一种耐化性优良的抗菌板材及其制备方法与流程

1.本发明涉及聚碳酸酯的抗菌板材的技术领域，尤其涉及一种耐化性优良的抗菌板材及其制备方法。


背景技术：

2.聚碳酸酯是一种性能优异的工程塑料，聚碳酸酯(pc)具有优良的机械性能，其中包括耐冲击性、热稳定性、本生阻燃性和光学性能如透光性等等。这些材料因此被广泛地用于各种不同的用途，例如用于医疗卫生、航空及轨道交通零件，车窗或建筑采光窗，以及光学应用，例如透镜、光存储盘和光纤等。但是聚碳酸酯材料本身也有一些性能需要改善，比如缺口敏感性、表面耐划及耐化性等。
3.通常来说，可以通过共混工艺将一些其它材料，如abs或者一些添加剂，如矿粉、uv稳定剂加入改善。也可以通过共挤工艺，改善pc材质的表面性能，如共挤出一些耐候性能优良的材料可以明显改善材料整体耐候性，共挤出一些高硬度的材料从而提高聚碳酸酯板材的表面硬度；表面共挤出一些含有抗菌剂的材料，可以实现材料的抗菌功能。通过表面的硬涂层，由于涂层材料发生了高度的交联反应，可以大大提高表面的耐磨性，以及耐化学品侵蚀性能。
4.针对医院的一些应用，目前急需提供一些具有抗菌(杀菌)功能，同时兼具优良的耐化性能的材料。医院的不同位置可能会存在各种病菌，需要通过一些具有抗菌功能的材料去灭除。同时，为了提高灭菌效率以及覆盖率，医院通常会采用比如酒精、碘液等具有一定化学侵蚀性的灭菌液去喷洒相关区域以达到灭菌及消毒的效果。聚碳酸酯材料或者其衍生的共混材料，对相关的化学试剂的抵抗性比较差，在这些化学品的作用下会产生变色、银纹开裂和力学性能的下降。因此，需要开发一种基于聚碳酸酯材料的可以在医疗场所使用的具有优良的耐化学侵蚀的抗菌板材。


