本发明涉及防霉抗菌材料领域，尤其涉及一种防霉抗菌聚丙烯材料及制备方法与应用该材料的间隔条。
背景技术：
中空玻璃是一种良好的隔热、隔音、美观适用并可降低建筑物自重的新型建筑材料，它是由两片或三片玻璃，使用复合粘结剂将玻璃与内含干燥剂的暖边间隔条粘结，中间充以干燥气体，制成的隔音隔热玻璃。中空玻璃具备卓越的隔热隔湿、隔音降噪、节能降耗等优点，得到了世界各国的认可和广泛使用。
中空玻璃及相关技术起源于美国。经过几十年的发展，国内相关技术及材料与世界先进水平仍有一定差距。目前国内的中空玻璃在生产过程中，为保证产品品质，玻璃会进行清洗和烘干工序，但未进行消毒杀菌，同时部分产品存在因密封胶质量问题、密封工艺不成熟或失误、玻璃表面清洗不彻底等因素导致密封不严，进而会导致中空玻璃间的填充气体泄漏，外部水分、灰尘、细菌等入侵而发生内部霉变，尤其是作为密封关键部位的间隔条发生霉变，随着时间推移，霉变和锈蚀逐步严重，影响中空玻璃的美观，情况严重时会导致中空玻璃的玻璃松动，最终影响结构稳定性而造成较大安全隐患。
暖边间隔条是中空玻璃隔热密封和防止霉变的关键部位，其防霉抗菌性能和隔热密封是中空玻璃整体质量的重要保证。抗菌材料中应用的抗菌剂分为无机抗菌剂、有机抗菌剂和复合抗菌剂三类，无机抗菌剂安全性高、长效稳定但效果迟缓；有机抗菌剂具备快速杀菌效果但持续时间较短、成本较高、稳定性较差；因此，寻找一种复合抗菌剂，来综合上述两种抗菌剂优点，兼具长效快速抗菌效能、稳定性和较高兼容性等优点，是本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现要素：
本发明的目的是克服上述现有技术中的缺陷而提供一种用于暖边间隔条的防霉抗菌聚丙烯材料及其制备方法，兼具长效快速抗菌效能、高稳定性和高兼容性等优点，适用于防霉抗菌暖边间隔条的生产制造，使用该防霉抗菌聚丙烯材料的暖边间隔条具备强效、广谱，持久的抗菌、抑菌及灭菌的性能。
本发明的目的通过以下两个技术方案来实现，第一个技术方案如下：
一种防霉抗菌聚丙烯材料，包括如下重量份配比的组分：聚丙烯94~99份，抗氧剂0.01~2份，复合纳米抗菌剂0.1~1.5份，分散剂0.01~2份，稳定剂0.01~2份，固相接枝相容剂0.02~0.25份，不饱和极性单体0.08~4.5份；所述复合纳米抗菌剂包括下述重量份的组分：纳米载银离子沸石15-25份、磷酸二氢铵30-50份、n-苯基乙酰胺2-7份、咪唑2-8份、纳米载铜离子沸石1-2份、葵素1-2份、季铵盐2-4份、氧化锌2-4份；
所述聚丙烯选自等规聚丙烯、间规聚丙烯、茂金属聚丙烯中的一种或多种；
所述不饱和极性单体包括下述配比的组分：n,n-二甲基-n-4-戊烯基胺1-3份、n,n-二乙基-n-4-戊烯基胺1-3份、1,1-二甲基-1-丁烯-3-醇0.5-2份、顺丁烯二酸酐4-6份。
本发明提供了一种制备上述用于暖边间隔条的防霉抗菌聚丙烯材料的方法，包括如下工艺步骤：
（1）将上述配比的聚丙烯、抗氧剂、复合纳米抗菌剂、分散剂、稳定剂、不饱和极性单体和固相接枝相容剂按要求配料，高速搅拌均混，得到混合物料a；
