專利名稱：一種抗菌透明聚苯乙烯材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種抗菌透明聚苯乙烯材料及其制備方法，屬于聚合物改性和加工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
聚苯乙烯(PS)作為五大通用塑料之一，具有質(zhì)輕、價(jià)廉、尺寸穩(wěn)定性和電性能好、 制品透明、易于加工成型等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于汽車、家用電器、儀表外殼、兒童玩具、辦公用品、運(yùn)動(dòng)器材、包裝等領(lǐng)域。但是聚苯乙烯制品在加工生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存和使用過程中易被微生物污染，對(duì)人們的身體健康會(huì)造成一定的危害。隨著人們生活水平和健康意識(shí)的不斷提高，對(duì)聚苯乙烯的抗菌性能要求愈發(fā)強(qiáng)烈，特別是作為日常生活用品和兒童用品使用時(shí)。因此，開發(fā)具有抗菌性能的聚苯乙烯材料，對(duì)人們的身體健康及環(huán)保事業(yè)有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。
目前對(duì)抗菌聚苯乙烯的研究還比較少，中國專利CN 102276937A發(fā)明了一種抗菌聚苯乙烯組合物，使用聚胍/聚硅酸鹽作為復(fù)合抗菌劑，雖然組合物具有優(yōu)異的抗菌性能， 但由于復(fù)合抗菌劑的制備過程相當(dāng)復(fù)雜，難以工業(yè)化生產(chǎn)，存在明顯的缺陷。
二氧化鈦(TiO2)因具有無毒、無味、無刺激性，穩(wěn)定性強(qiáng)等特點(diǎn)，近年來作為一種新型的抗菌材料備受人們關(guān)注。如中國專利CN 101659773A公開了一種納米TiO2-聚苯乙烯微球復(fù)合物及其制備方法，然而其制備過程包括對(duì)納米TiO2改性、制備聚苯乙烯微球和 TiO2在聚苯乙烯微球表面吸附，難以規(guī)模化生產(chǎn)。此外由于納米TiO2的殺菌性能主要是利用太陽光、照明燈中的紫外光激發(fā)使電子發(fā)生躍遷，對(duì)光利用率不高，特別是在光缺乏的環(huán)境中，其抗菌作用較弱，因此需要對(duì)其進(jìn)行改性及優(yōu)化。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于 提供一種抗菌透明聚苯乙烯材料及其制備方法，其中抗菌粒子分散均勻，制得的聚苯乙烯材料具有優(yōu)異的抗菌性能和良好的透明性，能更好地滿足現(xiàn)實(shí)對(duì)材料的抗菌和使用要求。
本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)
—種抗菌透明聚苯乙烯材料，由下列重量百分比計(jì)的原料配制成
聚苯乙烯96 98%M介抗 粒+++f·I 3%偶聯(lián)劑0.2 分散_0.2 I %抗麵O.卜l%a
其中所述的聚苯乙烯為通用級(jí)聚苯乙烯(GPPS)和高抗沖聚苯乙烯(HIPS)中的一種或兩種組合。
所述的復(fù)合抗菌粒子是以銳鈦礦型納米二氧化鈦(TiO2)粒子為基質(zhì)，摻雜10%納米氧化鋅(ZnO)，采用球磨法使兩者混合均勻而得到。
所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑和鋁酸酯偶聯(lián)劑的一種或幾種組合。
所述的分散劑為聚乙烯蠟和聚丙烯蠟中的一種或兩種組合。
所述的抗氧劑為受阻酚類主抗氧劑和亞磷酸酯類輔助抗氧劑。
上述抗菌透明聚苯乙烯材料的制備方法如下
I)將復(fù)合抗菌粒子、偶聯(lián)劑、分散劑和抗氧劑放入高速混料機(jī)中進(jìn)行預(yù)混合，混料時(shí)間為5 10分鐘；
2)將步驟I)混合均勻的物料與聚苯乙烯一起放入高速混料機(jī)進(jìn)行混合，混料時(shí)間為5 15分鐘；
3)將步驟2)混合均勻的物料經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)熔融擠出后冷卻造粒制得，其工藝為一區(qū)180 190°C，二區(qū)190 200°C，三區(qū)200 210°C，四區(qū)195 205°C，壓力為 12 18MPa。
為了改善聚苯乙烯的抗菌性能，本發(fā)明的技術(shù)方案是先對(duì)納米TiO2粒子進(jìn)行ZnO 摻雜處理，降低TiO2電子躍遷的禁帶寬度，使其吸收光波發(fā)生紅移，增加光的響應(yīng)范圍，從而提高在陽光或照明光下的光催化活性?？咕Ｗ油ㄟ^與偶聯(lián)劑和分散劑的預(yù)混合步驟， 增加了在聚苯乙烯基體中的分散程度，最終提高材料的抗菌性能。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是
1、本發(fā)明通過對(duì)納米TiO2粒子進(jìn)行摻雜ZnO處理，提高了 TiO2粒子在光缺乏環(huán)境中的抗菌能力，在較弱的可見光作用下就具有較強(qiáng)的抗菌作用，從而制備得到具有優(yōu)異抗菌性能的聚苯乙烯材料。
2、通過與偶聯(lián)劑和分散劑的預(yù)混合步驟，有效提高了抗菌粒子在基體樹脂中的分散程度，大大提高了聚苯乙烯材料的透明性和抗菌性能。
3、本發(fā)明提出的抗菌透明聚苯乙烯材料對(duì)聚苯乙烯本身的力學(xué)性能影響很小，具有廣闊的應(yīng)用前景。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明
在實(shí)施例及對(duì)比例復(fù)合材料配方中，聚苯乙烯選用揚(yáng)子巴斯夫公司生產(chǎn)的HIPS， 商品牌號(hào)為466F。納米TiO2粒子選用銳鈦礦二氧化鈦，其粒徑≤5nm,比表面積> 200m2/g。 納米ZnO粒子上?；び邢薰旧a(chǎn)。偶聯(lián)劑選用硅烷偶聯(lián)劑(KH550，市售)。分散劑選用聚乙烯臘(市售)。主抗氧劑為Ciba公司產(chǎn)的1010,商品牌號(hào)為Irganox 1010,化學(xué)名稱為四[β_ (3，5-二叔丁基4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯)。輔抗氧劑為Ciba公司產(chǎn)的 168,商品牌號(hào)為Irgafos 168,化學(xué)名稱為三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯。
