本發明涉及塑料材料加工技術領域，具體涉及一種抗菌聚丙烯復合材料及其制備方法。
背景技術：
聚丙烯(PP)作為一種通用型熱塑性塑料，具有密度小、耐熱性好、易加工成型、熱變形溫度高、價廉等特點，使其應用范圍非常廣泛。特別是近年來隨著塑料改性技術的提高與發展，聚丙烯已被廣泛用于食品包裝、紡織、生物醫藥、醫療設備等領域，這些領域必須避免細菌或真菌的感染和疾病的傳播。所以，聚丙烯材料的表面抗菌改性具有實際的價值和意義。
現有技術中，聚丙烯材料表面抗菌改性的方法有表面接枝和共混兩大類。表面接枝改性是通過在聚丙烯材料表面用化學接枝法、表面光接枝法或輻射接枝法把具有抗菌功能的基團或聚合物鏈段接枝到材料表面。這種方法雖然抗菌改性效果及長效性較好，但工序復雜、成本較高，容易在制品的表面殘留化學藥品，而且往往容易在表面留存或者粘附細菌或者油污材料，而且難以洗滌。
技術實現要素：
針對現有技術不足，本發明提供一種抗菌聚丙烯復合材料及其制備方法，解決了現有技術中聚丙烯材料表面容易粘附細菌或者油污的技術問題。
為實現以上目的，本發明的技術方案通過以下技術方案予以實現：
一種抗菌聚丙烯復合材料，所述抗菌聚丙烯復合材料由以下重量份的原料制成：聚丙烯65～85份、改性納米二氧化硅分散液10～15份、硅酮5～10份、山梨醇2～3份、助劑0.7～1.1份。
優選的，所述聚丙烯為均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的一種，且其熔融指數均為0.5～50g/min。
優選的，所述助劑為抗氧劑168、抗氧劑1010、潤滑劑EBS、耐候劑3808PP5中的至少一種。
一種抗菌聚丙烯復合材料的制備方法，包括以下步驟：
S1、按照原料重量份稱取各個原料；
S2、將山梨醇加入改性納米二氧化硅分散液中，攪拌均勻，得到混合液備用；
S3、將聚丙烯和硅酮加入到混料機中，在80～150r/min的轉速下攪拌2～4min，隨后加入助劑，繼續攪拌2～4min，得到混合物料；
S4、將混合物料加入雙螺桿擠出機中，再通過雙螺桿擠出機的噴淋裝置將混合液加入到混合物料中，經熔融、擠出切粒即可。
優選的，步驟S4所述混合液通過所述噴淋裝置，利用加壓噴淋方式從所述噴淋裝置的側位螺桿加入到混合物料中。
優選的，步驟S4所述雙螺桿擠出機的螺桿轉速為100～200r/min，螺桿長徑比為35～45：1，擠出機溫度為195～215℃。
優選的，步驟S4所述雙螺桿擠出機設有一個抽真空口。
優選的，所述雙螺桿擠出機內的真空度為0.08以上。
優選的，所述改性納米二氧化硅分散液的制備方法為：
S1、將納米二氧化硅和乙醇按照質量比1：3～1：6的比例混合，超聲分散5～10min，得到分散液待用；
S2、按照納米二氧化硅質量的1～3％稱取硅烷偶聯劑加入到步驟S1制得的分散液中，超聲分散5～10min，即制得改性納米二氧化硅分散液。
優選的，所述納米二氧化硅和乙醇按照質量比1：5的比例混合。
本發明提供一種抗菌聚丙烯復合材料及其制備方法，與現有技術相比優點在于：
本發明通過添加表面改性納米二氧化硅，保證了聚丙烯復合材料表面聚集大量的改性納米二氧化硅，使得聚丙烯復合材料由原本的親油性變為親水性，通過納米效應減少有機污染物對聚丙烯復合材料表面的粘附作用，進而使得聚丙烯復合材料不粘附油污，容易洗滌；
本發明通過添加硅酮在聚丙烯體系中增強其表面遷移效應，使得體系中的山梨醇能持續不斷的往聚丙烯復合材料表面遷移析出，保持聚丙烯復合材料表面持續長久的防腐抗菌作用，遷移析出到聚丙烯復合材料表面的山梨醇和表面的改性納米二氧化硅形成吸附作用，使析出的山梨醇能持續的保存在聚丙烯復合材料表面不易被清洗掉，使得產品耐溶劑洗滌，使得聚丙烯復合材料能夠持久抗污抗菌；
本發明通過加入助劑，即抗菌劑和耐候劑，進而增強聚丙烯復合材料對細菌的抑制作用，配合硅酮的加入有利于抗菌劑的不斷析出到產品表面，產品表面的改性納米二氧化硅又有著較好的保存抗菌劑的作用；產品環保耐用；
本發明通過添加山梨醇和硅酮，使得山梨醇可以不斷通過硅酮的析出作用達到長期的對聚丙烯表面的防腐作用，防止細菌和其他有機物的腐蝕，降低產品表面污染；
本發明的材料對比普通改性聚丙烯材料，如表1所示。
