本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種耐刮擦抗菌高性能阻燃PP復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，人們對(duì)材料性能的要求越來(lái)越高，尤其對(duì)通用塑料聚丙烯(PP)材料。PP主要用于汽車(chē)、家電、管材、醫(yī)療、食品等領(lǐng)域，但由于PP材料的耐磨性較差、阻燃性能差、抗菌性能不好，這些缺點(diǎn)大大限制了PP復(fù)合材料在一些特殊領(lǐng)域上的應(yīng)用。

將聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)接枝到納米氫氧化鋁，再用它改性聚丙烯，制得的PP不但耐磨性、阻燃性能、抗菌性能得到了改善，物理性能較原來(lái)也得到了提高，該方法至今尚未見(jiàn)于報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種耐刮擦抗菌高性能阻燃PP復(fù)合材料及其制備方法，以提高PP復(fù)合材料的耐磨性、阻燃性及其它物理性能。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種耐刮擦抗菌高性能阻燃PP復(fù)合材料，由以下重量份的組份制成：

所述改性納米氫氧化鋁的制備方法，包括以下步驟：

1)稱(chēng)取一定量的甲基丙烯酸甲酯、納米氫氧化鋁、過(guò)硫酸鈉、三氯化鐵及十二烷基苯磺酸鈉；

2)將過(guò)硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、甲基丙烯酸甲酯及納米氫氧化鋁混合后在60-180℃的油浴反應(yīng)6-12h，然后再加入三氯化鐵破乳6-10h，過(guò)濾洗滌既得到改性納米氫氧化鋁。

所述改性納米氫氧化鋁的直徑為60-100nm。

所述甲基丙烯酸甲酯、所述納米氫氧化鋁、所述過(guò)硫酸鈉、所述三氯化鐵及所述十二烷基苯磺酸鈉的質(zhì)量比為20-30：40-50：0.2-0.4：1-3：0.1-0.3。

所述抗菌劑為無(wú)機(jī)銀系抗菌劑NOVARON AG300。

所述抗氧劑為三(2,4-二叔丁基)亞磷酸苯酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯或1，3，5-三甲基-2，4，6-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯甲基)苯中的一種或幾種的混合。

所述潤(rùn)滑劑為硬脂酸鋅、硬脂酸鈣或硬脂酸鉀中的一種或多種。

上述任一項(xiàng)所述的耐刮擦抗菌高性能阻燃PP復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

1)稱(chēng)取40份-60份的PP、30份-50份改性納米氫氧化鋁、8份-12份抗菌劑、0.1份-0.5份抗氧劑、0.1份-0.3份潤(rùn)滑劑混合并攪拌均勻，得到混合料；

2)將步驟1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PP復(fù)合材料。

優(yōu)選地，所述步驟2)具體為：將步驟1)中得到的混合料投入到雙螺桿擠出機(jī)的料斗中擠出造粒，即得到PP復(fù)合材料，其中，所述雙螺桿擠出機(jī)包括順次排布的六個(gè)溫度區(qū)，一區(qū)溫度140～180℃，二區(qū)溫度180～200℃，三區(qū)溫度180～200℃，四區(qū)溫度180～200℃，五區(qū)溫度180～200℃，六區(qū)溫度180～200℃，機(jī)頭溫度180～200℃,螺桿轉(zhuǎn)速200～280r/min。

本發(fā)明的有益效果是：

本技術(shù)方案在納米氫氧化鋁上接枝了PMMA，在納米氫氧化鋁表面形成包覆層，降低納米氫氧化鋁粒子的表面能，有利于納米氫氧化鋁在PP基體中的分散，防止它的團(tuán)聚，提高PP復(fù)合材料的阻燃性和材料物理性能。

PMMA接枝納米氫氧化鋁有利于提高納米氫氧化鋁和PP基體的界面粘結(jié)，它會(huì)形成模量梯度的界面過(guò)渡層，更有利于應(yīng)力的傳遞，這有利于提高材料的物理性能。

本技術(shù)方案的PMMA本身硬度就高，它的存在提高了PP復(fù)合材料的耐摩擦性能。

抗菌劑NOVARON AG300的加入提高了PP復(fù)合材料的抗菌性能。

具體實(shí)施方式

以下通過(guò)實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，以下的實(shí)施例僅是示例性的，僅能用來(lái)解釋和說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能解釋為是對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的限制。

本發(fā)明的各實(shí)施例中所用的原料如下：

PP(型號(hào)Z30S)，大慶煉化；MMA,國(guó)藥集團(tuán)上海化學(xué)試劑有限公司；納米氫氧化鋁，山東淄博吉領(lǐng)工貿(mào)；硬脂酸鈣，湖北中料化工；硬質(zhì)酸鈉，湖北興銀河化工；硬脂酸鉀，鄭州邦諾化工；抗菌劑(型號(hào)NOVARON AG300)，日本東亞合成公司；抗氧劑(型號(hào)Irganox168、Irganox1010、Irganox1330)，瑞士汽巴精化；十二烷基苯磺酸鈉，濟(jì)南凱信化工；過(guò)硫酸鈉,濟(jì)南豐樂(lè)化工；三氯化鐵，湖北盛世環(huán)?？萍?。

