一种阻燃抗菌聚丙烯材料及其制备方法

摘要

本发明涉及高分子材料技术领域，公开了一种阻燃抗菌聚丙烯材料及其制备方法。该阻燃抗菌聚丙烯材料由下述材料组成：聚丙烯、线性低密度聚乙烯、白油、氢氧化镁、三聚氰胺、酚醛、抗菌剂、润滑剂以及抗氧剂。本发明可以使塑料可以达到阻燃、抗菌的效果。

权利要求

1.一种阻燃抗菌聚丙烯材料，其特征是：由下述材料组成：聚丙烯、线性低密度聚乙烯、白油、氢氧化镁、三聚氰胺、酚醛、抗菌剂、润滑剂、以及抗氧剂，其中各组分的重量百分比为：

2.根据权利要求1所述的一种阻燃抗菌聚丙烯材料，其特征是：所述聚丙烯为熔体流动速率大于15g/10min的均聚聚丙烯。

3.根据权利要求1所述的一种阻燃抗菌聚丙烯材料，其特征是：所述线性低密度聚乙烯的熔体流动速率大于18g/10min。

4.根据权利要求1所述的一种阻燃抗菌聚丙烯材料，其特征是：所述抗菌剂为季磷盐改性蒙脱土。

5.根据权利要求1所述的一种阻燃抗菌聚丙烯材料，其特征是：所述润滑剂为N，N-乙撑双硬脂酰胺(EBS)。

6.根据权利要求1所述的一种阻燃抗菌聚丙烯材料，其特征是：所述抗氧剂由四[β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、以及亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯，按重量比1∶(1-3)复配得到。

7.一种阻燃抗菌聚丙烯材料的制备方法，其特征是：包括以下步骤：(1)根据以下重量百分比称取各组分：

(2)将称取的所有原料混合均匀；

(3)将混合原料加入双螺杆机，经熔融挤出，造粒；

在双螺杆机控温段中，一区温度为200-210℃，二区温度为230-250℃，三区温度为

230-250℃，四区温度为220-240℃，双螺杆机的机头温度230-250℃，停留时间3-4min，压力为12-18MPa。

说明书

一种阻燃抗菌聚丙烯材料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种阻燃抗菌聚丙烯材料及其制备方法。

背景技术

[0002] 聚丙烯具有生产成本低，综合力学性能好，无毒、质轻、耐腐蚀、易于加工和回收等特点，因此得到了广泛的应用，但其属于易燃材料，因此赋予其阻燃性能就十分重要和必要。目前，大多数以卤系阻燃为主，含卤阻燃在阻燃过程中产生的烟雾大而且有毒，随着人们环保意识的增强，所以无卤阻燃成为聚丙烯发展的一个趋势。

[0003] 线性低密度聚乙烯为无毒、无味、无臭的乳白色颗粒，密度为0.918～0.935g/cm3。它与低密度聚乙烯相比，具有较高的软化温度和熔融温度，有强度大、韧性好、刚性大、耐热、耐寒等优点，还具有良好的耐环境应力开裂性，耐冲击强度、耐撕裂强度等性能，并可耐酸、碱、有机溶剂等。

[0004] 蒙脱土是蒙皂石粘土(包括钙基、钠基、钠-钙基、镁基蒙粘土)经剥片分散、提纯改型、超细分级、特殊有机复合而成，平均晶片厚度小于25nm，是最有商业用途的无机高分子类增稠剂。蒙脱土具有良好的分散性能，可以广泛应用高分子材料行业作为纳米聚合物高分子材料的添加剂，提高抗冲击、抗疲劳、尺寸稳定性及气体阻隔性能等，从而起到增强聚合物综合物理性能的作用，同时改善物料加工性能。在聚合物中的应用可以在聚合物时添加，也可以在熔融时共混添加(通常采用螺杆共混)。另外，季磷盐具有抗菌基团。

