本发明属于聚丙烯复合材料技术领域，涉及一种具有微光扩散效果的聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术：
随着led光源的发展，led用透明装饰板也得到较快的发展，传统透明板一般由pc、ps等透明塑料直接注塑而成，直接用透明塑料件做装饰板需要在内部再做一层高雾度光扩散板制件，避免点光源过于集中造成刺眼效果。随着led灯具设计简约化、低成本化，扩散板和装饰板一体的设计得到越来越多的青睐。
塑料件由于其有机物的特性，其极易滋生细菌，在实际使用中带来较多困扰，材料是否具有优异抗菌性也成为消费者选择的一个参考点。
聚丙烯由于密度低、透明性好、易加工、成本低、可回收、机械性能优良等特点，被广泛应用于家电、食品包装等行业。但是关于聚丙烯材料用于微光扩散领域及同时具有抗菌效果的光扩散材料还未有报道。
现有技术公开了一种光扩散改性聚丙烯材料及其制备方法，光扩散改性聚丙烯材料包括重量百分比含量的各组分：聚丙烯98.5～99％，光扩散剂0.3～0.8％，透明改性剂0.05～0.5％，抗氧剂0.1～0.5％，光稳定剂0.1～0.3％，制备了具有光扩散效果的聚丙烯材料。但是此方法制备的是具有高雾度光扩散材料，不具备透明性及抗菌效果。
因此，研究一种具有微光扩散效果且透光率高的抗菌聚丙烯复合材料具有十分重要的意义。
技术实现要素：
为了解决现有技术中的问题，本发明提供一种具有微光扩散效果的聚丙烯复合材料及其制备方法；
目的之一是提供一种具有微光扩散效果的聚丙烯复合材料，包括重量份数依次为：100份均聚聚丙烯、0.1～2份光扩散剂1、0.1～2份光扩散剂2、1～2份抗氧剂和1～2份改性剂的各组分，其中，光扩散剂1为折射率为1.50的球状玻璃微珠，光扩散剂2为折射率为1.83的立方体结构的银离子置换磷酸锆盐，改性剂为山梨醇类透明剂，该聚丙烯复合材料的透光率为89～91％，雾度为17～25％，大肠杆菌抗活性值为4.0～6.0，金黄色葡萄球菌抗菌活性值为4.0～6.0。
目的之二是提供一种具有微光扩散效果的聚丙烯复合材料的制备方法，具体是：按重量份数计，先将100份的均聚聚丙烯、0.1～2份的光扩散剂1、0.1～2份的光扩散剂2、1～2份的抗氧剂和1～2份的改性剂放入高速混合机中进行混合，再将混合后的原料进行挤出造粒，制得具有微光扩散效果的抗菌聚丙烯复合材料。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种具有微光扩散效果的抗菌聚丙烯复合材料，包括如下重量份数的各组分：
所述均聚聚丙烯的折射率为1.54，所述光扩散剂1为折射率为1.50的球状玻璃微珠，所述光扩散剂2为折射率为1.83的立方体结构的银离子置换磷酸锆盐；
所述具有微光扩散效果的抗菌聚丙烯复合材料的透光率为89～91％，雾度为17～25％，大肠杆菌抗菌活性值为4.0～6.0，金黄色葡萄球菌抗菌活性值为4.0～6.0。按照gb/t2410-2008测试透光率和雾度；按照iso22196-2011测试金黄色葡萄球菌和大肠杆菌抗菌活性值。
作为优选的技术方案：
如上所述的一种具有微光扩散效果的抗菌聚丙烯复合材料，所述均聚聚丙烯在230℃、2.16kg测试条件下的熔融指数为8～12g/10min，如熔融指数低于8g/10min，材料粘度太大，如高于12g/10min，材料的数均分子量较低，这两种情况均会对光扩散剂的分散产生不利影响，易造成光扩散剂和改性剂的团聚影响分散效果从而影响光扩散效果。