本發(fā)明所用的測(cè)試儀器如下：

ZSK30型雙螺桿擠出機(jī)，德國(guó)W&P公司；JL-1000型拉力試驗(yàn)機(jī)，廣州市廣才實(shí)驗(yàn)儀器公司生產(chǎn)；HTL900-T-5B型注射成型機(jī)，海太塑料機(jī)械有限公司生產(chǎn)；XCJ-500型沖擊測(cè)試機(jī)，承德試驗(yàn)機(jī)廠生產(chǎn)；QT-1196型拉伸測(cè)試儀，東莞市高泰檢測(cè)儀器有限公司；QD-GJS-B12K型高速攪拌機(jī)，北京恒奧德儀器儀表有限公司。

首先改性納米氫氧化鋁的制備：

制備例1

所述改性納米氫氧化鋁的制備方法，包括以下步驟：

1)稱(chēng)取一定量的甲基丙烯酸甲酯(MMA)、納米氫氧化鋁、過(guò)硫酸鈉、三氯化鐵、十二烷基苯磺酸鈉；MMA、納米氫氧化鋁、過(guò)硫酸鈉、三氯化鐵、十二烷基苯磺酸鈉的質(zhì)量比為20：40：0.2：1：0.1。

2)將過(guò)硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、MMA、納米氫氧化鋁投入至三口燒瓶中，在160-180℃的油浴反應(yīng)6-12h，然后再加入三氯化鐵破乳6-10h，過(guò)濾洗滌既得到改性納米氫氧化鋁。

制備例2

所述改性納米氫氧化鋁的制備方法，包括以下步驟：

1)稱(chēng)取一定量的甲基丙烯酸甲酯(MMA)、納米氫氧化鋁、過(guò)硫酸鈉、三氯化鐵、十二烷基苯磺酸鈉；MMA、納米氫氧化鋁、過(guò)硫酸鈉、三氯化鐵、十二烷基苯磺酸鈉的質(zhì)量比為30：50：0.4：3：0.3。

2)將過(guò)硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、MMA、納米氫氧化鋁投入至三口燒瓶中，在160-180℃的油浴反應(yīng)6-12h，然后再加入三氯化鐵破乳6-10h，過(guò)濾洗滌既得到改性納米氫氧化鋁。

制備例3

所述改性納米氫氧化鋁的制備方法，包括以下步驟：

1)稱(chēng)取一定量的甲基丙烯酸甲酯(MMA)、納米氫氧化鋁、過(guò)硫酸鈉、三氯化鐵、十二烷基苯磺酸鈉；MMA、納米氫氧化鋁、過(guò)硫酸鈉、三氯化鐵、十二烷基苯磺酸鈉的質(zhì)量比為25：45：0.3：2：0.2。

2)將過(guò)硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、MMA、納米氫氧化鋁投入至三口燒瓶中，在160-180℃的油浴反應(yīng)6-12h，然后再加入三氯化鐵破乳6-10h，過(guò)濾洗滌既得到改性納米氫氧化鋁。

制備例4

所述改性納米氫氧化鋁的制備方法，包括以下步驟：

1)稱(chēng)取一定量的甲基丙烯酸甲酯(MMA)、納米氫氧化鋁、過(guò)硫酸鈉、三氯化鐵、十二烷基苯磺酸鈉；MMA、納米氫氧化鋁、過(guò)硫酸鈉、三氯化鐵、十二烷基苯磺酸鈉的質(zhì)量比為20：50：0.3：3：0.2。

2)將過(guò)硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、MMA、納米氫氧化鋁投入至三口燒瓶中，在160-180℃的油浴反應(yīng)6-12h，然后再加入三氯化鐵破乳6-10h，過(guò)濾洗滌既得到改性納米氫氧化鋁。

制備例5

所述改性納米氫氧化鋁的制備方法，包括以下步驟：

1)稱(chēng)取一定量的甲基丙烯酸甲酯(MMA)、納米氫氧化鋁、過(guò)硫酸鈉、三氯化鐵、十二烷基苯磺酸鈉；MMA、納米氫氧化鋁、過(guò)硫酸鈉、三氯化鐵、十二烷基苯磺酸鈉的質(zhì)量比為22：48：0.4：2：0.2。

2)將過(guò)硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、MMA、納米氫氧化鋁投入至三口燒瓶中，在160-180℃的油浴反應(yīng)6-12h，然后再加入三氯化鐵破乳6-10h，過(guò)濾洗滌既得到改性納米氫氧化鋁。

實(shí)施例1

1)稱(chēng)取40份PP、30份制備例1所制得的改性納米氫氧化鋁、8份NOVARON AG300、0.1份Irganox1330和0.4份硬質(zhì)酸鈉混合并攪拌均勻，得到混合料；

