專利名稱：家電用抗菌塑料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子工程塑料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種家電用抗菌塑料及其制備方法。
背景技術(shù)：
日常生活中，相當(dāng)一部分有害細(xì)菌是在塑料制品的表面存在并繁殖，且通過接觸而導(dǎo)致各種疾病。隨著人們對健康和環(huán)保意識的不斷增強(qiáng)，對日常生活中接觸頻繁的家用電器塑料部件提出了 “抑菌、殺菌”的需求。抗菌塑料的開發(fā)研究工作始于20世紀(jì)80年代，以日本、美國和西歐等發(fā)達(dá)國家為主的研究取得了很大的進(jìn)展并廣泛應(yīng)用于家電行業(yè)。我國抗菌家電塑料的研究是近幾年才發(fā)展起來的，研究起點(diǎn)較低，研究成果與國際水平差距較大，尤其在抗菌劑的工業(yè)化應(yīng)用方面基礎(chǔ)薄弱。家電用抗菌塑料具有良好的應(yīng)用前景，隨著國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)GB21551. 2-2010《家用和類似用途電器的抗菌、除菌、凈化功能抗菌材料的特殊要求》的正式出臺，抗菌塑料在家電市場的前景也將更加廣闊。抗菌塑料的核心成份是抗菌劑。有機(jī)類抗菌劑由于在安全性、耐熱性、抗菌持久性以及抗菌廣譜性等方面存在不足而限制了其應(yīng)用；天然類抗菌劑毒性低，使用安全，但存在著耐熱性差，應(yīng)用范圍窄、抗菌持久性差等缺點(diǎn)；無機(jī)抗菌劑則避免了上述缺點(diǎn)而使其在塑料領(lǐng)域中的應(yīng)用倍受重視。無機(jī)抗菌劑主要分為金屬離子系(如Ag+，Cu2+，Zn2+等)和鈦系(如具有光催化作用的TiO2, ZnO，ZrO2等)兩大類。前者采用的抗菌活性成份主要有銀、銅、鋅等金屬離子。銀離子的抗菌性能最強(qiáng)，但其化學(xué)性質(zhì)活潑，易轉(zhuǎn)化為棕色的氧化銀或黑色的單質(zhì)銀，不宜大量應(yīng)用于白色家電中。鋅的抗菌強(qiáng)度僅為銀的1/1000 ;銅離子有顏色，大量使用會影響產(chǎn)品美觀。金屬離子雖然殺菌見效快，但大量使用成本高，而且重金屬離子的釋放將對環(huán)境和人體健康產(chǎn)生不利影響。后者具有光催化活性高、抗菌持久性強(qiáng)、價廉無毒以及較強(qiáng)的自清潔功能，但此類抗菌劑只有在紫外光和自然光激發(fā)的條件下才能發(fā)揮抗菌作用，在許多長年無光照射場合應(yīng)用受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種抗菌效果好的家電用抗菌塑料及其制備方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是家電用抗菌塑料，主要由以下原料經(jīng)共混制得
樹脂70 95份；
金屬離子與光觸媒復(fù)合型無機(jī)抗菌劑 2 10份;增靭劑5 30份
偶聯(lián)劑0. I I. 5份；
抗氧化劑0.05 0.4份。其中，上述家電用抗菌塑料中
樹脂70 90份；
金屬離子與光觸媒復(fù)fr型無機(jī)抗菌劑3 8份；
增韌劑5 25份；
偶聯(lián)劑0. 15 I份；
抗氧化劑0.1 0.3份。其中，上述家電用抗菌塑料中，所述金屬離子與光觸媒復(fù)合型無機(jī)抗菌劑中，金屬離子為銀、銅或鋅中的至少一種；所述光觸媒為Ti02、ZnO或ZrO2中的至少一種；金屬離子與光觸媒的重量配比為I : 10 100。其中，上述家電用抗菌塑料中，所述金屬離子與光觸媒復(fù)合型無機(jī)抗菌劑為納米二氧化鈦載銀抗菌劑；銀與二氧化鈦的重量配比為銀二氧化鈦=I : 20 35。其中，上述抗菌劑為復(fù)合粉體或由復(fù)合粉體與基體樹脂造粒成的抗菌母粒。所述抗菌粉體的粒徑為20 lOOnm。