如上所述的一种具有微光扩散效果的抗菌聚丙烯复合材料，所述球状玻璃微球的粒径为2～6μm，所述立方体结构的银离子置换磷酸锆盐的粒径为2～6μm。玻璃微球和银离子置换磷酸锆盐的粒径太小，则易产生团聚无法形成均匀的扩散网络，粒径太大在材料中形成的网络通路较少，无法形成较多及有效的扩散路线。
如上所述的一种具有微光扩散效果的抗菌聚丙烯复合材料，所述抗氧剂为质量比1:0.3～3的亚磷酸酯类抗氧剂和受阻酚类抗氧剂的复配物。亚磷酸酯类和受阻酚类抗氧剂可以捕捉和阻止材料中受热自由基的产生，防止材料发生黄变而降解。
如上所述的一种具有微光扩散效果的抗菌聚丙烯复合材料，所述透明改性剂为山梨醇类透明剂，山梨醇类透明剂可以使聚丙烯复合材料很好地结晶从而达到优异的透明效果；。
如上所述的一种具有微光扩散效果的抗菌聚丙烯复合材料，所述山梨醇类透明剂为二苄叉山梨醇、二(对甲基苄叉)山梨醇或(3,4-二甲基二苄叉)山梨醇。
本发明还提供一种制备如上所述的一种具有微光扩散效果的抗菌聚丙烯复合材料的方法，包括如下步骤：
(1)按重量份数计，将100份的均聚聚丙烯、0.1～2份的光扩散剂1、0.1～2份的光扩散剂2、1～2份的抗氧剂和1～2份的透明改性剂放入高速混合机中进行混合；
(2)将步骤(1)中混合后的原料进行挤出造粒，制得具有微光扩散效果的抗菌聚丙烯复合材料。
如上所述的方法，所述步骤(1)中高速混合机的转速为200～400转/min，混合时间为2～5min。
如上所述的方法，所述步骤(2)中挤出造粒在双螺杆挤出机中进行，双螺杆挤出机的转速为200～400转/min，温度为180～220℃。
本发明的机理是：
球状玻璃微珠为硅酸盐成分，在塑料中通常用作填充物来改善材料的力学性能，可增加被填充物的流动性，增加塑料的加工性能，同时提高工程塑料的表面流平，解决玻纤增强的表面问题。而银离子置换磷酸锆盐为常见的塑料、油漆等材料的抗菌剂，加入使材料具有较好的抗菌效果。
本发明中通过添加球状玻璃微珠和银离子置换磷酸锆盐的复配使用，可以很好地改进聚丙烯复合材料的光扩散效果以及保持较好的透光率；这是因为：聚丙烯的折射率为1.54，通过使用1.50的球状玻璃微珠(光扩散剂1)和1.83的银离子置换磷酸锆盐(光扩散剂2)复配，由于聚丙烯、光扩散剂1和光扩散剂2的表面的折射率三者互相均存在差异，且光扩散剂1的折射率低于聚丙烯，而光扩散剂2的折射率高于聚丙烯，则一方面使得光线在球状玻璃微珠表面被反射从而起到扩散光线的作用，另一方面，本发明中加入的立方体结构的银离子置换磷酸锆盐可以很好的在立方体面上反射光线，当两者进行复配时，球形结构的玻璃微珠和立方体结构的银离子置换磷酸锆盐形成互相均匀分散的填充体系，可形成互补结构，体现在：当光线在立方体结构表面反射后，反射的光线又可通过球形结构进一步反射，反之亦然；复合材料里存在大量的不同结构及不同折射率的物质，光线通过其中一个物质的界面时，会发生反射和折射，同时反射光线通过另外一个界面时又会发生反射和折射，在经过无数次这样的反射折射过程后，最终光线穿出复合材料；当折射率的差异越大，反射角也越大；则球形和立方体结构形成互补，经过多次反射后可极大的提高光线的扩散效果(即雾度提高)。同时，本发明中采用的玻璃微珠和银离子置换磷酸锆盐对透光率影响程度较小，在添加量较低的情况下依然可以使得材料呈透明效果，即透明率高。
