本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種抗菌高性能PP-PS復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚丙烯(PP)是一種重要的熱塑性聚合物，它密度小，吸水性小，耐油和耐化學(xué)特性，并有突出的耐應(yīng)力開裂性，成為現(xiàn)代應(yīng)用最廣泛的塑料之一。聚苯乙烯(PS)具有良好的綜合性能，如熱力學(xué)性能優(yōu)異、韌性好、耐化學(xué)品性好，還有良好的耐磨性、自潤(rùn)滑性以及電絕緣性優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)。
近年來，將聚丙烯與聚苯乙烯進(jìn)行共混制備合金的研究屢見不鮮，由聚丙烯與聚苯乙烯制備的復(fù)合材料現(xiàn)廣泛用于包裝材料、玩具、電器及家庭用口領(lǐng)域，為了保證在使用過程中的安全，在上述領(lǐng)域中，在使用本復(fù)合材料時(shí)，依然使用常規(guī)的殺菌技術(shù)，導(dǎo)致工序的增加進(jìn)而影響生產(chǎn)成本及生產(chǎn)效率。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種抗菌高性能PP-PS復(fù)合材料及其制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)的聚丙烯與聚苯乙烯的復(fù)合材料不具有抗菌性能及提高復(fù)合材料的物理性能。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
一種抗菌高性能PP-PS復(fù)合材料，由以下重量份的組份制成：
所述處理后的二氧化鈦為經(jīng)過甲苯二異氰酸酯處理后的二氧化鈦。
所述抗氧劑為三(2,4-二叔丁基)亞磷酸苯酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯或1,3,5-三甲基-2,4,6-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯甲基)苯中的一種或多種。
所述潤(rùn)滑劑為硬脂酸鈣或硬質(zhì)酸鈉中的一種或兩種組合。
所述相容劑為PP-g-MAH。
所述處理后的二氧化鈦的制備方法包括以下步驟：
1)稱取一定量的甲苯二異氰酸酯，加入到無水甲苯中，磁力攪拌10-15分鐘，得到濃度為0.1％-10％甲苯二異氰酸酯的甲苯溶液；
2)在步驟1)甲苯二異氰酸酯的甲苯溶液中加入納米二氧化鈦，超聲波分散15-20分鐘，再放置溫度為80-100℃的油浴中反應(yīng)6-8小時(shí)；
3)反應(yīng)結(jié)束后用無水甲苯清洗，在80-100℃情況下干燥2-3小時(shí)，得到處理后的二氧化鈦。
所述甲苯二異氰酸酯的甲苯溶液與所述納米二氧化鈦的質(zhì)量比為60-80：2-6。
上述任一項(xiàng)所述的抗菌高性能PP-PS復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：
1)稱取重量份為30份-50份的PP、40份-60份的PS、0.1份-0.5份的抗氧劑、0.4份-0.8份的潤(rùn)滑劑、8份-12份處理后的二氧化鈦、相容劑混合并攪拌均勻，得到混合料；
2)將步驟1)中的混合料擠出造粒，即得到抗菌高性能PP-PS復(fù)合材料。
