本發(fā)明涉及高分子材料，特別是涉及一種高抗沖聚苯乙烯抗菌防霉母粒及其制備方法和制備裝置。

背景技術(shù)：

1、由于塑料具有質(zhì)輕、不銹蝕、綜合性能可滿足多種應(yīng)用場(chǎng)景等優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用日益廣泛。但是在人們生活環(huán)境中，各種有害致病細(xì)菌和霉菌在日常生活用塑料制品表面生存并繁殖，傳播各類影響人們健康和生命的疾病。隨著人們生活水平的提高和保健意識(shí)的增強(qiáng)，人們對(duì)所處的周邊環(huán)境提出了更高的要求，抗菌塑料發(fā)展成為預(yù)防和抑制有害微生物繁殖的一類功能高分子材料。

2、高抗沖聚苯乙烯(hips)是工程塑料家族中成本最低的一種材料，通過在聚苯乙烯(ps)中加入丁二烯以改善其沖擊強(qiáng)度而制得。其具有良好的沖擊韌性、尺寸穩(wěn)定性，并且加工性能優(yōu)異，在包裝、玩具、家具、電器及建筑等領(lǐng)域被廣泛使用。然而，高抗沖聚苯乙烯樹脂自身不具備抑制致病細(xì)菌、霉菌及病毒等有害微生物的功能，因此，開發(fā)具有抗菌防霉功能的hips樹脂具有良好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)意義。

3、高抗沖聚苯乙烯抗菌防霉母粒是將具有抗菌防霉功能的添加劑均勻分散在高抗沖聚苯乙烯載體樹脂中的濃縮物，具有便于保存、可促使抗菌防霉添加劑更均勻分散在高抗沖聚苯乙烯樹脂基材中等優(yōu)點(diǎn)。含胍鹽聚合物的抗菌劑的毒性較低，耐高溫性較好，抗菌防霉性能優(yōu)秀，因此被認(rèn)為具有極大的開發(fā)潛力，胍鹽聚合物是帶有胍鹽基團(tuán)的陽離子聚電解質(zhì)，它主要是通過分子中的陽離子與細(xì)菌細(xì)胞表面的陰離子部位形成靜電吸附，阻礙有害微生物細(xì)胞溶解酶作用，使細(xì)胞表層結(jié)構(gòu)變形而破壞細(xì)胞膜，從而達(dá)到抑制和消殺微生物的效果；胍鹽聚合物具有良好的水溶性、光熱穩(wěn)定性、高效和廣譜的抗菌性、安全、低毒、無刺激、不產(chǎn)生細(xì)菌耐藥性、不揮發(fā)、不含重金屬和酚類等物質(zhì)、對(duì)各類處理表面無腐蝕、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療消毒、食品和其它日常用品的殺菌消毒。由于胍基為親水性基團(tuán)，大部分胍鹽聚合物水溶性較強(qiáng)，目前，主要是以胍鹽聚合物的水溶液的形式用于制品的表面消毒處理以及紡織品的后抗菌整理，而將胍鹽聚合物與塑料或橡膠共混改性，會(huì)因其溶于水而使產(chǎn)品因耐水性差逐漸失去抗菌性能。因此，怎樣提高含胍鹽聚合物的抗菌防霉橡塑制品的耐水性，同時(shí)又能保持胍鹽聚合物的抗有害微生物的優(yōu)點(diǎn)是一個(gè)很值得研究的課題。

4、由此，有必要開發(fā)一種抗菌效率高、抗溶出、抗菌防霉效果持久且安全的、無銀化的、基于胍鹽聚合物的高抗沖聚苯乙烯抗菌防霉母粒，不僅具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，還具有很好的社會(huì)價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述問題，本發(fā)明提供一種高抗沖聚苯乙烯抗菌防霉母粒及其制備方法和制備裝置，該高抗沖聚苯乙烯抗菌防霉母?？咕矢摺⒖谷艹?、抗菌防霉效果持久，且安全、無銀化性能，可應(yīng)用于制備具有抗菌防霉功能的高抗沖聚苯乙烯樹脂制品，添加量為2～10％，制備的抗菌防霉高抗沖聚苯乙烯樹脂制品具有安全、廣譜、抗溶出、抗菌防霉效果持久等優(yōu)點(diǎn)。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

3、本發(fā)明高抗沖聚苯乙烯抗菌防霉母粒，由如下重量份數(shù)的組分組成：

4、高抗沖聚苯乙烯樹脂?100份；

5、無機(jī)復(fù)合胍鹽聚合物抗有害微生物材料?10～30份；

6、復(fù)合抗氧劑?0.2～1.0份；

7、分散劑?0.2～1.5份；

8、fau型分子篩原粉?0.5～5.0份；

9、所述無機(jī)復(fù)合胍鹽聚合物抗藻劑是由環(huán)氧基團(tuán)功能化的白炭黑、胍鹽聚合物、聚醚多元醇、甲基硅油和蓖麻醇酸鋅復(fù)合制成；

