CN103374167A - 一种高填充碳酸钙/聚乙烯抑菌发泡材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高填充碳酸钙/聚乙烯抑菌发泡材料及其制备方法。将低密度聚乙烯、纳米碳酸钙、抑菌剂、发泡剂以及加工助剂按比例熔融共混挤出造粒,然后模压发泡成型制得该材料。本发明在低密度聚乙烯发泡体系中添加大量的碳酸钙,降低了材料成本,解决了聚烯烃发泡材料力学强度低的问题,添加抑菌剂赋予发泡材料一定的抑菌性。该材料的表观密度为66~270kg·m3,拉伸强度最大可达1.28MPa,断裂伸长率≥110%,对大肠杆菌和金葡萄球菌的抑菌率在90%以上,可用于建筑材料、装饰材料、包装材料、隔热材料等方面,具有广泛的市场前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种高填充碳酸钙/聚乙烯抑菌发泡材料及其制备方法。
背景技术
聚乙烯发泡材料具有比重轻、耐冲击、耐腐蚀、隔热隔声等特点,被广泛用于建筑装饰材料、包装减震材料、隔热隔声材料等领域。但是软质聚乙烯发泡材料的力学强度较低,限制了聚乙烯发泡材料在建筑板材,减震包装,隔热材料等方面的应用,需要在聚乙烯基体中填充增强体来提高其物理机械性能。碳酸钙是一种常见的无机粉体填料,在聚乙烯发泡材料中常作为成核剂使用,添加量一般是聚乙烯树脂用量的1wt%~5wt%左右。邱玉珍发明了一种碳酸钙填充聚乙烯发泡材料,碳酸钙添加量不超过聚乙烯的10wt%。碳酸钙在聚乙烯发泡材料中的添加量较低,发泡材料的力学强度有待进一步提高。
此外用于建筑装饰材料、包装制品方面的聚乙烯发泡材料与人类日常生活密切相关,添加抑菌剂赋予这些材料一定的抑菌性,能够抑制微生物在人们生活和工作环境中繁殖、传播,保障人们的身体健康,但仍未见到抑菌型聚乙烯发泡材料的相关报道。
发明内容
本发明解决了目前聚乙烯发泡材料存在的碳酸钙添加量低,拉伸强度较差的问题,并且赋予了发泡材料一定的抑菌性,提供了一种高填充碳酸钙/聚乙烯抑菌发泡材料及其制备方法。
本发明的高填充碳酸钙/聚乙烯抑菌发泡材料由下列组分构成:聚乙烯100份,碳酸钙15~30份,抑菌剂2~8份,发泡剂8~15份,抗氧剂0.2~0.7份,交联剂0.05~0.5份,其他助剂0.5~1份。
所述聚乙烯是低密度聚乙烯树脂。
所述碳酸钙是纳米级碳酸钙,粒径为20~200nm。
所述抑菌剂是纳米氧化锌、锐钛型纳米二氧化钛、纳米银粉、邻苯基苯酚、2,3,5,6-四氯-4-甲磺酰基吡啶、N-三氯甲基硫代-4-环己烯-1,2-二甲基酰亚胺中的一种或多种组合。
所述发泡剂是偶氮二甲酰胺,偶氮甲酰胺甲酸钾,N,N-二甲硝基五次甲基四胺中的一种或多种的组合。
所述交联剂是过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰,双(叔丁过氧基)二异丙苯中的一种。
所述其他助剂是硅烷偶联剂和白油中的一种或两种的组合。
高填充碳酸钙/聚乙烯抑菌发泡材料的制备工艺为:一、将所述低密度聚乙烯、纳米碳酸钙、抑菌剂、发泡剂、交联剂、抗氧剂及其它加工助剂按比例混合均匀;二、将经过步骤一得到的混合物通过双螺杆挤出机挤出造粒;三、将经过步骤二制备的粒料在模具中模压发泡成型,冷却脱模得到高填充碳酸钙/聚乙烯抑菌发泡材料。
步骤二中双螺杆挤出机挤出温度是125~135℃,螺杆转速100~200rpm。
