一种抗菌辐照交联聚乙烯发泡材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及发泡聚乙烯领域，具体涉及一种抗菌辐照交联聚乙烯发泡材料及其制备方法。

背景技术：

2.目前聚乙烯发泡材料主要是通过添加抗菌剂来实现材料的抗菌目的，常用的抗菌剂大致可分为无机和有机两大类，两者均是通过化学或化学键键合作用影响细菌合霉菌的细胞壁、细胞膜或者核内功能蛋白质的活性，导致其丧失生长和繁殖能力。有机抗菌剂虽有速效、防霉抗菌效果优良等特点，但其耐热性较差、抗菌效果持续时间较短。无机抗菌剂有着良好的可靠性、耐温性，经久耐用性比较好，广泛应用于各种塑料制品中。然而，无机抗菌剂易团聚、与塑料基体相容性较差、易转化为氧化银而使其制品发黄或变黑。
3.为解决无机抗菌剂与基体材料相容性差的问题，专利cn107602977a提供了一种解决方法，以纳米银-无机载体复合物作为防霉抗菌剂，结合分步造粒的方式，解决了纳米银易团聚以及与材料融合度差的问题。但该专利并不完美，无机载体并不能完全解决纳米银易于团聚难以分散的问题，抗菌剂在材料中的分布可能并不均匀，若想达到理想防霉抗菌效果，抗菌剂的使用量较大。
4.因此，如何解决上述现有技术存在的不足，便成为本发明所要研究解决的课题。

技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种抗菌辐照交联聚乙烯发泡材料及其制备方法。
6.为达到上述目的，本发明于材料层面采用的技术方案是：
7.一种抗菌辐照交联聚乙烯发泡材料，其原料包括以下质量份数的组分：
8.低密度聚乙烯50～70份；
9.聚烯烃弹性体5～10份；
10.发泡剂2～10份；
11.发泡助剂1～5份；
12.交联剂0.5～2份；
13.改性抗菌剂0.5～2份；
14.无机粉体1～10份；
15.母粒1～10份；
16.其中，所述低密度聚乙烯的熔体流动速率mi＝1～3g/10min；
17.所述聚烯烃弹性体为乙烯与辛烯的共聚物，其中辛烯含量为20～30％(质量百分比)，密度为0.865～0.895g/cm3；
18.所述改性抗菌剂为经偶联剂改性的纳米银抗菌剂，所述偶联剂为硅烷偶联剂、铝酸脂偶联剂、钛酸酯偶联剂中的一种或其混合物。
19.上述技术方案中的有关内容说明如下：
20.1.进一步的方案中，其原料包括以下质量份数的组分：
21.低密度聚乙烯60～70份；
22.聚烯烃弹性体8～10份；
23.发泡剂5～8份；
24.发泡助剂1.5～3份；
25.交联剂0.5～1份；
26.改性抗菌剂1～2份；
27.无机粉体1～5份；
28.母粒5～8份。
29.2.进一步的方案中，所述交联剂为taic、tac、tmptma的一种或其混合物。交联剂的加入可降低辐照剂量，减少辐照对材料性能的损伤。
30.3.进一步的方案中，所述发泡剂为偶氮二甲酰胺、偶氮二甲酸二异丙酯、偶氮二异丁氰中的一种。以偶氮二甲酰胺为佳，且可根据所需发泡倍率不同调节发泡剂的含量。
31.4.进一步的方案中，所述发泡助剂为氧化锌或硬脂酸锌或两者的复配物，复配物质量比为1:1～1:10。
32.5.进一步的方案中，所述无机粉体为沸石、二氧化硅、氧化铈、二氧化钛、碳酸钙中的一种。
33.为达到上述目的，本发明于方法层面采用的技术方案是：
34.一种抗菌辐照交联聚乙烯发泡材料的制备方法，包括：
35.步骤一、改性抗菌剂的制备
36.首先，将纳米银抗菌剂在120～140℃下干燥2～3小时，并将偶联剂与丙酮按1:1～1:4的质量比在60～70℃下搅拌稀释；
37.然后，将干燥后的纳米银抗菌剂与稀释后的偶联剂按100:1～5的质量比搅拌10～15min至搅拌均匀，然后加热至75～85℃，并继续搅拌10～15min去除丙酮；
38.通过上述操作使偶联剂均匀包覆在纳米银抗菌剂表面，获得改性抗菌剂；
39.步骤二、抗菌母粒的制备
40.首先，将步骤一中制备获得的改性抗菌剂与无机粉体混合搅拌 10～15min，获得混合粉体；