所述步驟2)具體為，將步驟1)中得到的混合料投入到雙螺桿擠出機(jī)的料斗中擠出造粒，其中，所述雙螺桿擠出機(jī)包括順次排布的六個(gè)溫度區(qū)，第一溫度區(qū)的溫度為140℃～170℃，第二溫度區(qū)的溫度為180℃～240℃，第三溫度區(qū)的溫度為180℃～240℃，第四溫度區(qū)的溫度為180℃～240℃，第五溫度區(qū)的溫度為180℃～240℃，第六溫度區(qū)的溫度為180℃～240℃，所述雙螺桿擠出機(jī)的機(jī)頭溫度為180℃～240℃，螺桿轉(zhuǎn)速為120r/min～300r/min。
本發(fā)明的有益效果是：
本申請(qǐng)中的TDI與納米TiO2表面-OH發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，使TiO2間的勢(shì)壘增加，在一定程度上抑制了因TiO2相互碰撞而引起的凝聚現(xiàn)象，這有效地提高了與有機(jī)物的相容性，阻止了TiO2的團(tuán)聚，提高了材料的物理性能。
納米TiO2是一種半永久維持抗菌效果的抗菌劑，不像其它抗菌劑會(huì)隨著抗菌劑的溶出而效果下降。
具體實(shí)施方式
以下通過實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案，以下的實(shí)施例僅是示例性的，僅能用來解釋和說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能解釋為是對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的限制。
抗氧劑為三(2,4-二叔丁基)亞磷酸苯酯(Irganox168)、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯(Irganox1010)和1,3,5-三甲基-2,4,6-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯甲基)苯(Irganox1330)。
本發(fā)明的各實(shí)施例中所用的原料如下：
PS(型號(hào)350),臺(tái)灣國(guó)喬；PP(型號(hào)Z30S)，大慶煉化；抗氧劑(型號(hào)Irganox1010、Irganox168、Irganox1330)，瑞士汽巴精化；硬脂酸鈣，湖北中料化工；硬質(zhì)酸鈉，湖北興銀河化工；納米TiO2，蕪湖華泰化工；PP-g-MAH,南京德巴。
本發(fā)明所用的測(cè)試儀器如下：
ZSK30型雙螺桿擠出機(jī)，德國(guó)W&P公司；JL-1000型拉力試驗(yàn)機(jī)，廣州市廣才實(shí)驗(yàn)儀器公司生產(chǎn)；HTL900-T-5B型注射成型機(jī)，海太塑料機(jī)械有限公司生產(chǎn)；XCJ-500型沖擊測(cè)試機(jī)，承德試驗(yàn)機(jī)廠生產(chǎn)；QT-1196型拉伸測(cè)試儀，東莞市高泰檢測(cè)儀器有限公司；QD-GJS-B12K型高速攪拌機(jī)，北京恒奧德儀器儀表有限公司。
首先進(jìn)行處理后的二氧化鈦制備：
制備例1
1)稱取一定量的甲苯二異氰酸酯(TDI)，加入到無水甲苯中，磁力攪拌10-15分鐘，得到濃度為0.1％甲苯二異氰酸酯的甲苯溶液；
2)在步驟1)甲苯二異氰酸酯的甲苯溶液中加入納米二氧化鈦，超聲波分散15-20分鐘，再放置溫度為80-100℃的油浴中反應(yīng)6-8小時(shí)；所述甲苯二異氰酸酯的甲苯溶液與所述納米二氧化鈦的質(zhì)量比為60：2；
3)反應(yīng)結(jié)束后用無水甲苯清洗，在80-100℃情況下干燥2-3小時(shí)，得到處理后的二氧化鈦。
