本发明属于高分子材料技术领域，特别是指一种耐刮擦抗菌高性能阻燃PP复合材料及其制备方法。
背景技术：
随着现代科技的发展，人们对材料性能的要求越来越高，尤其对通用塑料聚丙烯(PP)材料。PP主要用于汽车、家电、管材、医疗、食品等领域，但由于PP材料的耐磨性较差、阻燃性能差、抗菌性能不好，这些缺点大大限制了PP复合材料在一些特殊领域上的应用。
将聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)接枝到纳米氢氧化铝，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，物理性能较原来也得到了提高，该方法至今尚未见于报道。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种耐刮擦抗菌高性能阻燃PP复合材料及其制备方法，以提高PP复合材料的耐磨性、阻燃性及其它物理性能。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种耐刮擦抗菌高性能阻燃PP复合材料，由以下重量份的组份制成：
所述改性纳米氢氧化铝的制备方法，包括以下步骤：
1)称取一定量的甲基丙烯酸甲酯、纳米氢氧化铝、过硫酸钠、三氯化铁及十二烷基苯磺酸钠；
2)将过硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、甲基丙烯酸甲酯及纳米氢氧化铝混合后在60-180℃的油浴反应6-12h，然后再加入三氯化铁破乳6-10h，过滤洗涤既得到改性纳米氢氧化铝。
所述改性纳米氢氧化铝的直径为60-100nm。
所述甲基丙烯酸甲酯、所述纳米氢氧化铝、所述过硫酸钠、所述三氯化铁及所述十二烷基苯磺酸钠的质量比为20-30：40-50：0.2-0.4：1-3：0.1-0.3。
所述抗菌剂为无机银系抗菌剂NOVARON AG300。
所述抗氧剂为三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或1，3，5-三甲基-2，4，6-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯中的一种或几种的混合。
所述润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙或硬脂酸钾中的一种或多种。
上述任一项所述的耐刮擦抗菌高性能阻燃PP复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1)称取40份-60份的PP、30份-50份改性纳米氢氧化铝、8份-12份抗菌剂、0.1份-0.5份抗氧剂、0.1份-0.3份润滑剂混合并搅拌均匀，得到混合料；
2)将步骤1)中得到的混合料挤出造粒，即得到PP复合材料。
优选地，所述步骤2)具体为：将步骤1)中得到的混合料投入到双螺杆挤出机的料斗中挤出造粒，即得到PP复合材料，其中，所述双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，一区温度140～180℃，二区温度180～200℃，三区温度180～200℃，四区温度180～200℃，五区温度180～200℃，六区温度180～200℃，机头温度180～200℃,螺杆转速200～280r/min。
本发明的有益效果是：
本技术方案在纳米氢氧化铝上接枝了PMMA，在纳米氢氧化铝表面形成包覆层，降低纳米氢氧化铝粒子的表面能，有利于纳米氢氧化铝在PP基体中的分散，防止它的团聚，提高PP复合材料的阻燃性和材料物理性能。
PMMA接枝纳米氢氧化铝有利于提高纳米氢氧化铝和PP基体的界面粘结，它会形成模量梯度的界面过渡层，更有利于应力的传递，这有利于提高材料的物理性能。
本技术方案的PMMA本身硬度就高，它的存在提高了PP复合材料的耐摩擦性能。
抗菌剂NOVARON AG300的加入提高了PP复合材料的抗菌性能。
具体实施方式
以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方案的限制。
本发明的各实施例中所用的原料如下：
PP(型号Z30S)，大庆炼化；MMA,国药集团上海化学试剂有限公司；纳米氢氧化铝，山东淄博吉领工贸；硬脂酸钙，湖北中料化工；硬质酸钠，湖北兴银河化工；硬脂酸钾，郑州邦诺化工；抗菌剂(型号NOVARON AG300)，日本东亚合成公司；抗氧剂(型号Irganox168、Irganox1010、Irganox1330)，瑞士汽巴精化；十二烷基苯磺酸钠，济南凯信化工；过硫酸钠,济南丰乐化工；三氯化铁，湖北盛世环保科技。
本发明所用的测试仪器如下：
ZSK30型双螺杆挤出机，德国W&P公司；JL-1000型拉力试验机，广州市广才实验仪器公司生产；HTL900-T-5B型注射成型机，海太塑料机械有限公司生产；XCJ-500型冲击测试机，承德试验机厂生产；QT-1196型拉伸测试仪，东莞市高泰检测仪器有限公司；QD-GJS-B12K型高速搅拌机，北京恒奥德仪器仪表有限公司。
首先改性纳米氢氧化铝的制备：
制备例1
所述改性纳米氢氧化铝的制备方法，包括以下步骤：
1)称取一定量的甲基丙烯酸甲酯(MMA)、纳米氢氧化铝、过硫酸钠、三氯化铁、十二烷基苯磺酸钠；MMA、纳米氢氧化铝、过硫酸钠、三氯化铁、十二烷基苯磺酸钠的质量比为20：40：0.2：1：0.1。
2)将过硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、MMA、纳米氢氧化铝投入至三口烧瓶中，在160-180℃的油浴反应6-12h，然后再加入三氯化铁破乳6-10h，过滤洗涤既得到改性纳米氢氧化铝。
制备例2
所述改性纳米氢氧化铝的制备方法，包括以下步骤：
1)称取一定量的甲基丙烯酸甲酯(MMA)、纳米氢氧化铝、过硫酸钠、三氯化铁、十二烷基苯磺酸钠；MMA、纳米氢氧化铝、过硫酸钠、三氯化铁、十二烷基苯磺酸钠的质量比为30：50：0.4：3：0.3。