納米二氧化鈦載銀抗菌粉體的制備方法以偏鈦酸、濃硫酸為主要原料加入到反應(yīng)釜中，采用稀釋熱水解法連續(xù)酸溶水解，并將銀離子以磷酸難溶鹽的形式載入，在高鈦高酸的條件下反應(yīng)即可得到粒度均勻(20 lOOnm)、分散性好的納米二氧化鈦載銀抗菌粉體。納米二氧化鈦載銀抗菌母粒的制備方法將基體樹脂、分散劑、抗氧劑等其他助劑與上述制備的抗菌粉體在高速混合機(jī)中混合均勻。根據(jù)基材設(shè)定溫度范圍、攪拌速度等參數(shù)，通過雙螺桿擠出機(jī)擠出、造粒即可得到納米二氧化鈦載銀抗菌母粒。其中，上述家電用抗菌塑料中，還包括2 10份的著色母粒。所述著色母粒為無機(jī)顏料、有機(jī)顏料或染料中的至少一種。進(jìn)一步的，所述著色母粒為有機(jī)顏料。其中，上述家電用抗菌塑料中，所述樹脂為ABS、GPPS、HIPS或PP樹脂。ABS樹脂是指丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，ABS是Acrylonitrile ButadieneStyrene的首字母縮寫，是一種強(qiáng)度高、韌性好、易于加工成型的熱塑型高分子材料。GPPS樹脂俗稱透苯，由苯乙烯單體為原料聚合而成，是一種著色性好、尺寸穩(wěn)定、制品透明的熱塑性樹脂。HIPS樹脂俗稱改苯，是橡膠改性聚苯乙烯，其突出特點(diǎn)是易加工、尺寸穩(wěn)定、沖擊強(qiáng)度高等。PP樹脂即是聚丙烯樹脂，為結(jié)晶性高聚物，具有流動性好、熱穩(wěn)定性好、耐腐蝕性等特點(diǎn)。 其中，上述家電用抗菌塑料中，所述增韌劑為丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物，其中丁二烯的重量百分含量為10 40%，丙烯酸甲酯的重量百分含量為5 45%，苯乙烯的重量百分含量為15 60%。
其中，上述家電用抗菌塑料中，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH550、KH560或KH570中的至少一種。進(jìn)一步的，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH560。其中，上述家電用抗菌塑料中，所述抗氧化劑包括主抗氧化劑和輔抗氧化劑，主抗氧化劑和輔抗氧化劑的重量比為I : I 4。進(jìn)一步的，主抗氧化劑和輔抗氧化劑的重量比為I : I。其中，主抗氧化劑為1010型受阻酚抗氧化劑，輔抗氧化劑為168型受阻酚抗氧化劑。
上述家電用抗菌塑料的制備方法，將各種原料混合均勻后，在170 240°C的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行共混即可制得家電用抗菌塑料。其中，上述方法中，共混時采用擠出機(jī)進(jìn)行共混，加熱溫度為170 230°C，機(jī)頭擠出溫度為200 235°C。進(jìn)一步的,共混時,擠出機(jī)主機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速10 50r/min,加料轉(zhuǎn)速5 30r/min ;共混時間為I 6分鐘。進(jìn)一步的，共混時間優(yōu)選為2分鐘。本發(fā)明的有益效果是為解決各類抗菌劑在使用中存在的問題，本發(fā)明采用光催化金屬氧化物負(fù)載重金屬納米粒子型復(fù)合抗菌劑，既利用了金屬化合物的一般殺菌作用，又利用了光觸媒在光催化作用下的強(qiáng)化殺菌作用，該復(fù)合抗菌劑體現(xiàn)出一種明顯的抗菌協(xié)調(diào)作用，具有金屬和光觸媒抗菌的雙重效果，所制備的材料在有光、無光下均能達(dá)到較好的抗菌效果，并且該種材料由于金屬離子添加量極少，而使其應(yīng)用范圍擴(kuò)展到白電領(lǐng)域。本發(fā)明0. I I. 5份偶聯(lián)劑的加入解決了無機(jī)抗菌劑與樹脂之間相容性差的問題，能夠進(jìn)一步提高塑料的抗菌性能，優(yōu)選0. 15 I份時效果更好。