由于银离子置换磷酸锆盐中含有银离子，而银离子具有非常优异的抗菌效果，因此，本发明产品同时兼具非常优异的抗菌效果。
有益效果：
(1)本发明的一种具有微光扩散效果的聚丙烯复合材料，使用了熔融指数为8～12g/10min(230℃*2.16kg)的均聚聚丙烯，其由于结晶度高以及晶核细密大，具有优异的透光率，同时其具有较好的加工性及优异的冲击性，对光扩散剂粉体具有较好的的包覆性；
(2)本发明的一种具有微光扩散效果的聚丙烯复合材料，通过玻璃微珠和银离子置换磷酸锆盐的复配来改进光扩散效果以及保持较好的透光率，聚丙烯折射率为1.54，通过使用折射率为1.50的球状玻璃微珠和折射率为1.83的银离子置换磷酸锆盐复配，使得材料间形成不同的折射率，可很好地协同解决光线更好的扩散及穿透树脂，达到良好的光线透过率及微光扩散效果；
(3)本发明的一种具有微光扩散效果的聚丙烯复合材料，通过银离子置换磷酸锆盐中银离子的优异抗菌效果，实现制件优异的抗菌性；
(4)采用本发明的一种具有微光扩散效果的聚丙烯复合材料制得的产品，表面光滑，制件呈透明状和一定雾度，同时具有光扩散效果和抗菌效果，外观美观，成本低廉。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，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。
本发明中制得的聚丙烯复合材料的性能测试方法为：
将复合材料注塑成2mm厚度抛光板，按照gb/t2410-2008测试透光率和雾度，同时将2mm板放置离led点光源1cm处目测光源扩散效果；按照iso22196-2011测试金黄色葡萄球菌和大肠杆菌抗菌活性值。
本发明中所指粒径均为平均粒径；
本发明中采用的立方体结构的银离子置换磷酸锆盐均为立方型磷酸锆载体jdgqp-003，生产厂家：晋大纳米科技(厦门)有限公司。
实施例1
一种具有微光扩散效果的抗菌聚丙烯复合材料的制备方法，步骤如下：
原料准备：在230℃、2.16kg测试条件下的熔融指数为8g/10min的均聚聚丙烯，平均粒径为3μm、折射率为1.50的球状玻璃微珠(光扩散剂1)，粒径为2μm、折射率为1.83的立方体结构的银离子置换磷酸锆盐(光扩散剂2)，质量比1:1的亚磷酸酯类抗氧剂和受阻酚类抗氧剂的复配物(抗氧剂)，二苄叉山梨醇(透明改性剂)；
(1)按重量份数计，将100份的均聚聚丙烯、0.1份的光扩散剂1、0.1份的光扩散剂2、1份的抗氧剂和1份的透明改性剂放入高速混合机中进行混合；其中，高速混合机的转速为400转/min，混合时间为3min；
(2)将步骤(1)中混合后的原料在双螺杆挤出机中进行挤出造粒，制得具有微光扩散效果的抗菌聚丙烯复合材料；其中，双螺杆挤出机的转速为400转/min，温度为200℃；
该具有微光扩散效果的抗菌聚丙烯复合材料的透光率为91％，雾度为20％，大肠杆菌抗活性值为4，金黄色葡萄球菌抗菌活性值为4；光源目测：柔和。
对比例1
一种聚丙烯复合材料的制备方法，步骤与实施例1基本相同，不同之处仅在于，在步骤(1)中不加入光扩散剂2，且光扩散剂1的质量与实施例1的光扩散剂1和2的质量之和相同，将制得的复合材料进行性能测试，测试结果见表1。
对比例2
一种聚丙烯复合材料的制备方法，步骤与实施例1基本相同，不同之处仅在于，在步骤(1)中不加入光扩散剂1，且光扩散剂2的质量与实施例1的光扩散剂1和2的质量之和相同，将制得的复合材料进行性能测试，测试结果见表1。