41.然后，将所述混合粉料与低密度聚乙烯、聚烯烃弹性体、发泡剂、发泡助剂、交联剂和母粒按比例投入到密炼挤出机中，其中密炼温度 115～130℃，挤出温度120～130℃，获得抗菌母粒；
42.步骤三、母片的制备
43.将步骤二中挤出得到的抗菌母粒投入单螺杆挤出机，挤出母片；
44.步骤四、辐照交联
45.将步骤三中挤出得到的母片按8～15mrad的辐照剂量进行辐照，得到交联后的母片；
46.步骤五、高温发泡
47.将步骤四中得到的交联后的母片在垂直发泡炉中进行高温发泡，其中水平区的预热温度为140～160℃，垂直区的发泡温度为220～260℃，发泡时间 3～5min，发泡后得到抗
菌辐照交联聚乙烯发泡材料的成型制品。
48.上述技术方案中的有关内容说明如下：
49.1.上述方案中，步骤三中，抗菌母粒投入单螺杆挤出机的主喂料料斗，挤出机端部安装符合要求的模头，挤出母片。
50.2.上述方案中，步骤四中，具体辐照剂量根据产品规格和厚度进行调节。
51.3.进一步的方案中，所述交联剂为taic、tac、tmptma的一种或其混合物。
52.4.进一步的方案中，所述发泡剂为偶氮二甲酰胺、偶氮二甲酸二异丙酯、偶氮二异丁氰中的一种；所述发泡助剂为氧化锌或硬脂酸锌或两者的复配物，复配物质量比为1:1～1:10。
53.5.进一步的方案中，所述无机粉体为沸石、二氧化硅、氧化铈、二氧化钛、碳酸钙中的一种。
54.本发明的工作原理及优点如下：
55.本发明通过对纳米银抗菌剂进行表面改性处理，成功解决了纳米银抗菌剂易团聚以及与材料融合度差的难题。通过将处理后的偶联剂与纳米银抗菌剂进行混合，使其均匀分散在抗菌剂表面，大大改善了纳米银颗粒的团聚现象，使改性后的抗菌剂能够均匀分散在基体中。
56.纳米银抗菌剂耐热性好，无需考虑加工过程中抗菌剂受热分解失效的问题。抗菌剂中的ag
+
通过接触反应造成微生物活性成分破坏或产生阻碍。当微量ag
+
到达微生物细胞膜时，因后者带有负电荷，依靠库仑力，使二者牢固吸附，ag
+
穿透细胞壁进入细胞内，使蛋白质凝固，破坏细胞合成酶活性，细胞丧失分裂增殖能力而死亡。另外，ag
+
也能破坏微生物电子传输系统、呼吸系统、物质传送系统。在整个过程中，ag
+
几乎不消耗，决定了抗菌剂的长效性。
57.本发明采用干混合法对偶联剂进行预处理，然后将处理后的偶联剂与纳米银抗菌剂进行加热高速搅拌，除去溶剂，得到改性后的抗菌剂。并通过将纳米银抗菌剂与无机粉体混合，完美解决了纳米银抗菌剂难以分散的问题。综上，本发明的抗菌辐照交联聚乙烯发泡材料具有抗菌效果优异、产品质轻、发泡性能好、无毒、无异味等优点。
附图说明
58.附图1为本发明实施例制备方法的流程示意图。
具体实施方式
59.下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
60.以下将以图式及详细叙述对本案进行清楚说明，任何本领域技术人员在了解本案的实施例后，当可由本案所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本案的精神与范围。
61.本文的用语只为描述特定实施例，而无意为本案的限制。关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
62.关于本文中所使用的用词(terms)，除有特别注明外，通常具有每个用词使用在此领域中、在本案内容中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述本案的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本案描述上额外的引导。
63.参见附图1所示，一种抗菌辐照交联聚乙烯发泡材料的制备方法，包括：
64.步骤一、改性抗菌剂的制备
65.首先，将纳米银抗菌剂在120～140℃下干燥2～3小时，并将偶联剂与丙酮按1:1～1:4的质量比在60～70℃下搅拌稀释；