（2）设置螺带搅拌反应釜温度达到105℃~130℃时，将物料a导入反应釜中，进行固相接枝改性得到物料e；将物料e和0.1-3份的不饱和极性单体进行均混，由平行双螺杆挤出机在175℃~235℃温度进行熔融接枝改性并挤出得到物料b；
（3）物料b经流延成型、造粒、筛分、封装，得到用于暖边间隔条的防霉抗菌聚丙烯材料。
本发明提供了另一种技术方案，如下：
一种防霉抗菌聚丙烯材料，包括如下重量份配比的组分：聚丙烯基体树脂95~99份，抗氧剂0.1~2份，复合纳米抗菌剂0.5~1.5份，分散剂0.01~2份，稳定剂0.01~2份，固相接枝相容剂0.02~0.25份，不饱和极性单体0.08~4.5份；所述复合纳米抗菌剂包括下述重量份的组分：纳米载银离子沸石15-25份、磷酸二氢铵30-50份、n-苯基乙酰胺2-7份、咪唑2-8份、纳米载铜离子沸石1-2份、葵素1-2份、季铵盐2-4份、氧化锌2-4份；
所述聚丙烯基体树脂包括下述含量的组分：聚丙烯92-98份，固相接枝相容剂0.04-2份，不饱和极性单体0.15-7份；
所述聚丙烯选自等规聚丙烯、间规聚丙烯、茂金属聚丙烯中的一种或多种；
所述不饱和极性单体包括下述配比的组分：n,n-二甲基-n-4-戊烯基胺1-3份、n,n-二乙基-n-4-戊烯基胺1-3份、1,1-二甲基-1-丁烯-3-醇0.5-2份、顺丁烯二酸酐4-6份。
一种制备上述第二种技术方案的用于暖边间隔条的防霉抗菌聚丙烯材料的方法，包括如下工艺步骤：
（1）将上述要求配比的聚丙烯、固相接枝相容剂和不饱和极性单体放入螺带搅拌反应釜中，在105℃~130℃下，对聚丙烯进行固相接枝改性，得到聚丙烯基体树脂；
（2）将上述聚丙烯基体树脂与适当配比的抗氧剂、复合纳米抗菌剂、分散剂、稳定剂、固相接枝相容剂和不饱和极性单体导入双螺杆挤出机，在175℃~235℃下熔融接枝改性并挤出，得到物料d；
（3）物料d经流延成型、造粒、筛分、封装，得到用于暖边间隔条的防霉抗菌聚丙烯材料。
上述两种制备方法中，平行双螺杆挤出机中设置有十三个加热区：一区温度为185℃~235℃，二区温度为200℃~235℃，三区温度为210℃~235℃，四区温度为200℃~220℃，五区温度为190℃~220℃，六区温度为190℃~220℃，七区温度为180℃~220℃，八区温度为180℃~200℃，九区温度为180℃~200℃，十区温度为175℃~200℃，十一区温度为175℃~200℃，十二区温度为175℃~180℃，十三区温度为175℃~180℃，机头温度210~235℃，螺杆转速320~380r/min，真空压力-0.02~-0.05mpa。
本发明还提供了应用上述防霉抗菌聚丙烯材料的间隔条；所述间隔条可以是单金属框架类型的间隔条，也可以是左、右对称中间有复合加强层的双金属框架类型的间隔条。
本发明填补了暖边间隔条专用抗菌聚丙烯材料的空白，本发明中的防霉抗菌聚丙烯材料具备较好的防霉抑菌性能、较好的熔融指数和耐老化性能，适用于生产暖边间隔条涂覆层或与暖边间隔条共挤成型，使暖边间隔条产品具备优良的抗菌性能，具备较高的市场竞争力。
使用本发明的防霉抗菌聚丙烯材料制备的暖边间隔条在各个性能上都比传统暖边间隔条有了明显的提高，最重要的是使用该防霉抗菌聚丙烯生产的暖边间隔条后中空玻璃不会发生霉变现象，增加了暖边间隔条的使用寿命。在快速发展的城市化进程中，本发明的防霉抗菌聚丙烯材料将会在新型暖边间隔条的应用中发挥越来越大的作用。