2)将过硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、MMA、纳米氢氧化铝投入至三口烧瓶中，在160-180℃的油浴反应6-12h，然后再加入三氯化铁破乳6-10h，过滤洗涤既得到改性纳米氢氧化铝。
制备例3
所述改性纳米氢氧化铝的制备方法，包括以下步骤：
1)称取一定量的甲基丙烯酸甲酯(MMA)、纳米氢氧化铝、过硫酸钠、三氯化铁、十二烷基苯磺酸钠；MMA、纳米氢氧化铝、过硫酸钠、三氯化铁、十二烷基苯磺酸钠的质量比为25：45：0.3：2：0.2。
2)将过硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、MMA、纳米氢氧化铝投入至三口烧瓶中，在160-180℃的油浴反应6-12h，然后再加入三氯化铁破乳6-10h，过滤洗涤既得到改性纳米氢氧化铝。
制备例4
所述改性纳米氢氧化铝的制备方法，包括以下步骤：
1)称取一定量的甲基丙烯酸甲酯(MMA)、纳米氢氧化铝、过硫酸钠、三氯化铁、十二烷基苯磺酸钠；MMA、纳米氢氧化铝、过硫酸钠、三氯化铁、十二烷基苯磺酸钠的质量比为20：50：0.3：3：0.2。
2)将过硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、MMA、纳米氢氧化铝投入至三口烧瓶中，在160-180℃的油浴反应6-12h，然后再加入三氯化铁破乳6-10h，过滤洗涤既得到改性纳米氢氧化铝。
制备例5
所述改性纳米氢氧化铝的制备方法，包括以下步骤：
1)称取一定量的甲基丙烯酸甲酯(MMA)、纳米氢氧化铝、过硫酸钠、三氯化铁、十二烷基苯磺酸钠；MMA、纳米氢氧化铝、过硫酸钠、三氯化铁、十二烷基苯磺酸钠的质量比为22：48：0.4：2：0.2。
2)将过硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、MMA、纳米氢氧化铝投入至三口烧瓶中，在160-180℃的油浴反应6-12h，然后再加入三氯化铁破乳6-10h，过滤洗涤既得到改性纳米氢氧化铝。
实施例1
1)称取40份PP、30份制备例1所制得的改性纳米氢氧化铝、8份NOVARON AG300、0.1份Irganox1330和0.4份硬质酸钠混合并搅拌均匀，得到混合料；
2)将步骤1)中得到的混合料挤出造粒，即得到PP复合材料P1。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度140℃，二区温度180℃，三区温度180℃，四区温度180℃，五区温度180℃，六区温度180℃，机头温度180℃,螺杆转速200r/min。
实施例2
1)称取60份PP、50份制备例2所制得的改性纳米氢氧化铝、12份NOVARON AG300、0.2份Irganox1330、0.1份Irganox1010、0.2份Irganox168和0.8份硬质酸钙混合并搅拌均匀，得到混合料；
2)将步骤1)中得到的混合料挤出造粒，即得到PP复合材料P2。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度180℃，二区温度200℃，三区温度200℃，四区温度200℃，五区温度200℃，六区温度200℃，机头温度200℃,螺杆转速280r/min。
实施例3
1)称取50份PP、40份制备例3所制得的改性纳米氢氧化铝、10份NOVARON AG300、0.2份Irganox1330、0.1份Irganox168、0.3份硬质酸钙和0.3份硬质酸钠混合并搅拌均匀，得到混合料；
2)将步骤1)中得到的混合料挤出造粒，即得到PP复合材料P3。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度160℃，二区温度190℃，三区温度190℃，四区温度190℃，五区温度190℃，六区温度190℃，机头温度190℃,螺杆转速240r/min。
实施例4
1)称取55份PP、45份制备例4所制得的改性纳米氢氧化铝、11份NOVARON AG300、0.2份Irganox1010、0.1份Irganox168、0.5份硬质酸钠混合并搅拌均匀，得到混合料；
2)将步骤1)中得到的混合料挤出造粒，即得到PP复合材料P4。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度175℃，二区温度200℃，三区温度200℃，四区温度200℃，五区温度200℃，六区温度200℃，机头温度200℃,螺杆转速230r/min。
实施例5
1)称取45份PP、40份制备例5所制得的改性纳米氢氧化铝、9份NOVARON AG300、0.2份Irganox1010、0.1硬脂酸钙和0.5份硬质酸锌混合并搅拌均匀，得到混合料；
2)将步骤1)中得到的混合料挤出造粒，即得到PP复合材料P5。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度170℃，二区温度195℃，三区温度195℃，四区温度195℃，五区温度195℃，六区温度195℃，机头温度195℃,螺杆转速250r/min。
对比例1
1)称取55份PP、40份纳米氢氧化铝、0.1份Irganox1010、0.2份Irganox168、0.1份硬脂酸钾、0.4份硬脂酸锌混合并搅拌均匀，得到混合料；
2)将步骤1)中得到的混合料挤出造粒，即得到PP复合材料D1。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度170℃，二区温度195℃，三区温度195℃，四区温度195℃，五区温度195℃，六区温度195℃，机头温度195℃,螺杆转速250r/min。
性能测试：
将上述实施例1-5及对比例1制备的PP复合材料用注塑机制成样条测试，测试数据如下表：
表1各实施例及对比例产品性能测试
从上表可以看出，从表中还可以看出实施例1-5的物理性能、耐摩擦性能、抗菌性能、阻燃性能要好于对比例1。这大大扩展了PP复合材料的应用领域，具有非常重要的意义。
以上仅是本发明的优选实施方式的描述，应当指出，由于文字表达的有限性，而在客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。