本发明涉及塑料加工技术领域，具体涉及一种家电用塑料及其制备方法。
背景技术：
家电行业作为重要的耐用消费品产业，国内家电市场将迎来新一轮消费结构的快速升级，这将有力地促进国内消费市场的增长。塑料等化工材料与家电制造业关系密切，在家电行业，产品塑料化已成为家电行业重要发展方向之一，目前塑料在家电中用量已占重量比的40％。塑料已成为家电领域应用量增长速度最快的材料，因此家电用塑料必须配合家电的升级换代，逐步向专用化、高性能化、安全、绿色环保方向努力。
申请号为201210175546.1的发明专利报道了一种家电用抗菌塑料及其制备方法，主要由以下原料经共混制得：树脂70-95份，金属离子与光触媒复合型无机抗菌剂2-10份，增韧剂5-30份，偶联剂0.1-1.5份，抗氧化剂0.05-0.4份。该发明抗菌塑料的抗细菌性能优良，但其阻燃性能待进一步改善。
申请号201310214166.9的发明专利公布了一种新型家电用高强度塑料及其制备方法，由以下重量份原料经共混制得：树脂70-90份、抗菌剂2-10份、增塑剂5-15份、表面处理剂2-8份、抗氧化剂0.1-0.5份。该发明通过合理配制纳米碳酸钙和树脂的比例，提高塑料制品的抗冲击性能，但是该塑料的抗菌性能和阻燃性能并未得到改善。
本发明致力于研究开发一种家电用塑料及其制备方法，其成本更低、综合性能更优良。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种家电用塑料及其制备方法，该家电用塑料具有优异的力学性能和阻燃性能，同时抗菌效果好。
本发明目的是通过如下技术方案实现的：
一种家电用塑料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)称取ABS树脂、PC树脂、马来酸酐接枝聚丙烯、阻燃剂、增强剂、抗菌剂；
(2)将物料置于高速混合机中搅拌，得到混合均匀的混合料；
(3)将混合料投入双螺杆挤出机料斗内，经熔融共混挤出造粒。
一种家电用塑料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按比例称取60-80重量份的ABS树脂、10-15重量份的PC树脂、4-10重量份的马来酸酐接枝聚丙烯、5-15重量份的阻燃剂、4-18重量份的增强剂、0.5-3重量份的抗菌剂；
(2)将物料置于高速混合机中，以500-600转/分钟的转速搅拌20-40分钟，得到混合均匀的混合料；
(3)将混合料投入双螺杆挤出机料斗内，经熔融共混挤出造粒；
(4)将粒料风冷至30-40℃后，采用粉碎机破碎成100-200目的粉料；
(5)将粉料投入双螺杆挤出机料斗内，经熔融共混挤出造粒。
一种家电用塑料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按比例称取60-80重量份的ABS树脂、10-15重量份的PC树脂、4-10重量份的马来酸酐接枝聚丙烯、5-15重量份的阻燃剂、4-18重量份的增强剂、0.5-3重量份的抗菌剂；
(2)将ABS树脂、PC树脂与马来酸酐接枝聚丙烯置于开炼机中，于130-150℃下开炼共混30-40分钟；
(3)将开炼后的ABS树脂、PC树脂和马来酸酐接枝聚丙烯，与阻燃剂、增强剂和抗菌剂置于高速混合机中，以500-600转/分钟的转速搅拌20-40min，得到混合均匀的混合料；
(4)将混合料投入双螺杆挤出机料斗内，经熔融共混挤出造粒；
(5)将粒料风冷至30-40℃后，采用粉碎机破碎成100-200目的粉料；
(6)将粉料投入双螺杆挤出机料斗内，经熔融共混挤出造粒。
一种家电用塑料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按比例称取60-80重量份的ABS树脂、10-15重量份的PC树脂、4-10重量份的马来酸酐接枝聚丙烯、5-15重量份的阻燃剂、4-18重量份的增强剂、0.5-3重量份的抗菌剂；
(2)将ABS树脂、PC树脂与马来酸酐接枝聚丙烯置于开炼机中，于130-150℃下开炼共混30-40分钟；
(3)将开炼后的ABS树脂、PC树脂和马来酸酐接枝聚丙烯，与阻燃剂、增强剂和抗菌剂置于高速混合机中，以500-600转/分钟的转速搅拌20-40min，得到混合均匀的混合料；
