一种PPR材料抗菌母粒及其制备方法和应用与流程

一种ppr材料抗菌母粒及其制备方法和应用
技术领域
1.本发明涉及抗菌材料领域，具体涉及一种ppr材料抗菌母粒及其制备方法和应用。


背景技术：

2.无规共聚聚丙烯(ppr)树脂是目前塑料管道材生产中最常用的原料之一。因共聚单体在聚丙烯主链上无规分布，改变了其分子结构和结晶特征，使得材料具有优异的物理机械性能、成型加工性能和良好的化学稳定性。ppr管材在制备上水管道、淡水输送管道、建筑采暖管道、化学物质输送管道、农林灌溉管道等领域均有广泛应用。
3.抗菌母粒指的是把抗菌粉体助剂与热塑性树脂机械混合后经一定高温使抗菌粉体均匀分布在熔融树脂中，冷却硬化后所形成的抗菌树脂浓缩体。在制造ppr水管时，只需在原料中按照一定比例加入这种抗菌母粒，就可实现抗菌功效。
4.然而ppr自身韧性较差，因此需要开发一种耐低温开裂且兼具抗菌性能的母粒。


技术实现要素：

5.为解决现有技术的不足，本发明提供了一种ppr材料抗菌母粒及其制备方法和应用。
6.本发明的技术方案如下：
7.一种ppr材料抗菌母粒，包括以下重量份数的各组分：
8.ppr 77-80份；
9.乙烯丙烯嵌段共聚聚丙烯 10～20份；
10.β成核剂 0.05～0.1份；
11.聚烯烃卡巴嘧啶 15-20份；
12.远红外发射剂 1-3份。
13.所述聚烯烃卡巴嘧啶由包括如下重量份数的原料合成：
14.己二胺 2～9份
15.丙烯酸乙酯 2～8份
16.引发剂 0.05～0.15份
17.双氰胺 2～6份
18.盐酸胍 2～7份
19.催化剂 0.25～0.75份
20.水 18-20份
21.ph值调节剂 0.5～1份。
22.所述的聚烯烃卡巴嘧啶的制备方法包括如下步骤：
23.1)向反应釜中加入己二胺和丙烯酸乙酯，搅拌状态下升温，温度升高至50℃时，加入引发剂；
24.2)继续升温，温度升至80～100℃时，加入混合均匀的双氰胺和盐酸胍，恒温的同
时滴加催化剂；
25.3)继续升温，温度升至110～120℃时，停止加热，恒温反应4～6小时；
26.4)继续升温，温度升至130～140℃时，停止加热，恒温反应2～4小时；
27.5)反应完成，向反应釜中加水，充分搅拌；
28.6)加柠檬酸二钠调节ph值至6-9之间；
29.7)得到的溶液即为所述的聚烯烃卡巴嘧啶。
30.所述催化剂为盐酸。
31.所述ppb中聚乙烯的含量为2～5wt.％。
32.所述引发剂选自偶氮二异丁腈、过氧化月桂酰及过氧化甲乙酮中的至少一种。
33.所述的ppr材料抗菌母粒的制备方法，包括如下步骤：
34.s1、按比例称取ppr、乙烯丙烯嵌段共聚聚丙烯、β成核剂、聚烯烃卡巴嘧啶、远红外发射剂备用；
35.s2、将称好的原料依次加入到搅拌池中搅拌均匀；
36.s3、开启挤塑机，将挤塑机的温度设定为200～300℃，将搅拌均匀的物料挤压成型；
37.s4、挤塑成型的物料进入切粒机，切粒完成即为所述的抗菌母粒。
38.所述远红外发射剂粉末包括sic、tic、tib2、tisi、sio2、tio2、mgo、al2o3中的一种或多种。
39.所述的ppr材料抗菌母粒在ppr水管制备中的应用也属于本发明的保护范围。
40.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
41.1、ppb(乙烯丙烯嵌段共聚聚丙烯)与ppr为同极性材料，ppb的混入不会带来相容性的问题。同时，由于ppb中含有较多乙烯成分，因而ppb自身具有更优的耐低温、抗冲击特性；且ppb为嵌段共聚物，在嵌段共聚物中，乙烯和丙烯能够生成具有高抗冲击性能的弹性嵌段连段，而ppr为无规共聚物，乙烯和丙烯以单体形式共聚，乙烯单体的抗冲性能远小于弹性嵌段连段，因此ppb的加入使得本发明ppr母粒耐低温开裂性能更优。
