一种抗菌型聚酰胺母粒及其制备方法与流程

1.本发明涉及聚酰胺生产技术领域，具体为一种抗菌型聚酰胺母粒及其制备方法。


背景技术：

2.聚酰胺又称尼龙，是以塑代钢、铁、铜等金属的好材料，也是重要的工程塑料。聚酰胺pa的品种繁多，有pa6、pa66、pa11、pa12、pa46、pa610、pa612、pa1010等，由于聚酰胺分子中含有强极性的酰胺基，对气体的阻隔性能比较好，广泛应用于包装材料中，而聚酰胺的抗菌改性，能够让聚酰胺应用于更加广泛的领域，例如生产能够有效抗菌抑菌的服袜及家用纺织品。
3.现有技术中，聚酰胺抗菌改性的常用抗菌剂大多为无机抗菌剂、有机抗菌剂和天然抗菌剂。其中，天然抗菌剂容易水解流失，导致抗菌作用时间有限，杀菌率低；有机抗菌剂的耐热性差且容易分解。综合之下，无机抗菌剂效果最好，且抗菌持久，具有更加优异的广谱杀菌效果，而无机抗菌剂多选用银离子、铜离子和锌离子作为抗菌离子，虽然采用银离子抗菌，相比较之下抗菌效果最好，但因其价格较高以及受光、热影响容易变色，使用效果不理想，而铜离子和锌离子抗菌效果差。因此，为解决上述问题，现提出一种抗菌型聚酰胺母粒及其制备方法。


