以上，双螺杆挤出机长径比为32-40，螺杆转速为300-500转/分钟。所述抗菌聚苯乙烯改性材料可以应用于医用材料和消毒灭菌领域，用于制备医疗设备、消毒灭菌容器等。本专利技术所述聚苯乙烯改性材料的优点在于:I)通过在聚苯乙烯材料中加入纳米二氧化钛和纳米银颗粒，使其具备连续的抗菌效果，纳米二氧化钛抗菌的机理在于光催化，其在有光的环境下可以立刻发挥其抗菌效果，而其中的纳米银颗粒可以在24小时之后持续发挥其抗菌效果，因此，能够克服单一加入某种抗菌剂在抗菌效果和时效上的缺陷。2)纳米磷灰石晶须和苯乙烯丙烯酸丁酯二元接枝改性乙丙橡胶的联合使用，能够有效增强本专利技术聚苯乙烯组合物的韧性和抗冲击性。3)本专利技术的聚苯乙烯组合物中加入了分散改性剂，其能够使得所述的纳米级的抗菌材料在组合物中均匀分布，从而防止所述纳米材料的结晶成核现象，保证对抗菌材料的有效利用，同时，也能够使得所述纳米磷灰石晶须在组合物中均匀分布，从而有效发挥其增强聚苯乙烯组合物韧性和抗冲击性的作用。4)通过等离子体溅射技术，在制成的材料表面溅射得到二氧化钛薄膜，所述薄膜均匀致密，与基底的结合效果好，不仅能够达到抗菌的效果，还能够提高聚苯乙烯材料的光稳定性和耐磨性。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1采用高速预混合分散一次挤出工艺，按重量比将聚苯乙烯76份、纳米二氧化钛颗粒I份，纳米银颗 粒2份，作为分散改性剂的乙丙橡胶6份，苯乙烯丙烯酸丁酯二元接枝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗菌聚苯乙烯改性材料，所述材料的主要成分为按重量份计包括：聚苯乙烯76～85份、纳米二氧化钛颗粒0.5～1份，纳米银颗粒1～2份，分散改性剂2～6份，苯乙烯丙烯酸丁酯二元接枝改性乙丙橡胶5～10份，纳米磷灰石晶须3～5份，抗氧剂0.01～2份，加工助剂0.1～5份；并且，在所述材料成型后，在其表面通过等离子溅射技术形成二氧化钛膜层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：叶丹滢，袁绍彦，刘奇祥，吴博，石鑫，
申请(专利权)人：金发科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：