10、所述環(huán)氧基團(tuán)功能化的白炭黑為采用環(huán)氧基硅烷偶聯(lián)劑在白炭黑粉體表面通過化學(xué)反應(yīng)接枝環(huán)氧基團(tuán)的功能化的白炭黑，且所述環(huán)氧基團(tuán)功能化的白炭黑在600℃以上高溫可灼燒后有機(jī)部分占該環(huán)氧基團(tuán)功能化的白炭黑總質(zhì)量的10％～30％；

11、所述聚醚多元醇選自聚氧化丙烯多元醇、聚氧化乙烯多元醇、聚三甲基醚二醇或聚四氫呋喃及其共聚醚二醇中的一種或多種；

12、在所述無機(jī)復(fù)合胍鹽聚合物抗藻劑材料中，所述聚醚多元醇的含量為3％～35％，所述甲基硅油的含量為0.5％～10％，所述蓖麻醇酸鋅的含量為1％～10％，所述環(huán)氧基團(tuán)功能化的白炭黑和胍鹽聚合物質(zhì)量比為1:2～10:1；

13、所述復(fù)合抗氧劑由質(zhì)量比為1：2的受阻酚類主抗氧劑和亞磷酸酯類輔助抗氧劑復(fù)配而成；

14、所述的分散劑為乙撐雙硬脂酰胺、聚乙烯蠟、液體石蠟中的至少一種。

15、進(jìn)一步地，所述環(huán)氧基硅烷偶聯(lián)劑選自γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3-(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-縮水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷、β-(3、4環(huán)氧環(huán)己基)-乙基三乙氧基硅烷、β-(3、4環(huán)氧環(huán)己基)-乙基三甲氧基硅烷或3-(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基甲基二乙氧基硅烷中的一種或多種。

16、進(jìn)一步地，所述胍鹽聚合物選自聚六亞甲基胍鹽酸鹽、聚六亞甲基雙胍鹽酸鹽、聚六亞甲基胍丙酸鹽、聚六亞甲基雙胍丙酸鹽、聚六亞甲基胍硝酸鹽、聚六亞甲基雙胍硝酸鹽、聚六亞甲基胍磷酸鹽、聚六亞甲基雙胍磷酸鹽、聚六亞甲基胍碳酸鹽或聚六亞甲基雙胍碳酸鹽中的一種或多種。

17、基于同一發(fā)明構(gòu)思，本技術(shù)還提供上述高抗沖聚苯乙烯抗菌防霉母粒的制備方法，包含如下制備步驟：

18、s1：制備無機(jī)復(fù)合胍鹽聚合物抗有害微生物材料備用；

19、s2：將高抗沖聚苯乙烯、無機(jī)復(fù)合胍鹽聚合物抗有害微生物材料、復(fù)合抗氧劑、分散劑、fau型分子篩原粉按配比混合均勻后，置于熱風(fēng)干燥機(jī)中70℃～80℃干燥3～5小時(shí)，再加入到雙螺桿擠出機(jī)中；

20、s3：通氮?dú)獗Ｗo(hù)，將雙螺桿擠出機(jī)的溫度設(shè)置為180℃～220℃，轉(zhuǎn)速設(shè)置為200～350rpm，抽真空并通入氮?dú)膺M(jìn)行保護(hù)；

21、s4：將混合原料通過雙螺桿擠出機(jī)熔融共混后，采用風(fēng)冷模面切粒裝置進(jìn)行造粒，造粒過程采用氮?dú)怙L(fēng)冷進(jìn)行保護(hù)，制得所述的高抗沖聚苯乙烯抗菌防霉母粒。

22、進(jìn)一步地，s1中所述無機(jī)復(fù)合胍鹽聚合物抗藻劑的具體制備步驟如下：

23、s10.將環(huán)氧基團(tuán)功能化的白炭黑、胍鹽聚合物、聚醚多元醇和甲基硅油加入帶超聲波發(fā)生器的捏合機(jī)中，常壓通惰性氣體保護(hù)，室溫下啟動(dòng)攪拌使物料混合均勻，之后升高溫度并攪拌使聚合物物料熔融后與環(huán)氧基團(tuán)功能化的白炭黑混合均勻，同時(shí)，啟動(dòng)捏合機(jī)超聲波發(fā)生器，在超聲波作用下，促使環(huán)氧基團(tuán)功能化的白炭黑充分的分散在熔融的物料中進(jìn)行反應(yīng)，并保持100～200℃的反應(yīng)溫度1～8小時(shí)，然后，保持捏合機(jī)原有反應(yīng)溫度、攪拌器和超聲波發(fā)生器的作用，關(guān)閉惰性氣體，真空脫氣1～3小時(shí)后，通惰性氣體至常壓，加入蓖麻醇酸鋅，在通惰性氣體保護(hù)下，繼續(xù)攪拌0.5～2小時(shí)；