技术实现要素：

4.本发明目的是提供一种抗菌型聚酰胺母粒及其制备方法，以解决现有技术中聚酰胺无机抗菌改性效果差，使用效果不理想的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种抗菌型聚酰胺母粒，由以下组分按重量份制成：
6.聚酰胺70～100份、复配抗菌剂5～15份、填料40～50份、助剂2～5份；
7.所述复配抗菌剂的用量按如下方法确定：
[0008][0009]
所述复配抗菌剂为以沸石为载体的纳米氧化铜、纳米氧化锌和纳米二氧化钛按重量比1:1:3～1:4:5混合而成；
[0010]
所述填料包括马来酸酐接枝聚乙烯20～40份、玻纤10～20份。
[0011]
优选的，所述聚酰胺包括pa6、pa66中的一种或两者按重量比2:1～1:1混合。
[0012]
优选的，所述助剂包括分散剂1～2.7份、偶联剂0.2～1份、抗氧剂0.5～2份、稳定剂0.25～0.5份。
[0013]
优选的，所述分散剂为聚磷酸盐、聚羧酸盐中的一种。
[0014]
优选的，所述偶联剂包括钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂，所述钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂重量比为1:1～1:2。
[0015]
优选的，所述抗氧剂为抗氧剂ca和抗氧剂mb中的一种。
[0016]
优选的，所述稳定剂为硬脂酸及其衍生物中的一种。
[0017]
一种抗菌型聚酰胺母粒的制备方法，包括以下步骤：
[0018]
1)定量称取：按重量份称取聚酰胺、复配抗菌剂、填料、助剂；
[0019]
2)混合干燥：将称取的聚酰胺和填料加入高速捏合机中搅拌混合，并将物料温度预热至100～110℃，将聚酰胺、填料的含水量降至0.5％以下；
[0020]
3)改性处理：向混合干燥后的物料中分别加入助剂和复配抗菌剂，并搅拌混合，使之分散均匀，且搅拌过程中保持60～80℃的预热温度；
[0021]
4)熔融造粒：干燥后的各组分加入双螺杆挤出机中，进行熔融挤出、冷却、切粒。
[0022]
本发明至少具备以下有益效果：
[0023]
本发明提供的抗菌型聚酰胺母粒及其制备方法，在各组分配置合理的情况下，采用纳米氧化铜、纳米氧化锌和纳米二氧化钛以沸石粉为载体按比例组成复配抗菌剂，协同马来酸酐接枝聚乙烯、玻纤填充聚酰胺，获得更加优异的广谱杀菌性能和力学性能，各组分的相容性好，获得更高的均一性，且各组分原料来源广泛、价格低廉，便于大规模生产应用，具备生产工艺简单，生产成本低的优势，对于聚酰胺的应用和推广，具有十分重要的意义。
具体实施方式
[0024]
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0025]
一种抗菌型聚酰胺母粒，由以下组分按重量份制成：
[0026]
聚酰胺70～100份、复配抗菌剂5～15份、填料40～50份、助剂2～5份；
[0027]
所述复配抗菌剂的用量按如下方法确定：
[0028][0029]
所述复配抗菌剂为以沸石为载体的纳米氧化铜、纳米氧化锌和纳米二氧化钛按重量比1:1:3～1:4:5混合而成；
[0030]
所述填料包括马来酸酐接枝聚乙烯20～40份、玻纤10～20份。
[0031]
其中，所述聚酰胺包括pa6、pa66中的一种或两者按重量比2:1～1:1混合。
[0032]
其中，所述助剂包括分散剂1～2.7份、偶联剂0.2～1份(填充剂用量的0.5～2％)、抗氧剂0.5～2份、稳定剂0.25～0.5份。
[0033]
其中，所述分散剂为聚磷酸盐、聚羧酸盐中的一种，所述聚磷酸盐优选焦磷酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠中的一种，所述聚羧酸盐优选聚羧酸钠。
[0034]
其中，所述偶联剂包括钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂，所述钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂重量比为1:1～1:2。
[0035]
具体的，所述钛酸脂偶联剂为异丙基三(异硬脂酰基)钛酸酯、异丙基三(二辛基焦磷酰基)钛酸酯、双(二辛氧基焦磷酸脂基)乙撑钛酸脂和三乙醇氨的螯合物中的一种；
[0036]
所述铝酸酯偶联剂选用型号为dl-491-a、dl-471、f-1、l-1a中的一种。
[0037]
其中，所述抗氧剂为抗氧剂ca和抗氧剂mb中的一种。
[0038]
其中，所述稳定剂为硬脂酸及其衍生物中的一种，具体的，稳定剂采用硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸正丁酯中的一种。
[0039]
上述抗菌型聚酰胺母粒的制备方法，包括以下步骤：
[0040]
1)定量称取：按重量份称取聚酰胺、复配抗菌剂、填料、助剂；
[0041]
2)混合干燥：将称取的聚酰胺和填料加入高速捏合机中，以转速为400～500r/min搅拌混合10～20min，并将物料温度预热至100～110℃，将聚酰胺、填料的含水量降低至0.5％以下；
[0042]
3)改性处理：向混合干燥后的物料中分别加入助剂和复配抗菌剂，并搅拌混合，其中，助剂加入物料中，以转速为250～350r/min搅拌10～15min，具体的，分散剂、偶联剂、抗氧剂依次加入物料，并依次对填料活化改性3～5min后，将稳定剂和复配抗菌剂加入物料中，以转速为400～600r/min搅拌10～15min，使之分散均匀，且搅拌过程中保持60～80℃的预热温度；
[0043]
4)熔融造粒：干燥后的各组分加入双螺杆挤出机中，进行熔融挤出、冷却、切粒；
[0044]
具体的，设定双螺杆挤出机的参数如下：
[0045]