[0005] 三聚氰胺是一种用途广泛的基本有机化工中间产品，最主要的用途是作为生产三聚氰胺甲醛树脂(MF)的原料。三聚氰胺还可以作阻燃剂、减水剂、甲醛清洁剂等。

[0006] 日常生活中，人们不可避免地会接触到细菌，随着人们健康意识的增强，抗菌塑料也将会得到越来越多的应用。抗菌塑料中起抗菌作用的抗菌剂，主要可分为有机抗菌剂和无机抗菌剂，目前常用的无机抗菌剂存在价格高，易变色等问题。

发明内容

[0007] 本发明的目的是提供一种阻燃抗菌聚丙烯材料，使塑料可以达到阻燃、抗菌的效果。

[0008] 本发明的另一目的是提供一种阻燃抗菌聚丙烯材料的制备方法。

[0009] 为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

[0010] 一种阻燃抗菌聚丙烯材料，由下述材料组成：聚丙烯、线性低密度聚乙烯、白油、氢氧化镁、三聚氰胺、酚醛、抗菌剂、润滑剂、以及抗氧剂。

[0011] 可选地，所述阻燃抗菌聚丙烯材料按重量百分比由下述材料制成：

[0012] 聚丙烯 37.7-50.8％；

[0013] 线性低密度聚乙烯 4.0-10.0％；

[0014] 白油 0.1％；

[0015] 氢氧化镁 35.0-50.0％；

[0016] 三聚氰胺 1.0-2.0％；

[0017] 酚醛 1.0-2.0％；

[0018] 抗菌剂 1.5-3.0％；

[0019] 润滑剂 0.4-0.8％；

[0020] 抗氧剂 0.2-0.4％。

[0021] 可选地，所述聚丙烯为熔体流动速率大于15g/10min的均聚聚丙烯。

[0022] 可选地，所述线性低密度聚乙烯的熔体流动速率大于18g/10min。

[0023] 可选地，所述抗菌剂为季磷盐改性蒙脱土。

[0024] 可选地，所述润滑剂为N，N-乙撑双硬脂酰胺(EBS)。

[0025] 可选地，所述抗氧剂由四[β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、以及亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯按重量比1∶(1-3)复配得到。

[0026] 一种阻燃抗菌聚丙烯材料的制备方法，其特征是：包括以下步骤：

[0027] (1)根据以下重量百分比称取各组分：

[0028] 聚丙烯 37.7-50.8％；

[0029] 线性低密度聚乙烯 4.0-10.0％；

[0030] 白油 0.1％；

[0031] 氢氧化镁 35.0-50.0％；

[0032] 三聚氰胺 1.0-2.0％；

[0033] 酚醛 1.0-2.0％；

[0034] 抗菌剂 1.5-3.0％；

[0035] 润滑剂 0.4-0.8％；

[0036] 抗氧剂 0.2-0.4％；

[0037] (2)将称取的所有原料混合均匀；

[0038] (3)将混合原料加入双螺杆机，经熔融挤出，造粒。

[0039] 优选地，所述制备方法步骤(3)中的熔融阶段的工艺条件为工艺条件为：

[0040] 在双螺杆机控温段中，一区温度为200-210℃，二区温度为230-250℃，三区温度为230-250℃，四区温度为220-240℃，双螺杆机的机头温度230-250℃，停留时间3-4min，压力为12-18MPa。

[0041] 由上可见，与现有技术相比，应用本发明的技术方案，有如下有益效果：

[0042] 本发明的阻燃抗菌聚丙烯材料，由下述材料组成：聚丙烯、线性低密度聚乙烯、白油、氢氧化镁、三聚氰胺、酚醛、抗菌剂、润滑剂、以及抗氧剂。材料中的聚丙烯、以及线性低密度聚乙烯的熔体流动速率流动性好，能与其他材料更好地融合，避免了原料分散不均；聚丙烯为均聚聚丙烯，耐热性能好；