將復(fù)合抗菌粒子、偶聯(lián)劑、分散劑和抗氧劑放入高速混料機(jī)中進(jìn)行預(yù)混合，混料 5 10分鐘；再將預(yù)混合混勻的物料與聚苯乙烯一起放入高速混料機(jī)進(jìn) 行混合,混料5 15分鐘；最后將混勻的物料經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)熔融擠出后冷卻造粒制得聚苯乙烯材料，其工藝為一區(qū)180 190°C，二區(qū)190 200°C，三區(qū)200 210°C，四區(qū)195 205°C，壓力為12 18MPa。
性能評(píng)價(jià)方式及實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)
將按上述方法制備的粒子材料，在90 100°C的鼓風(fēng)烘箱中干燥2 3小時(shí)，然后再將干燥好的粒子在注射成型機(jī)上進(jìn)行注射成型制樣。
拉伸性能測試按ISO 527-2標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，試樣尺寸為170X 10X4_，拉伸速度為 50mm/mino
彎曲性能測試按ISO 178標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行,試樣尺寸為80 X 10 X 4mm，彎曲速度為2mm/ min,跨距為64mmο
簡支梁沖擊強(qiáng)度測試按ISO 179標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，試樣尺寸為80 X 10 X 4mm，缺口深度為試樣厚度的三分之一。
熱變形溫度測試按ISO 75標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，試樣尺寸為120X10X4mm，載荷為 O. 45MPa。
透光率測試按GB/T 2410-1998標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。
抗菌性能參照QB/T 2591-2003《抗菌塑料一抗菌性能試驗(yàn)方法和抗菌效果》(貼膜法)測試，檢測菌種大腸桿菌和金黃色葡萄球菌。
實(shí)施例及對(duì)比例的配方及各項(xiàng)性能測試結(jié)果見下各表
表I實(shí)施例1 3及對(duì)比例I 7材料配方表(重量％)
權(quán)利要求
1.一種抗菌透明聚苯乙烯材料，其特征在于由下列重量百分比計(jì)的原料配制成聚苯乙烯％ 98%復(fù)介抗蔭粒了·I 3%偶聯(lián)劑0.2-1%分散劑0.2 I %ΙΛ TCiI1J0.1 l /0l>
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗菌透明聚苯乙烯材料，其特征在于所述的聚苯乙烯為通用級(jí)聚苯乙烯和高抗沖聚苯乙烯中的一種或兩種組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗菌透明聚苯乙烯材料，其特征在于所述的復(fù)合抗菌粒子是以銳鈦礦型納米二氧化鈦粒子為基質(zhì)，摻雜10%納米氧化鋅，采用球磨法使兩者混合均勻而得到。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗菌透明聚苯乙烯材料，其特征在于所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑和鋁酸酯偶聯(lián)劑的一種或幾種組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗菌透明聚苯乙烯材料，其特征在于所述的分散劑為聚乙烯蠟和聚丙烯蠟中的一種或兩種組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗菌透明聚苯乙烯材料，其特征在于所述的抗氧劑為受阻酚類主抗氧劑和亞磷酸酯類輔助抗氧劑。
7.一種制備權(quán)利要求1所述的抗菌透明聚苯乙烯材料的方法，其特征在于其步驟如下 1)將復(fù)合抗菌粒子、偶聯(lián)劑、分散劑和抗氧劑放入高速混料機(jī)中進(jìn)行預(yù)混合，混料時(shí)間為5 10分鐘； 2)將步驟(I)混合均勻的物料與聚苯乙烯一起放入高速混料機(jī)進(jìn)行混合，混料時(shí)間為5 15分鐘； 3)將步驟(2)混合均勻的物料經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)熔融擠出后冷卻造粒制得，其工藝為一區(qū)180 190°C，二區(qū)190 200°C，三區(qū)200 210°C，四區(qū)195 205°C，壓力為12 18MPa。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種抗菌透明聚苯乙烯材料及其制備方法，該材料由以下按重量百分比計(jì)的原料組成聚苯乙烯96～98%，TiO2/ZnO復(fù)合抗菌粒子1～3%，偶聯(lián)劑0.2～1%，分散劑0.2～1%，抗氧劑0.1～1%。其制備方法為將除聚苯乙烯以外的組分用高速混料機(jī)進(jìn)行預(yù)混合；再將預(yù)混合混勻的物料與聚苯乙烯一起放入高速混料機(jī)進(jìn)行混合；最后將混勻的物料經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)熔融擠出后冷卻造粒制得。本發(fā)明的聚苯乙烯材料具有優(yōu)異的抗菌性能和良好的透明性，并且對(duì)基體樹脂原有的力學(xué)性能影響很小，具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C08K3/22GK103044795SQ20121054926
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月17日
發(fā)明者陳通華, 張鷹, 張祥福, 周文 申請(qǐng)人:上海普利特復(fù)合材料股份有限公司