CN111087749A - 永久抗菌防静电abs合金性材料及其制备方法、应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种永久抗菌防静电ABS合金性材料，其原料按重量份包括：ABS树脂70‑85份、聚合物抗静电剂12‑24份、相容剂3‑6份、纳米抗菌剂0.6‑1.2份、抗氧剂0.3‑0.6份、润滑剂0.5‑0.8份、白油0.1‑0.4份。本发明还公开了上述永久抗菌防静电ABS合金性材料的制备方法。本发明还公开了上述永久抗菌防静电ABS合金性材料在抗菌产品、防静电产品、防尘产品中的应用。本发明的抗菌率可达99％以上，材料表面电阻在108‑1012Ω区间可调，通过加速试验模拟，抗菌率和表面防静电效果可持续保持；且本发明易加工成型、颜色可调，健康环保，满足ROHS、REACH等法规要求。

Description

永久抗菌防静电ABS合金性材料及其制备方法、应用
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种永久抗菌防静电ABS合金性材料及其制备方法、应用。
背景技术
随着人类活动增多，环境污染加剧，其中存活能力强、易变异且广泛存在于自然界中的各种致病菌，严重威胁着人类的健康。在人们对卫生健康要求，对环境保护要求日益提高的今天，在家用电器、家庭用品、食品包装、医疗器械等领域对抗菌及防静电、防灰尘塑料的应用越来越受到人们广泛的关注。
抗菌塑料是指在自身使用环境中对附着在塑料上的细菌、霉菌或病毒等起抑制、杀灭作用，通过抑制微生物的繁殖来保持自身清洁的新型功能材料。其中ABS树脂是苯乙烯系列三元共聚物，它是由苯乙烯(St)、丙烯腈(AN)和丁二烯(Bd)单体接枝共聚而成的一种热塑性塑料，这三种组分优势互补，使其具有刚性好、冲击强度高、耐热、耐低温、耐化学品、电性能优良，易加工成型，尺寸稳定性好，表面光泽好，易着色等特点。目前由于ABS树脂的性能优异，加之技术进步、生产成本下降，已发展成为应用最广泛的通用塑料之一。如果赋予ABS树脂抗菌和抗静电效果，能有效提升其使用的安全性，拓宽应用范围。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种永久抗菌防静电ABS合金性材料及其制备方法、应用，本发明的抗菌率可达99％以上，材料表面电阻在108-1012Ω区间可调，通过加速试验模拟，抗菌率和表面防静电效果可持续保持；且本发明易加工成型、颜色可调，健康环保，满足ROHS、REACH等法规要求。
本发明提出了一种永久抗菌防静电ABS合金性材料，其原料按重量份包括：ABS树脂70-85份、聚合物抗静电剂12-24份、相容剂3-6份、纳米抗菌剂0.6-1.2份、抗氧剂0.3-0.6份、润滑剂0.5-0.8份、白油0.1-0.4份。
优选地，在220℃，10kg压力的条件下，ABS树脂的熔融指数大于35g/min。
优选地，聚合物抗静电剂为聚醚嵌段聚酰胺弹性体。
上述ABS树脂的流动性高，有利于其与聚合物抗静电剂相融合；聚醚嵌段聚酰胺弹性体通过特有的分子结构赋予合金永久的防静电效果；相容剂可以使得ABS树脂与聚合物抗静电剂充分相容。
优选地，在纳米抗菌剂的制备过程中，将纳米层状磷酸锆、掺杂型氧化银、掺杂型氧化锌分散于硝酸银水溶液中，然后浸渍，过滤，洗涤，干燥得到纳米抗菌剂。
优选地，在纳米抗菌剂的制备过程中，纳米层状磷酸锆的粒径为10-30nm。
优选地，在纳米抗菌剂的制备过程中，纳米层状磷酸锆的比表面积大于50m2/g。
优选地，在纳米抗菌剂的制备过程中，浸渍的方法为蒸汽浸渍法。
上述蒸汽浸渍法为借助化合物的挥发性，以蒸气的形态将化合物负载到载体上的方法。
优选地，在纳米抗菌剂的制备过程中，掺杂型氧化银、掺杂型氧化锌的重量比为1:3.5-4.5。
优选地，在纳米抗菌剂的制备过程中，纳米层状磷酸锆、掺杂型氧化银的重量比为10-16:1。
优选地，在纳米抗菌剂的制备过程中，硝酸银水溶液的质量分数为10％。
上述纳米层状磷酸锆、掺杂型氧化银、掺杂型氧化锌均可从市场购得。
优选地，相容剂为苯乙烯-丙烯腈-马来酸酐共聚物。