24、s11.步驟s10反應(yīng)結(jié)束后，將呈熔融狀態(tài)的產(chǎn)物冷卻至室溫，再對(duì)冷卻的固體產(chǎn)物破碎為粉體，制備得到無機(jī)復(fù)合胍鹽聚合物抗有害微生物材料。

25、本技術(shù)提供的無機(jī)復(fù)合胍鹽聚合物抗有害微生物材料是通過化學(xué)鍵的鍵合方式，將胍鹽聚合物高分子鏈結(jié)合到無機(jī)的白炭黑粉體顆粒表面，利用白炭黑粉體顆粒的不溶于水的性質(zhì)，使得制備得到的無機(jī)復(fù)合胍鹽聚合物抗有害微生物材料也具有了不溶于水的特性，解決了添加在高分子材料中的胍鹽聚合物耐水溶出性差的難題，并且，由于具有了不溶水的特性，也就使本發(fā)明制備的無機(jī)復(fù)合胍鹽聚合物抗有害微生物材料添加在高分子材料中后，具有了抗溶出性、抗菌防霉效果持久性。

26、基于同一發(fā)明構(gòu)思，本技術(shù)還提供一種用于上述制備方法的制備裝置，包括超聲捏合部件和雙螺桿擠出部件；

27、所述超聲捏合部件設(shè)有缸體、多組超聲波發(fā)生器、惰性管件和真空管件，所述缸體設(shè)有投料口，所述投料口設(shè)有密封蓋體，多組所述超聲發(fā)生器設(shè)置于所述缸體的側(cè)面，所述惰性管件安裝于所述缸體、用于通入或通出惰性氣體，所述真空管件安裝于所述缸體、用于抽出所述缸體內(nèi)的空氣，所述惰性管件和所述真空管件上分別安裝有控制閥；

28、所述雙螺桿擠出部件包括擠出機(jī)本體和料斗，所述擠出機(jī)本體設(shè)有多節(jié)筒體，多節(jié)所述筒體安裝于所述擠出機(jī)本體、并平行同向旋轉(zhuǎn)嚙合連接，所述料斗安裝于所述擠出機(jī)本體，并靠近所述筒體設(shè)置。

29、進(jìn)一步地，所述筒體設(shè)置有十三節(jié)，靠近所述料斗位置的為第1節(jié)；

30、在位于第5、9和12節(jié)位置的所述筒體上設(shè)有排真空結(jié)構(gòu)；

31、在位于第2-4、第6-8和第10-11節(jié)位置的所述筒體上設(shè)有通入氮?dú)饨M件；

32、所述料斗上設(shè)有蓋板，并在蓋板上設(shè)有排出氮?dú)饨M件。

33、進(jìn)一步地，所述通入管件組件上設(shè)有第一管閥、氣壓調(diào)節(jié)組件和氣量調(diào)節(jié)組件；

34、所述排出氮?dú)饨M件上設(shè)有第二管閥。

35、進(jìn)一步地，多組所述超聲波發(fā)生器的頻率分別設(shè)置為20khz，多組所述超聲波發(fā)生器中單個(gè)超聲波發(fā)生器的功率調(diào)節(jié)范圍為0～500w。

36、本發(fā)明的有益效果如下：

37、1、本技術(shù)提供的高抗沖聚苯乙烯抗菌防霉母粒，具有抗菌效率高、抗溶出、抗菌防霉效果持久，且安全、無銀化的性能，可應(yīng)用于制備具有抗菌防霉功能的高抗沖聚苯乙烯制品，添加量為2～10％，制備的抗菌防霉高抗沖聚苯乙烯制品具有安全、廣譜、抗溶出、抗菌防霉效果持久等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的市場(chǎng)前景和商業(yè)價(jià)值；

38、2、本技術(shù)提供的高抗沖聚苯乙烯抗菌防霉母粒的制備方法，其工藝流程簡單，制備容易，滿足大批量生產(chǎn)制造需求。

39、3、本技術(shù)提供的制備裝置，其結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)合理，便于在制備過程中進(jìn)行真空調(diào)節(jié)和通入惰性氣體保護(hù)，應(yīng)用效果好。