一种高流动抗菌防霉聚丙烯复合材料及其在家电内部件中的应用的制作方法

本技术涉及高分子材料，更具体地说，它涉及一种高流动抗菌防霉聚丙烯复合材料及其在家电内部件中的应用。

背景技术：

1、聚丙烯（pp）质轻、耐化学腐蚀、成型成本低，是洗衣机底座、波轮、洗碗机内支架等家电大型薄壁结构件的主流原料。但家电内部长期处于温热潮湿、食物残渣富集的富营养环境，纯pp无抑菌能力，极易附着金黄色葡萄球菌和大肠杆菌，滋生黑曲霉形成顽固霉斑，持续释放异味并带来交叉感染风险，无法满足家电卫生安全需求。

2、现有技术多采用改性的方式来对pp材料进行改进，然而，针对上述相关技术发明人发现，改性抗菌pp仍存在众多问题。首先，薄壁大件注塑对熔体流动性要求严苛，常规抗菌 pp 添加大量无机抗菌粉体后熔体粘度上升，充模阻力增大，易出现短射、缺料、制件壁厚不均等缺陷，若单纯添加普通润滑剂提升熔指，又会大幅降低材料刚性与尺寸稳定性，难以适配大型结构件力学要求；其次，单一抗菌体系长效性不足，如纯无机银锌抗菌剂杀菌速率慢、易团聚变色，长期水洗下金属离子大量溶出，抗菌效率快速衰减，单一有机防霉剂耐热性差，pp 高温挤出加工易分解失活，且耐洗涤剂浸泡性能薄弱，反复高温水洗后防霉效果基本丧失。另外，现有复配方案也未能构建缓释协同抑菌体系，抗菌防霉组分易随洗涤液持续析出，经长期湿热老化后防护性能大幅下滑，无法实现长效洁净。

3、因此，亟需开发一款兼顾高熔指注塑性能、高刚性、耐老化和长效广谱抗菌防霉的聚丙烯复合材料，以解决家电潮湿工况下的卫生与成型难的双重痛点。

技术实现思路

1、为了提升聚丙烯材料的刚性和多效抗菌持久性，本技术提供一种高流动抗菌防霉聚丙烯复合材料及其在家电内部件中的应用。

2、第一方面，本技术提供一种高流动抗菌防霉聚丙烯复合材料，采用如下的技术方案：

3、一种高流动抗菌防霉聚丙烯复合材料，按照重量份计，原料包括70-90份聚丙烯树脂、5-10份热塑性聚烯烃弹性体、15-25份复合多孔玻璃微珠、3-5份四针状氧化锌晶须、5-7份苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、1-3份抗菌剂、1-3份润滑剂和2-5份抗氧剂。

4、通过采用上述技术方案，本技术采用聚丙烯树脂与热塑性聚烯烃弹性体、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物混合均匀，热塑性聚烯烃弹性体具有较好的流动性，不仅能够与聚丙烯树脂相容，而且良好的流动性也能够改善四针状氧化锌晶须的分散效果，同时有助于提升体系的刚性。

5、采用复合多孔玻璃微珠和四针状氧化锌晶须复配作为刚性抗菌粒子，一方面，四针状氧化锌晶须具备独特的三重杀菌基质，能够持续破坏细菌细胞膜、纳米尖端物理穿刺细胞壁，以及半导体特性激发的活性氧自由基直接破坏微生物dna/rna，能够主动进攻接触杀菌，而复合多孔玻璃微珠能够通过其孔结构负载银、锌离子，起到缓释型抗菌作用，实现长效抑菌。另一方面，四针状氧化锌晶须独特的三维立体四针状结构，使其在复合材料中能够起到完全各向同性的增强与改性作用，均匀提升材料在各个方向上的力学性能和尺寸均匀性，而复合多孔玻璃微珠表面的多孔结构，能与聚丙烯基体形成物理互锁效应，显著改善无机填料与有机基体间的界面相容性，这种相容性的提升直接带来了力学性能的增强。

6、进一步的，在本技术中，将复合多孔玻璃微珠和四针状氧化锌晶须复配使用的方式有效改善了聚丙烯在注塑成型时收缩率大、尺寸稳定性差的问题，显著改善复合材料的熔融流动性，这对于满足大型薄壁部件注塑时对高熔融指数的要求极为有利。

