专利名称：一种抗菌塑料及其制备方法
一种抗菌塑料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及高分子塑料技术领域，具体 地涉及一种抗菌塑料及其制备方法。
背景技术：
目前抗菌塑料的制法主要是通过添加少量抗菌剂共混复合而成，其有效成分是抗菌剂，这些抗菌剂分为无机抗菌剂和有机抗菌剂，因无机抗菌剂在塑料热成型过程中稳定，应用较普遍，但是大多数无机抗菌剂为重金属离子，如纳米银，对人体毒性较大，且会造成环境污染。有机类抗菌剂主要品种有香醛、乙基香草醛类化合物、季胺盐类和双胍类等，有机类抗菌剂耐温性差，长期使用有溶出、析出现象。聚对苯二甲酸乙二醇酯(PBT)是由I. 4-丁二醇与对苯二甲酸或者对苯二甲酸酯聚缩合而成，并经由混炼程序制成的乳白色半透明到不透明、结晶型热塑性聚酯树脂。PBT树脂是通用工程塑料中工业化最晚而发展最快的一个品种。PBT树脂具有高耐热性、韧性、耐疲劳性，自润滑、低摩擦系数，耐候性、吸水率低等优良的综合性能，但纯PBT树脂缺口冲击强度低，成型收缩率大。故常采用玻璃纤维或无机填充改性。市售改性级聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂(PBT树脂)的粘度较高，且PBT树脂比重较大，较难得到高填充的PBT复合材料，因此以PBT树脂制备的抗菌材料很难取得良好的抗菌效果。
发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种抗菌塑料，所述抗菌塑料包含质量分数为45-95 %的聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、4-50 %的甲壳素纤维、O. 2-3 %的相容剂、
O.1-0. 5%抗氧剂。优选地，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂的质量分数为46. 5-94. 7%。优选地，所述甲壳素纤维为β -甲壳素，更好地，所述抗菌剂为从鱿鱼软骨提取的β -甲壳素。优选地，所述相容剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。可选地，所述抗氧剂为酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂或酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的混合物；优选地，所述酚类抗氧剂为四[β_(3’，5’ - 二叔丁基-4’ -羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，所述亚磷酸酯类抗氧剂为(2，4 二叔丁基苯基)亚磷酸三酯。本发明还提供一种抗菌塑料的制备方法，包括以下步骤以CBT树脂为基体，按组分加入甲壳素纤维、相容剂和抗氧剂，混合均匀；将混合均匀后的物料进行挤出造粒，得到颗粒抗菌塑料。具体实施时，所述混合均匀后的物料通过双螺杆挤出机进行挤出造粒。具体实施时，所述双螺杆挤出机进行挤出造粒的工艺参数设置如下一区温度为120-140°C，二区温度为160-190°C，三区温度为190-21 (TC，四区温度为210_230°C，五区温度为210-230°C，六区温度为210-230°C，七区温度为230_250°C;主机转速为300-350rpm。本发明的抗菌塑料以CBT树脂作为塑料基材，CBT树脂是聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT树脂)的低分子量环状低聚物，CBT树脂具有大环寡聚酯结构，是不同低分子量环状齐聚物的混合物，它可在受热的条件下反应聚合成高分子量的PBT树脂。CBT树脂在加热时，会变得象水一样，粘度极低，200 V时其熔体粘体低至18MPa. s，本发明利用其低粘的特点，通过加入甲壳素作为抗菌剂以得到高填充的复合抗菌塑料。甲壳素是自然界广泛存在的氨基多糖，甲壳素是天然的抗菌物质，具有较好的抗菌性能。与其它的消毒剂相比，壳聚糖具有杀菌能力强、抗菌能力广泛、对哺乳动物无细胞毒性等优点。自然界的甲壳素有三种晶型，α、β、Υ-晶型，其中甲壳素分子链间以相互平行的方式排列，属于单斜晶系。因为β_甲壳素分子的平行晶体结构，将自然界得到的β-甲壳素粉碎后就可得到其短纤维。本发明以甲壳素纤维作为抗菌剂，加入到CBT树脂中，可获得高填充率。本发明在制备过程中，首先以低粘度的CBT树脂作为基材，加入甲壳素纤维、相容剂和抗氧剂后混合均匀，再通过双螺杆挤出机进行挤出造粒，在加热的条件下，CBT树脂聚合成高分子量的PBT树脂，得到抗菌PBT塑料。 通过使用根据本发明的抗菌塑料及其制备方法，具有如下有益效果本发明的高填充甲壳素纤维增强抗菌PBT塑料，抗菌剂为天然生物纤维甲壳素，在增强材料机械性能的同时，还具有良好的抗菌性能，满足长效抗菌的要求，并且无毒、环保。本发明的高填充甲壳素纤维增强抗菌PBT塑料的制备方法，采用双螺杆挤出机进行熔融混合反应挤出造粒，整个工艺简单、环保。本发明的高填充甲壳素纤维增强抗菌PBT塑料可以得到高达50%填充的PBT复合材料。