步骤三中高填充碳酸钙/聚乙烯抑菌发泡材料模压成型温度是185~212℃,模压时间10-15min。
本发明提供的高填充碳酸钙/聚乙烯抑菌发泡材料中碳酸钙的添加量为15wt%~30wt%,拉伸强度最大值为1.28MPa,断裂伸长率≥110%,表观密度为66~270kg·m3,对大肠杆菌和金葡萄球菌的抑菌率在90%以上,可用于建筑材料、装饰材料、包装材料、隔热材料等方面,具有广泛的市场前景。
具体实施方式
通过下列具体实例对本发明进行具体描述,有必要指出的是以下实例只用 于对本发明的进一步说明,而非用于限定本发明的范围。
实施例1
将低密度聚乙烯100份,纳米碳酸钙20份,纳米氧化锌1.5份,纳米银粉0.5份,偶氮二甲酰胺8份,抗氧剂0.5份,双(叔丁过氧基)二异丙苯0.05份,硅烷偶联剂0.5份混合均匀,用双螺杆挤出机熔融共混挤出造粒,螺杆转速为150rpm,挤出温度125℃,将制备的粒料在模具中模压发泡成型,模压时间为12min,发泡温度为195℃,冷却脱模得到产品。实施例1所得发泡材料各项技术指标测试结果如下:表观密度为0.27g·cm-3,拉伸强度0.70MPa,断裂伸长率117.46%,撕裂强度为6.18kN·m-1,对大肠杆菌抑菌率为92%,对金葡萄球菌抑菌率为90%。
实施例2
将低密度聚乙烯100份,纳米碳酸钙20份,纳米氧化锌5份,纳米银粉0.2份,邻苯基苯酚0.2份,N,N-%甲硝基五次甲基四胺12份,抗氧剂0.2份,过氧化二异丙苯0.2份,硅烷偶联剂0.3份,白油0.5份混合均匀,用双螺杆挤出机熔融共混挤出造粒,螺杆转速为150rpm,挤出温度130℃,将制备的粒料在模具中模压发泡成型,模压时间为12min,发泡温度为206℃,冷却脱模得到产品。实施例2所得发泡材料各项技术指标测试结果如下:表观密度为0.19g·cm-3,拉伸强度0.96MPa,断裂伸长率194.49%,撕裂强度为7.80kN·m-1,对大肠杆菌抑菌率为91%,对金葡萄球菌抑菌率为90%。
实施例3
将低密度聚乙烯100份,纳米碳酸钙18份,纳米氧化锌5份,纳米银粉0.2份,2,3,5,6-四氯-4-甲磺酰基吡啶0.2份,偶氮甲酰胺甲酸钾10份,抗氧剂0.2份,过氧化二苯甲酰0.3份,硅烷偶联剂0.5份,白油0.5份混合均匀,用双螺 杆挤出机熔融共混挤出造粒,螺杆转速为100rpm,挤出温度130℃,将制备的粒料在模具中模压发泡成型,模压时间为10min,发泡温度为210℃,冷却脱模得到产品。实施例3所得发泡材料各项技术指标测试结果如下:表观密度为0.19g·cm-3,拉伸强度0.98MPa,断裂伸长率172.48%,撕裂强度为9.24kN·m-1,对大肠杆菌抑菌率为98%,对金葡萄球菌抑菌率为96%。
实施例4
将低密度聚乙烯100份,纳米碳酸钙25份,锐钛型纳米二氧化钛3份,纳米银粉0.5份,N-三氯甲基硫代-4-环己烯-1,2-二甲基酰亚胺0.2份,偶氮二甲酰胺15份,抗氧剂0.2份,过氧化二异丙苯0.5份,硅烷偶联剂0.5份,白油0.5份混合均匀,用双螺杆挤出机熔融共混挤出造粒,螺杆转速为100rpm,挤出温度135℃,将制备的粒料在模具中模压发泡成型,模压时间为15min,发泡温度为200℃,冷却脱模得到产品。实施例4所得发泡材料各项技术指标测试结果如下:表观密度为0.24g·cm-3,拉伸强度1.12MPa,断裂伸长率170.19%,撕裂强度为12.56kN·m-1,对大肠杆菌抑菌率为97%,对金葡萄球菌抑菌率为93%。