(4)将混合料投入双螺杆挤出机料斗内，经熔融共混挤出造粒；
(5)将粒料风冷至30-40℃后，采用粉碎机破碎成100-200目的粉料；
(6)将粉料总重量的65-75％从双螺杆挤出机的主加料口中加入，剩余粉料从双螺杆挤出机的侧加料口中进入，经熔融共混挤出造粒。
优选地，挤出时加热温度为190-240℃，机头温度为210-230℃，螺杆转速为180-200转/分钟。
优选地，所述阻燃剂为氮系阻燃剂、磷系阻燃剂、氯系阻燃剂中的一种或多种。更优选地，所述阻燃剂为氰尿酸三聚氰胺。
优选地，所述增强剂为碳酸钙、滑石粉、二氧化硅、埃洛石中的一种或多种。更优选地，所述增强剂为埃洛石。
优选地，所述埃洛石采用偶联剂进行表面改性处理，所述埃洛石进一步优选为3-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷改性埃洛石。
优选地，所述抗菌剂为剑麻纤维素微晶和/或苎麻纤维素微晶。
本发明还公开了一种家电用塑料，采用上述任一种加工方法制备而成。
本发明所述家电用塑料，其制备方法简单易操作，具有优异的力学性能和阻燃性能，同时抗菌效果好，特别适用于对力学性能、阻燃性能和抗菌性能要求较高的电磁炉、冰箱、洗衣机、饮水机、电饭煲、空调等家电产品。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的说明，以下所述，仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更为同等变化的等效实施例。凡是未脱离本发明方案内容，依据本发明的技术实质对以下实施例所做的任何简单修改或等同变化，均落在本发明的保护范围内。
实施例中各原料介绍：
ABS树脂，采用中国石油化工股份有限公司上海高桥分公司提供的型号为8391的ABS树脂。
PC树脂，采用美国通用电气塑料公司提供的牌号为241R的PC树脂。
马来酸酐接枝聚丙烯，采用广州谦叁化工科技有限公司提供的牌号为PP-02的马来酸酐接枝聚丙烯。
9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物，CAS号：35948-25-5，采用梯希爱(上海)化成工业发展有限公司提供的产品编号为D1874的、磷含量为3％的9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物。
碳酸钙，CAS号：471-34-1，采用上海迈瑞尔化学技术有限公司提供的产品编号为M17215、目数为1250目的碳酸钙。
剑麻纤维素微晶，粘度为40000mPa.s，其制备方法参考《高分子材料科学与工程》第28卷第8期《剑麻纤维素微晶的制备与表征》。
氰尿酸三聚氰胺，CAS号：37640-57-6，采用青岛德达志成化工有限公司提供的的氰尿酸三聚氰胺。
氯化石蜡，CAS号：106232-86-4，采用淄博济维泽化工有限公司提供的的氯含量为40％的氯化石蜡。
滑石粉，CAS号：14807-96-6，采用上海聚千化工有限公司提供的目数为1250目的滑石粉。
埃洛石，CAS号：12298-43-0，采用美国Applied Minerals Inc.公司提供的型号为Dragonite-HP、目数为1250目的的埃洛石。
二氧化硅，CAS号：60676-86-0，采用南京先丰纳米材料科技有限公司提供的目数为1250目的二氧化硅。
3-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷改性埃洛石，其制备方法参考刘明贤博士论文《具有新型界面结构的聚合物埃洛石纳米复合材料》。
苎麻纤维素微晶，粘度为40000mPa.s，其制备方法参考《武汉纺织大学学报》2013年03期《苎麻骨纤维素提取及微晶纤维素制备工艺研究》。
鼓风干燥箱，采用上海齐欣科学仪器有限公司提供的型号为DHG-9075A的电热鼓风干燥箱。
高速混合机，采用张家港市震雄塑料机械厂提供的型号为SHR-200A的电加热高速混合机。
双螺杆挤出机，采用南京永杰化工机械制造有限公司提供的型号为SJSL-36、长径比为40的同向平行双螺杆挤出机。