表1不同聚丙烯復合材料表面光澤度性能指標
本發明抗菌聚丙烯復合材料在長期暴露在空氣中后，表面光澤降低幅度低于對比例，顯示除了明顯的耐污抗污作能用，而且本發明原材料易得，易于實現工業化生產。
具體實施方式
為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面結合本發明實施例對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
實施例1：
本實施例抗菌聚丙烯復合材料由以下重量份的原料制成：共聚聚丙烯70份、改性納米二氧化硅分散液15份、硅酮10份、山梨醇3份、助劑1份；其中共聚聚丙烯是由熔融指數為15～30g/min的共聚聚丙烯55份和熔融指數為30～50g/min的共聚聚丙烯15份混合而成，助劑由0.25份抗氧劑168、0.2份抗氧劑1010、0.3份潤滑劑EBS和0.25份耐候劑3808PP5混合而成；
其中改性納米二氧化硅分散液的制備方法為：
S1、將納米二氧化硅和乙醇按照質量比1：5的比例混合，超聲分散10min，得到分散液待用；
S2、按照納米二氧化硅質量的2％稱取硅烷偶聯劑加入到步驟S1制得的分散液中，超聲分散10min，即制得改性納米二氧化硅分散液。
本實施例抗菌聚丙烯復合材料的制備方法，包括以下步驟：
S1、按照本實施例原料重量份稱取各個原料；
S2、將山梨醇加入改性納米二氧化硅分散液中，攪拌均勻，得到混合液備用；
S3、將聚丙烯和硅酮加入到混料機中，在110r/min的轉速下攪拌3min，隨后加入助劑，繼續攪拌3min，得到混合物料；
S4、將混合物料加入雙螺桿擠出機中，再通過雙螺桿擠出機的噴淋裝置將混合液加入到混合物料中，經熔融、擠出切粒即可。
其中步驟S4混合液通過所述噴淋裝置，利用加壓噴淋方式從所述噴淋裝置的側位螺桿加入到混合物料中，雙螺桿擠出機的螺桿轉速為100r/min，螺桿長徑比為45：1，擠出機溫度為215℃；采用只一個抽真空口的雙螺桿擠出機，真空度達到0.1。
實施例2：
本實施例抗菌聚丙烯復合材料由以下重量份的原料制成：共聚聚丙烯85份、改性納米二氧化硅分散液11份、硅酮5份、山梨醇2份、助劑0.75份；
其中共聚聚丙烯是由熔融指數為15～30g/min的共聚聚丙烯65份和熔融指數為30～50g/min的共聚聚丙烯20份混合而成，助劑由0.25份抗氧劑168、0.2份抗氧劑1010和0.3份潤滑劑EBS混合而成；
其中改性納米二氧化硅分散液的制備方法為：
S1、將納米二氧化硅和乙醇按照質量比1：5的比例混合，超聲分散5min，得到分散液待用；
S2、按照納米二氧化硅質量的2％稱取硅烷偶聯劑加入到步驟S1制得的分散液中，超聲分散5min，即制得改性納米二氧化硅分散液。
本實施例抗菌聚丙烯復合材料的制備方法，包括以下步驟：
S1、按照本實施例原料重量份稱取各個原料；
S2、將山梨醇加入改性納米二氧化硅分散液中，攪拌均勻，得到混合液備用；
S3、將聚丙烯和硅酮加入到混料機中，在100r/min的轉速下攪拌3min，隨后加入助劑，繼續攪拌3min，得到混合物料；
S4、將混合物料加入雙螺桿擠出機中，再通過雙螺桿擠出機的噴淋裝置將混合液加入到混合物料中，經熔融、擠出切粒即可。
其中步驟S4混合液通過所述噴淋裝置，利用加壓噴淋方式從所述噴淋裝置的側位螺桿加入到混合物料中，雙螺桿擠出機的螺桿轉速為100r/min，螺桿長徑比為45：1，擠出機溫度為215℃；采用只一個抽真空口的雙螺桿擠出機，真空度達到0.1。
實施例3：
本實施例抗菌聚丙烯復合材料由以下重量份的原料制成：均聚聚丙烯65份、改性納米二氧化硅分散液10份、硅酮5份、山梨醇2份、助劑0.7份；其中助劑由0.35份抗氧劑168和0.35份潤滑劑EBS混合而成；
其中改性納米二氧化硅分散液的制備方法為：
S1、將納米二氧化硅和乙醇按照質量比1：3的比例混合，超聲分散5min，得到分散液待用；
S2、按照納米二氧化硅質量的1％稱取硅烷偶聯劑加入到步驟S1制得的分散液中，超聲分散5min，即制得改性納米二氧化硅分散液。
本實施例抗菌聚丙烯復合材料的制備方法，包括以下步驟：
S1、按照本實施例原料重量份稱取各個原料；