实施例5
将低密度聚乙烯100份,纳米碳酸钙15份,锐钛型纳米二氧化钛8份,偶氮二甲酰胺12份,抗氧剂0.7份,过氧化二异丙苯0.2份,硅烷偶联剂0.5份,白油0.2份混合均匀,用双螺杆挤出机熔融共混挤出造粒,螺杆转速为100rpm,挤出温度135℃,将制备的粒料在模具中模压发泡成型,模压时间为10min,发泡温度为210℃,冷却脱模得到产品。实施例5所得发泡材料各项技术指标测试结果如下:表观密度为0.069g·cm-3,拉伸强度0.21MPa,断裂伸长率432.15%,撕裂强度为1.97kN·m-1,对大肠杆菌抑菌率为93%,对金葡萄球菌抑菌率为90%。
实施例6
将低密度聚乙烯100份,纳米碳酸钙15份,纳米氧化锌6份,邻苯基苯酚0.2份,偶氮甲酰胺甲酸钾10份,抗氧剂0.4份,过氧化二苯甲酰0.3份,硅烷偶联剂0.3份,白油0.2份混合均匀,用双螺杆挤出机熔融共混挤出造粒,螺杆转速为200rpm,挤出温度130℃,将制备的粒料在模具中模压发泡成型,模压时间为12min,发泡温度为195℃,冷却脱模得到产品。实施例6所得发泡材料各项技术指标测试结果如下:表观密度为0.066g·cm-3,拉伸强度0.17MPa,断裂伸长率330.59%,撕裂强度为2.44kN·m-1,对大肠杆菌抑菌率为95%,对金葡萄球菌抑菌率为94%。
实施例7
将低密度聚乙烯100份,纳米碳酸钙18份,纳米氧化锌5份,纳米银粉0.2份,偶氮二甲酰胺15份,抗氧剂0.4份,双(叔丁过氧基)二异丙苯0.2份,硅烷偶联剂0.3份,白油0.2份混合均匀,用双螺杆挤出机熔融共混挤出造粒,螺杆转速为200rpm,挤出温度125℃,将制备的粒料在模具中模压发泡成型,模压时间为10min,发泡温度为185℃,冷却脱模得到产品。实施例7所得发泡材料各项技术指标测试结果如下:表观密度为0.070g·cm-3,拉伸强度0.20MPa,断裂伸长率298.29%,撕裂强度为2.31kN·m-1,对大肠杆菌抑菌率为94%,对金葡萄球菌抑菌率为94%。
实施例8
将低密度聚乙烯100份,纳米碳酸钙20份,纳米二氧化钛2份,纳米银粉0.5份,偶氮二甲酰胺12份,抗氧剂0.3份,双(叔丁过氧基)二异丙苯0.2份,硅烷偶联剂0.5份,白油0.2份混合均匀,用双螺杆挤出机熔融共混挤出造粒,螺杆转速为150rpm,挤出温度135℃,将制备的粒料在模具中模压发泡成型, 模压时间为12min,发泡温度为210℃,冷却脱模得到产品。实施例8所得发泡材料各项技术指标测试结果如下:表观密度为0.083g·cm-3,拉伸强度0.24MPa,断裂伸长率231.73%,撕裂强度为3.36kN·m-1,对大肠杆菌抑菌率为91%,对金葡萄球菌抑菌率为92%。
实施例9
将低密度聚乙烯100份,纳米碳酸钙20份,纳米氧化锌5份,纳米银粉0.5份,2,3,5,6-四氯-4-甲磺酰基吡啶0.2份,N,N-二甲硝基五次甲基四胺10份,抗氧剂0.6份,双(叔丁过氧基)二异丙苯0.3份,硅烷偶联剂0.5份,白油0.2份混合均匀,用双螺杆挤出机熔融共混挤出造粒,螺杆转速为150rpm,挤出温度130℃,将制备的粒料在模具中模压发泡成型,模压时间为12min,发泡温度为205℃,冷却脱模得到产品。实施例9所得发泡材料各项技术指标测试结果如下:表观密度为0.109g·cm-3,拉伸强度0.27MPa,断裂伸长率190.97%,撕裂强度为5.64kN·m-1,对大肠杆菌抑菌率为98%,对金葡萄球菌抑菌率为96%。