2)將步驟1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PP復(fù)合材料P1。

其中雙螺桿擠出機(jī)各區(qū)溫度及螺桿轉(zhuǎn)速分別為：一區(qū)溫度140℃，二區(qū)溫度180℃，三區(qū)溫度180℃，四區(qū)溫度180℃，五區(qū)溫度180℃，六區(qū)溫度180℃，機(jī)頭溫度180℃,螺桿轉(zhuǎn)速200r/min。

實(shí)施例2

1)稱(chēng)取60份PP、50份制備例2所制得的改性納米氫氧化鋁、12份NOVARON AG300、0.2份Irganox1330、0.1份Irganox1010、0.2份Irganox168和0.8份硬質(zhì)酸鈣混合并攪拌均勻，得到混合料；

2)將步驟1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PP復(fù)合材料P2。

其中雙螺桿擠出機(jī)各區(qū)溫度及螺桿轉(zhuǎn)速分別為：一區(qū)溫度180℃，二區(qū)溫度200℃，三區(qū)溫度200℃，四區(qū)溫度200℃，五區(qū)溫度200℃，六區(qū)溫度200℃，機(jī)頭溫度200℃,螺桿轉(zhuǎn)速280r/min。

實(shí)施例3

1)稱(chēng)取50份PP、40份制備例3所制得的改性納米氫氧化鋁、10份NOVARON AG300、0.2份Irganox1330、0.1份Irganox168、0.3份硬質(zhì)酸鈣和0.3份硬質(zhì)酸鈉混合并攪拌均勻，得到混合料；

2)將步驟1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PP復(fù)合材料P3。

其中雙螺桿擠出機(jī)各區(qū)溫度及螺桿轉(zhuǎn)速分別為：一區(qū)溫度160℃，二區(qū)溫度190℃，三區(qū)溫度190℃，四區(qū)溫度190℃，五區(qū)溫度190℃，六區(qū)溫度190℃，機(jī)頭溫度190℃,螺桿轉(zhuǎn)速240r/min。

實(shí)施例4

1)稱(chēng)取55份PP、45份制備例4所制得的改性納米氫氧化鋁、11份NOVARON AG300、0.2份Irganox1010、0.1份Irganox168、0.5份硬質(zhì)酸鈉混合并攪拌均勻，得到混合料；

2)將步驟1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PP復(fù)合材料P4。

其中雙螺桿擠出機(jī)各區(qū)溫度及螺桿轉(zhuǎn)速分別為：一區(qū)溫度175℃，二區(qū)溫度200℃，三區(qū)溫度200℃，四區(qū)溫度200℃，五區(qū)溫度200℃，六區(qū)溫度200℃，機(jī)頭溫度200℃,螺桿轉(zhuǎn)速230r/min。

實(shí)施例5

1)稱(chēng)取45份PP、40份制備例5所制得的改性納米氫氧化鋁、9份NOVARON AG300、0.2份Irganox1010、0.1硬脂酸鈣和0.5份硬質(zhì)酸鋅混合并攪拌均勻，得到混合料；

2)將步驟1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PP復(fù)合材料P5。

其中雙螺桿擠出機(jī)各區(qū)溫度及螺桿轉(zhuǎn)速分別為：一區(qū)溫度170℃，二區(qū)溫度195℃，三區(qū)溫度195℃，四區(qū)溫度195℃，五區(qū)溫度195℃，六區(qū)溫度195℃，機(jī)頭溫度195℃,螺桿轉(zhuǎn)速250r/min。

對(duì)比例1

1)稱(chēng)取55份PP、40份納米氫氧化鋁、0.1份Irganox1010、0.2份Irganox168、0.1份硬脂酸鉀、0.4份硬脂酸鋅混合并攪拌均勻，得到混合料；

2)將步驟1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PP復(fù)合材料D1。

其中雙螺桿擠出機(jī)各區(qū)溫度及螺桿轉(zhuǎn)速分別為：一區(qū)溫度170℃，二區(qū)溫度195℃，三區(qū)溫度195℃，四區(qū)溫度195℃，五區(qū)溫度195℃，六區(qū)溫度195℃，機(jī)頭溫度195℃,螺桿轉(zhuǎn)速250r/min。

性能測(cè)試：

將上述實(shí)施例1-5及對(duì)比例1制備的PP復(fù)合材料用注塑機(jī)制成樣條測(cè)試，測(cè)試數(shù)據(jù)如下表：

表1各實(shí)施例及對(duì)比例產(chǎn)品性能測(cè)試

從上表可以看出，從表中還可以看出實(shí)施例1-5的物理性能、耐摩擦性能、抗菌性能、阻燃性能要好于對(duì)比例1。這大大擴(kuò)展了PP復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域，具有非常重要的意義。

以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的描述，應(yīng)當(dāng)指出，由于文字表達(dá)的有限性，而在客觀上存在無(wú)限的具體結(jié)構(gòu)，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。