具体实施方式下面结合实施例对本发明进行详细说明。实施例I :一种抗菌塑料，质量配比如下聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂95%、甲壳素纤维4.7%、相容剂Y-氨丙基三乙氧基硅烷0.2%、抗氧剂四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯O. 1%。其制备过程如下(I)按质量百分比称取组分CBT树脂(采用Cyclics公司的CBT160)质量比95%;甲壳素纤维质量比4. 7% ;相容剂Y-氨丙基三乙氧基硅烷(采用晨光化工KH-550)质量比
0.2%;抗氧剂1010(即四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯)质量比 O. I；(2)将上述物料在高速混合机中混合10分钟；(3)将混合均匀的物料置于双螺杆挤出机中，经熔融混合挤出造粒，双螺杆挤出机的工艺参数设置如下一区温度为120-140°C，二区温度为160-190°C，三区温度为190-21 (TC，四区温度为210-230°C，五区温度为210_230°C，六区温度为210_230°C，七区温度为230-250°C ;主机转速为300-350rpm。实施例2 一种抗菌塑料，质量配比如下
聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂80%、甲壳素纤维18. 5%、相容剂I. 2%、抗氧剂四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯0.3%。其制备过程如下(I)按质量百分比称取组分CBT树脂(采用Cyclics公司的CBT160)质量比80%;甲壳素纤维质量比18. 5%;相容剂Y-氨丙基三乙氧基硅烷(采用晨光化工KH-550)质量比1.2%;抗氧剂1010(即四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯)质量比 O. 3% ；(2)将上述物料在高速混合机中混合10分钟；(3)将混合均匀的物料置于双螺杆挤出机中，经熔融混合挤出造粒，双螺杆挤出机的工艺参数设置如下一区温度为120-140°C，二区温度为160-190°C，三区温度为190-210°C，四区温度为210-230 °C，五区温度为210_230°C，六区温度为210_230°C，七区温度为230-250°C ;主机转速为300-350rpm。 实施例3 一种抗菌塑料，质量配比如下聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂60%、甲壳素纤维37. 6%、相容剂Y-氨丙基三乙氧基硅烷2%、抗氧剂(2，4 二叔丁基苯基)亚磷酸三酯O. 4%。其制备过程如下(I)按质量百分比称取组分CBT树脂(采用Cyclics公司的CBT160)质量比60%;甲壳素纤维质量比37.6% ;相容剂Y-氨丙基三乙氧基硅烷(采用晨光化工KH-550)质量比2% ;抗氧剂(2，4 二叔丁基苯基)亚磷酸三酯质量比O. 4% ;(2)将上述物料在高速混合机中混合10分钟；(3)将混合均匀的物料置于双螺杆挤出机中，经熔融混合挤出造粒，双螺杆挤出机的工艺参数设置如下一区温度为120-140°C，二区温度为160-190°C，三区温度为190-21 (TC，四区温度为210-230°C，五区温度为210_230°C，六区温度为210_230°C，七区温度为230-250°C ;主机转速为300-350rpm。实施例4:一种抗菌塑料，质量配比如下聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂50%、甲壳素纤维46.5%、相容剂Y-氨丙基三乙氧基硅烷3%、抗氧剂(2，4 二叔丁基苯基)亚磷酸三酯O. 5%。其制备过程如下(I)按质量百分比称取组分CBT树脂(采用Cyclics公司的CBT160)质量比50%;甲壳素纤维质量比46. 5%;相容剂Y-氨丙基三乙氧基硅烷质量比3%;抗氧剂(2，4 二叔丁基苯基)亚磷酸三酯质量比O. 5% ;(2)将上述物料在高速混合机中混合10分钟；(3)将混合均匀的物料置于双螺杆挤出机中，经熔融混合挤出造粒，双螺杆挤出机的工艺参数设置如下一区温度为120-140°C，二区温度为160-190°C，三区温度为190-21 (TC，四区温度为210-230°C，五区温度为210_230°C，六区温度为210_230°C，七区温度为230-250°C ;主机转速为300-350rpm。下面对上述实施例制得的抗菌塑料颗粒进行性能测试