优选地，抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂；优选地，受阻酚类抗氧剂为抗氧剂1076，亚磷酸酯类抗氧剂为抗氧剂168。
优选地，润滑剂为乙撑双硬脂酰胺、接枝乙撑双硬脂酰胺中的至少一种；优选地，白油为工业级矿物白油。
本发明还公开了上述永久抗菌防静电ABS合金性材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将ABS树脂与聚合物抗静电剂、相容剂、白油混合得到混合物1；
S2、将纳米抗菌剂、抗氧剂和润滑剂混合得到混合物2；
S3、将混合物2加入混合物1中混合，然后投入平行双螺杆挤出机中熔融、融混、挤出、切粒，得到永久抗菌防静电ABS合金性材料。
优选地，在S3中，平行双螺杆挤出机的机筒温度为190-220℃，螺杆转速为400-500r/min，熔体压力为1.5-1.8MPa，真空度为-0.04至-0.1MPa。
优选地，在S1中，混合转速为150-300r/min，混合时间为2-5min。
优选地，在S2中，混合转速为400-550r/min，混合时间为1-2.5min。
优选地，在S3中，混合转速为200-350r/min，混合时间为6-9min。
本发明还提出了上述永久抗菌防静电ABS合金性材料在抗菌产品、防静电产品、防尘产品中的应用。
有益效果：
本发明选用的ABS树脂的流动性高，有利于其与聚合物抗静电剂相融合；聚醚嵌段聚酰胺弹性体通过特有的分子结构赋予合金永久的防静电效果；相容剂可以使得ABS树脂与聚合物抗静电剂充分相容；且聚合物抗静电剂对合金材料性能影响小，颜色可调，应用范围更宽；所采用纳米抗菌剂利用纳米层状磷酸锆载体特殊的层状结构可控制金属离子的缓慢释放，从而使本发明具有高效、长久抗菌抗静电的作用。
本发明所采用的纳米抗菌剂利用纳米处理技术显著提升了其缓释作用，使得本发明制得的抗菌防静电ABS合金材料的抗菌功效长效保持。
本发明采用两步高速混合工艺法，使得抗菌剂和其他助剂能够非常均匀地分散在基料中，从而使本发明的抗菌功效均匀一致。
根据常规检测标准检测，本发明的表面电阻可在108-1012Ω区间可调，具有明显的抗静电效果和防灰尘效果，而且抗静电效果是合金材料本身特殊分子结构赋予的，具有永久有效的特征；抗菌率可大于99％，抗菌性能优异。
根据模拟加速试验检测标准检测，本发明制备的功能性材料在50℃热水浸泡14天的条件下抗菌率测试仍大于99％，具有强抗菌效果，远远高于行业50℃热水浸泡16h抗菌率大于90％的标准。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种永久抗菌防静电ABS合金性材料，其原料按重量份包括：ABS树脂85份、聚醚嵌段聚酰胺弹性体12份、苯乙烯-丙烯腈-马来酸酐共聚物3份、纳米抗菌剂0.6份、抗氧剂10760.1份，抗氧剂168 0.2份、乙撑双硬脂酰胺0.5份、白油0.1份；
其中，在220℃，10kg压力的条件下，ABS树脂的熔融指数大于35g/min；
在纳米抗菌剂的制备过程中，将纳米层状磷酸锆、掺杂型氧化银、掺杂型氧化锌分散于质量分数为10％的硝酸银水溶液中，然后蒸汽浸渍，过滤，洗涤，干燥得到纳米抗菌剂，其中，纳米层状磷酸锆的粒径为30nm，纳米层状磷酸锆的比表面积大于50m2/g；掺杂型氧化银、掺杂型氧化锌的重量比为1:3.5，纳米层状磷酸锆、掺杂型氧化银的重量比为16:1。
上述永久抗菌防静电ABS合金性材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将ABS树脂与聚合物抗静电剂、相容剂、白油在高混机中以150r/min的转速混合5min得到混合物1；
S2、将纳米抗菌剂、抗氧剂和润滑剂在高混机中以400r/min的转速混合2.5min得到混合物2；
S3、将混合物2加入混合物1中在高混机中以200r/min的转速混合9min，然后投入平行双螺杆挤出机中熔融、融混、挤出、切粒，得到永久抗菌防静电ABS合金性材料，其中，平行双螺杆挤出机的机筒温度为190-220℃，螺杆转速为400r/min，熔体压力为1.5MPa，真空度为-0.04MPa。
实施例2