技术实现要素：

5.本发明目的是针对现有技术存在的缺陷提供一种耐化性优良的抗菌板材的制备方法，最终获得表面耐化性改善的具有抗菌功能的聚碳酸酯板材。
6.本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：
7.一种耐化性优良的抗菌板材，所述抗菌板材包括基材及复合在基材上下表面的抗菌层；所述基材为普通聚碳酸酯材料层；所述抗菌层和普通聚碳酸酯材料层分别通过螺杆塑化共同挤出；所述抗菌层包含银离子抗菌剂和聚碳酸酯共聚物材料；所述抗菌剂和聚碳酸酯共聚物材料共混后塑化挤出。
8.优选的，所述抗菌板材的厚度为0.5mm
‑
15mm。
9.优选的，所述聚碳酸酯共聚物材料为含聚酯单元的共聚聚碳酸酯、含硅聚碳酸酯、pctg、petg材料中的任意一种。
10.优选的，所述聚酯单元包括但不限于itr。
11.本发明还提供一种耐化性优良的抗菌板材的制备方法，按照如下步骤操作：
12.s1：将聚碳酸酯共聚物材料与银离子抗菌剂共混，形成聚碳酸酯抗菌材料；
13.s2：将共混好的聚碳酸酯抗菌材料通过辅机螺杆喂入，进行塑化挤出；
14.s3：将普通聚碳酸酯材料通过主机螺杆喂入，进行塑化挤出；
15.s4：通过分配器将辅机螺杆与主机螺杆塑化挤出的两种材料复合在一起，制得具有一层基材层及基材层上下表面各一层抗菌层的抗菌板材。
16.优选的，所述聚碳酸酯共聚物材料与银离子抗菌剂混合比例为0.1～5％。
17.优选的，步骤s2中辅机螺杆直径为35mm，长径比为36；步骤s3中主机螺杆直径为65mm，长径比为36。
18.优选的，所述辅机螺杆与主机螺杆分别连接有计量泵；所述计量泵分别控制两种材料的输出比为1:1。
19.优选的，步骤s4中基材层的厚度为1.3mm
‑
2.84mm；每层抗菌层的厚度为0.08mm
‑
0.1mm。
20.本发明的有益效果：
21.1.本发明通过在聚碳酸酯主链上引入耐化性优良的功能性酯基单元itr，即由间/对苯二甲酸与间苯二酚进行缩聚反应生成的酯基单元。使用界面聚合方式，目前已经可以商业化生产这种itr单元与聚碳酸酯单元的交替排列形成的共聚物。在聚碳酸酯主链上引入耐化性优良的功能性酯基单元itr，可以改善普通聚碳酸酯材料的耐化性；在普通聚碳酸酯中引入硅形成共聚物，不仅耐化性提高，其低温抗冲击性能、耐候性能都有所改善。聚碳酸酯共聚物材料与普通聚碳酸酯本身的兼容性非常优良，可以通过共挤出工艺来实现；聚碳酸酯共聚物材料与抗菌剂共混形成抗菌材料，抗菌材料再与普通聚碳酸酯通过共挤出工艺，最终形成具有抗菌功能的板材。
22.2.本发明制备的抗菌板材对化学试剂的抵抗性良好，具有不易变色、银纹不易开裂和力学性能高的优点；且抗菌、杀菌功能良好，可广泛应用于医疗机构。
具体实施方式
23.下面将结合实施例对本发明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他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.下述实施例中所述试验方法或测试方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均从常规商业途径获得，或以常规方法制备。
25.实施例一
26.本实施例中选用沙特基础工业公司的一款耐化性能优良的聚碳酸酯共聚物材料lnp
tm elcres
tm crx，它是在聚碳酸酯主链上引入耐化性优良的功能性酯基单元itr，即由间/对苯二甲酸与间苯二酚进行缩聚反应生成的酯基单元，化学结构式如下：
[0027][0028]
在crx材料的分子链上，随着itr单元相对于碳酸酯单元的比例提高，耐化性能也随之进一步改善。由于crx是基于聚碳酸酯的共聚物，它与普通聚碳酸酯本身的兼容性非常优良，因而可以通过共挤出工艺来实现。
[0029]
本实施例按照如下步骤来制备抗菌板材：
[0030]
s1：将上述引入了酯基单元itr形成的聚碳酸酯共聚物材料与银离子抗菌剂按照0.1％的比例共混，形成聚碳酸酯抗菌材料；
[0031]
s2：将共混好的聚碳酸酯抗菌材料通过直径为35mm，长径比为36的辅机螺杆喂入，进行塑化挤出；
[0032]
s3：将普通聚碳酸酯材料通过直径为65mm，长径比为36主机螺杆喂入，进行塑化挤出；