具体实施方式
为使本发明的特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明做详细的说明，本发明还可以采用不同于在此描述的其它方式实施，所描述的实施例仅是部分较佳实施例，而不是全部的实施例，不应对本发明的保护范围起到限定作用。本领域技术人员可以在不违背本发明宗旨的情况下做类似推广，在没有任何创造性的劳动的基础上，对本发明进行的任何修改或改动，均应认为落入本发明保护的范围内。
实施例1-6采用第一种制备方法，一次反应并挤出成型：将聚丙烯、抗氧剂、复合纳米抗菌剂、分散剂、稳定剂、不饱和极性单体和固相接枝相容剂分别按表1、表2和表3指定的重量份进行配料，高速搅拌均混后，在螺带固相接枝反应釜中的各反应阶段经过105℃~130℃的固相接枝改性后，在实施例1-6中分别加入0.2份、0.1份、1份、2份、3份、2.5份的不饱和极性单体于双螺杆挤出机中，各区在机头温度210~235℃，螺杆转速320~380r/min，真空压力-0.02~-0.05mpa下，经过175℃~235℃的熔融改性接枝后挤出，然后经流延成型、造粒、筛分、封装等工艺即可得到实施例1-6的防霉抗菌聚丙烯材料的标准料样条；将该防霉抗菌聚丙烯材料应用到间隔条中即得相应的实施例1-6的防霉抗菌聚丙烯材料的间隔条；其中固相接枝改性反应釜中各阶段的反应温度不同；各实施例中的双螺杆挤出机中，各分区的温度见表4所示。
表1实施例1-6各组份的重量配比
其中聚丙烯的类型及配比见表8所示。
表2实施例1-6中不饱和极性单体的组分配比
表3实施例1-6中复合纳米抗菌剂的组分配比
表4实施例1-12中双螺杆挤出机各分区温度值
按照表1、表2和表3指定的各组分含量生产出防霉抗菌聚丙烯材料，表5列出48h后各实施例材料的抗菌抑菌性能测试结果，表6列出各实施例材料的理化性能测试结果，表7列出各实施例的间隔条的隔热性能和密封性能测试结果。
表5实施例1-6的标准料样条防霉抗菌测试结果
其中，用gb/t2591-2003的贴膜法考察标准料样条48h后的抗菌性能；菌落总数测定参照gb/t4789.2-2003计数。由表5可以看出，没有加复合纳米抗菌剂的实施例3，其生产得到的聚丙烯材料的抗菌性能远不及其他5项实施例的抗菌效果；防霉等级远不及其他5项实施例；由此证明，本发明的防霉抗菌聚丙烯材料，因加入了本发明的复合纳米抗菌剂而具有优良的防霉抗菌效果，最高抗菌抑菌率达到99%以上，防霉等级达到最高0级。
表6实施例1-6的标准料样条理化性能测试结果
表7实施例1-6的间隔条的隔热性能和密封性能测试结果
表8实施例1-6中聚丙烯类型及配比
由表5-7可知，本发明的防霉抗菌聚丙烯材料具有良好的防霉抑菌性能、较好的熔融指数和耐老化性能，生产的暖边间隔条具备良好的抗菌性能、隔热性能及密封性能，具备较高的市场竞争力。
