本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種抗菌導(dǎo)電ps復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

聚苯乙烯(ps)具有質(zhì)輕、無毒、無臭，化學(xué)穩(wěn)定性好，且在常溫下不溶于一般溶劑，吸水性小等優(yōu)點。盡管ps的綜合性能非常優(yōu)異，但是ps的抗菌性能和導(dǎo)電性能一般，這大大限制了ps復(fù)合材料的應(yīng)用范圍。

如何提高ps的抗菌導(dǎo)電性能是一直是本領(lǐng)域的課題，但能夠具有高抗菌導(dǎo)電性能的ps復(fù)合材料一直沒有報道。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種抗菌導(dǎo)電ps復(fù)合材料及其制備方法，以提高ps復(fù)合材料的抗菌導(dǎo)電性能。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種抗菌導(dǎo)電ps復(fù)合材料，按重量份由以下組分組成：

所述竹纖維是通過堿處理和偶聯(lián)劑處理后的竹纖維，具體處理方法如下：

1)堿處理

(1)將竹纖維放入naoh溶液中，浸泡6-8h，之后取出經(jīng)清水浸洗至中性；

(2)將步驟(1)得到的竹纖維于80-100℃干燥6-8h；

2)偶聯(lián)劑處理

(1)稱取一定量的通過堿處理的竹纖維及硅烷偶聯(lián)劑；

(2)于水浴中，反應(yīng)6-10h，過濾后得到產(chǎn)物a；

(3)將a于70-90℃干燥4-8h，得到處理后的竹纖維。

所述naoh溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％。

所述抗菌劑的制備方法如下：

(1)稱取一定量的無水乙醇、去離子水和硝酸配制成溶液b；

(2)稱取一定量的鈦酸丁酯、無水乙醇、醋酸，將鈦酸丁酯在快速攪拌情況下緩慢滴入無水乙醇和醋酸的混合液中，配制成溶液c；

(3)將溶液b滴入溶液c中，得到均勻透明的溶膠；

(4)向溶膠中緩慢加入agno3溶液，繼續(xù)攪拌4-6h后得到淡黃色不透明的凝膠；

(5)將凝膠在60-80℃下真空干燥8-10h，得到的干凝膠再放入馬弗爐中480-540℃煅燒2-4h；

(6)將煅燒后得到的粉末ag⁺一tio2，研磨、過篩，得到所述抗菌劑。

步驟(1)中的所述無水乙醇、所述去離子水及所述硝酸的質(zhì)量比為(120-160)：(200-480)：(60-120)。

步驟(2)中的所述鈦酸丁酯、所述無水乙醇及所述醋酸的質(zhì)量比為(20-60)：(60-90)：(120-160)。

步驟(3)中的所述溶液b與所述溶液c的質(zhì)量比為(120-160)：(40-60)。

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)苯中的一種或幾種的混合。

所述潤滑劑為硬脂酸鋅、硬脂酸鈣或硬脂酸鉀中的一種或多種。

一種上述任一項抗菌導(dǎo)電ps復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)稱取80份-100份的ps、16份-20份竹纖維、12份-16份炭黑、6份-8份抗菌劑、0.1份-0.5份抗氧劑、0.1份-0.3份潤滑劑混合并攪拌均勻，得到混合料；

(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到ps復(fù)合材料。

優(yōu)選地，所述步驟(2)具體為：使用雙螺桿擠出機擠出造粒，其中，所述雙螺桿擠出機包括順次排布的六個溫度區(qū)，一區(qū)溫度150～170℃，二區(qū)溫度200～240℃，三區(qū)溫度200～240℃，四區(qū)溫度200～240℃，五區(qū)溫度200～240℃，六區(qū)溫度200～240℃，機頭溫度200～240℃,螺桿轉(zhuǎn)速200～280r/min。

本申請的有益效果是：

1、竹纖維的堿處理主要有兩個作用：1)可以去除竹纖維表面的半纖維素、木質(zhì)素等雜質(zhì)；2)竹纖維表面雜質(zhì)的去除，可以改善其表面結(jié)構(gòu)與性能，提高竹纖維/ps的界面性能。

2、硅烷偶聯(lián)劑可有效降低竹纖維表面極性，可進(jìn)一步改善竹纖維/ps界面性能。

3、ag⁺—tio2抗菌劑的機理：

1)tio2在光照條件下能夠在其表面自行生成活潑的帶負(fù)電的電子和帶正電的孔穴，形成電子一孔穴對，并與周圍的氧和空氣發(fā)生催化反應(yīng)，產(chǎn)生羥基自由基和原子氧，這兩種產(chǎn)物可以同細(xì)菌內(nèi)的有機物發(fā)生氧化反應(yīng)，生成co2和h2o，從而達(dá)到在短時間內(nèi)殺滅細(xì)菌的作用；