切料机，采用慈溪市知杭塑料机械制造有限公司提供的型号为SL-60T的切料机。
粉碎机，采用埃维恩上海机械有限公司提供的型号为GL-01的粉碎机。
电子天平，采用沈阳龙腾电子称量仪器有限公司提供的型号为LD6000-1的电子天平。
本发明中使用的ABS树脂、PC树脂和抗菌剂在使用前置于鼓风干燥箱中于80℃干燥4个小时。
实施例1
制备家电用塑料的方法，包括如下步骤：
(1)按比例称取60重量份的ABS树脂、10重量份的PC树脂、5重量份的马来酸酐接枝聚丙烯、8重量份的9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物、15重量份的碳酸钙、2重量份的剑麻纤维素微晶；
(2)将物料置于高速混合机中，以600转/分钟的转速搅拌30min，得到混合均匀的混合料；
(3)将混合料投入双螺杆挤出机料斗内，挤出机内分为九个温度区，一区温度为190℃，二区温度为200℃，三区温度为240℃，四区温度为230℃，五区温度为230℃，六区温度为235℃，七区温度为235℃，八区温度为235℃，九区温度为225℃，机头温度为230℃，螺杆转速为180转/分钟，混合料受热熔化，在塑料双螺杆挤出机的螺杆推动下，经孔状口模流出，经切料机热切成3×3mm的圆柱状粒料，通过风筒冷却后送入储料桶备用。
实施例2
制备家电用塑料的方法，包括如下步骤：
(1)按比例称取60重量份的ABS树脂、10重量份的PC树脂、5重量份的马来酸酐接枝聚丙烯、8重量份的9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物、15重量份的碳酸钙、2重量份的剑麻纤维素微晶；
(2)将物料置于高速混合机中，以600转/分钟的转速搅拌30min，得到混合均匀的混合料；
(3)将混合料投入双螺杆挤出机料斗内，挤出机内分为九个温度区，一区温度为190℃，二区温度为200℃，三区温度为240℃，四区温度为230℃，五区温度为230℃，六区温度为235℃，七区温度为235℃，八区温度为235℃，九区温度为225℃，机头温度为230℃，螺杆转速为180转/分钟，混合料受热熔化，在塑料双螺杆挤出机的螺杆推动下，经孔状口模流出，经切料机热切成3×3mm的圆柱状粒料；
(4)将粒料风冷至35℃后，采用粉碎机破碎成200目的粉料；
(5)将粉料投入双螺杆挤出机料斗内，挤出机内分为九个温度区，一区温度为190℃，二区温度为200℃，三区温度为240℃，四区温度为230℃，五区温度为230℃，六区温度为235℃，七区温度为235℃，八区温度为235℃，九区温度为225℃，机头温度为230℃，螺杆转速为180转/分钟，混合料受热熔化，在塑料双螺杆挤出机的螺杆推动下，经孔状口模流出，经切料机热切成3×3mm的圆柱状粒料，通过风筒冷却后送入储料桶备用。
实施例3
制备家电用塑料的方法，包括如下步骤：
(1)按比例称取60重量份的ABS树脂、10重量份的PC树脂、5重量份的马来酸酐接枝聚丙烯、8重量份的9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物、15重量份的碳酸钙、2重量份的剑麻纤维素微晶；
(2)将ABS树脂、PC树脂和马来酸酐接枝聚丙烯置于开炼机中，于140℃下开炼共混30分钟；
(3)将开炼后的ABS树脂、PC树脂和马来酸酐接枝聚丙烯的混合物，与阻燃剂、增强剂和抗菌剂置于高速混合机中，以600转/分钟的转速搅拌30min，得到混合均匀的混合料；
(4)将混合料投入双螺杆挤出机料斗内，挤出机内分为九个温度区，一区温度为190℃，二区温度为200℃，三区温度为240℃，四区温度为230℃，五区温度为230℃，六区温度为235℃，七区温度为235℃，八区温度为235℃，九区温度为225℃，机头温度为230℃，螺杆转速为180转/分钟，混合料受热熔化，在塑料双螺杆挤出机的螺杆推动下，经孔状口模流出，经切料机热切成3×3mm的圆柱状粒料；
(5)将粒料风冷至35℃后，采用粉碎机破碎成200目的粉料；