对比例3
一种聚丙烯复合材料的制备方法，步骤与实施例1基本相同，不同之处仅在于，在步骤(1)中用折射率为1.6的二氧化硅(球形结构)等质量替换玻璃微珠，将制得的复合材料进行性能测试，测试结果见表1。
对比例4
一种聚丙烯复合材料的制备方法，步骤与实施例1基本相同，不同之处仅在于，在步骤(1)中用熔融指数为7g/10min的均聚聚丙烯等质量替换实施例1中的均聚聚丙烯，将制得的复合材料进行性能测试，测试结果见表1。
对比例5
一种聚丙烯复合材料的制备方法，步骤与实施例1基本相同，不同之处仅在于，在步骤(1)中用熔融指数为13g/10min的均聚聚丙烯等质量替换实施例1中的均聚聚丙烯，将制得的复合材料进行性能测试，测试结果见表1。
表1对比例1～5的性能
将对比例1与实施例1进行对比可以看出，对比例1中制得的复合材料的雾度更低，这是因为当入射光线在球形结构的玻璃微珠表面反射后，光线在复合材料中无法形成有效的互补反射作用，则使得雾度偏低；且对比例1中的复合材料的不具备抗菌性能，这是因为实施例1中起到抗菌作用的是银离子，而对比例1中不含有银离子；而光源目测结果是刺眼，这更加直观地说明了该复合材料的对光线的扩散效果不好。
将对比例2与实施例1进行对比可以看出，对比例2中制得的复合材料的雾度更低，这是因为入射光线在立方体结构的银离子置换磷酸锆盐表面反射后在复合材料内形成的扩散路径比单球形结构更少；而光源目测结果是刺眼，这说明该复合材料的对光线的扩散效果不好。
将对比例3与实施例1进行对比可以看出，对比例3中制得的复合材料的透光率也低很多，这是因为二氧化硅具有较强的光线遮盖作用，光线无法从复合材料中反射出来；对比例3中复合材料的雾度更低，这是因为当一部分光扩散剂折射率低于聚丙烯，而另一部分光扩散剂的折射率高于聚丙烯时能起到很好的扩散协同作用，对比例3中的二氧化硅的折射率和银离子置换磷酸锆盐的折射率均高于聚丙烯，而无法实现这种的协同效果，且而光源目测结果是较刺眼，这说明该复合材料的对光线的扩散效果不好。
将对比例4、对比例5与实施例1进行对比可以看出，对比例4和对比例5中制得的复合材料的透光率、雾度均低于实施例1，这是因为对比例4中的熔融指数低，材料粘度大，而对比例5中的熔融指数高，材料的数均分子量较低，当聚丙烯的粘度太高或者太低均不利于加工过程中对光扩散剂1和2在聚丙烯熔体中的均匀分散，而使得光扩散剂1和2发生团聚，则影响材料的光扩散效果和透光率；且对比例4和5中的复合材料的抗菌性能明显下降，这是因为材料粘度太大，银离子置换磷酸锆盐在复合材料中分布不均匀，影响材料银离子的均匀分散，导致抗菌性下降；而光源目测结果是较刺眼，这说明该复合材料的对光线的扩散效果不好。
实施例2
一种具有微光扩散效果的抗菌聚丙烯复合材料的制备方法，步骤如下：
原料准备：在230℃、2.16kg测试条件下的熔融指数为9g/10min的均聚聚丙烯，粒径为4μm、折射率为1.50的球状玻璃微珠(光扩散剂1)，粒径为3μm、折射率为1.83的立方体结构的银离子置换磷酸锆盐(光扩散剂2)，质量比1:2的亚磷酸酯类抗氧剂和受阻酚类抗氧剂的复配物(抗氧剂)二(对甲基苄叉)山梨醇(透明改性剂)；
(1)按重量份数计，将100份的均聚聚丙烯、2份的光扩散剂1、2份的光扩散剂2、2份的抗氧剂和2份的透明改性剂放入高速混合机中进行混合；其中，高速混合机的转速为300转/min，混合时间为2min；