一种永久抗菌防静电ABS合金性材料，其原料按重量份包括：ABS树脂80份、聚醚嵌段聚酰胺弹性体16份、苯乙烯-丙烯腈-马来酸酐共聚物4份、纳米抗菌剂0.8份、抗氧剂10760.2份、抗氧剂168 0.2份、乙撑双硬脂酰胺0.6份、白油0.2份；
其中，在220℃，10kg压力的条件下，ABS树脂的熔融指数大于35g/min；
在纳米抗菌剂的制备过程中，将纳米层状磷酸锆、掺杂型氧化银、掺杂型氧化锌分散于质量分数为10％的硝酸银水溶液中，然后蒸汽浸渍，过滤，洗涤，干燥得到纳米抗菌剂，其中，纳米层状磷酸锆的粒径为10nm，纳米层状磷酸锆的比表面积大于50m2/g；掺杂型氧化银、掺杂型氧化锌的重量比为1:4.5，纳米层状磷酸锆、掺杂型氧化银的重量比为10:1。
上述永久抗菌防静电ABS合金性材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将ABS树脂与聚合物抗静电剂、相容剂、白油在高混机中以200r/min的转速混合4min得到混合物1；
S2、将纳米抗菌剂、抗氧剂和润滑剂在高混机中以450r/min的转速混合2min得到混合物2；
S3、将混合物2加入混合物1中在高混机中以250r/min的转速混合8min，然后投入平行双螺杆挤出机中熔融、融混、挤出、切粒，得到永久抗菌防静电ABS合金性材料，其中，平行双螺杆挤出机的机筒温度为190-220℃，螺杆转速为450r/min，熔体压力为1.6MPa，真空度为-0.06MPa。
实施例3
一种永久抗菌防静电ABS合金性材料，其原料按重量份包括：ABS树脂75份、聚醚嵌段聚酰胺弹性体20份、苯乙烯-丙烯腈-马来酸酐共聚物5份、纳米抗菌剂1.0份、抗氧剂10760.2份、抗氧剂168 0.3份、乙撑双硬脂酰胺0.7份、白油0.3份；
其中，在220℃，10kg压力的条件下，ABS树脂的熔融指数大于35g/min；
在纳米抗菌剂的制备过程中，将纳米层状磷酸锆、掺杂型氧化银、掺杂型氧化锌分散于质量分数为10％的硝酸银水溶液中，然后蒸汽浸渍，过滤，洗涤，干燥得到纳米抗菌剂，其中，纳米层状磷酸锆的粒径为20nm，纳米层状磷酸锆的比表面积大于50m2/g；掺杂型氧化银、掺杂型氧化锌的重量比为1:3，纳米层状磷酸锆、掺杂型氧化银的重量比为12:1。
上述永久抗菌防静电ABS合金性材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将ABS树脂与聚合物抗静电剂、相容剂、白油在高混机中以250r/min的转速混合3min得到混合物1；
S2、将纳米抗菌剂、抗氧剂和润滑剂在高混机中以500r/min的转速混合1.5min得到混合物2；
S3、将混合物2加入混合物1中在高混机中以300r/min的转速混合7min，然后投入平行双螺杆挤出机中熔融、融混、挤出、切粒，得到永久抗菌防静电ABS合金性材料，其中，平行双螺杆挤出机的机筒温度为190-220℃，螺杆转速为500r/min，熔体压力为1.7MPa，真空度为-0.08MPa。
实施例4
一种永久抗菌防静电ABS合金性材料，其原料按重量份包括：ABS树脂70份、聚醚嵌段聚酰胺弹性体24份、苯乙烯-丙烯腈-马来酸酐共聚物6份、纳米抗菌剂1.2份、抗氧剂10760.2份、抗氧剂168 0.4份、乙撑双硬脂酰胺0.8份、白油0.4份；
其中，在220℃，10kg压力的条件下，ABS树脂的熔融指数大于35g/min；
在纳米抗菌剂的制备过程中，将纳米层状磷酸锆、掺杂型氧化银、掺杂型氧化锌分散于质量分数为10％的硝酸银水溶液中，然后蒸汽浸渍，过滤，洗涤，干燥得到纳米抗菌剂，其中，纳米层状磷酸锆的粒径为20nm，纳米层状磷酸锆的比表面积大于50m2/g；掺杂型氧化银、掺杂型氧化锌的重量比为1:3，纳米层状磷酸锆、掺杂型氧化银的重量比为14:1。
上述永久抗菌防静电ABS合金性材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将ABS树脂与聚合物抗静电剂、相容剂、白油在高混机中以300r/min的转速混合2min得到混合物1；
S2、将纳米抗菌剂、抗氧剂和润滑剂在高混机中以550r/min的转速混合1min得到混合物2；