(6)将粉料投入双螺杆挤出机料斗内，挤出机内分为九个温度区，一区温度为190℃，二区温度为200℃，三区温度为240℃，四区温度为230℃，五区温度为230℃，六区温度为235℃，七区温度为235℃，八区温度为235℃，九区温度为225℃，机头温度为230℃，螺杆转速为180转/分钟，混合料受热熔化，在塑料双螺杆挤出机的螺杆推动下，经孔状口模流出，经切料机热切成3×3mm的圆柱状粒料，通过风筒冷却后送入储料桶备用。
实施例4
制备家电用塑料的方法，包括如下步骤：
(1)按比例称取60重量份的ABS树脂、10重量份的PC树脂、5重量份的马来酸酐接枝聚丙烯、8重量份的9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物、15重量份的碳酸钙、2重量份的剑麻纤维素微晶；
(2)将ABS树脂、PC树脂和马来酸酐接枝聚丙烯置于开炼机中，于140℃下开炼共混30分钟；
(3)将开炼后的ABS树脂、PC树脂和马来酸酐接枝聚丙烯的混合物，与阻燃剂、增强剂和抗菌剂置于高速混合机中，以600转/分钟的转速搅拌30min，得到混合均匀的混合料；
(4)将混合料投入双螺杆挤出机料斗内，挤出机内分为九个温度区，一区温度为190℃，二区温度为200℃，三区温度为240℃，四区温度为230℃，五区温度为230℃，六区温度为235℃，七区温度为235℃，八区温度为235℃，九区温度为225℃，机头温度为230℃，螺杆转速为180转/分钟，混合料受热熔化，在塑料双螺杆挤出机的螺杆推动下，经孔状口模流出，经切料机热切成3×3mm的圆柱状粒料；
(5)将粒料风冷至35℃后，采用粉碎机破碎成200目的粉料；
(6)将粉料总重量的70％从双螺杆挤出机的主加料口中加入，剩余粉料从双螺杆挤出机的侧加料口中进入，挤出机内分为九个温度区，一区温度为190℃，二区温度为200℃，三区温度为240℃，四区温度为230℃，五区温度为230℃，六区温度为235℃，七区温度为235℃，八区温度为235℃，九区温度为225℃，机头温度为230℃，螺杆转速为180转/分钟，混合料受热熔化，在塑料双螺杆挤出机的螺杆推动下，经孔状口模流出，经切料机热切成3×3mm的圆柱状粒料，通过风筒冷却后送入储料桶备用。
实施例5
与实施例4基本相同，区别仅在于阻燃剂由9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物替换为氰尿酸三聚氰胺。
实施例6
与实施例4基本相同，区别仅在于阻燃剂由9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物替换为氯化石蜡。
实施例7
与实施例5基本相同，区别仅在于增强剂由碳酸钙替换为滑石粉。
实施例8
与实施例5基本相同，区别仅在于增强剂由碳酸钙替换为埃洛石。
实施例9
与实施例5基本相同，区别仅在于增强剂由碳酸钙替换为二氧化硅。
实施例10
与实施例5基本相同，区别仅在于增强剂由碳酸钙替换为3-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷改性埃洛石。
对家电用塑料的抗菌性能进行测试，参考GB21551.2-2010《家用和类似用途电器的抗菌、除菌、净化功能抗菌材料的特殊要求》进行。检测用菌：大肠杆菌(Escherichia coli)ATCC25922；金黄色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)ATCC6538。经测试，大肠杆菌杀菌率为92.8％，金黄色葡萄球菌杀菌率为93.1％。
实施例11
与实施例10基本相同，区别仅在于抗菌剂由剑麻纤维素微晶替换为苎麻纤维素微晶。
对家电用塑料的抗菌性能进行测试，参考GB21551.2-2010《家用和类似用途电器的抗菌、除菌、净化功能抗菌材料的特殊要求》进行。检测用菌：大肠杆菌(Escherichia coli)ATCC25922；金黄色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)ATCC6538。经测试，大肠杆菌杀菌率为89.7％，金黄色葡萄球菌杀菌率为91.4％。对家电用塑料的阻燃性能进行测试，参考GB/T2406-2009进行，测试仪器采用广州信禾电子设备有限公司提供的型号为SH5706的塑料燃烧氧指数测定仪，经测试，LOI结果为33％。
