[发明专利]增强增韧抗菌聚丙烯组合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种增强增韧抗菌聚丙烯组合物及其制备方法。

背景技术

资料表明在日常生活接触到的各种塑料制品表面沾染和滋生多种病菌。例如宾馆饭店坐便器上的细菌有大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白葡萄球菌、枯草杆菌、四联球菌等，菌落数达40；公用电话话筒的菌落数达50；医院、旅店的门把手的菌落数甚至可高达200以上。随着人们物质生活水平的提高，大家对卫生和健康的要求也越来越高。九十年代以来，以日本为代表的发达国家在家用电器、食品包装、儿童玩具、厨房和卫浴设备等方面开展了抗菌材料的研究、开发和生产工作，以减少因使用塑料制品而发生的细菌感染。

聚丙烯作为一种无毒塑料，因密度小、价格低及良好的加工性能，被广泛应用于家用电器等各领域。但是聚丙烯和其他塑料一样易被各种有害细菌污染，在适合情况下，更易繁殖细菌。现在普遍采用添加抗菌剂来提高聚丙烯的抗菌性能。目前常用的塑料抗菌剂可分为有机抗菌剂和无机抗菌剂，有机抗菌剂主要有醚类、苯酚类、联苯醚类、季铵盐类等，其特点是杀菌速度快，但抗菌有效期短、耐热性能差。无机抗菌剂主要为银、锌、钛等离子及其化合物，其特点是耐热性好、安全性高、抗菌有效期长等。例如中国专利CN101089038A公开了纳米银添加聚丙烯得到一种抗菌率大于99％聚丙烯复合材料；中国专利CN1699459A公开了一种载银纳米氧化物抗菌聚丙烯给水管材及其制备方法。上述专利涉及纳米银、载银纳米氧化物抗菌剂在聚丙烯中的应用，并取得一定成果。但银系抗菌剂也存在很多缺点，如易变色，耐热性差，制造困难，成本高，在塑料中使用工艺复杂等，另外贵金属毒害性还有争议。在机械性能方面，聚丙烯在低温或高应变速率下，由于吸收的冲击能来不及及时传递而导致材料耐冲击能力差、缺口敏感性强，从而大大限制了聚丙烯作为工程材料和结构材料的应用。为优化聚丙烯性能，进一步扩大其应用范围，国内外都进行了大量的聚丙烯增强增韧改性的研究开发工作，已在多相共聚和共混改性方面取得了一定成果。例如中国专利CN201110308569.0公开了一种利用橡胶磺化增韧聚丙烯材料；中国专利CN201010214965.2公开了一种利用丁苯橡胶增韧改性聚丙烯材料及其制备方法；日本专利特开平6-190991公开了一种高密度聚乙烯／聚丙烯粘合复合材料；美国专利US20020010241A1公开了一种由聚丙烯和超高分子量聚乙烯组成的聚烯烃组合物。虽然上述专利报道了聚丙烯增韧改性，但是公开的报道中并没有涉及聚丙烯力学性能和抗菌两方面的研究。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种增强增韧抗菌聚丙烯组合物及其制备方法。该组合物利用添加无机抗菌剂赋予聚丙烯优异的抗菌性能的同时，通过添加超长链高分子提高了聚丙烯的拉伸强度和缺口冲击强度。

在聚丙烯增韧改性研究中，最常用的增韧手段就是在塑料基体中引入柔性聚合物，当体系受到外力冲击时，通过引发柔性聚合物周围基体的银纹及剪切屈服吸收大量冲击能，从而提高基体的韧性。但这种方法存在致命的弱点，即虽然聚丙烯基体的韧性提高了，但往往造成拉伸强度和硬度的降低；另一方面，对于添加无机抗菌剂的聚丙烯体系，引入柔性聚合物很容易在无机抗菌剂粒子表面形成包覆层，降低无机抗菌剂的抗菌效率。因此，简单的在无机抗菌剂／聚丙烯体系中添加柔性聚合物，虽然在一定程度上提高聚丙烯的韧性，但是在很大程度上以牺牲无机抗菌剂的抗菌效率为代价。因此，在保证无机抗菌剂优异抗菌性能的同时，如何提高聚丙烯力学性能是抗菌聚丙烯材料研究的难点之一。

很多研究者采用在聚丙烯基体中引入超长链高分子，利用超长分子链在基体中形成物理缠结的骨架结构，当材料受到外力作用时，基体中这种缠结的骨架吸收并传递冲击能，以起到增强增韧的作用。例如，利用分子量极高的聚乙烯改性聚丙烯，使其与聚丙烯熔融共混形成线形互穿网络或物理交联网络，当材料在外力作用下，网络发生大变形，吸收外界能量，起到增强增韧的效果。但超高分子量聚乙烯分子量很长，彼此之间相互缠结，即使在熔点温度以上，也保持弹性体的状态而不具有流动性。