制備例2
1)稱取一定量的甲苯二異氰酸酯(TDI)，加入到無水甲苯中，磁力攪拌10-15分鐘，得到濃度為10％甲苯二異氰酸酯的甲苯溶液；
2)在步驟1)甲苯二異氰酸酯的甲苯溶液中加入納米二氧化鈦，超聲波分散15-20分鐘，再放置溫度為80-100℃的油浴中反應(yīng)6-8小時(shí)；所述甲苯二異氰酸酯的甲苯溶液與所述納米二氧化鈦的質(zhì)量比為60：6；
3)反應(yīng)結(jié)束后用無水甲苯清洗，在80-100℃情況下干燥2-3小時(shí)，得到處理后的二氧化鈦。
制備例3
1)稱取一定量的甲苯二異氰酸酯(TDI)，加入到無水甲苯中，磁力攪拌10-15分鐘，得到濃度為2％甲苯二異氰酸酯的甲苯溶液；
2)在步驟1)甲苯二異氰酸酯的甲苯溶液中加入納米二氧化鈦，超聲波分散15-20分鐘，再放置溫度為80-100℃的油浴中反應(yīng)6-8小時(shí)；所述甲苯二異氰酸酯的甲苯溶液與所述納米二氧化鈦的質(zhì)量比為60：4；
3)反應(yīng)結(jié)束后用無水甲苯清洗，在80-100℃情況下干燥2-3小時(shí)，得到處理后的二氧化鈦。
制備例4
1)稱取一定量的甲苯二異氰酸酯(TDI)，加入到無水甲苯中，磁力攪拌10-15分鐘，得到濃度為5％甲苯二異氰酸酯的甲苯溶液；
2)在步驟1)甲苯二異氰酸酯的甲苯溶液中加入納米二氧化鈦，超聲波分散15-20分鐘，再放置溫度為80-100℃的油浴中反應(yīng)6-8小時(shí)；所述甲苯二異氰酸酯的甲苯溶液與所述納米二氧化鈦的質(zhì)量比為60：5；
3)反應(yīng)結(jié)束后用無水甲苯清洗，在80-100℃情況下干燥2-3小時(shí)，得到處理后的二氧化鈦。
制備例5
1)稱取一定量的甲苯二異氰酸酯(TDI)，加入到無水甲苯中，磁力攪拌10-15分鐘，得到濃度為1％甲苯二異氰酸酯的甲苯溶液；
2)在步驟1)甲苯二異氰酸酯的甲苯溶液中加入納米二氧化鈦，超聲波分散15-20分鐘，再放置溫度為80-100℃的油浴中反應(yīng)6-8小時(shí)；所述甲苯二異氰酸酯的甲苯溶液與所述納米二氧化鈦的質(zhì)量比為70：4；
3)反應(yīng)結(jié)束后用無水甲苯清洗，在80-100℃情況下干燥2-3小時(shí)，得到處理后的二氧化鈦。
制備例6
1)稱取一定量的甲苯二異氰酸酯(TDI)，加入到無水甲苯中，磁力攪拌10-15分鐘，得到濃度為0.1％甲苯二異氰酸酯的甲苯溶液；
2)在步驟1)甲苯二異氰酸酯的甲苯溶液中加入納米二氧化鈦，超聲波分散15-20分鐘，再放置溫度為80-100℃的油浴中反應(yīng)6-8小時(shí)；所述甲苯二異氰酸酯的甲苯溶液與所述納米二氧化鈦的質(zhì)量比為80：2；
3)反應(yīng)結(jié)束后用無水甲苯清洗，在80-100℃情況下干燥2-3小時(shí)，得到處理后的二氧化鈦。
制備例7
1)稱取一定量的甲苯二異氰酸酯(TDI)，加入到無水甲苯中，磁力攪拌10-15分鐘，得到濃度為10％甲苯二異氰酸酯的甲苯溶液；
2)在步驟1)甲苯二異氰酸酯的甲苯溶液中加入納米二氧化鈦，超聲波分散15-20分鐘，再放置溫度為80-100℃的油浴中反應(yīng)6-8小時(shí)；所述甲苯二異氰酸酯的甲苯溶液與所述納米二氧化鈦的質(zhì)量比為80：6；
3)反應(yīng)結(jié)束后用無水甲苯清洗，在80-100℃情況下干燥2-3小時(shí)，得到處理后的二氧化鈦。
制備例8
1)稱取一定量的甲苯二異氰酸酯(TDI)，加入到無水甲苯中，磁力攪拌10-15分鐘，得到濃度為1％甲苯二異氰酸酯的甲苯溶液；