将按上述实施例制得的抗菌塑料颗粒事先在200 210°C的鼓风烘箱中交联4小时，然后再将交联干燥好的颗粒材料在注射机上进行注射成型制样，注射成型模温控制在800C，注塑成型温度控制在230-270°C。拉伸性能测试按IS0527-2进行，试样尺寸为150 X 10 X 4，拉伸速度为50mm/min ；弯曲性能测试按IS0178进行，试样尺寸为80 X 10 X 4，拉伸速度为2mm/min，跨距为64mm，简支梁冲击强度按IS0179进行，试样尺寸为55X6X4，缺口深度为试样厚度的三分之一。材料的综合力学性能通过测试所得的拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、弯曲模量以及冲击强度数值进行评判。PBT树脂及实施例1-4的配方及机械性能对照表如表I所示。表I
权利要求
1.一种抗菌塑料，其特征在于所述抗菌塑料包含质量分数为45-95%的聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、4-50%的甲壳素纤维、O. 2-3%的相容剂、O. 1-0. 5%抗氧剂。
2.根据权利要求I所述的抗菌塑料，其特征在于所述聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂的质量分数为46. 5-94. 7%。
3.根据权利要求I所述的抗菌塑料，其特征在于所述甲壳素纤维为β-甲壳素。
4.根据权利要求3所述的抗菌塑料，其特征在于所述抗菌剂为从鱿鱼软骨提取的β -甲壳素。
5.根据权利要求I所述的抗菌塑料，其特征在于所述相容剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。
6.根据权利要求I所述的抗菌塑料，其特征在于所述抗氧剂为酚类抗氧剂或亚磷酸 酯类抗氧剂或酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的混合物。
7.根据权利要求6所述的抗菌塑料，其特征在于所述酚类抗氧剂为四[β-(3’，5’ - 二叔丁基-4’ -羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，所述亚磷酸酯类抗氧剂为(2，4 二叔丁基苯基)亚磷酸三酯。
8.一种抗菌塑料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤 以CBT树脂为基体，按组分比例加入甲壳素纤维、相容剂和抗氧剂，混合均匀； 将混合均匀后的物料进行挤出造粒，得到颗粒抗菌塑料。
9.根据权利要求8所述的抗菌塑料的制备方法，其特征在于，所述混合均匀后的物料通过双螺杆挤出机进行挤出造粒。
10.根据权利要求9所述的抗菌塑料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机进行 挤出造粒的工艺参数设置如下一区温度为120-140°C，二区温度为160-190°C，三区温度为190-210°C，四区温度为210-230°C，五区温度为210_230°C，六区温度为210_230°C，七区温度为230-250°C ;主机转速为300-350rpm。
全文摘要
本发明提供了一种抗菌塑料及其制备方法，所述抗菌塑料包含质量分数为45-95％的聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、4-50％的甲壳素纤维、0.2-3％的相容剂、0.1-0.5％抗氧剂。本发明具有如下有益效果本发明的高填充甲壳素纤维增强抗菌PBT塑料，抗菌剂为天然生物纤维甲壳素，在增强材料机械性能的同时，还具有良好的抗菌性能，满足长效抗菌的要求，并且无毒、环保。本发明的高填充甲壳素纤维增强抗菌PBT塑料的制备方法，采用双螺杆挤出机进行熔融混合反应挤出造粒，整个工艺简单、环保。本发明的高填充甲壳素纤维增强抗菌PBT塑料可以得到高达50％填充的PBT复合材料。
文档编号B29C47/92GK102796355SQ20111017970
公开日2012年11月28日 申请日期2011年6月29日 优先权日2011年6月29日
发明者刘若鹏, 赵治亚, 法布里齐亚, 黄新政 申请人:深圳光启高等理工研究院, 深圳光启创新技术有限公司