一种高抗菌、低散发车用改性聚丙烯复合材料及其制备方法与流程

文档序号：17598807发布日期：2019-05-07 19:55阅读：200来源：国知局

本发明涉及一种功能性聚丙烯材料及其制备方法，尤其涉及一种抗菌、低散发的改性聚丙烯复合材料及其制备方法，属于聚丙烯技术领域。

背景技术：

随着新能源汽车的飞速发展，对汽车轻量化、安全化以及车内舒适化、环保化提出了更高的要求。改性聚丙烯作为汽车零件常用材料，具备来源广泛、密度小、力学均衡性好、耐化学腐蚀、易加工及价格低廉等突出优点。

但是汽车内饰用聚丙烯材料在合成、改性、注塑等工艺中不可避免会产生大量可挥发有机小分子，而且车内环境相对密闭，这会导致车内有机物散发类物质含量超标，从而影响车内乘客的健康；同时，聚丙烯树脂降解以及助剂的添加也会造成车内气味较差，影响乘客的舒适感。张伟等(低气味低voc玻纤增强聚丙烯材料的研制[j].工程塑料应用,2017,45(1):35-38.)通过添加气味吸附功能母粒达到改善气味的目的，结果表明气味吸附剂有效的改善了材料气味及降低有机物散发，但是其价格昂贵，性价比较低，且加入量过多会导致改性聚丙烯材料力学性能的下降；cn107619537a报道通过添加纳米二氧化钛进行有机物的降解，但是其局现性在于需要紫外光进行引发。因此，对于新型、高性价比的低散发聚丙烯的开发仍然迫在眉睫，其中多孔结构无机物添加降低聚丙烯散发引起人们的注意。

另外，新能源汽车的发展也带动了汽车共享的飞速发展，消费者对于使用共享车的健康安全的要求也越来苛刻。众所周知，改性聚丙烯塑料在适宜的温度和湿度条件下，制品表面会大量产生细菌等微生物，危害人体健康，这极大限制了聚丙烯在汽车领域的应用。目前已有报道在聚丙烯中添加纳米tio2，在紫外光的条件下可抑制细菌生长，达到空气净化、抗菌、自洁净化的功效。其抗菌机理在于纳米二氧化钛被紫外光激发后产生活性超氧离子自由基和羟基自由基能穿透细菌的细胞壁，破坏细胞膜质，进入菌体，阻止成膜物质的传输，阻断其呼吸系统和电子传输系统，从而有效的杀灭细菌分解有机物产生臭味物质(如h2s和nh3等)。但是，二氧化钛的高效抗菌性是由紫外光激发，会对其使用造成一定的局限性。而纳米氧化锌作为一种由自身产生活性氧进行抗菌的无机粉料，更容易的赋予聚丙烯高效的抗菌特性。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，发明一种高抗菌、低散发车用改性聚丙烯复合材料及其制备方法，主要通过将新型多孔的硅酸钙粒子以及高效抗菌的纳米氧化锌与常规聚丙烯通过双螺杆或注塑机共混挤出条状共混物经过循环水冷却后进入切粒机切粒得改性聚丙烯粒子。其中纳米二氧化锌由于其易产生活性氧赋予了改性聚丙烯高效以及长效的抗菌能力；同时多孔硅酸钙作为一种新型矿物添加剂，具备粒径均匀以及化学稳定特性赋予了改性聚丙烯良好的综合力学性能，特别的是，其高效吸附能力有效的吸附挤出过程中聚丙烯降解产生的小分子物质以及难闻气味，赋予其低气味、低voc特性。

本发明提供一种改性聚丙烯材料及其制备方法，由多孔硅酸钙填充以及高抗菌功能母粒与常规聚丙烯通过双螺杆或注塑机共混挤出制备而来，其中多孔硅酸钙的添加量按重量分数为5～40份，抗菌功能母粒的添加量按重量份数为1～5份。所述的抗菌功能母粒是以聚丙烯为基体材料，通过双螺杆挤出机与纳米二氧化锌、相容剂等挤出造粒制备而来。

本发明的目的是通过以下技术方案实现：

一种高抗菌、低散发车用改性聚丙烯复合材料，由下列按照重量份计的原料制备而成：

常规聚丙烯：60～90份；

多孔硅酸钙：5～40份；

弹性体：8～20份；

抗菌功能母粒：1～5份；

抗氧剂：0.1～1.0份；

其他助剂：0～3份。

其中，所述的常规聚丙烯材料是指在230℃，2.16kg条件下材料的流动速度在10g/10min到95g/10min的聚丙烯。

所述的多孔硅酸钙为1250目到10000目的粉体材料，混入前，表面需预处理，处理剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂其中的一种或多种的混合物。所述的多孔硅酸钙需预先表面处理，包括以下步骤：