2)在步驟1)甲苯二異氰酸酯的甲苯溶液中加入納米二氧化鈦，超聲波分散15-20分鐘，再放置溫度為80-100℃的油浴中反應(yīng)6-8小時(shí)；所述甲苯二異氰酸酯的甲苯溶液與所述納米二氧化鈦的質(zhì)量比為20：1；
3)反應(yīng)結(jié)束后用無水甲苯清洗，在80-100℃情況下干燥2-3小時(shí)，得到處理后的二氧化鈦。
制備例9
1)稱取一定量的甲苯二異氰酸酯(TDI)，加入到無水甲苯中，磁力攪拌10-15分鐘，得到濃度為2％甲苯二異氰酸酯的甲苯溶液；
2)在步驟1)甲苯二異氰酸酯的甲苯溶液中加入納米二氧化鈦，超聲波分散15-20分鐘，再放置溫度為80-100℃的油浴中反應(yīng)6-8小時(shí)；所述甲苯二異氰酸酯的甲苯溶液與所述納米二氧化鈦的質(zhì)量比為80：5；
3)反應(yīng)結(jié)束后用無水甲苯清洗，在80-100℃情況下干燥2-3小時(shí)，得到處理后的二氧化鈦。
制備例10
1)稱取一定量的甲苯二異氰酸酯(TDI)，加入到無水甲苯中，磁力攪拌10-15分鐘，得到濃度為5％甲苯二異氰酸酯的甲苯溶液；
2)在步驟1)甲苯二異氰酸酯的甲苯溶液中加入納米二氧化鈦，超聲波分散15-20分鐘，再放置溫度為80-100℃的油浴中反應(yīng)6-8小時(shí)；所述甲苯二異氰酸酯的甲苯溶液與所述納米二氧化鈦的質(zhì)量比為70：3；
3)反應(yīng)結(jié)束后用無水甲苯清洗，在80-100℃情況下干燥2-3小時(shí)，得到處理后的二氧化鈦。
實(shí)施例1
1)稱取重量份為30份PP、40份PS、8份制備1至制備10中任一經(jīng)過處理的二氧化鈦、0.1份Irganox1330、0.1份PP-g-MAH和0.4份硬質(zhì)酸鈉混合并攪拌均勻，得到混合料；
2)將步驟1)中得到的混合料投入到雙螺桿擠出機(jī)的料斗中擠出造粒，即得到PP-PS復(fù)合材料P1，其中，雙螺桿擠出機(jī)的第一溫度區(qū)的溫度為140℃，第二溫度區(qū)的溫度為180℃，第三溫度區(qū)的溫度為180℃，第四溫度區(qū)的溫度為180℃，第五溫度區(qū)的溫度為180℃，第六溫度區(qū)的溫度為180℃，所述雙螺桿擠出機(jī)的機(jī)頭溫度為180℃，螺桿轉(zhuǎn)速為120r/min。
實(shí)施例2
1)稱取重量份為50份PP、60份PS、12份制備1至制備10中任一經(jīng)過處理的二氧化鈦、0.2份Irganox1330、0.1份Irganox1010、0.2份Irganox168、0.5份PP-g-MAH和0.8份硬質(zhì)酸鈣混合并攪拌均勻，得到混合料；
2)將步驟1)中得到的混合料投入到雙螺桿擠出機(jī)的料斗中擠出造粒，即得到PP-PS復(fù)合材料P2，其中，雙螺桿擠出機(jī)的第一溫度區(qū)的溫度為170℃，第二溫度區(qū)的溫度為240℃，第三溫度區(qū)的溫度為240℃，第四溫度區(qū)的溫度為240℃，第五溫度區(qū)的溫度為240℃，第六溫度區(qū)的溫度為240℃，所述雙螺桿擠出機(jī)的機(jī)頭溫度為240℃，螺桿轉(zhuǎn)速為300r/min。
實(shí)施例3
1)稱取重量份為40份PP、50份PS、10份制備1至制備10中任一經(jīng)過處理的二氧化鈦、0.2份Irganox1330、0.1份Irganox168、0.3份PP-g-MAH、0.4份硬質(zhì)酸鈣和0.2份硬質(zhì)酸鈉混合并攪拌均勻，得到混合料；
