CN105754278A - 一种纳米无机抗菌塑料母粒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纳米无机抗菌塑料母粒及其制备方法。所述纳米无机抗菌塑料母粒由苯乙烯、马来酸酐、增韧剂、纳米无机抗菌剂等制备，制备过程为：在砂磨机中加入计量的苯乙烯、纳米无机抗菌剂和溶剂进行研磨分散，然后加入计量的马来酸酐、溶剂、引发剂，用乳化机高速搅拌均，聚合4～12h后，过滤得苯乙烯?马来酸酐共聚物包覆纳米无机抗菌母粒，经双螺杆挤出机与增韧剂、抗氧剂一起挤出造粒成纳米无机抗菌母粒。所制备的纳米无机抗菌母粒，与塑料有良好好的相容性，可以广泛应用于HIPS、ABS、PC/ABS、PA、聚酯等塑料。

Description

一种纳米无机抗菌塑料母粒及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子合成改性和加工领域，具体地，本发明涉及一种纳米无机抗菌塑料母粒及其制备方法。
背景技术
目前，随着人们生活水平的提高，家电，白电、电脑电器等使用越来越多，多数这些产品采用的是塑料外壳，因此人们对具有抗菌功能的塑料需求也越来越多。目前抗菌塑料的制备方法是在塑料中添加抗菌剂，一般以母粒的形式添加。抗菌剂有有机抗菌剂和无机抗菌剂，有机抗菌剂不耐高温，容易在塑料加工过程中分解，较少在塑料中使用，无机抗菌剂由于其耐高温性好，而获得广泛应用，特别是纳米无机抗菌剂除具有优秀的抗菌性能外，粒径小从而对塑料性能影响小。目前抗菌母粒的制备方法是采用塑料与纳米无机抗菌剂一起共混制备而成。但由于塑料在高温下是一种高粘体系，而纳米粉体极细，容易团聚，在高粘状态下不容易分散到塑料中，从而导致难以起到有效的作用。
发明内容
本发明旨在克服上述现有技术的缺陷，提供一种纳米无机抗菌塑料母粒及其制备方法，以解决纳米无机抗菌剂在塑料中的分散问题，提高了抗菌塑料的抗菌效果。
本发明的另一目的是提供一种纳米无机抗菌塑料母粒的制备方法。
本发明通过以下技术方案实现上述发明目的。
一种纳米无机抗菌纤维母粒，其制备原料包括以下按重量份计算的组分：
苯乙烯 1～30份；
马来酸酐 1～30份；
纳米无机抗菌剂 5～50份；
增韧剂 1～20份；
引发剂 0.1～1份；
抗氧剂 0.1～0.5份；
溶剂 50～150份；
其中，所述纳米无机抗菌粉体的粒径为1～100nm。
优选地，所述纳米无机抗菌粉体为纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米氧化铜、纳米氧化亚铜、纳米铜粉、纳米锌粉、纳米银抗菌剂、银离子抗菌剂的一种或多种。
优选地，所述增韧剂为聚丁二烯橡胶（BR），丁腈橡胶（NBR）、三元乙丙橡胶（EPDM）、丁苯橡胶（SBR）、甲基丙烯酸-丁二烯-苯乙烯橡胶（MBS）、丙烯酸酯橡胶（ACR）的一种或几种。
优选地，所述引发剂为过氧化苯甲酰（BPO）、偶氮二异丁腈（AIBN）或两者的混合物。优选地，所述抗氧剂为抗氧剂1010与抗氧剂168的复合物，其质量比为2:1。
优选地，所述溶剂为甲苯、二甲苯、丁酮中的一种或多种。
所述纳米无机抗菌塑料母粒的制备方法，包括以下步骤：
S1.在砂磨机中，加入苯乙烯、纳米无机抗菌粉体、溶剂，研磨分散；
S2.加入马来酸酐、引发剂、溶剂，用乳化机高速搅拌；
S3.在反应釜中以100～300转/min的转速搅拌，于80±5℃下聚合反应4～12h，过滤；
S4.加入增韧剂和抗氧剂，经脱挥型双螺杆于180℃～250℃温度下挤出制备母粒。
本发明采用砂磨机先将纳米无机抗菌粉体均匀预分散到苯乙烯单体溶液中，然后与马来酸酐聚合，形成苯乙烯-马来酸酐共聚物包覆纳米无机抗菌粉体的母粒，避免了纳米粉体分散困难的问题。
与现有技术相比，本发明的创新点在于：将无机纳米粉体与低粘度的单体一起研磨预分散，使得纳米级粉体在单体中获得纳米级分散，单体再与马来酸酐发生反应，生成的苯乙烯-马来酸酐共聚物能包覆无机纳米粉体，使得纳米粒子的分散状态获得固定下来，从而克服了无机粉体在高粘聚合物体系中无法获得纳米分散均匀的难题；可依据后续要适用的塑料体系，添加不同的增韧剂制备抗菌母料，灵活性好，适用范围广。
具体实施方式
以下实施例所用原料均为普通市售产品。
实施例1
S1.在陶瓷砂磨机中，加入苯乙烯3kg，纳米二氧化钛粉体（20nm）2.5kg，纳米氧化锌粉体（50nm）2.5kg，甲苯10kg，高速研磨分散；
S2.加入马来酸酐3kg，BPO 100g，甲苯5kg，用乳化机高速搅拌；
S3.在反应釜中以100～300转/min的转速搅拌升温至80℃聚合12小时，过滤；
S4.加入聚丁二烯橡胶2Kg、抗氧剂1010 500g，经脱挥型双螺杆于180℃～250℃温度下挤出制备母粒。
实施例2
S1.在陶瓷砂磨机中，加入苯乙烯3kg，纳米氧化亚铜粉体（20nm）2kg，纳米银粉体（50nm）5kg，甲苯5kg，丁酮5kg，高速研磨分散；