实施例10
将低密度聚乙烯100份,纳米碳酸钙30份,锐钛型纳米二氧化钛8份,偶氮二甲酰胺15份,抗氧剂0.5份,过氧化二异丙苯0.5份,硅烷偶联剂0.5份,白油0.2份混合均匀,用双螺杆挤出机熔融共混挤出造粒,螺杆转速为100rpm,挤出温度135℃,将制备的粒料在模具中模压发泡成型,模压时间为15min,发泡温度为210℃,冷却脱模得到产品。实施例10所得发泡材料各项技术指标测试结果如下:表观密度为0.206g·cm-3,拉伸强度1.24MPa,断裂伸长率186.52%,撕裂强度为7.18kN·m-1,对大肠杆菌抑菌率为93%,对金葡萄球菌抑菌率为94%。
实施例11
将低密度聚乙烯100份,纳米碳酸钙30份,纳米氧化锌5份,N,N-二甲硝基五次甲基四胺15份,抗氧剂0.5份,双(叔丁过氧基)二异丙苯0.5份,硅烷偶联剂0.6份,白油0.2份混合均匀,用双螺杆挤出机熔融共混挤出造粒,螺杆转速为100rpm,挤出温度135℃,将制备的粒料在模具中模压发泡成型,模压时间为15min,发泡温度为195℃,冷却脱模得到产品。实施例11所得发泡材料各项技术指标测试结果如下:表观密度为0.241g·cm-3,拉伸强度1.28MPa,断裂伸长率259.12%,撕裂强度为14.53kN·m-1,对大肠杆菌抑菌率为90%,对金葡萄球菌抑菌率为90%。
实施例12
将低密度聚乙烯100份,纳米碳酸钙30份,纳米氧化锌5份,N-三氯甲基硫代-4-环己烯-1,2-二甲基酰亚胺0.5份,纳米银粉0.2份,偶氮二甲酰胺15份,抗氧剂0.5份,过氧化二苯甲酰0.5份,硅烷偶联剂0.5份,白油0.2份混合均匀,用双螺杆挤出机熔融共混挤出造粒,螺杆转速为100rpm,挤出温度130℃,将制备的粒料在模具中模压发泡成型,模压时间为15min,发泡温度为190℃,冷却脱模得到产品。实施例12所得发泡材料各项技术指标测试结果如下:表观密度为0.187g·cm-3,拉伸强度1.16MPa,断裂伸长率234.17%,撕裂强度为9.32kN·m-1,对大肠杆菌抑菌率为97%,对金葡萄球菌抑菌率为94%。
实施例13
将低密度聚乙烯100份,纳米碳酸钙30份,锐钛型纳米二氧化钛3份,纳米银粉0.2份,邻苯基苯酚0.2份,偶氮甲酰胺甲酸钾12份,抗氧剂0.5份,过氧化二异丙苯0.3份,硅烷偶联剂0.7份,白油0.3份混合均匀,用双螺杆挤出机熔融共混挤出造粒,螺杆转速为100rpm,挤出温度130℃,将制备的粒料在模具中模压发泡成型,模压时间为15min,发泡温度为200℃,冷却脱模得到产 品。实施例13所得发泡材料各项技术指标测试结果如下:表观密度为0.145g·cm-3,拉伸强度0.96MPa,断裂伸长率198.00%,撕裂强度为8.71kN·m-1,对大肠杆菌抑菌率为95%,对金葡萄球菌抑菌率为96%。
实施例14
将低密度聚乙烯100份,纳米碳酸钙25份,纳米氧化锌8份,偶氮二甲酰胺12份,抗氧剂0.5份,过氧化二苯甲酰0.3份,硅烷偶联剂0.5份,白油0.2份混合均匀,用双螺杆挤出机熔融共混挤出造粒,螺杆转速为100rpm,挤出温度130℃,将制备的粒料在模具中模压发泡成型,模压时间为12min,发泡温度为190℃,冷却脱模得到产品。实施例14所得发泡材料各项技术指标测试结果如下:表观密度为0.216g·cm-3,拉伸强度0.68MPa,断裂伸长率175.27%,撕裂强度为7.64kN·m-1,对大肠杆菌抑菌率为94%,对金葡萄球菌抑菌率为94%。