2)帶正電荷的ag⁺能夠與帶負(fù)電的細(xì)菌細(xì)胞壁相互吸引，銀離子再通過與細(xì)胞機體中酶蛋白的巰基發(fā)生反應(yīng)，使細(xì)胞的蛋白質(zhì)凝固，最終導(dǎo)致細(xì)菌死亡。

4、當(dāng)炭黑和竹纖維、ps混合改性時，炭黑顆粒將會吸附到竹纖維上，最終形成互相搭接的導(dǎo)電鏈，這些導(dǎo)電鏈可以搭接成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，改善ps材料的導(dǎo)電性。

具體實施方式

以下通過實施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案，以下的實施例僅為示例性的，僅能用來解釋和說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能解釋為是對本發(fā)明技術(shù)方案的限制。

本申請的實施例中所用的原料如下：

ps(型號350)，臺灣國喬；竹纖維，福建建州竹業(yè)科技開發(fā)有限公司；炭黑，上海立升事業(yè)有限公司；硝酸，國藥集團化學(xué)試劑有限公司；醋酸，國藥集團化學(xué)試劑有限公司；鈦酸丁酯，湖北鑫鳴泰化學(xué)有限公司；agno3溶液，廣州鑫鉑化工有限公司；抗氧劑(型號irganox168、irganox1010、irganox1330)，瑞士汽巴精化；硬脂酸鋅，漢維新材料；硬脂酸鈣，武漢萬榮科技；硬脂酸鉀，邦諾化工。

本申請各實施例中所用的測試儀器如下：

zsk30型雙螺桿擠出機，德國w&p公司；jl-1000型拉力試驗機，廣州市廣才實驗儀器公司生產(chǎn)；htl900-t-5b型注射成型機，海太塑料機械有限公司生產(chǎn)；xcj-500型沖擊測試機，承德試驗機廠生產(chǎn)；qt-1196型拉伸測試儀，東莞市高泰檢測儀器有限公司；qd-gjs-b12k型高速攪拌機，北京恒奧德儀器儀表有限公司。

本申請?zhí)峁┮环N抗菌導(dǎo)電ps復(fù)合材料，按重量份由以下組分組成：

竹纖維是通過堿處理和偶聯(lián)劑處理后的竹纖維，具體處理方法如下：

1)堿處理

(1)將竹纖維放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的naoh溶液中，浸泡6-8h，之后取出經(jīng)清水浸洗至中性。

(2)將步驟(1)得到的竹纖維放于80-100℃的烘箱內(nèi)干燥6-8h。

2)偶聯(lián)劑處理

(1)稱取一定量的通過堿處理的竹纖維、硅烷偶聯(lián)劑kh550，放于三口燒瓶中。

(2)將三口燒瓶置于25℃的水浴中，反應(yīng)6-10h，過濾后得到產(chǎn)物a。

(3)將a放于70-90℃的烘箱內(nèi)干燥4-8h，得到處理后的竹纖維。

抗菌劑的制備方法如下：

(1)稱取一定量的無水乙醇、去離子水和硝酸配制成溶液b；無水乙醇、去離子水及硝酸的質(zhì)量比為(120-160)：(200-480)：(60-120)。

(2)稱取一定量的鈦酸丁酯、無水乙醇、醋酸，將鈦酸丁酯在快速攪拌情況下緩慢滴入無水乙醇和醋酸的混合液中，配制成溶液c；鈦酸丁酯、無水乙醇及醋酸的質(zhì)量比為(20-60)：(60-90)：(120-160)。

(3)將溶液b滴入溶液c中，得到均勻透明的溶膠；溶液b與溶液c的質(zhì)量比為(120-160)：(40-60)。

(4)向溶膠中緩慢加入agno3溶液，繼續(xù)攪拌4-6h后得到淡黃色不透明的凝膠。

(5)將凝膠在60-80℃下真空干燥8-10h，得到的干凝膠再放入馬弗爐中480-540℃煅燒2-4h。

(6)將煅燒后得到的粉末ag⁺一tio2，研磨、過200目篩，得到抗菌劑。

抗氧劑為巴斯夫公司的三(2,4-二叔丁基)亞磷酸苯酯(簡稱irganox168)、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯(簡稱irganox1010)或1，3，5-三甲基-2，4，6-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯甲基)苯(簡稱irganox1330)中的一種或幾種的混合。

潤滑劑為硬脂酸鋅、硬脂酸鈣或硬脂酸鉀中的一種或多種。

一種上述任一項抗菌導(dǎo)電ps復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)稱取80份-100份的ps、16份-20份竹纖維、12份-16份炭黑、6份-8份抗菌劑、0.1份-0.5份抗氧劑、0.1份-0.3份潤滑劑混合并攪拌均勻，得到混合料；