下面介绍本发明的另一种制备防霉抗菌聚丙烯材料的方法，将如表9中所示配比的聚丙烯、固相接枝相容剂和不饱和极性单体放入螺带搅拌反应釜中，在105℃~130℃下，对聚丙烯进行固相接枝改性，得到聚丙烯基体树脂；得到的聚丙烯基体树脂与表10、表11和表12所述配比的抗氧剂、复合纳米抗菌剂、分散剂、稳定剂、固相接枝相容剂和不饱和极性单体导入双螺杆挤出机，在表4中所示的分区温度下加入不饱和极性单体，熔融接枝改性并挤出得到物料d；物料d经流延成型、造粒、筛分、封装，得到实施例7-12的用于暖边间隔条的防霉抗菌聚丙烯材料的标准料样条；将该防霉抗菌聚丙烯材料应用到间隔条中得到相应的实施例7-12的防霉抗菌聚丙烯材料的间隔条。
需要注意的是，第二种制备方法中的聚丙烯选自等规聚丙烯、间规聚丙烯、茂金属聚丙烯中的一种或多种；不饱和极性单体包括满足下述配比的组分：n,n-二甲基-n-4-戊烯基胺1-3份、n,n-二乙基-n-4-戊烯基胺1-3份、1,1-二甲基-1-丁烯-3-醇0.5-2份、顺丁烯二酸酐4-6份。
表9实施例7-12中聚丙烯基体树脂的组分配比
表10实施例7-12各组份的重量配比
表11实施例7-12中不饱和极性单体的组分配比
表12实施例7-12中复合纳米抗菌剂的组分配比
按照表9-12指定的各组分含量生产出防霉抗菌聚丙烯材料，表13列出48h后各实施例材料的抗菌抑菌性能测试结果，表14列出各实施例材料的理化性能测试结果，表15列出各实施例的间隔条的隔热性能和密封性能测试结果。
表13实施例7-12的标准料样条抗菌防霉测试结果
其中，用gb/t2591-2003的贴膜法考察标准料样条48h后的抗菌性能；菌落总数测定参照gb/t4789.2-2003计数。由表13可以看出，没有加复合纳米抗菌剂的实施例9，其生产得到的聚丙烯材料的抗菌性能远不及其他5项实施例的抗菌效果，由此证明，本发明的防霉抗菌聚丙烯材料，因加入了本发明的复合纳米抗菌剂而具有优良的抗菌效果，最高抗菌抑菌率达到98%以上。
表14实施例7-12的标准料样条理化性能测试结果
表15实施例7-12的间隔条的隔热性能和密封性能测试结果
由表13-15可知，本发明的防霉抗菌聚丙烯材料具有良好的防霉抑菌性能、较好的熔融指数和耐老化性能，生产的暖边间隔条具备良好的抗菌性能、隔热性能及密封性能，具备较高的市场竞争力。
综合表5-7以及表13-15可知，本发明的防霉抗菌聚丙烯材料无论采用一次加热接枝改性挤出成型还是两次加热接枝改性并挤出成型，均具有良好的防霉抑菌性能、较好的熔融指数和耐老化性能；相比之下，一次加热接枝改性挤出成型的各方面性能比两次加热接枝改性的好，可能由于二次加热破坏了抗菌剂组分中有机抗菌剂的活性，由此降低了其防霉抗菌的性能；此外，加入的复合纳米抗菌剂还提高了整体的隔热性能、密封性能以及材料的抗拉强度与伸长率，值得大范围推广。
本发明还提供了应用本发明的防霉抗菌聚丙烯材料的间隔条；所述间隔条可以是单金属框架类型的间隔条，也可以是左、右对称中间有复合加强层的双金属框架类型的间隔条。
本发明填补了暖边间隔条专用抗菌聚丙烯材料的空白，使用本发明的防霉抗菌聚丙烯材料制备的暖边间隔条在各个性能上都比传统暖边间隔条有了明显的提高，最重要的是使用该防霉抗菌聚丙烯生产的暖边间隔条后中空玻璃不会发生霉变现象，增加了暖边间隔条的使用寿命。在快速发展的城市化进程中，本发明的防霉抗菌聚丙烯材料将会在新型暖边间隔条的应用中发挥越来越大的作用。