各区温度范围：一区200～215℃、二区220～235℃、三区230～250℃、四区240～260℃、五区240～260℃、六区250～270℃、七区240～260℃、八区230～250℃、九区220～235℃、十区210～220℃；
[0046]
各区停留时间：1～2min；
[0047]
各区压力：12～15mpa，
[0048]
主机转速：250～400r/min。
[0049]
实施例1
[0050]
1)定量称取：按重量份称取聚酰胺、复配抗菌剂、填料、助剂；
[0051]
具体的，聚酰胺70份、复配抗菌剂5.5份、填料40份、助剂2份；
[0052]
所述聚酰胺为pa6；
[0053]
所述复配抗菌剂为以沸石为载体的纳米氧化铜、纳米氧化锌和纳米二氧化钛按重量比1:1:3混合而成；
[0054]
所述填料包括马来酸酐接枝聚乙烯20份、玻纤20份；
[0055]
所述助剂包括分散剂1份、偶联剂0.25份、抗氧剂0.5份，稳定剂0.25份；
[0056]
所述分散剂为三聚磷酸钠；
[0057]
所述偶联剂为钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂重量比为1:1混合；
[0058]
所述钛酸脂偶联剂为双(二辛氧基焦磷酸脂基)乙撑钛酸脂和三乙醇氨的螯合物；
[0059]
所述铝酸酯偶联剂为dl-491-a；
[0060]
所述抗氧剂为抗氧剂ca。
[0061]
所述稳定剂为硬脂酸。
[0062]
2)混合干燥：将称取的聚酰胺和填料加入高速捏合机中，以转速为400r/min搅拌混合18min，并将物料温度预热至110℃，将聚酰胺、填料的含水量降低至0.3％；
[0063]
3)改性处理：向混合干燥后的物料中分别加入助剂和复配抗菌剂，助剂加入物料中，以转速为250r/min搅拌15min，具体的，分散剂、偶联剂、抗氧剂依次加入物料，并依次对填料活化改性5min后，将稳定剂和复配抗菌剂加入物料中，以转速为400r/min搅拌15min，
使之分散均匀，且搅拌过程中保持60℃的预热温度；
[0064]
4)熔融造粒：干燥后的各组分加入双螺杆挤出机中，进行熔融挤出、冷却、切粒；
[0065]
具体的，设定双螺杆挤出机的参数如下：
[0066]
各区温度范围：各区温度范围：一区200℃、二区220℃、三区230℃、四区250℃、五区250℃、六区260℃、七区250℃、八区230℃、九区220℃、十区210℃；
[0067]
各区停留时间：2min；
[0068]
各区压力：12mpa，
[0069]
主机转速：250r/min。
[0070]
实施例2
[0071]
1)定量称取：按重量份称取聚酰胺、复配抗菌剂、填料、助剂；
[0072]
其中，聚酰胺80份、复配抗菌剂12份、填料40份、助剂4份；
[0073]
所述聚酰胺为pa6和pa6按重量比1:1混合；
[0074]
所述复配抗菌剂为以沸石为载体的纳米氧化铜、纳米氧化锌和纳米二氧化钛按重量比1:2:5混合而成；
[0075]
所述填料包括马来酸酐接枝聚乙烯25份、玻纤15份；
[0076]
所述助剂包括分散剂1.5份、偶联剂1份、抗氧剂1份，稳定剂0.5份；
[0077]
所述分散剂为聚磷酸盐，优选焦磷酸钠。
[0078]
所述偶联剂包括钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂，所述钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂重量比为1:1；
[0079]
所述钛酸脂偶联剂为异丙基三(异硬脂酰基)钛酸酯；
[0080]
所述铝酸酯偶联剂为铝酸酯偶联剂dl-471；
[0081]
所述抗氧剂为抗氧剂mb；
[0082]
所述稳定剂为硬脂酸锌；
[0083]
2)混合干燥：将称取的聚酰胺和填料加入高速捏合机中，以转速为460r/min搅拌混合15min，并将物料温度预热至110℃，将聚酰胺、填料的含水量降至0.4％；
[0084]
3)改性处理：向混合干燥后的物料中分别加入助剂和复配抗菌剂，并搅拌混合，其中，助剂加入物料中，以转速为30r/min搅拌12min，具体的，分散剂、偶联剂、抗氧剂依次加入物料，并依次对填料活化改性4min后，将稳定剂和复配抗菌剂加入物料中，以转速为500r/min搅拌10min，使之分散均匀，且搅拌过程中保持80℃的预热温度；
[0085]
4)熔融造粒：干燥后的各组分加入双螺杆挤出机中，进行熔融挤出、冷却、切粒；
[0086]
具体的，设定双螺杆挤出机的参数如下：
[0087]
各区温度范围：一区210℃、二区230℃、三区250℃、四区260℃、五区260℃、六区260℃、七区250℃、八区240℃、九区230℃、十区210℃；
[0088]
各区停留时间：1min；
[0089]
各区压力：13mpa，
[0090]
主机转速：300r/min。
[0091]
实施例3
[0092]
1)定量称取：按重量份称取聚酰胺、复配抗菌剂、填料、助剂
[0093]
其中，聚酰胺100份、复配抗菌剂15份、填料50份、助剂5份；
[0094]
所述聚酰胺为pa66；
[0095]
所述复配抗菌剂为以沸石为载体的纳米氧化铜、纳米氧化锌和纳米二氧化钛按重量比1:4:5混合而成；
[0096]
所述填料包括马来酸酐接枝聚乙烯30份、玻纤20份；
[0097]
所述助剂包括分散剂2份、偶联剂1份、抗氧剂1.5份，稳定剂0.5份；
[0098]
所述分散剂为聚羧酸钠。
[0099]
所述偶联剂包括钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂，所述钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂重量比为1:2；
[0100]
所述钛酸脂偶联剂为异丙基三(二辛基焦磷酰基)钛酸酯；
[0101]
所述铝酸酯偶联剂选用型号为f-1。
