[发明专利]一种抗菌聚丙烯复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种抗菌聚丙烯复合材料，其制备原料按质量百分计包括以下组分：聚丙烯35～90％、聚乙烯0～10％、填料5～30％、掺杂型纳米氧化锌0.3～10％、硼烷偶联剂0.2～5％、增韧剂0～10％、加工助剂0～2％；所述填料是通过包覆改性的方法制成的改性填料，该填料的表面包覆有无机包覆层；所述掺杂型纳米氧化锌为掺杂银的纳米氧化锌。该抗菌聚丙烯复合材料中的抗菌剂在聚丙烯中的分散性和相容性较好，复合材料的抗菌效果较好，抗菌性能较持久，且复合材料的强度也较高，韧性较好。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，特别涉及一种抗菌聚丙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

抗菌塑料能够对于沾污在塑料上的细菌、霉菌、醇母菌、藻类甚至病毒等起到抑制或杀灭作用。抗菌塑料一般通过在塑料中添加少量抗菌剂的方法获得。

添加在塑料中的抗菌剂一般分为无机抗菌剂和有机抗菌剂两大类。无机抗菌剂稳定性好、抗菌的种类广，因而是主流。无机抗菌剂主要有银、氧化锌、二氧化钛等三大品种。银系抗菌剂主要有抗菌效率高的特点，但价格比较贵。氧化锌的抗菌谱比较广，可以对细菌、霉菌、真菌起杀灭或抑制作用。二氧化钛的抗菌作用比较依赖于使用环境中的光线波长。在紫外线的照射下，二氧化钛的抗菌力比较强。但在可见光的范围下，二氧化钛的抗菌作用比较弱。因此银系和氧化锌在塑料抗菌中应用比较多。

抗菌剂在塑料中的分散性以及抗菌剂和塑料的相容性是开发抗菌塑料的关键因素。抗菌剂在塑料中的分散性越好，塑料达到有效抗菌水平所需的添加量就越少。此外，抗菌塑料还需要保持塑料的基本力学性能，如拉伸性能、冲击性能、弯曲性能以及流动性等。因此，需要提高抗菌剂和塑料之间相容性。

对于氧化锌填充聚丙烯类抗菌塑料，有如下相关研究：蔡建国等在《纳米氧化锌聚丙烯纤维的抗菌性能研究》报道了在聚丙烯纤维中纳米氧化锌的抗菌性能明显优于微粉氧化锌。陈恒在《聚丙烯/四针状氧化锌晶须复合材料的制备与性能研究》中报道了不同偶联剂处理的四针状氧化锌晶须可以提高复合材料的力学性能。氧化锌晶须添加量为4％时，复合材料对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和枯草芽胞杆菌的抗菌率可达50％以上。但未报告偶联剂是否提高了复合材料的抗菌性能。且偶联剂一般为液体，需充分润湿氧化锌表面，和氧化锌表面产生化学反应的过程比较慢，不便于大规模工业生产。Altan,M.等在《Effects ofcompatibilizers on mechanical and antibacterial properties of injectionmolded nano-ZnO filled polypropylene》中报道了采用硅烷偶联剂、硬脂酸、马来酸酐接枝SEBS等三种方式表面改性氧化锌。硅烷偶联剂、硬脂酸可以提高氧化锌在聚丙烯基材中的分散性。马来酸酐接枝SEBS造成了氧化锌颗粒团聚。如上所述，现有技术主要集中于通过硅烷偶联剂、硬脂酸等提高氧化锌在聚丙烯中的分散性。液体偶联剂表面改性不便于大规模工业化生产，而硬脂酸等脂肪族表面改性剂可以成为部分细菌和真菌繁殖的营养来源，也不适合作为抗菌塑料的添加剂。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种抗菌聚丙烯复合材料及其制备方法，该抗菌聚丙烯复合材料中的抗菌剂在聚丙烯中的分散性和相容性较好，复合材料的抗菌效果较好，抗菌性能较持久，且复合材料的强度也较高，韧性较好。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种抗菌聚丙烯复合材料，其制备原料按质量百分计包括以下组分：聚丙烯35～90％、聚乙烯0～10％、填料5～30％、掺杂型纳米氧化锌0.3～10％、硼烷偶联剂0.2～5％、增韧剂0～10％、加工助剂0～2％；

所述填料是通过包覆改性的方法制成的改性填料，该填料的表面包覆有无机包覆层；

所述掺杂型纳米氧化锌为掺杂银的纳米氧化锌。

进一步的，所述聚丙烯为均聚聚丙烯树脂、共聚聚丙烯树脂中的一种，或者为均聚聚丙烯树脂和共聚聚丙烯树脂的混合物。