(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到ps復(fù)合材料。

優(yōu)選地，步驟(2)具體為：使用雙螺桿擠出機擠出造粒，其中，雙螺桿擠出機包括順次排布的六個溫度區(qū)，一區(qū)溫度150～170℃，二區(qū)溫度200～240℃，三區(qū)溫度200～240℃，四區(qū)溫度200～240℃，五區(qū)溫度200～240℃，六區(qū)溫度200～240℃，機頭溫度200～240℃,螺桿轉(zhuǎn)速200～280r/min。

實施例1

(1)稱取80份ps、16份竹纖維、12份炭黑、6份抗菌劑、0.1份irganox168、0.1份硬脂酸鋅混合并攪拌均勻，得到混合料；

(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到ps復(fù)合材料p1。

其中雙螺桿擠出機各區(qū)溫度及螺桿轉(zhuǎn)速分別為：一區(qū)溫度150℃，二區(qū)溫度200℃，三區(qū)溫度200℃，四區(qū)溫度200℃，五區(qū)溫度200℃，六區(qū)溫度200℃，機頭溫度200℃,螺桿轉(zhuǎn)速200r/min。

實施例2

(1)稱取100份ps、20份竹纖維、16份炭黑、8份抗菌劑、0.1份irganox168、0.2份irganox1010、0.2份irganox1330、0.15份硬脂酸鈉、0.15份硬脂酸鋅混合并攪拌均勻，得到混合料；

(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到ps復(fù)合材料p2。

其中雙螺桿擠出機各區(qū)溫度及螺桿轉(zhuǎn)速分別為：一區(qū)溫度170℃，二區(qū)溫度240℃，三區(qū)溫度240℃，四區(qū)溫度240℃，五區(qū)溫度240℃，六區(qū)溫度240℃，機頭溫度240℃,螺桿轉(zhuǎn)速280r/min。

實施例3

(1)稱取90份ps、18份竹纖維、14份炭黑、7份抗菌劑、0.1份irganox168、0.2份irganox1010、0.1份硬脂酸鈉、0.1份硬脂酸鋅混合并攪拌均勻，得到混合料；

(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到ps復(fù)合材料p3。

其中雙螺桿擠出機各區(qū)溫度及螺桿轉(zhuǎn)速分別為：一區(qū)溫度160℃，二區(qū)溫度220℃，三區(qū)溫度220℃，四區(qū)溫度220℃，五區(qū)溫度220℃，六區(qū)溫度220℃，機頭溫度220℃；螺桿轉(zhuǎn)速240r/min。

實施例4

(1)稱取95份ps、19份竹纖維、15份炭黑、6份抗菌劑、0.1份irganox1010、0.2份irganox1330、0.1份硬脂酸鈣、0.1份硬脂酸鋅混合并攪拌均勻，得到混合料；

(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到ps復(fù)合材料p4。

其中雙螺桿擠出機各區(qū)溫度及螺桿轉(zhuǎn)速分別為：一區(qū)溫度165℃，二區(qū)溫度205℃，三區(qū)溫度205℃，四區(qū)溫度205℃，五區(qū)溫度205℃，六區(qū)溫度205℃，機頭溫度205℃；螺桿轉(zhuǎn)速260r/min。

實施例5

(1)稱取100份ps、17份竹纖維、13份炭黑、8份抗菌劑、0.2份irganox1010、0.2份irganox1330、0.1份硬脂酸鈣、0.2份硬脂酸鋅混合并攪拌均勻，得到混合料；

(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到ps復(fù)合材料p5。

其中雙螺桿擠出機各區(qū)溫度及螺桿轉(zhuǎn)速分別為：一區(qū)溫度165℃，二區(qū)溫度225℃，三區(qū)溫度225℃，四區(qū)溫度225℃，五區(qū)溫度225℃，六區(qū)溫度225℃，機頭溫度225℃；螺桿轉(zhuǎn)速255r/min。

對比例1

(1)稱取稱取80份ps、0.1份irganox1010、0.2份irganox168、0.1份硬脂酸鈣、0.2份硬脂酸鋅混合并攪拌均勻，得到混合料；

(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到ps復(fù)合材料d1。

其中雙螺桿擠出機各區(qū)溫度及螺桿轉(zhuǎn)速分別為：一區(qū)溫度155℃，二區(qū)溫度215℃，三區(qū)溫度215℃，四區(qū)溫度215℃，五區(qū)溫度215℃，六區(qū)溫度215℃，機頭溫度215℃；螺桿轉(zhuǎn)速215r/min。

性能測試：

將上述實施例1-5及對比例1制備的ps復(fù)合材料用注塑機制成樣條測試，測試數(shù)據(jù)如下表：

從上表可以看出，從表中還可以看出實施例1-5的抗菌性和導(dǎo)電性能都要好于對比例1，對于擴展ps復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域，具有非常重要的意義。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變形，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求極其等同限定。