S3、将混合物2加入混合物1中在高混机中以350r/min的转速混合6min，然后投入平行双螺杆挤出机中熔融、融混、挤出、切粒，得到永久抗菌防静电ABS合金性材料，其中，平行双螺杆挤出机的机筒温度为190-220℃，螺杆转速为500r/min，熔体压力为1.8MPa，真空度为-0.1MPa。
根据相关检测标准测试实施例1-4的物性指标，检测结果如表1所示。
长效抗菌率测试方法为：样品在50℃热水浸泡14天后，再按照相关国标测试抗菌率。
表1实施例1-4的物性指标检测结果
Figure BDA0002342932990000081
Figure BDA0002342932990000091
由上表可以看出，本发明抗菌率高，持久性好，加速试验结果显示，其抗菌长效性远远高于行业50℃热水浸泡16h抗菌率大于90％的标准；本发明还具有永久抗静电效果，材料力学性能优异，加工性能好，可调色，可极大的拓展ABS树脂的应用范围。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种永久抗菌防静电ABS合金性材料，其特征在于，其原料按重量份包括：ABS树脂70-85份、聚合物抗静电剂12-24份、相容剂3-6份、纳米抗菌剂0.6-1.2份、抗氧剂0.3-0.6份、润滑剂0.5-0.8份、白油0.1-0.4份。
2.根据权利要求1所述永久抗菌防静电ABS合金性材料，其特征在于，在220℃，10kg压力的条件下，ABS树脂的熔融指数大于35g/min。
3.根据权利要求1或2所述永久抗菌防静电ABS合金性材料，其特征在于，聚合物抗静电剂为聚醚嵌段聚酰胺弹性体。
4.根据权利要求1-3任一项所述永久抗菌防静电ABS合金性材料，其特征在于，在纳米抗菌剂的制备过程中，将纳米层状磷酸锆、掺杂型氧化银、掺杂型氧化锌分散于硝酸银水溶液中，然后浸渍，过滤，洗涤，干燥得到纳米抗菌剂。
5.根据权利要求4所述永久抗菌防静电ABS合金性材料，其特征在于，在纳米抗菌剂的制备过程中，纳米层状磷酸锆的粒径为10-30nm；优选地，在纳米抗菌剂的制备过程中，纳米层状磷酸锆的比表面积大于50m2/g；优选地，在纳米抗菌剂的制备过程中，浸渍的方法为蒸汽浸渍法；优选地，在纳米抗菌剂的制备过程中，掺杂型氧化银、掺杂型氧化锌的重量比为1:3.5-4.5。优选地，在纳米抗菌剂的制备过程中，纳米层状磷酸锆、掺杂型氧化银的重量比为10-16:1；优选地，在纳米抗菌剂的制备过程中，硝酸银水溶液的质量分数为10％。
6.根据权利要求1-5任一项所述永久抗菌防静电ABS合金性材料，其特征在于，相容剂为苯乙烯-丙烯腈-马来酸酐共聚物。
7.根据权利要求1-6任一项所述永久抗菌防静电ABS合金性材料，其特征在于，抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂；优选地，受阻酚类抗氧剂为抗氧剂1076，亚磷酸酯类抗氧剂为抗氧剂168；优选地，润滑剂为乙撑双硬脂酰胺、接枝乙撑双硬脂酰胺中的至少一种；优选地，白油为工业级矿物白油。
8.一种如权利要求1-7任一项所述永久抗菌防静电ABS合金性材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将ABS树脂与聚合物抗静电剂、相容剂、白油混合得到混合物1；
S2、将纳米抗菌剂、抗氧剂和润滑剂混合得到混合物2；
S3、将混合物2加入混合物1中混合，然后投入平行双螺杆挤出机中熔融、融混、挤出、切粒，得到永久抗菌防静电ABS合金性材料。
9.根据权利要求8所述永久抗菌防静电ABS合金性材料的制备方法，其特征在于，在S3中，平行双螺杆挤出机的机筒温度为190-220℃，螺杆转速为400-500r/min，熔体压力为1.5-1.8MPa，真空度为-0.04至-0.1MPa；优选地，在S1中，混合转速为150-300r/min，混合时间为2-5min；优选地，在S2中，混合转速为400-550r/min，混合时间为1-2.5min；优选地，在S3中，混合转速为200-350r/min，混合时间为6-9min。
10.一种如权利要求1-7任一项所述永久抗菌防静电ABS合金性材料在抗菌产品、防静电产品、防尘产品中的应用。
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