本發(fā)明通過合理配比樹脂、無機(jī)抗菌齊U、增韌劑、偶聯(lián)劑以及抗氧化劑，能夠提高抗菌塑料的強(qiáng)度。本發(fā)明抗菌塑料的抗細(xì)菌性能達(dá)到國家新出臺標(biāo)準(zhǔn)GB21551. 2-2010《家用和類似用途電器的抗菌、除菌、凈化功能抗菌材料的特殊要求》，即材料對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抗菌率均大于或等于90%。所制備抗菌塑料可應(yīng)用于冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)、電視機(jī)、手機(jī)、電腦產(chǎn)品中。
具體實(shí)施例方式下面通過具體實(shí)施方式
對本發(fā)明進(jìn)一步說明。家電用抗菌塑料，主要由以下原料經(jīng)共混制得
樹脂70 95份；
金屬離子與光觸媒復(fù)fr型無機(jī)抗菌劑 2 10份；
增韌劑5 30份；
偶聯(lián)劑0.1 I. 5份；
抗氧化劑0.05 0.4份。優(yōu)選的，為了使性能更好，上述家電用抗菌塑料中樹脂70 90份;
金屬離了與光觸媒復(fù)合型無機(jī)抗菌劑3 8份；
增補(bǔ)劑5 25份；
偶聯(lián)劑0.15 I份；
抗氧化劑0. I 0. 3份。優(yōu)選的，為了使抗菌塑料的性能更好，上述家電用抗菌塑料中，所述金屬離子與光觸媒復(fù)合型無機(jī)抗菌劑中，金屬離子為銀、銅或鋅中的至少一種；所述光觸媒為Ti02、Zn0或ZrO2中的至少一種；金屬離子與光觸媒的重量配比為I : 10 100。通過試驗(yàn)表明，在上述金屬離子與光觸媒的重量配比中，金屬離子含量越高，抗菌效果越好，但金屬離子含量 越高，成本也越高，且影響淺色制品外觀，但如果含量太低，抗菌效果不理想。因此，從性能、成本與外觀綜合考慮，本發(fā)明金屬離子與光觸媒的重量配比的范圍比較合理。優(yōu)選的，為了使抗菌塑料的性能更好，上述家電用抗菌塑料中，所述金屬離子與光觸媒復(fù)合型無機(jī)抗菌劑為納米二氧化鈦載銀抗菌劑；銀與二氧化鈦的重量配比為銀二氧化鈦=1 20 35。通過試驗(yàn)表明，金屬離子中銀的抗菌效果比銅、鋅等其他金屬效果好，二氧化鈦與其他光觸媒相比，光催化活性高，抗菌能力強(qiáng)，二者結(jié)合，抗菌效果比其他金屬離子光觸媒抗菌劑好。本發(fā)明銀與二氧化鈦的重量配比范圍能在保證抗菌性能和制品外觀優(yōu)良的條件下，降低成本。優(yōu)選的，為了在保證抗菌性能的基礎(chǔ)上盡量的提高分散性，上述抗菌劑為復(fù)合粉體或由復(fù)合粉體與基體樹脂造粒成的抗菌母粒。所述抗菌粉體的粒徑為20 lOOnm。粒徑越小，比表面積越大，表面活性位的數(shù)目越多，光催化效果越好，抗菌性能更優(yōu)越，但粒徑太小，分散性不好。優(yōu)選的，上述家電用抗菌塑料中，還包括2 10份的著色母粒。所述著色母粒為無機(jī)顏料、有機(jī)顏料或染料中的至少一種。進(jìn)一步的，所述著色母粒為有機(jī)顏料。優(yōu)選的，上述家電用抗菌塑料中，所述樹脂為ABS、GPPS、HIPS或PP樹脂。優(yōu)選的，為了改善抗菌塑料的拉伸、彎曲等力學(xué)性能，上述家電用抗菌塑料中，所述增韌劑為丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物，其中丁二烯的重量百分含量為10 40%，丙烯酸甲酯的重量百分含量為5 45%，苯乙烯的重量百分含量為15 60%。優(yōu)選的，上述家電用抗菌塑料中，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH550、KH560或KH570中的至少一種。進(jìn)一步的，為了提高無機(jī)抗菌劑與樹脂之間的相容性，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH560。