42.2、同时β成核剂提高了ppr材料的结晶速度及结晶度，以形成细小致密的球晶颗粒，使分子链在较高温度下具有很快的结晶速度，球晶可以比较规整地成长，数目很多、尺寸很小，从而在ppr与ppb共混的基础上，进一步提高ppr材料在低温下的抗冲击能力及韧性。
43.3、本发明摒弃了现有技术中，双胍在合成需要在有机溶剂中进行的缺点，既提高了生产的安全性，又提高了产品的分子量，采用一步合成的方法将双胍和单胍基团以嵌段的形式存在于大分子中，使产品兼具双胍和单胍的优点；另一方面，由于丙烯酸乙酯的引入，使大分子的链条结构得以延长，增加了产品的分子量，分子量越大，在皮肤表面停留的安全性越高，实现了使用过程中的绿色安全；另外，本发明使用时，能以较低的浓度达到快速杀灭环境或者物体表面的微生物；而且，使用安全，产品中不含氯、不含重金属，也不含有机溶剂。
具体实施方式
44.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术
人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
45.制备例1聚烯烃卡巴嘧啶的制备
46.1)向反应釜中加入580kg己二胺和500kg丙烯酸乙酯，搅拌状态下升温，温度升高至50℃时，加入10kg偶氮二异丁腈作为引发剂；
47.2)继续升温，温度升至80～100℃时，加入混合均匀的420kg双氰胺和478kg盐酸胍，恒温的同时滴加50kg盐酸作为催化剂；
48.3)继续升温，温度升至110～120℃时，停止加热，恒温反应4～6小时；
49.4)继续升温，温度升至130～140℃时，停止加热，恒温反应2～4小时；
50.5)反应完成，向反应釜中滴加1900kg清水，充分搅拌；
51.6)以80kg柠檬酸二钠调节ph值至6-9之间；
52.7)得到的溶液即为聚烯烃卡巴嘧啶。
53.制备例2聚烯烃卡巴嘧啶的制备
54.1)向反应釜中加入290kg己二胺和750kg丙烯酸乙酯，搅拌状态下升温，温度升高至50℃时，加入15kg偶氮二异丁腈作为引发剂；
55.2)继续升温，温度升至80～100℃时，加入混合均匀的630kg双氰胺和240kg盐酸胍，恒温的同时滴加75kg盐酸作为催化剂；
56.3)继续升温，温度升至110～120℃时，停止加热，恒温反应4～6小时；
57.4)继续升温，温度升至130～140℃时，停止加热，恒温反应2～4小时；
58.5)反应完成，向反应釜中滴加1800kg清水，充分搅拌；
59.6)以60kg柠檬酸二钠调节ph值至6-9之间；
60.7)得到的溶液即为本发明的聚烯烃卡巴嘧啶。
61.实施例1-2
62.实施例1-2涉及一种ppr材料抗菌母粒及其制备方法，所述实施例1-2抗菌母粒的组分及用量如表1所示。
63.表1实施例1-2组分及用量(单位：重量份数)
[0064][0065]
注：
[0066]
ppr为pa14d，大庆炼化；
[0067]
ppb为ppb4228，大庆炼化，其中聚乙烯的含量为2～5wt.％；
[0068]
β成核剂为wbg-ii，炜林纳。
[0069]
其中：实施例1-2所述的ppr材料抗菌母粒的制备方法如下：
[0070]
所述的ppr材料抗菌母粒的制备方法，包括如下步骤：
[0071]
s1、按比例称取ppr、乙烯丙烯嵌段共聚聚丙烯、β成核剂、聚烯烃卡巴嘧啶、远红外发射剂备用；
[0072]
s2、将称好的原料依次加入到搅拌池中搅拌均匀；
[0073]
s3、开启挤塑机，将挤塑机的温度设定为200～300℃，将搅拌均匀的物料挤压成型；
[0074]
s4、挤塑成型的物料进入切粒机，切粒完成即为所述的抗菌母粒。
[0075]
对比例1