[0043] 以氢氧化镁作为阻燃填充剂，与聚丙烯二者占阻燃抗菌聚丙烯材料的大部分比例，且结合可用作阻燃剂的三聚氰胺制备，使材料的整体阻燃性好；

[0044] 以N，N-乙撑双硬脂酰胺(EBS)作为阻燃剂，能显著改善各组分的分散性，显著提高材料的耐热性能；

[0045] 另外，抗菌剂采用季磷盐改性蒙脱土，季磷盐具有抗菌基团，因此，采用阻燃剂和抗菌剂复配使用的方法，得到了同时具有阻燃和抗菌作用的聚丙烯材料，这种材料可以使生产成本降低，产品性能优异，可广泛应用于家电产品。

具体实施方式

[0046] 下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

[0047] 均聚是指由一种有机单体进行的聚合反应。均聚物是指由一种单体聚合而成的聚合物，典型的均聚物有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等。聚丙烯均聚物由单一丙烯单体聚合而成，结晶度较高、力学强度和耐热性能良好。聚丙烯均聚物是在聚合时掺入少量乙烯单体共聚而成，有较高的抗冲击强度，无规共聚丙烯有较高的抗冲击强度和透明度，嵌段共聚丙烯有较高的抗冲击强度。

[0048] 氢氧化镁广泛用于PE、PP、PVC、ABS、PS、HIPS、PA、PBT、不饱和聚酯、环氧树脂、橡胶、油漆的阻燃填充剂、以及化工、环保等工业领域；用于塑料、橡胶等高分子材料的优良阻燃剂和填充剂，在环保方面作为烟气脱硫剂，可替代烧碱和石灰作为含酸废水的中和剂；用作油品添加剂，起到防腐和脱硫作用；用于电子行业、医药、砂糖的精制；用于保温材料以及制造其他镁盐产品。

[0049] 普通氢氧化镁应用于橡胶、塑料、油漆、涂料、化工等行业；活性氢氧化镁广泛应用于橡胶、化工、建材、塑料(聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、三元乙丙橡胶)及电子、不饱和聚酯和油漆、涂料等高分子材料中，特别是对矿用导风筒涂覆布、PVC整芯运输带、阻燃胶板、蓬布、PVC电线电缆料、矿用电缆护套、电缆附件的阻燃、消烟抗静电，可代替氢氧化铝，具有优良的阻燃效果。

[0050] 季磷盐改性蒙脱土采用自制的方式，制备过程是：将蒙脱土配成5％的悬浊液，按1∶5的配比再加入一定量的含量为50％的十四烷基三丁基季磷盐，在65℃下恒温搅拌反应6小时，拿出过滤，反复洗涤，然后在80℃下干燥24小时后备用。

[0051] 熔体流动速率按照ASTM D-1238标准测试。

[0052] 制备聚丙烯材料时，按重量比称取各原料，把称取的原料加入低速混合器中，充分混合3～5min，然后将混合好的原料加入到双螺杆挤出机中，经熔融挤出，造粒。

[0053] 双螺杆机一般分为以下几个部分：喂料系统、减速箱、主电机、螺杆、机筒、加热系统、抽真空系统、冷却系统、联锁控制系统、以及电器控制系统。其中，在加热系统的控温段中，又分为进料区、一区、二区、三区、四区等区段。

[0054] 实施例1：

[0055] 按重量配比进行混合，聚丙烯50.8％；线性低密度聚乙烯10.0％；白油0.1％；氢氧化镁35.0％；三聚氰胺1.0％；酚醛1.0％；抗菌剂1.5％；润滑剂0.4％；抗氧剂0.2％。将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混，挤出造粒成复合材料。其中，螺杆各加温区温度设置分别为：在双螺杆机控温段中，一区温度为210℃；二区温度为230℃；三区温度为240℃；四区温度为220℃；双螺杆机的机头温度为240℃；停留时间3～4min。
压力为15MPa。