66.然后，将干燥后的纳米银抗菌剂与稀释后的偶联剂按100:1～5的质量比搅拌10～15min至搅拌均匀，然后加热至75～85℃，并继续搅拌10～15min去除丙酮；
67.通过上述操作使偶联剂均匀包覆在纳米银抗菌剂表面，获得改性抗菌剂；
68.步骤二、抗菌母粒的制备
69.首先，将步骤一中制备获得的改性抗菌剂与无机粉体混合搅拌 10～15min，获得混合粉体；
70.然后，将所述混合粉料与低密度聚乙烯、聚烯烃弹性体、发泡剂、发泡助剂、交联剂和母粒按比例投入到密炼挤出机中，其中密炼温度 115～130℃，挤出温度120～130℃，获得抗菌母粒；
71.步骤三、母片的制备
72.将步骤二中挤出得到的抗菌母粒投入单螺杆挤出机，挤出母片；
73.步骤四、辐照交联
74.将步骤三中挤出得到的母片按8～15mrad的辐照剂量进行辐照，得到交联后的母片；
75.步骤五、高温发泡
76.将步骤四中得到的交联后的母片在垂直发泡炉中进行高温发泡，其中水平区的预热温度为140～160℃，垂直区的发泡温度为220～260℃，发泡时间 3～5min，发泡后得到抗菌辐照交联聚乙烯发泡材料的成型制品。
77.具体的，以下通过对不同组分配方的实施例和对比例进行测试，以说明本案的技术效果。
78.实施例1：
79.低密度聚乙烯60份，聚烯烃弹性体10份，发泡剂偶氮二甲酰胺5份，氧化锌2.5份，taic 0.5份，改性抗菌剂0.5份，沸石粉3份，母粒6份，所用偶联剂为硅烷偶联剂；
80.实施例2：
81.低密度聚乙烯60份，聚烯烃弹性体10份，发泡剂偶氮二甲酰胺5份，氧化锌2.5份，tac 0.5份，改性抗菌剂1份，二氧化硅3份，母粒6份，所用偶联剂为铝酸脂偶联剂；
82.实施例3：
83.低密度聚乙烯70份，聚烯烃弹性体10份，发泡剂偶氮二甲酰胺5份，硬脂酸锌1.5份，tmptma 0.5份，改性抗菌剂1.5份，氧化铈3份，母粒6份，所用偶联剂为钛酸酯偶联剂；
84.实施例4：
85.低密度聚乙烯70份，聚烯烃弹性体10份，发泡剂偶氮二甲酰胺5份，硬脂酸锌1.5份，taic 0.5份，改性抗菌剂2份，二氧化钛3份，母粒6 份，所用偶联剂为钛酸酯偶联剂；
86.对比例1：
87.低密度聚乙烯50份，聚烯烃弹性体10份，发泡剂偶氮二甲酰胺5份，硬脂酸锌1.5份，taic 0.5份，未改性的纳米银抗菌剂1份，碳酸钙3份，母粒6份；
88.对比例2
89.低密度聚乙烯50份，聚烯烃弹性体10份，发泡剂偶氮二甲酰胺5份，硬脂酸锌1.5份，taic 0.5份，改性抗菌剂0.1份，二氧化硅3份，母粒6 份；
90.对比例3：
91.低密度聚乙烯50份，聚烯烃弹性体10份，发泡剂偶氮二甲酰胺5份，硬脂酸锌1.5份，taic 0.5份，氧化铈3份，母粒6份。
92.将实施例1～4与对比例1～3按qb/t 2519-2003规定的试验方法进行抗菌性能测试，同时对抗菌ixpe的发泡倍率进行了测试，测试结果如下表所示。
93.表1
[0094][0095][0096]
由表1可知，实施例1～4相较与对比例1～3均实现了较高的抗菌率，且改性抗菌剂用量越多，抗菌效果越明显。通过对比可知实施例3的抗菌效果最佳，泡棉的发泡倍率也更高，这是因为ce离子本身也具有一定的抗菌特性。另外，氧化铈可作为成核剂，促进发泡过程中气泡的非均相成核，因此有助于提升泡棉的发泡倍率，这一现象在对比例3中也得到证实。
[0097]