優(yōu)選的，上述家電用抗菌塑料中，所述抗氧化劑包括主抗氧化劑和輔抗氧化劑，主抗氧化劑和輔抗氧化劑的重量比為I : I 4。進(jìn)一步的，主抗氧化劑和輔抗氧化劑的重量比為I : I。優(yōu)選的，主抗氧化劑為1010型受阻酚抗氧化劑，輔抗氧化劑為168型受阻酚抗氧化劑。上述家電用抗菌塑料的制備方法，將各種原料混合均勻后，在170 240°C的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行共混即可制得家電用抗菌塑料。溫度過低，物料在擠出機(jī)內(nèi)塑化不好，溫度過高，會使高分子材料氧化、分解而破壞分子結(jié)構(gòu)。其中，上述方法中，共混時采用擠出機(jī)進(jìn)行共混，加熱溫度為170 230°C，機(jī)頭擠出溫度為200 235°C。進(jìn)一步的,共混時,擠出機(jī)主機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速10 50r/min,加料轉(zhuǎn)速5 30r/min ;共混時間為I 6分鐘。進(jìn)一步的，共混時間優(yōu)選為2分鐘。下面通過實(shí)施例和對比例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但并不因此將本發(fā)明的保護(hù)范圍限制在實(shí)施例的范圍之中。實(shí)施例一本發(fā)明抗菌塑料的制備與性能按照表I原料配方稱取各種原料，其中樹脂選為ABS樹脂(丙烯腈的含量為20%，維卡軟化點(diǎn)為103°C，在200°C、10Kg的條件下，其熔融指數(shù)為23g/10min);抗菌劑為納米二氧化鈦載銀抗菌劑(復(fù)合粉體的粒徑小于30nm，銀與二氧化鈦的重量配比為銀二氧化鈦=3 :100);增韌劑(丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物，其中丙烯酸甲酯的重量百分比含量為25%，丁二烯含量為15%，苯乙烯含量為60%);偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH560 ;ABS、抗菌劑在使用前分別在80°C條件下干燥4小時；將各種原料(包括輔料抗氧劑、著色母粒)加入高速混合機(jī)中高速混合3分鐘，再低速出料。混勻后的材料經(jīng)熔融造粒即得到抗菌塑料，熔融造粒條件為主機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速25r/min，加料轉(zhuǎn)速15r/min，加熱溫度段1段/170°C，2 段/180°C，3 段/190°C，4 段/210°C，5 段/210°C，6 段/215°C，7 段/215°C，8 段/215°C，9段/205°C，機(jī)頭溫度215°C。產(chǎn)品抗細(xì)菌性質(zhì)檢測數(shù)據(jù)見表2。實(shí)施例二抗菌塑料的制備與性能實(shí)施例2的制備方法與實(shí)施例I相同，具體原料配比見表I ;實(shí)施例I與實(shí)施例2的產(chǎn)品按照國標(biāo)進(jìn)行測試，產(chǎn)品抗細(xì)菌性能數(shù)據(jù)如表2所示。對比例抗菌塑料的制備與性能對比例I的制備方法與實(shí)施例I相同，具體原料配比見表I ;所得產(chǎn)品抗細(xì)菌性能數(shù)據(jù)如表2所示。表I抗菌塑料的原料及配比單位克
權(quán)利要求