[0033]
s4：通过分配器将辅机螺杆与主机螺杆塑化挤出的两种材料复合在一起，使制得的最终产品为aba的产品结构即抗菌层(a层)、普通聚碳酸酯材料层(b层)。
[0034]
通过步骤s4，制得的板材每层抗菌层的厚度为0.08mm，普通聚碳酸酯材料层的厚度为2.84mm。
[0035]
实施例二
[0036]
本实施例中选用聚碳酸酯的含硅共聚物，来提升材料的耐化性能。通过硅的引入，不仅耐化性提高，其低温抗冲击性能、耐候性能都有所改善。
[0037]
本实施例按照如下步骤来制备抗菌板材：
[0038]
s1：将上述含硅聚碳酸酯共聚物材料与银离子抗菌剂按照2％的比例共混，形成聚碳酸酯抗菌材料；
[0039]
s2：将共混好的聚碳酸酯抗菌材料通过直径为35mm，长径比为36的辅机螺杆喂入，进行塑化挤出；
[0040]
s3：将普通聚碳酸酯材料通过直径为65mm，长径比为36主机螺杆喂入，进行塑化挤出；
[0041]
s4：通过分配器将辅机螺杆与主机螺杆塑化挤出的两种材料复合在一起，使制得的最终产品为aba的产品结构即抗菌层(a层)、普通聚碳酸酯材料层(b层)。
[0042]
通过步骤s4，制得的板材每层抗菌层的厚度为0.09mm，普通聚碳酸酯材料层的厚度为1.8mm。
[0043]
实施例三
[0044]
聚对苯二甲酸乙二醇
‑
1,4
‑
环己烷二甲醇酯(pctg)是一种透明塑料，耐化性能比聚碳酸酯材料优良，目前已经使用在医疗场所，可以抵抗医疗场所的化学品的侵蚀。pctg材料本身与聚碳酸酯pc本身有很好的相容性，两款材料混合起来可以达到分子级互溶，保持透明状态。因而将pctg与聚碳酸酯共挤出将大大改善聚碳酸酯材料的耐化性，本实施例则使用pctg材料与聚碳酸酯材料共挤，按照如下步骤来制备抗菌板材：
[0045]
s1：将pctg材料与银离子抗菌剂按照5％的比例共混，形成聚碳酸酯抗菌材料；
[0046]
s2：将共混好的聚碳酸酯抗菌材料通过直径为35mm，长径比为36的辅机螺杆喂入，进行塑化挤出；
[0047]
s3：将普通聚碳酸酯材料通过直径为65mm，长径比为36主机螺杆喂入，进行塑化挤出；
[0048]
s4：通过分配器将辅机螺杆与主机螺杆塑化挤出的两种材料复合在一起，使制得的最终产品为aba的产品结构即抗菌层(a层)、普通聚碳酸酯材料层(b层)。
[0049]
通过步骤s4，制得的板材每层抗菌层的厚度为0.1mm，普通聚碳酸酯材料层的厚度为1.3mm。
[0050]
实施例四
[0051]
本实施例中，将沙特基础工业公司的crx材料与银离子抗菌剂按照3％的比例共混后，直接通过螺杆塑化挤出厚度为1.5mm的抗菌板材。
[0052]
本发明，对上述实施例一至四的抗菌板材进行测试，本发明采用“抗环境应力断裂能力”(environmental stress cracking resistance简称escr)的测试方法来进行评估，其具体实施步骤如下：
[0053]
本发明统一在23摄氏度条件下，1％的拉伸应力水平，与多种化学品接触7天后进行耐化性的评判：
[0054]
(1)取测试样条，固定在具有特定应变的金属治具上；
[0055]
(2)将测试样暴露于多种化学品中；
[0056]
(3)测试样条被充分包裹起来以确保形变区域对化学品的吸收始终保持一种饱和浸润状态；
[0057]
(4)7天后取出样条，观察样条外观是否明显损伤(开裂或细纹，颜色/光泽变化)；
[0058]
(5)如外观无变化，通过分析其性能保留率的变化，化学攻击强弱可以通过性能保留率的变化而被很好的表征，(拉伸强度保留率在90％，并且拉伸断裂伸长保留率在80％以上的可以成为化学兼容；拉伸强度保留率在80～89％，并且拉伸断裂伸长保留率在65～79％以上的可以成为勉强兼容；其它情况称为不兼容)。
[0059]
测试结果如表1所示：
[0060]
表1
[0061][0062]
由测试结果可知，本发明制备的抗菌板材对化学试剂的抵抗性良好，具有不易变色、银纹不易开裂和力学性能高的优点，并且可看出在普通聚碳酸酯中引入酯基单元itr形成的聚碳酸酯共聚物，制得的板材各项性能最好。
[0063]
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。