(2)将步骤(1)中混合后的原料在双螺杆挤出机中进行挤出造粒，制得具有微光扩散效果的抗菌聚丙烯复合材料；其中，双螺杆挤出机的转速为300转/min，温度为190℃；
该具有微光扩散效果的抗菌聚丙烯复合材料的透光率为89％，雾度为25％，大肠杆菌抗活性值为6，金黄色葡萄球菌抗菌活性值为6；光源目测：柔和。
实施例3
一种具有微光扩散效果的抗菌聚丙烯复合材料的制备方法，步骤如下：
原料准备：在230℃、2.16kg测试条件下的熔融指数为11g/10min的均聚聚丙烯，粒径为5μm、折射率为1.50的球状玻璃微珠(光扩散剂1)，粒径为5μm、折射率为1.83的立方体结构的银离子置换磷酸锆盐(光扩散剂2)，质量比1:3的亚磷酸酯类抗氧剂和受阻酚类抗氧剂的复配物(抗氧剂)(3,4-二甲基二苄叉)山梨醇(透明改性剂)；
(1)按重量份数计，将100份的均聚聚丙烯、1份的光扩散剂1、1份的光扩散剂2、1份的抗氧剂和2份的透明改性剂放入高速混合机中进行混合；其中，高速混合机的转速为350转/min，混合时间为5min；
(2)将步骤(1)中混合后的原料在双螺杆挤出机中进行挤出造粒，制得具有微光扩散效果的抗菌聚丙烯复合材料；其中，双螺杆挤出机的转速为350转/min，温度为180℃；
该具有微光扩散效果的抗菌聚丙烯复合材料的透光率为90％，雾度为17％，大肠杆菌抗活性值为5，金黄色葡萄球菌抗菌活性值为5；光源目测：柔和。
实施例4
一种具有微光扩散效果的抗菌聚丙烯复合材料的制备方法，步骤如下：
原料准备：在230℃、2.16kg测试条件下的熔融指数为12g/10min的均聚聚丙烯，粒径为2μm、折射率为1.50的球状玻璃微珠(光扩散剂1)，粒径为2μm、折射率为1.83的立方体结构的银离子置换磷酸锆盐(光扩散剂2)，质量比1:0.5的亚磷酸酯类抗氧剂和受阻酚类抗氧剂的复配物(抗氧剂)二苄叉山梨醇(透明改性剂)；
(1)按重量份数计，将100份的均聚聚丙烯、0.1份的光扩散剂1、0.1份的光扩散剂2、1份的抗氧剂和1份的透明改性剂放入高速混合机中进行混合；其中，高速混合机的转速为250转/min，混合时间为4min；
(2)将步骤(1)中混合后的原料在双螺杆挤出机中进行挤出造粒，制得具有微光扩散效果的抗菌聚丙烯复合材料；其中，双螺杆挤出机的转速为250转/min，温度为190℃；
该具有微光扩散效果的抗菌聚丙烯复合材料的透光率为89％，雾度为25％，大肠杆菌抗活性值为5.9，金黄色葡萄球菌抗菌活性值为6；光源目测：柔和。
实施例5
一种具有微光扩散效果的抗菌聚丙烯复合材料的制备方法，步骤如下：
原料准备：在230℃、2.16kg测试条件下的熔融指数为8g/10min的均聚聚丙烯，粒径为5μm、折射率为1.50的球状玻璃微珠(光扩散剂1)，粒径为4μm、折射率为1.83的立方体结构的银离子置换磷酸锆盐(光扩散剂2)，质量比1:0.3的亚磷酸酯类抗氧剂和受阻酚类抗氧剂的复配物(抗氧剂)二苄叉山梨醇(透明改性剂)；
(1)按重量份数计，将100份的均聚聚丙烯、2份的光扩散剂1、2份的光扩散剂2、2份的抗氧剂和2份的透明改性剂放入高速混合机中进行混合；其中，高速混合机的转速为200转/min，混合时间为2min；
(2)将步骤(1)中混合后的原料在双螺杆挤出机中进行挤出造粒，制得具有微光扩散效果的抗菌聚丙烯复合材料；其中，双螺杆挤出机的转速为200转/min，温度为195℃；