实施例12
更优选地，所述抗菌剂为剑麻纤维素微晶和苎麻纤维素微晶质量(1-3)：(1-3)的混合物。
与实施例10基本相同，区别仅在于所述抗菌剂由剑麻纤维素微晶替换为剑麻纤维素微晶和苎麻纤维素微晶的混合物，其中剑麻纤维素微晶和苎麻纤维素微晶的重量比为1:1.5。
对家电用塑料的抗菌性能进行测试，参考GB21551.2-2010《家用和类似用途电器的抗菌、除菌、净化功能抗菌材料的特殊要求》进行。检测用菌：大肠杆菌(Escherichia coli)ATCC25922；金黄色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)ATCC6538。经测试，大肠杆菌杀菌率为97.2，金黄色葡萄球菌杀菌率为98.5％。对家电用塑料的阻燃性能进行测试，参考GB/T2406-2009进行，测试仪器采用广州信禾电子设备有限公司提供的型号为SH5706的塑料燃烧氧指数测定仪，经测试，LOI结果为39％。
测试例1
将实施例1-10的家电用塑料注塑为样条，注塑机采用上海纪威工业有限公司提供的型号为CWI-120D的注塑机。注塑的工艺参数为：注射温度230℃、锁模压力100MPa、注射压力55MPa、保压压力45MPa、保压时间8s，螺杆转速为30转/分钟。
对实施例1-10的家电用塑料样条的力学性能进行测试，每组实验所测试的样品数量为五个，并记录其平均值。
拉伸强度测试根据GB/T1040.2-2006进行，测试仪器采用深圳瑞格尔仪器有限公司提供的型号为RGT-20A的电子万能力学试验机；拉伸测试中的横梁速度设定为5.0mm/min，样品标距为50.0mm；拉伸样条采用哑铃型标准样，尺寸为165.0x12.7x6.4mm。
弯曲强度测试根据GB/T9341-2000进行，测试仪器采用深圳瑞格尔仪器有限公司提供的型号为RGT-20A的电子万能力学试验机；弯曲测试中的横梁速度选择为2.0mm/min，跨距为样品厚度的16倍；弯曲样条采用长方体形式，尺寸为127.0x13.0x3.2mm。
悬臂梁缺口冲击强度测试根据GB/T1843-2008进行，测试仪器采用承德金建检测仪器有限公司生产的型号为XJV－5.5的冲击试验机；冲击测试中的冲击能量采用2.75KJ，冲击速度为3.50m/s；弯曲样条尺寸为80.0x10.0x4.0mm，缺口底部半径为0.25mm，缺口的保留宽度为8.0mm。
具体测试结果见表1。
表1：家电用塑料力学性能测试表
从表1可知，实施例2的力学性能优于实施例1，说明采用挤出-破碎-再挤出的方式，有利于提高增强剂等助剂在基体中的分散性，从而改善材料的力学性能；实施例3将相容剂和基体预混，改善了助剂与基体间的界面相容性；实施例4通过分开加料的加料方式，进一步改善了体系的均匀程度，这有利于材料力学性能的提高；实施例5、7-9中，实施例8采用埃洛石作为增强剂，其力学性能明显优于实施例5、实施例7和实施例9，这可能是因为埃洛石表面呈负电性，其分散性较好，可降低材料变形时应力集中；实施例10对埃洛石进行改性处理，改善增强剂在基体中的分散性和与有机高分子的界面相容性，其力学性能得到进一步改善。
测试例2
对实施例1-10的家电用塑料的阻燃性能进行测试，参考GB/T2406-2009进行，测试仪器采用广州信禾电子设备有限公司提供的型号为SH5706的塑料燃烧氧指数测定仪。
具体测试结果见表2。
表2：家电用塑料阻燃性能测试表
从表2可知，实施例2的阻燃性能较于实施例1得到改善，说明采用挤出-破碎-再挤出的方式，阻燃剂在基体中均匀分散，这有利于材料阻燃性能的提高；实施例3将相容剂和基体预混，改善了阻燃剂与基体间的界面相容性；实施例4通过分开加料的加料方式，进一步改善了体系的均匀程度，从而增强了材料的阻燃性能；实施例4-6中，实施例5阻燃效果最好；进一步比较实施例5、7-9，实施例8采用埃洛石，其阻燃性能明显优于实施例5、实施例7和实施例9，这可能是因为埃洛石具有中空管状结构，在加热分解时产生大量的水并吸热，管腔可捕捉燃烧过程的挥发气体，以及高比表面积有利于形成炭层；实施例10中，对埃洛石进行改性，阻燃剂和塑料基体的界面作用增强，有利于材料阻燃性能的提高。