7、可选的，所述复合多孔玻璃微珠的原料包括多孔玻璃微珠、纳米银、纳米氧化锌、硅烷偶联剂和分散剂。

8、可选的，所述复合多孔玻璃微珠的制备方法，包括以下步骤：

9、s1:将硝酸锌和硝酸银混合溶于水中，配制成前驱体溶液；

10、s2:将多孔玻璃微珠浸渍于前驱体溶液中，超声处理，后在搅拌的条件下加入还原剂，继续搅拌反应，过滤、洗涤和干燥后得到负载多孔玻璃微珠；

11、s3:将所述负载多孔微珠在400-600℃下煅烧2-4h，后与硅烷偶联剂、分散剂在高速混合机中进行干法改性后即得。

12、可选的，前驱体溶液中硝酸锌的浓度为0.3-0.5mol/l，硝酸银的浓度为0.1-0.5mol/l。

13、可选的，所述多孔玻璃微珠的粒径为5-20μm，孔径为50-200nm，表面积为150-200m2/g。

14、通过采用上述技术方案，采用多孔玻璃微珠作为载体，提供了巨大的比表面积和丰富的孔道结构，通过浸渍、还原和煅烧的工艺，纳米锌和纳米银在玻璃微珠孔道中原位生成并牢固锚定，有效避免了传统物理共混过程中出现的纳米粒子团聚和易脱落的问题，后通过干法改性的方式，通过硅烷偶联剂对填料进行表面处理，极大改善了无机填料与有机聚丙烯基体之间的界面相容性，促进了填料的均匀分散，有效保持了材料的高流动性。

15、可选的，所述抗菌剂为质量比为(3-4):(1-2)的吡啶硫酮锌和有机季铵盐改性蒙脱土。

16、通过采用上述技术方案，吡啶硫酮锌是一种高效、光谱的有机防霉剂，对黑曲霉等霉菌有极强的杀灭效果，而有机季铵盐改性蒙脱土本申具有接触性抗菌作用，吡啶硫酮锌防霉，银/锌离子协同抗菌，相互协同有效确保了材料对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等细菌和黑曲霉等霉菌的优异抑制效果，显著提升了聚丙烯复合材料的防霉抗菌效果。

17、第二方面，本技术提供一种高流动抗菌防霉聚丙烯复合材料的制备方法，采用如下的技术方案：

18、一种高流动抗菌防霉聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

19、将聚丙烯树脂、热塑性聚烯烃弹性体、复合多孔玻璃微珠、四针状氧化锌晶须、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、抗菌剂、润滑剂和抗氧剂混合均匀，控制温度120-140℃，搅拌30-60min，然后加入到双螺杆挤出机中挤出、造粒后即得。

20、通过采用上述技术方案，通过高速混合和双螺杆挤出机的高剪切力，确保了各组分（尤其是少量添加的抗菌剂、润滑剂）在基体中达到高效的均匀分散，有效保证了产品的性能一致性。

21、第三方面，本技术提供一种高流动抗菌防霉聚丙烯复合材料在家电内部件中的应用。

22、综上所述，本技术具有以下有益效果：

23、1、由于本技术采用复合多孔玻璃微珠和四针状氧化锌晶须复配作为刚性抗菌粒子，四针状氧化锌晶须能够主动进攻接触杀菌，复合多孔玻璃微珠能够通过其孔结构负载银、锌离子，起到缓释型抗菌作用，实现长效抑菌，二者协同不仅显著提升了聚丙烯复合材料的防霉抑菌效果，同时也显著改善了聚丙烯在注塑成型时收缩率大、尺寸稳定性差的问题。

24、2、本技术中优选采用多孔玻璃微珠作为载体，提供了巨大的比表面积和丰富的孔道结构，通过浸渍、还原和煅烧的工艺，纳米锌和纳米银在玻璃微珠孔道中原位生成并牢固锚定，有效避免了传统物理共混过程中出现的纳米粒子团聚和易脱落的问题，后通过干法改性的方式，通过硅烷偶联剂对填料进行表面处理，极大改善了无机填料与有机聚丙烯基体之间的界面相容性，促进了填料的均匀分散，有效保持了材料的高流动性。

25、3、本技术得到的聚丙烯复合材料具有优异的防霉抗菌效果，能够达到家电内部件（如洗衣机底座、波轮、洗碗机内支架）在潮湿、湿热和富营养的环境下的抗菌防霉要求，可用于对卫生和耐用性要求极高的冰箱、空调、洗衣机、洗碗机、电饭煲等各类家电的内部件或外部件，解决家电潮湿工况下的卫生与成型难的双重痛点。