1.家電用抗菌塑料，其特征在于主要由以下原料經(jīng)共混制得樹脂70 95份；金屬離了·與光觸媒復(fù)合型無機(jī)抗菌劑 2 10份； 增韌劑5 30份；偶聯(lián)劑O. I I. 5份；抗氧化劑O. 05 O. 4份。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的家電用抗菌塑料，其特征在干樹脂70 90份:金屬離子與光觸媒復(fù)合型無機(jī)抗菌劑 3 8份；增韌劑5 25份；偶聯(lián)劑O. 15 I份；抗氧化劑O. I O. 3份。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的家電用抗菌塑料，其特征在于所述金屬離子與光觸媒復(fù)合型無機(jī)抗菌劑中，金屬離子為銀、銅或鋅中的至少ー種；所述光觸媒為Ti02、Zn0或ZrO2中的至少ー種；金屬離子與光觸媒的重量配比為I : 10 100。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的家電用抗菌塑料，其特征在于所述金屬離子與光觸媒復(fù)合型無機(jī)抗菌劑為納米ニ氧化鈦載銀抗菌劑；銀與ニ氧化鈦的重量配比為銀ニ氧化鈦=I : 20 35。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的家電用抗菌塑料，其特征在于所述樹脂為ABS、GPPS、HIPS或PP樹脂。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的家電用抗菌塑料，其特征在于所述增韌劑為丙烯酸甲酷-丁ニ烯-苯こ烯三元共聚物，其中丁ニ烯的重量百分含量為10 40%，丙烯酸甲酯的重量百分含量為5 45%，苯こ烯的重量百分含量為15 60%。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的家電用抗菌塑料，其特征在于所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH550、KH560或KH570中的至少ー種。
8.權(quán)利要求I至7中任一項(xiàng)所述的家電用抗菌塑料的制備方法，其特征在于將各種原料混合均勻后，在170 240°C的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行共混即可制得家電用抗菌塑料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的家電用抗菌塑料的制備方法，其特征在于共混時采用擠出機(jī)進(jìn)行共混，加熱溫度為170 230°C，機(jī)頭擠出溫度為200 235°C。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的家電用抗菌塑料的制備方法，其特征在于共混時，擠出機(jī)主機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速10 50r/min,加料轉(zhuǎn)速5 30r/min ;共混時間為I 6分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種抗菌效果好的家電用抗菌塑料及其制備方法，屬于高分子工程塑料技術(shù)領(lǐng)域。家電用抗菌塑料，主要由以下原料經(jīng)共混制得樹脂70～95份；金屬離子與光觸媒復(fù)合型無機(jī)抗菌劑2～10份；增韌劑5～30份；偶聯(lián)劑0.1～1.5份；抗氧化劑0.05～0.4份?？咕芰系闹苽浞椒ǎ瑢⒏鞣N原料混合均勻后，在170～240℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行共混即可制得家電用抗菌塑料。本發(fā)明抗菌塑料的抗細(xì)菌性能達(dá)到國家新出臺標(biāo)準(zhǔn)GB21551.2-2010，可廣泛應(yīng)用于冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)、電視機(jī)、手機(jī)、電腦產(chǎn)品中。
文檔編號C08L23/12GK102675817SQ20121017554
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月31日
發(fā)明者周剛, 杜巖巖, 杜江偉, 潘曉勇, 王煉, 紀(jì)敏, 聶軍, 陳偉, 雷春堂 申請人:四川長虹電器股份有限公司