S2、將山梨醇加入改性納米二氧化硅分散液中，攪拌均勻，得到混合液備用；
S3、將聚丙烯和硅酮加入到混料機中，在80r/min的轉速下攪拌2min，隨后加入助劑，繼續攪拌2min，得到混合物料；
S4、將混合物料加入雙螺桿擠出機中，再通過雙螺桿擠出機的噴淋裝置將混合液加入到混合物料中，經熔融、擠出切粒即可。
其中步驟S4混合液通過所述噴淋裝置，利用加壓噴淋方式從所述噴淋裝置的側位螺桿加入到混合物料中，雙螺桿擠出機的螺桿轉速為100r/min，螺桿長徑比為35：1，擠出機溫度為195℃；采用只一個抽真空口的雙螺桿擠出機，真空度達到0.08。
實施例4：
本實施例抗菌聚丙烯復合材料由以下重量份的原料制成：均聚聚丙烯80份、改性納米二氧化硅分散液15份、硅酮10份、山梨醇3份、助劑1.1份；助劑由0.25份抗氧劑168、0.3份抗氧劑1010、0.3份潤滑劑EBS和0.25份耐候劑3808PP5混合而成；
其中改性納米二氧化硅分散液的制備方法為：
S1、將納米二氧化硅和乙醇按照質量比1：6的比例混合，超聲分散10min，得到分散液待用；
S2、按照納米二氧化硅質量的3％稱取硅烷偶聯劑加入到步驟S1制得的分散液中，超聲分散10min，即制得改性納米二氧化硅分散液。
本實施例抗菌聚丙烯復合材料的制備方法，包括以下步驟：
S1、按照本實施例原料重量份稱取各個原料；
S2、將山梨醇加入改性納米二氧化硅分散液中，攪拌均勻，得到混合液備用；
S3、將聚丙烯和硅酮加入到混料機中，在150r/min的轉速下攪拌4min，隨后加入助劑，繼續攪拌4min，得到混合物料；
S4、將混合物料加入雙螺桿擠出機中，再通過雙螺桿擠出機的噴淋裝置將混合液加入到混合物料中，經熔融、擠出切粒即可。
其中步驟S4混合液通過所述噴淋裝置，利用加壓噴淋方式從所述噴淋裝置的側位螺桿加入到混合物料中，雙螺桿擠出機的螺桿轉速為200r/min，螺桿長徑比為40：1，擠出機溫度為205℃；采用只一個抽真空口的雙螺桿擠出機，真空度達到0.12。
對比例：
本對比例聚丙烯復合材料由以下重量份的原料制成：共聚聚丙烯100份、助劑0.7份；其中共聚聚丙烯是由熔融指數為15～30g/min的共聚聚丙烯65份和熔融指數為30～50g/min的共聚聚丙烯35份混合而成，助劑由0.3份抗氧劑168、0.2份抗氧劑1010和0.2份耐候劑3808PP5混合而成；
本對比例聚丙烯復合材料按照常規方法制備而成。
根據相關檢測標準，對實施例1～4制得的抗菌聚丙烯復合材料及對比例制得的聚丙烯復合材料進行表面光澤度測試，結果如表2。
表2不同聚丙烯復合材料表面光澤度性能指標
從表2可看出實施例1～4制得的抗菌聚丙烯復合材料樣板的表面光澤降低幅度低于對比例，同時隨著納米分散液/山梨醇含量提高，表面耐污效果更為顯著。
綜上所述，本發明通過添加表面改性納米二氧化硅，保證了聚丙烯復合材料表面聚集大量的改性納米二氧化硅，使得聚丙烯復合材料由原本的親油性變為親水性，通過納米效應減少有機污染物對聚丙烯復合材料表面的粘附作用，進而使得聚丙烯復合材料不粘附油污，容易洗滌；
本發明通過添加硅酮在聚丙烯體系中增強其表面遷移效應，使得體系中的山梨醇能持續不斷的往聚丙烯復合材料表面遷移析出，保持聚丙烯復合材料表面持續長久的防腐抗菌作用，遷移析出到聚丙烯復合材料表面的山梨醇和表面的改性納米二氧化硅形成吸附作用，使析出的山梨醇能持續的保存在聚丙烯復合材料表面不易被清洗掉，使得產品耐溶劑洗滌，使得聚丙烯復合材料能夠持久抗污抗菌；
本發明通過加入助劑，即抗菌劑和耐候劑，進而增強聚丙烯復合材料對細菌的抑制作用，配合硅酮的加入有利于抗菌劑的不斷析出到產品表面，產品表面的改性納米二氧化硅又有著較好的保存抗菌劑的作用；產品環保耐用；
本發明通過添加山梨醇和硅酮，使得山梨醇可以不斷通過硅酮的析出作用達到長期的對聚丙烯表面的防腐作用，防止細菌和其他有機物的腐蝕，降低產品表面污染；
本發明的材料對比普通改性聚丙烯材料，材料在長期泡水過程中顯示除了明顯的耐污抗污作用，本發明原材料易得，易于實現工業化生產。
需要說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和范圍。