S2.加入马来酸酐3kg，BPO 300g，AIBN 60g，甲苯5kg，用乳化机高速搅拌；
S3.在反应釜中以100～300转/min的转速搅拌升温至80℃聚合8小时，过滤；
S4.加入丁腈橡胶3Kg、抗氧剂1010 100g、抗氧剂168 50g，经脱挥型双螺杆于180℃～250℃温度下挤出制备母粒。
实施例3
S1.在陶瓷砂磨机中，加入苯乙烯1kg，纳米锌粉体（10nm）2.5kg，银离子抗菌剂粉体（100nm）2.5kg，甲苯5kg，丁酮5kg，高速研磨分散；
S2.加入马来酸酐1kg，BPO 50g，AIBN 50g，甲苯5kg，用乳化机高速搅拌；
S3.在反应釜中以100～300转/min的转速搅拌升温至80℃聚合4小时，过滤；
S4.加入丙烯酸酯 1Kg橡胶抗氧剂1010 70g、抗氧剂168 35g，经脱挥型双螺杆于180℃～250℃温度下挤出制备母粒。
实施例4
在生产HIPS的母料中加入母料5%的由实施例1制备的抗菌母粒，经双螺杆挤出机于200℃～240℃温度下挤出，经水冷、切粒、干燥后注塑成标准样条。
实施例5
在生产ABS的母料中加入母料5%的由实施例2制备的抗菌母粒，经双螺杆挤出机于200℃～240℃温度下挤出，经水冷、切粒、干燥后注塑成标准样条。
实施例6
在生产PC的母料中加入母料5%的由实施例3制备的抗菌母粒，经双螺杆挤出机于200℃～240℃温度下挤出，经水冷、切粒、干燥后注塑成标准样条。
对比例1
将2.5kg纳米二氧化钛粉体（20nm）、2.5kg纳米氧化锌粉体（50nm）、6Kg苯乙烯-马来酸酐共聚物、2Kg聚丁二烯橡胶、500g抗氧剂1010混合均匀，经脱挥型双螺杆于180℃～250℃温度下挤出制备母粒。
对比例2
在生产HIPS的母料中加入母料5%的由对比例1制备的抗菌母粒，经双螺杆于200℃～240℃温度下挤出，经水冷、切粒、干燥后注塑成标准样条。
根据QB/T2591标准监测实施例4至6和对比例2所得塑料样条的抗菌性能，测试结果见表1。
表1 塑料制品抗菌效果
监测项目 实施例4 实施例5 实施例6 对比例2
金黄色葡萄球菌杀菌率/% 98 99.9 99.9 90
大肠杆菌杀菌率/% 98 99.9 99.9 90
根据实施例4和对比例2的对比可知，当先将无机纳米粉体与苯乙烯单体一起研磨预分散，再使苯乙烯单体与马来酸酐发生反应生成苯乙烯-马来酸酐共聚物包覆无机纳米粉体时，所制备的抗菌母粒的抗菌效果比直接混合得到显著提升。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应包括在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种纳米无机抗菌塑料母粒，其特征在于，所述纳米无机抗菌塑料母粒的制备原料包括以下按重量份计算的组分：
苯乙烯 1～30份；
马来酸酐 1～30份；
纳米无机抗菌剂 5～50份；
增韧剂 1～20份；
引发剂 0.1～1份；
抗氧剂 0.1～0.5份；
溶剂 50～150份；
其中，所述纳米无机抗菌剂的粒径为1～100nm。
2.根据权利要求1所述纳米无机抗菌塑料母粒，其特征在于，所述纳米无机抗菌粉体为纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米氧化铜、纳米氧化亚铜、纳米铜粉、纳米锌粉、纳米银抗菌剂、银离子抗菌剂的一种或多种。
3.根据权利要求1所述纳米无机抗菌塑料母粒，其特征在于，所述增韧剂为聚丁二烯橡胶、丁腈橡胶、三元乙丙橡胶、丁苯橡胶、甲基丙烯酸-丁二烯-苯乙烯橡胶、丙烯酸酯橡胶的一种或几种。
4.根据权利要求1所述纳米无机抗菌塑料母粒，其特征在于，所述引发剂为过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈或两者的混合物。
5.根据权利要求1所述纳米无机抗菌塑料母粒，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010与抗氧剂168的复合物，其质量比为2:1。
6.根据权利要求1所述纳米无机抗菌塑料母粒，其特征在于，所述溶剂为甲苯、二甲苯、丁酮中的一种或多种。
7.如权利要求1～6任意一项权利要求所述纳米无机抗菌塑料母粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.在砂磨机中，加入苯乙烯、纳米无机抗菌粉体、溶剂，研磨分散；
S2.加入马来酸酐、引发剂、溶剂，用乳化机搅拌均匀；
S3.在反应釜中以100～300转/min的转速搅拌，于80±5℃下聚合反应4～12h，过滤；
S4.加入增韧剂和抗氧剂，经脱挥型双螺杆于180℃～250℃温度下挤出制备母粒。
8.权利要求1至6任意一项权利要求所述纳米无机抗菌塑料母粒在制备抗菌塑料中的应用。
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