一种长效抗菌聚丙烯母粒的复合抗菌剂分散调控工艺的制作方法

本发明涉及高分子材料性能改性，具体涉及一种长效抗菌聚丙烯母粒的复合抗菌剂分散调控工艺。

背景技术：

1、聚丙烯（pp）因成本低廉、加工成型性优异、化学稳定性强，在冰箱、洗衣机、空调、微波炉等家电产品中应用广泛。后疫情时代，健康需求推动抗菌聚丙烯材料成为家电高端化升级的核心，抗菌母粒作为功能化改性的关键中间体，其性能直接决定家电产品的抗菌效果与使用寿命。复合抗菌剂凭借无机抗菌剂的长效性与有机抗菌剂的速效性，已逐步替代单一抗菌剂成为主流，但实际生产中仍存在多重技术瓶颈。

2、现有技术中，复合抗菌剂的分散均匀性、与基体结合力及长效稳定性的平衡问题尚未根本解决。一方面，无机抗菌剂（如载银磷酸盐、纳米氧化锌）高比表面积易导致二次团聚，即使经简单界面改性，长期使用中仍会迁移析出，造成抗菌性能衰减；另一方面，有机抗菌剂（如季铵盐、异噻唑啉酮衍生物）虽分散性较佳，但耐热性不足，且与非极性聚丙烯基体相容性差，易发生相分离。同时，现有分散工艺多局限于单一物理混合或界面改性，缺乏分子层面的稳定结合机制，部分尝试静态交联改性的技术，又易导致基体交联过度、加工性能下降，难以兼顾抗菌效果、长效性与加工性。

3、此外，家电产品需耐受长期冷热循环、湿热环境及频繁摩擦，现有抗菌母粒经老化后不仅抗菌率大幅下降，还易因抗菌剂析出导致表面发黄、力学性能劣化，无法满足家电产品5年以上使用寿命及外观要求。因此，开发一种能实现抗菌剂均匀分散、与基体稳定结合，同时兼顾长效抗菌性、加工性能与外观质量的复合抗菌剂分散调控工艺，成为行业亟待突破的关键。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供了一种长效抗菌聚丙烯母粒的复合抗菌剂分散调控工艺，解决现有技术中复合抗菌剂分散不均、迁移析出、抗菌长效性不足及交联改性与加工性能矛盾的问题。

2、为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：它包含如下操作步骤：

3、步骤1、复合抗菌剂协同改性：

4、将复合无机抗菌剂、复合有机抗菌剂按质量比3:1-5:1混合，加入抗菌剂总质量1%-2.5%的协同改性剂、0.5%-1.2%的分散促进剂，先置于高速剪切混合机中，在85-105℃、2000-2800rpm条件下剪切分散12-18min，再经800-1000w超声波分散6-9min，最后转入行星式混合机，于55-65℃保温搅拌6-10min，得协同改性复合抗菌剂；

5、步骤2、预混料制备：

6、按重量份计，取聚丙烯载体60-75份、协同改性复合抗菌剂18-25份、动态交联剂0.8-1.8份、相容剂6-10份、抗氧剂0.2-1.0份、抗黄变剂0.1-0.4份，先将聚丙烯载体、相容剂、抗黄变剂置于高速混合机中，在125-145℃、1000-1300rpm条件下预混4-6min，再加入协同改性复合抗菌剂、动态交联剂、抗氧剂，降温至75-85℃继续混合10-14min，得均匀预混料；

7、步骤3、分级交联-梯度熔融共混挤出：

8、将预混料投入双螺杆挤出机，采用四段式参数协同调控工艺挤出造粒，各段参数为：喂料段145-160℃、螺杆转速180-210rpm；熔融交联段180-195℃、螺杆转速320-400rpm、交联时间1.2-1.8min；均化分散段170-182℃、螺杆转速260-300rpm；机头定型段172-185℃、螺杆转速250-280rpm；挤出后经风冷预冷、水冷定型、切粒、热风烘干，得到初制母粒；

9、步骤4、后处理稳定化：

10、将初制母粒置于恒温恒湿交联箱，在70-80℃、湿度60%-70%条件下后交联9-12h，再转入热风干燥箱，于100-108℃烘干3-4h，自然冷却至室温后密封储存，即得长效抗菌聚丙烯母粒。

11、进一步地，所述步骤1中的协同改性剂为硅烷偶联剂kh-570、γ-氨丙基三乙氧基硅烷（kh-550）与马来酸酐接枝聚烯烃弹性体（poe-g-mah）按质量比1:1:4-1:1:6复配而成。

12、进一步地，所述步骤1中的复合无机抗菌剂为粒径20-40nm的sio2包覆纳米银与粒径3-6μm的载铜羟基磷灰石按质量比1:1-1:2复配而成；所述复合有机抗菌剂为耐热型季铵盐接枝蒙脱土（分解温度≥280℃）与异噻唑啉酮接枝膨润土（分解温度≥290℃）按质量比2:1复配而成。