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种抗菌辐照交联聚乙烯发泡材料，其特征在于：其原料包括以下质量份数的组分：低密度聚乙烯 50~70份；聚烯烃弹性体 5~10份；发泡剂 2~10份；发泡助剂 1~5份；交联剂 0.5~2份；改性抗菌剂 0.5~2份；无机粉体 1~10份；母粒 1~10份；其中，所述低密度聚乙烯的熔体流动速率mi=1~3g/10min；所述聚烯烃弹性体为乙烯与辛烯的共聚物，其中辛烯含量为20~30%（质量百分比），密度为0.865~0.895g/cm3；所述改性抗菌剂为经偶联剂改性的纳米银抗菌剂，所述偶联剂为硅烷偶联剂、铝酸脂偶联剂、钛酸酯偶联剂中的一种或其混合物。2.根据权利要求1所述的抗菌辐照交联聚乙烯发泡材料，其特征在于：其原料包括以下质量份数的组分：低密度聚乙烯 60~70份；聚烯烃弹性体 8~10份；发泡剂 5~8份；发泡助剂 1.5~3份；交联剂 0.5~1份；改性抗菌剂 1~2份；无机粉体 1~5份；母粒 5~8份。3.根据权利要求1或2所述的抗菌辐照交联聚乙烯发泡材料，其特征在于：所述交联剂为taic、tac、tmptma的一种或其混合物。4.根据权利要求1或2所述的抗菌辐照交联聚乙烯发泡材料，其特征在于：所述发泡剂为偶氮二甲酰胺、偶氮二甲酸二异丙酯、偶氮二异丁氰中的一种。5.根据权利要求4所述的抗菌辐照交联聚乙烯发泡材料，其特征在于：所述发泡助剂为氧化锌或硬脂酸锌或两者的复配物，复配物质量比为1:1~1:10。6.根据权利要求1或2所述的抗菌辐照交联聚乙烯发泡材料，其特征在于：所述无机粉体为沸石、二氧化硅、氧化铈、二氧化钛、碳酸钙中的一种。7.一种抗菌辐照交联聚乙烯发泡材料的制备方法，用于制备权利要求1或2中的抗菌辐照交联聚乙烯发泡材料，其特征在于：包括：步骤一、改性抗菌剂的制备首先，将纳米银抗菌剂在120~140℃下干燥2~3小时，并将偶联剂与丙酮按1:1~1:4的质量比在60~70℃下搅拌稀释；然后，将干燥后的纳米银抗菌剂与稀释后的偶联剂按100:1~5的质量比搅拌10~15min至搅拌均匀，然后加热至75~85℃，并继续搅拌10~15min去除丙酮；
通过上述操作使偶联剂均匀包覆在纳米银抗菌剂表面，获得改性抗菌剂；步骤二、抗菌母粒的制备首先，将步骤一中制备获得的改性抗菌剂与无机粉体混合搅拌10~15min，获得混合粉体；然后，将所述混合粉料与低密度聚乙烯、聚烯烃弹性体、发泡剂、发泡助剂、交联剂和母粒按比例投入到密炼挤出机中，其中密炼温度115~130℃，挤出温度120~130℃，获得抗菌母粒；步骤三、母片的制备将步骤二中挤出得到的抗菌母粒投入单螺杆挤出机，挤出母片；步骤四、辐照交联将步骤三中挤出得到的母片按8~15mrad的辐照剂量进行辐照，得到交联后的母片；步骤五、高温发泡将步骤四中得到的交联后的母片在垂直发泡炉中进行高温发泡，其中水平区的预热温度为140~160℃，垂直区的发泡温度为220~260℃，发泡时间3~5min，发泡后得到抗菌辐照交联聚乙烯发泡材料的成型制品。8.根据权利要求7所述的抗菌辐照交联聚乙烯发泡材料的制备方法，其特征在于：所述交联剂为taic、tac、tmptma的一种或其混合物。9.根据权利要求7所述的抗菌辐照交联聚乙烯发泡材料的制备方法，其特征在于：所述发泡剂为偶氮二甲酰胺、偶氮二甲酸二异丙酯、偶氮二异丁氰中的一种；所述发泡助剂为氧化锌或硬脂酸锌或两者的复配物，复配物质量比为1:1~1:10。10.根据权利要求7所述的抗菌辐照交联聚乙烯发泡材料的制备方法，其特征在于：所述无机粉体为沸石、二氧化硅、氧化铈、二氧化钛、碳酸钙中的一种。

技术总结

一种抗菌辐照交联聚乙烯发泡材料，原料包括：低密度聚乙烯50~70份；聚烯烃弹性体5~10份；发泡剂2~10份；发泡助剂1~5份；交联剂0.5~2份；改性抗菌剂0.5~2份；无机粉体1~10份；母粒1~10份。制备方法包括：一、通过使偶联剂均匀包覆在纳米银抗菌剂表面获得改性抗菌剂；二、将改性抗菌剂与无机粉体混合搅拌，并加入低密度聚乙烯、聚烯烃弹性体、发泡剂、发泡助剂、交联剂和母粒，密炼挤出获得抗菌母粒；三、将抗菌母粒投入单螺杆挤出机挤出母片；四、将母片按8~15Mrad的辐照剂量进行辐照；五、高温发泡得到抗菌辐照交联聚乙烯发泡材料的成型制品。本发明解决了纳米银抗菌剂难分散的问题，制得的材料具有抗菌效果优异、产品质轻、发泡性能好、无毒、无异味等优点。无异味等优点。无异味等优点。