(1)除水：将多孔硅酸钙投入高混机中，在100-120℃情况下高速旋转干燥，使多孔硅酸钙的含水率低于1.5％；

(2)接枝：投入粉体质量1％-2％的马来酸酐与0.1-0.3％的过氧化苯甲酰，高速搅拌10min使得马来酸酐接枝到硅酸钙粉体表面；

(3)偶联活化：向高混机中投入质量分数0.5％-2％的表面偶联剂中的一种或几种，高混20min得到表面活化改性的多孔硅酸钙粉体。

所述的弹性体为乙烯-丙烯共聚物、乙烯-己烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物和乙烯-辛烯共聚物中的一种或者几种的混合物，密度为0.80～1.0g/cm³。

所述的抗氧剂为抗氧剂1010(四(β—3,5—二叔丁基—4—羟基苯基)季戊四醇脂)、抗氧剂168(三(2,4—二叔丁基苯基)亚磷酸酯和抗氧剂dstp(硫代二丙酸双十八醇酯)中的一种或者几种混合物。

所述的其他助剂为光稳定剂v703、5589、531，润滑剂白油，乙烯基双硬酯酰胺(ebs)等。

所述抗菌功能母粒由下列成分按照重量份数制备而成：

常规聚丙烯：60～80份；

纳米二氧化锌：20～40份；

相容剂：0.5～3份；

润滑剂：0～3份。

抗菌功能母粒中，所述的纳米二氧化锌平均粒径在50nm，表面富集大量氨基(nh2)基团。所述的相容剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝pp大分子(gma-pp)用于增强聚丙烯材料与纳米二氧化锌之间的相容性；润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙中的一种或两种的混合物。

上述高抗菌、低散发聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下制备步骤：

(1)高抗菌功能母粒的制备：

按重量份数，称量聚丙烯基料，纳米二氧化锌，相容剂，润滑剂，然后一起加入到高速混料机中混合均匀后，再加入到双螺杆挤出机中，经双螺杆挤出机熔融、挤出、冷却、切粒制备成抗菌功能母粒；

所述的双螺杆挤出机的i～x区加工温度依次为100℃，195℃，200℃，205℃，215℃，225℃，225℃，225℃，230℃，230℃。主螺杆转速为500～550r/min，水槽温度30℃～60℃。

(2)高抗菌、低散发改性聚丙烯复合材料及其制备：

按重量份数，将步骤(1)中制备的抗菌功能母粒、聚丙烯、多孔硅酸钙、弹性体，抗氧剂和其他助剂一起加入到高速混料机中混合均匀后，再加入到双螺杆挤出机中，经双螺杆挤出机熔融、挤出、冷却、切粒制备出改性聚丙烯复合材料。

所述的双螺杆挤出机的i～x区加工温度依次为150℃，185℃，205℃，205℃，210℃，220℃,225℃，225℃,230℃,230℃。主螺杆转速为500～550r/min，水槽温度30℃～60℃。本发明与现有技术相比，具有以下技术优势：

(1)本发明首先制备了具有高效抗菌性能的功能母粒，与传统的无机抗菌母粒相比，具备高效以及成本低廉的特点，同时依靠纳米二氧化锌的氧诱导性抗菌特性减少对紫外光的依赖，达到长效目的。同时，采用新型的多孔硅酸钙作为填充剂，不仅表现出比传统滑石粉更优异的机械性能，其多孔特性赋予其超大的比表面积，使得聚丙烯加工过程中产生的有机小分子被多孔结构吸附，降低改性聚丙烯的散发以及赋予其优异的气味味型。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明内容。应该强调的是，这些实施例仅用于对本发明的进一步说明，而不能理解为对本发明保护范围的限制。此外应理解，在阅读了本发明所述的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

(1)抗菌功能母粒的制备：

按重量份数，将流动速度为50g/min的聚丙烯76份；纳米二氧化锌20份；相容剂甲基缩水甘油醚接枝pp(gma-pp)1份，硬脂酸钙2份，一起加入到高速混料机中混合均匀后，再加入到双螺杆挤出机中，经双螺杆挤出机熔融、挤出、冷却、切粒制备抗菌功能母粒。