2)將步驟1)中得到的混合料投入到雙螺桿擠出機(jī)的料斗中擠出造粒，即得到PP-PS復(fù)合材料P3，其中，雙螺桿擠出機(jī)的第一溫度區(qū)的溫度為165℃，第二溫度區(qū)的溫度為210℃，第三溫度區(qū)的溫度為210℃，第四溫度區(qū)的溫度為210℃，第五溫度區(qū)的溫度為210℃，第六溫度區(qū)的溫度為210℃，所述雙螺桿擠出機(jī)的機(jī)頭溫度為210℃，螺桿轉(zhuǎn)速為210r/min。
實(shí)施例4
1)稱取重量份為45份PP、45份PS、11份制備1至制備10中任一經(jīng)過處理的二氧化鈦、0.1份Irganox1010、0.1份Irganox168、0.4份PP-g-MAH、0.5份硬質(zhì)酸鈉混合并攪拌均勻，得到混合料；
2)將步驟1)中得到的混合料投入到雙螺桿擠出機(jī)的料斗中擠出造粒，即得到PP-PS復(fù)合材料P4,其中，雙螺桿擠出機(jī)的第一溫度區(qū)的溫度為160℃，第二溫度區(qū)的溫度為200℃，第三溫度區(qū)的溫度為200℃，第四溫度區(qū)的溫度為200℃，第五溫度區(qū)的溫度為200℃，第六溫度區(qū)的溫度為200℃，所述雙螺桿擠出機(jī)的機(jī)頭溫度為210℃，螺桿轉(zhuǎn)速為240r/min。
實(shí)施例5
1)稱取重量份為30份PP、55份PS、9份制備1至制備10中任一經(jīng)過處理的二氧化鈦、0.2份Irganox1010、0.2份PP-g-MAH、0.5硬脂酸鈣和0.2份硬質(zhì)酸鈉混合并攪拌均勻，得到混合料；
2)將步驟1)中得到的混合料投入到雙螺桿擠出機(jī)的料斗中擠出造粒，即得到PP-PS復(fù)合材料P5,其中，雙螺桿擠出機(jī)的第一溫度區(qū)的溫度為150℃，第二溫度區(qū)的溫度為190℃，第三溫度區(qū)的溫度為190℃，第四溫度區(qū)的溫度為200℃，第五溫度區(qū)的溫度為200℃，第六溫度區(qū)的溫度為210℃，所述雙螺桿擠出機(jī)的機(jī)頭溫度為210℃，螺桿轉(zhuǎn)速為250r/min。
對(duì)比例1
1)稱取重量份為30份PP、40份PS、0.2份Irganox1010、0.1硬脂酸鈣、0.5份硬質(zhì)酸鈉和0.2份PP-g-MAH混合并攪拌均勻，得到混合料；
2)將步驟1)中得到的混合料投入到雙螺桿擠出機(jī)的料斗中擠出造粒，即得到PP-PS復(fù)合材料D1,其中，雙螺桿擠出機(jī)的第一溫度區(qū)的溫度為160℃，第二溫度區(qū)的溫度為200℃，第三溫度區(qū)的溫度為200℃，第四溫度區(qū)的溫度為200℃，第五溫度區(qū)的溫度為200℃，第六溫度區(qū)的溫度為210℃，所述雙螺桿擠出機(jī)的機(jī)頭溫度為210℃，螺桿轉(zhuǎn)速為250r/min。
將上述實(shí)施例1-5及對(duì)比例1制備的PP-PS復(fù)合材料用注塑機(jī)制成樣條測(cè)試，測(cè)試數(shù)據(jù)如下表：
通過上表對(duì)比可看出，本發(fā)明制得的PP-PS復(fù)合材料較對(duì)比例中的PP-PS相比，不但物理性能得到了提升，而且抗菌性能也得到了很大程度上改善，這大大擴(kuò)展了PP-PS復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域，具有非常現(xiàn)實(shí)的意義。
以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的描述，應(yīng)當(dāng)指出，由于文字表達(dá)的有限性，而在客觀上存在無限的具體結(jié)構(gòu)，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。