[0056] 实施例2：

[0057] 按重量配比进行混合，聚丙烯46.3％；线性低密度聚乙烯8.0％；白油0.1％；氢氧化镁40.0％；三聚氰胺1.4％；酚醛1.4％；抗菌剂2.0％；润滑剂0.5％；抗氧剂0.3％。将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混，挤出造粒成复合材料。其中，螺杆各加温区温度设置分别为：在双螺杆机控温段中，一区温度为210℃；二区温度为240℃；三区温度为240℃；四区温度为230℃；双螺杆机的机头温度为240℃；停留时间3～4min。
压力为15MPa。

[0058] 实施例3：

[0059] 按重量配比进行混合，聚丙烯41.9％；线性低密度聚乙烯6.0％；白油0.1％；氢氧化镁45.0％；三聚氰胺1.8％；酚醛1.8％；抗菌剂2.5％；润滑剂0.6％；抗氧剂0.3％。。将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混，挤出造粒成复合材料。其中，螺杆各加温区温度设置分别为：在双螺杆机控温段中，一区温度为200℃；二区温度为250℃；三区温度为250℃；四区温度为220℃；双螺杆机的机头温度为230℃；停留时间3～4min。
压力为15MPa。

[0060] 实施例4：

[0061] 按重量配比进行混合，聚丙烯37.7％；线性低密度聚乙烯4.0％；白油0.1％；氢氧化镁50.0％；三聚氰胺2.0％；酚醛2.0％；抗菌剂3.0％；润滑剂0.8％；抗氧剂0.4％。将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混，挤出造粒成复合材料。其中，螺杆各加温区温度设置分别为：在双螺杆机控温段中，一区温度为200℃；二区温度为230℃；三区温度为240℃；四区温度为240℃；双螺杆机的机头温度为250℃；停留时间3～4min。
压力为15MPa。

[0062] 性能测试：

[0063] 拉伸强度按ASTM D-638标准进行检验。试样类型为I型，样条尺寸(mm)：(176±2)(长)×(12.6±0.2)(端部宽度)×(3.05±0.2)(厚度)，拉伸速度为50mm/min；

[0064] 悬臂梁缺口冲击强度按ASTM D-256标准进行检验。试样类型为I型，试样尺寸(mm)：(63±2)×(12.45±0.2)×(3.1±0.2)；缺口类型为A类，缺口剩余厚度为1.9mm；

[0065] 抗菌性能检测参照中华人民共和国轻工行业标准QB/T2591-2003用贴膜法，考察样品24h的抑菌率，菌落总数的测定参照GB/T4789.2-2003计数。将已注塑好的抗菌样板制成50mm×50mm。抗菌率的计算式如下：

[0066] R(％)＝(B-C)/B×100

[0067] 式中：R-抗菌率，％；

[0068] B-空白对照样品平均回收菌数，cfu/片；

[0069] C-抗菌塑料样品平均回收菌数，cfu/片。

[0070] 其他测试：熔融指数按照ASTM D1238测试。

[0071] 实施例1-4配方及材料性能见表1：

[0072] 表1实施例1-4配方及材料性能

[0073]

[0074] 由表1可以看出，线性低密度聚乙烯、氢氧化镁，抗菌剂的含量在本发明范围内变化时，得到的阻燃抗菌聚丙烯材料的阻燃性能和拉伸性能有明显变化。现有技术中以氢氧化镁填充的阻燃聚丙烯填充量高达60％，从而影响了拉伸和冲击性能，而抗菌聚丙烯常采用无机银抗菌剂，造价高且易变色，而本发明中的聚丙烯氢氧化镁填充量相对比较低，不易变色，同时具有阻燃和抗菌复合性能，性价比高。综合成本和性能考虑，当聚丙烯含量为41.9％，线性低密度聚乙烯6.0％，白油0.1％，氢氧化镁45.0％，三聚氰胺1.8％，酚醛1.8％，抗菌剂2.5％，润滑剂0.6％和抗氧剂0.3％时，制得的阻燃抗菌聚丙烯材料阻燃和抗菌性能都比较好，且拉伸和冲击性能适中。

[0075] 本发明通过选择合适的树脂原材料以及各种助剂的添加配比，得到了具有阻燃和抗菌复合性能的聚丙烯材料，可广泛应用于家电行业。