该具有微光扩散效果的抗菌聚丙烯复合材料的透光率为89％，雾度为25％，大肠杆菌抗活性值为6，金黄色葡萄球菌抗菌活性值为6；光源目测：柔和。
实施例6
一种具有微光扩散效果的抗菌聚丙烯复合材料的制备方法，步骤如下：
原料准备：在230℃、2.16kg测试条件下的熔融指数为9g/10min的均聚聚丙烯，粒径为6μm、折射率为1.50的球状玻璃微珠(光扩散剂1)，粒径为6μm、折射率为1.83的立方体结构的银离子置换磷酸锆盐(光扩散剂2)，质量比1:1.5的亚磷酸酯类抗氧剂和受阻酚类抗氧剂的复配物(抗氧剂)二(对甲基苄叉)山梨醇(透明改性剂)；
(1)按重量份数计，将100份的均聚聚丙烯、1份的光扩散剂1、1份的光扩散剂2、1份的抗氧剂和2份的透明改性剂放入高速混合机中进行混合；其中，高速混合机的转速为400转/min，混合时间为3min；
(2)将步骤(1)中混合后的原料在双螺杆挤出机中进行挤出造粒，制得具有微光扩散效果的抗菌聚丙烯复合材料；其中，双螺杆挤出机的转速为400转/min，温度为205℃；
该具有微光扩散效果的抗菌聚丙烯复合材料的透光率为90％，雾度为24％，大肠杆菌抗活性值为5.9，金黄色葡萄球菌抗菌活性值为5.9；光源目测：柔和。
实施例7
一种具有微光扩散效果的抗菌聚丙烯复合材料的制备方法，步骤如下：
原料准备：在230℃、2.16kg测试条件下的熔融指数为10g/10min的均聚聚丙烯，粒径为4μm、折射率为1.50的球状玻璃微珠(光扩散剂1)，粒径为3μm、折射率为1.83的立方体结构的银离子置换磷酸锆盐(光扩散剂2)，质量比1:2.2的亚磷酸酯类抗氧剂和受阻酚类抗氧剂的复配物(抗氧剂)(3,4-二甲基二苄叉)山梨醇(透明改性剂)；
(1)按重量份数计，将100份的均聚聚丙烯、0.1份的光扩散剂1、0.1份的光扩散剂2、1份的抗氧剂和1份的透明改性剂放入高速混合机中进行混合；其中，高速混合机的转速为330转/min，混合时间为4min；
(2)将步骤(1)中混合后的原料在双螺杆挤出机中进行挤出造粒，制得具有微光扩散效果的抗菌聚丙烯复合材料；其中，双螺杆挤出机的转速为330转/min，温度为220℃；
该具有微光扩散效果的抗菌聚丙烯复合材料的透光率为91％，雾度为17％，大肠杆菌抗活性值为4.1，金黄色葡萄球菌抗菌活性值为4；光源目测：柔和。
实施例8
一种具有微光扩散效果的抗菌聚丙烯复合材料的制备方法，步骤如下：
原料准备：在230℃、2.16kg测试条件下的熔融指数为10g/10min的均聚聚丙烯，粒径为2μm、折射率为1.50的球状玻璃微珠(光扩散剂1)，粒径为2μm、折射率为1.83的立方体结构的银离子置换磷酸锆盐(光扩散剂2)，质量比1:2.7的亚磷酸酯类抗氧剂和受阻酚类抗氧剂的复配物(抗氧剂)二苄叉山梨醇(透明改性剂)；
(1)按重量份数计，将100份的均聚聚丙烯、2份的光扩散剂1、2份的光扩散剂2、2份的抗氧剂和2份的透明改性剂放入高速混合机中进行混合；其中，高速混合机的转速为220转/min，混合时间为4min；
(2)将步骤(1)中混合后的原料在双螺杆挤出机中进行挤出造粒，制得具有微光扩散效果的抗菌聚丙烯复合材料；其中，双螺杆挤出机的转速为220转/min，温度为200℃；
该具有微光扩散效果的抗菌聚丙烯复合材料的透光率为89％，雾度为24％，大肠杆菌抗活性值为5.2，金黄色葡萄球菌抗菌活性值为5.3；光源目测：柔和。