13、进一步地，所述步骤1中的分散促进剂为硬脂酸钙与聚甘油脂肪酸酯按质量比3:1复配而成。

14、进一步地，所述步骤2中的动态交联剂为过氧化二异丙苯（dcp）与三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（tmpta）按质量比1:2-1:2.5复配而成。

15、进一步地，所述步骤2中的聚丙烯载体为均聚聚丙烯与高抗冲共聚聚丙烯按质量比7:3-8:2复配，熔融指数为8-22g/10min（测试条件：230℃，2.16kg）。

16、进一步地，所述步骤2中的相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐（pp-g-mah，接枝率0.8%-1.2%）与聚丙烯接枝丙烯酸（pp-g-aa，接枝率1.0%-1.4%）按质量比1:1复配而成。

17、进一步地，所述步骤2中的抗黄变剂为紫外线吸收剂uv-531。

18、进一步地，所述步骤2中的所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂626按质量比1:1复配而成。

19、进一步地，所述长效抗菌聚丙烯母粒的复合抗菌剂分散调控工艺制备得到的长效抗菌聚丙烯母粒，其中复合抗菌剂分散粒径≤80nm，迁移析出率≤0.4%，在聚丙烯基材中添加量为2%-5%时，对大肠杆菌（atcc 25922）、金黄色葡萄球菌（atcc 6538）、白色念珠菌（atcc 10231）的抗菌率均≥99.9%。

20、进一步地，所述的长效抗菌聚丙烯母粒，经5500h湿热老化（40℃，95%湿度）与1800h紫外老化（波长340nm，辐照强度0.68w/m²）后，抗菌率仍≥99%，拉伸强度保留率≥92%，黄度值（yi）≤1.8。

21、进一步地，所述长效抗菌聚丙烯母粒在家电部件中的应用，包括冰箱外壳及内胆、洗衣机内筒、空调导风板、微波炉内胆及饮水机接触件，所述家电部件采用注塑或挤出工艺成型。

22、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供了一种长效抗菌聚丙烯母粒的复合抗菌剂分散调控工艺，解决现有技术中复合抗菌剂分散不均、迁移析出、抗菌长效性不足及交联改性与加工性能矛盾的问题；通过“界面改性-锚固交联-分级挤出”三重协同技术，构建抗菌剂稳定锚固体系，实现抗菌剂均匀分散、与基体强结合，同时保障母粒加工性能、力学稳定性与抗黄变性，满足家电部件严苛使用需求。

1.一种长效抗菌聚丙烯母粒的复合抗菌剂分散调控工艺，其特征在于：它包含如下操作步骤：

2.根据权利要求1所述的一种长效抗菌聚丙烯母粒的复合抗菌剂分散调控工艺，其特征在于：所述步骤（1）中的协同改性剂为硅烷偶联剂kh-570、γ-氨丙基三乙氧基硅烷与马来酸酐接枝聚烯烃弹性体按质量比1:1:4-1:1:6复配而成。

3.根据权利要求1所述的一种长效抗菌聚丙烯母粒的复合抗菌剂分散调控工艺，其特征在于：所述步骤（1）中的复合无机抗菌剂为粒径20-40nm的sio2包覆纳米银与粒径3-6μm的载铜羟基磷灰石按质量比1:1-1:2复配而成；所述复合有机抗菌剂为耐热型季铵盐接枝蒙脱土与异噻唑啉酮接枝膨润土按质量比2:1复配而成。

4.根据权利要求1所述的一种长效抗菌聚丙烯母粒的复合抗菌剂分散调控工艺，其特征在于：所述步骤（1）中的分散促进剂为硬脂酸钙与聚甘油脂肪酸酯按质量比3:1复配而成。

5.根据权利要求1所述的一种长效抗菌聚丙烯母粒的复合抗菌剂分散调控工艺，其特征在于：所述步骤（2）中的动态交联剂为过氧化二异丙苯与三羟甲基丙烷三丙烯酸酯按质量比1:2-1:2.5复配而成。

6.根据权利要求1所述的一种长效抗菌聚丙烯母粒的复合抗菌剂分散调控工艺，其特征在于：所述步骤（2）中的聚丙烯载体为均聚聚丙烯与高抗冲共聚聚丙烯按质量比7:3-8:2复配，熔融指数为8-22g/10min。

7.根据权利要求1所述的一种长效抗菌聚丙烯母粒的复合抗菌剂分散调控工艺，其特征在于：所述步骤（2）中的相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐与聚丙烯接枝丙烯酸按质量比1:1复配而成。

8.根据权利要求1所述的一种长效抗菌聚丙烯母粒的复合抗菌剂分散调控工艺，其特征在于：所述步骤（2）中的抗黄变剂为紫外线吸收剂uv-531。

9.根据权利要求1所述的一种长效抗菌聚丙烯母粒的复合抗菌剂分散调控工艺，其特征在于：所述步骤（2）中的所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂626按质量比1:1复配而成。