[0076]
本对比例与实施例1的区别在于，不添加乙烯丙烯嵌段共聚聚丙烯。
[0077]
对比例2
[0078]
本对比例与实施例1的区别在于，不添加β成核剂。
[0079]
对比例3
[0080]
本对比例与实施例1的区别在于，乙烯丙烯嵌段共聚聚丙烯替换为聚乙烯。
[0081]
对比例4
[0082]
本对比例与实施例1的区别在于，乙烯丙烯嵌段共聚聚丙烯替换为聚丙烯。
[0083]
性能测试
[0084]
将实施例1-2和对比例1-4制备的母粒以5％的添加量加入ppr材料中，压制成片进行杀菌效果和力学性能测试。
[0085]
1、抗菌性能测试
[0086]
选取大肠杆菌和金黄色葡萄球菌进行杀菌效果的测试。
[0087]
测试方法如下：
[0088]
①
配制液体培养基100ml：牛肉膏0.3g，氯化钠0.5g，蛋白胨1.0g，加水至100ml，用10％的氢氧化钠调其ph为7.2左右，于121℃高压灭菌20min。将液体培养基10ml/瓶，分装4瓶，剩余60ml装入另一瓶。
[0089]
②
固体培养基400ml：牛肉膏1.2g，氯化钠2.0g，琼脂粉6.0g，蛋白胨4.0g，用10％的氢氧化钠调其ph为7.2左右，于121℃高压灭菌20min。实际实验时根据要测试的样品数量确定固体培养基的配置量和培养皿的数量。
[0090]
③
一次接种：等温度降到60℃左右，取出2瓶液体培养液，用接种环接入1～2环待测菌种，放入37℃加热震荡器中培养12～24h，分别制备成大肠杆菌和金黄色葡萄球菌菌液备用。
[0091]
④
二次接种：分别移取已培养好的的菌液1ml至另外两瓶液体培养液中，放入加热震荡器中培养2～4h。
[0092]
⑤
分别取各实施例和对比例制备抗菌塑料块面积为(50
±
2)mm*(50
±
2)mm，以75％乙醇冲洗表面后，用无菌水冲洗并晾干。
[0093]
⑥
从三角瓶中取1ml菌液移入装有9mlpbs液的试管中，逐级稀释。分别取稀释后的菌汤0.2ml滴加在样品表面，同时用灭菌镊子夹起灭菌覆盖膜分别覆盖在样品上，一定要铺平，使菌种均匀接触样品。
[0094]
⑦
接触15分钟后，用pbs液作为洗脱液将样品反复冲洗，然后定容摇匀，取1ml菌液至准备好的已灭菌培养皿中，倒入适当量的固体培养基完全覆盖、摇匀，培养基凝固后放入35℃培养箱，2h后翻面，培养24小时即可。
[0095]
每个样品都要进行平行实验，实验方法及读数规则均参照gb/t25912003《抗菌塑料的抗菌性能试验方法》进行。
[0096]
测试结果如表2所示：
[0097]
表2
[0098][0099][0100]
试验结果表明，各实施例制备的母粒抗菌性能优于由于对比例制备的母粒。
[0101]
2、力学性能测试
[0102]
将实施例1-2和对比例1-4制备的母粒以5％的添加量加入ppr材料中，经喂料机加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，挤出温度为220-240℃，挤出转速为350转/分钟，进行力学性能测试。
[0103]
测试结果如表3所示。
[0104]
拉伸强度按照astm d638标准进行测试，拉伸速度为50mm/min；缺口冲击强度按照astm d256标准进行测试；低温缺口冲击强度按照astm d256标准进行测试，测试温度为-30℃，存放4小时后测试。
[0105]
表3
[0106][0107]
在生产ppr水管时再内层部分添加10％抗菌母粒，该水管就能有效杀灭水中细菌。该母粒还可以添加到其他使用ppr材料的产品中，如车门把手，冰箱外壳等塑料制品，达到抗菌目的。
[0108]
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。