实施例15
将低密度聚乙烯100份,纳米碳酸钙20份,锐钛型纳米二氧化钛5份,N,N-二甲硝基硫代-4-环己烯-1,2-二甲基酰亚胺12份,抗氧剂0.3份,过氧化二异丙苯0.3份,硅烷偶联剂0.5份,白油0.2份混合均匀,用双螺杆挤出机熔融共混挤出造粒,螺杆转速为150rpm,挤出温度135℃,将制备的粒料在模具中模压发泡成型,模压时间为10min,发泡温度为205℃,冷却脱模得到产品。实施例15所得发泡材料各项技术指标测试结果如下:表观密度为0.193g·cm-3,拉伸强度0.59MPa,断裂伸长率150.98%,撕裂强度为6.98kN·m-1,对大肠杆菌抑菌率为90%,对金葡萄球菌抑菌率为91%。
Claims (10)
1.一种高填充碳酸钙/聚乙烯抑菌发泡材料及其制备方法,其特征在于所述材料由以下成分组成:聚乙烯100份,碳酸钙15~30份,抑菌剂2~8份,发泡剂8~15份,抗氧剂0.2~0.7份,交联剂0.05~0.5份,其他助剂0.5~1份。
2.如权利要求1所述的一种高填充碳酸钙/聚乙烯抑菌发泡材料其特征在于所述的聚乙烯是低密度聚乙烯。
3.如权利要求1所述的一种高填充碳酸钙/聚乙烯抑菌发泡材料其特征在于所述碳酸钙是纳米级碳酸钙,粒径为20~200nm。
4.如权利要求1所述的一种高填充碳酸钙/聚乙烯抑菌发泡材料其特征在于所述抑菌剂是氧化锌、二氧化钛、纳米银粉、邻苯基苯酚、2,3,5,6-四氯-4-甲磺酰基吡啶、N-三氯甲基硫代-4-环己烯-1,2-二甲基酰亚胺中的一种或多种组合。
5.如权利要求1所述的一种高填充碳酸钙/聚乙烯抑菌发泡材料其特征在于所述发泡剂是偶氮二甲酰胺,偶氮甲酰胺甲酸钾,N,N-二甲硝基五次甲基四胺中的一种或多种的组合。
6.如权利要求1所述的一种高填充碳酸钙/聚乙烯抑菌发泡材料其特征在于所述交联剂是过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰,双(叔丁过氧基)二异丙苯中的一种。
7.如权利要求1所述的一种高填充碳酸钙/聚乙烯抑菌发泡材料其特征在于所述其他助剂为白油、硅烷偶联剂中的一种或两种的组合。
8.如权利要求1所述的一种高填充碳酸钙/聚乙烯抑菌发泡材料其特征在于发泡材料的具体制备工艺为:一、将所述低密度聚乙烯、纳米碳酸钙、抑菌剂、发泡剂、交联剂、抗氧剂及其它加工助剂按比例混合均匀;二、将经过步骤一得到的混合物通过双螺杆挤出机挤出造粒;三、将经过步骤二制备的粒料在模具中模压发泡成型,冷却脱模得到高填充碳酸钙/聚乙烯抑菌发泡材料。
9.如权利要求8中一种高填充碳酸钙/聚乙烯抑菌发泡材料的制备方法,其特征在于双螺杆挤出机的加工温度为125~135℃,螺杆转速为100~200rpm,模压成型温度为185~212℃,模压时间为10-15min。
10.一种高填充碳酸钙/聚乙烯抑菌发泡材料的表观密度为66~270kg·m3,拉伸强度为0.20~1.28MPa,断裂伸长率≥110%,撕裂强度1.97~14.53kN·m-1,对大肠杆菌和金葡萄球菌的抑菌率在90%以上。
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