[0102]
所述抗氧剂为抗氧剂ca；
[0103]
所述稳定剂为硬脂酸钙。
[0104]
2)混合干燥：将称取的聚酰胺和填料加入高速捏合机中，以转速为500r/min搅拌混合10min，并将物料温度预热至100℃，将聚酰胺、填料的含水量降至0.5％；
[0105]
3)改性处理：向混合干燥后的物料中分别加入助剂和复配抗菌剂，并搅拌混合，其中，助剂加入物料中，以转速为350r/min搅拌10min，具体的，分散剂、偶联剂、抗氧剂依次加入物料，并依次对填料活化改性3min后，再混合搅拌1min后，将稳定剂和复配抗菌剂加入物料中，以转速为600r/min搅拌10min，使之分散均匀，且搅拌过程中保持60℃的预热温度；
[0106]
4)熔融造粒：干燥后的各组分加入双螺杆挤出机中，进行熔融挤出、冷却、切粒；
[0107]
具体的，设定双螺杆挤出机的参数如下：
[0108]
各区温度范围：一区215℃、二区230℃、三区250℃、四区260℃、五区260℃、六区270℃、七区260℃、八区250℃、九区235℃、十区220℃；
[0109]
各区停留时间：1min；
[0110]
各区压力：12mpa；
[0111]
主机转速：400r/min。
[0112]
以pa66母粒作为对照例，并将对照例和实施例1-3对应的母粒注塑成30mm
×
20mm
×
5mm的标准试样，进行抗菌和性能测试。
[0113]
1、抗菌测试：
[0114]
参照标准qb/t2591-2003、gb/1741-2007评定抗菌率和长霉等级；
[0115]
检测条件：温度28～30℃、相对湿度rh》96％、时间为28天；
[0116]
测试菌种：大肠杆菌(atcc10536)、金黄色葡萄球菌(atcc6538)和黑曲霉(atcc16404)；
[0117]
测试结果见下表：
[0118]
分类对照例实施例1实施例2实施例3大肠杆菌0％99.5％99.9％99.7％金黄色葡萄球菌0％99.7％99.9％99.9％黑曲霉3000
[0119]
2、性能测试：
[0120]
参照标准gb/t1634.1-2000、gb/t1040.1-2006、gb/t9341-2008测定热变形温度、
拉伸性能、弯曲性能，测试结果见下表：
[0121]
分类对照例实施例1实施例2实施例3热变形温度(℃)(载荷1.80mpa)75234237235拉伸强度(mpa)80143165152弯曲强度(mpa)100187212191
[0122]
综上，本发明提供的抗菌型聚酰胺母粒具备优异的抗菌性以及更高的热稳定性和力学性能。
[0123]
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
[0124]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种抗菌型聚酰胺母粒，其特征在于，由以下组分按重量份制成：聚酰胺70～100份、复配抗菌剂5～15份、填料40～50份、助剂2～5份；所述复配抗菌剂的用量按如下方法确定：所述复配抗菌剂为以沸石为载体的纳米氧化铜、纳米氧化锌和纳米二氧化钛按重量比1:1:3～1:4:5混合而成；所述填料包括马来酸酐接枝聚乙烯20～40份、玻纤10～20份。2.根据权利要求1所述的一种抗菌型聚酰胺母粒，其特征在于：所述聚酰胺包括pa6、pa66中的一种或两者按重量比2:1～1:1混合。3.根据权利要求1所述的一种抗菌型聚酰胺母粒，其特征在于：所述助剂包括分散剂1～2.7份、偶联剂0.2～1份、抗氧剂0.5～2份、稳定剂0.25～0.5份。4.根据权利要求3所述的一种抗菌型聚酰胺母粒，其特征在于：所述分散剂为聚磷酸盐、聚羧酸盐中的一种。5.根据权利要求3所述的一种抗菌型聚酰胺母粒，其特征在于：所述偶联剂包括钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂，所述钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂重量比为1:1～1:2。6.根据权利要求3所述的一种抗菌型聚酰胺母粒，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂ca和抗氧剂mb中的一种。7.根据权利要求3所述的一种抗菌型聚酰胺母粒，其特征在于：所述稳定剂为硬脂酸及其衍生物中的一种。8.一种如权利要求1-7任一项所述的一种抗菌型聚酰胺母粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)定量称取：按重量份称取聚酰胺、复配抗菌剂、填料、助剂；2)混合干燥：将称取的聚酰胺和填料加入高速捏合机中搅拌混合，并将物料温度预热至100～110℃，将聚酰胺、填料的含水量降至0.5％以下；3)改性处理：向混合干燥后的物料中分别加入助剂和复配抗菌剂，并搅拌混合，使之分散均匀，且搅拌过程中保持60～80℃的预热温度；4)熔融造粒：干燥后的各组分加入双螺杆挤出机中，进行熔融挤出、冷却、切粒。

技术总结
本发明涉及一种抗菌型聚酰胺母粒及其制备方法，一种抗菌型聚酰胺母粒，由以下组分按重量份制成：聚酰胺70～100份、复配抗菌剂5～15份、填料40～50份、助剂2～5份；一种抗菌型聚酰胺母粒的制备方法，包括以下步骤：1)定量称取；2)混合干燥；3)改性处理；4)熔融造粒。本发明提供的抗菌型聚酰胺母粒及其制备方法，在各组分配置合理的情况下，采用纳米氧化铜、纳米氧化锌和纳米二氧化钛以沸石粉为载体按比例组成复配抗菌剂，协同马来酸酐接枝聚乙烯、玻纤填充聚酰胺，获得更加优异的广谱杀菌性能和力学性能，各组分的相容性好，获得更高的均一性，且各组分原料来源广泛、价格低廉，便于大规模生产应用。模生产应用。


技术研发人员：甘润发 麦顺潮
受保护的技术使用者：佛山市杰财科技有限公司
技术研发日：2023.05.19
技术公布日：2023/8/23