改性聚碳酸酯复合材料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及树脂材料，具体而言，涉及一种改性聚碳酸酯复合材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、经常与人体接触的各种电子产品如移动电话、电脑键盘，公交车把手、方向盘、汽车内部部件，使得外来杂质如汗渍、油污等附着在产品表面或留下污痕，除了是产品的表面变脏，且对人体有害的各种病原体如大肠杆菌和金黄色葡萄球菌可能会在这些与人体接触的产品表面产生并繁殖，给人体带来危害。

2、近年来，随着人们对卫生的日益关注，常用的塑料制件如、电子器件表壳、按钮等已逐步采用抗菌材料。目前市场上的抗菌材料主要以聚丙烯、聚乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯为基材，这些材料的耐候性不能满足严苛的应用环境。

3、聚碳酸酯(pc)是一种高性能工程塑料，具有良好得透明性、优异的热学稳定性和突出的力学性能，并具有良好的加工性能，被广泛用于光学、建筑、汽车、电子、航空航天等领域。但是，聚碳酸酯的密度较大，为1.18～1.22g/cm3，其分子链具有刚性的苯环结构，空间位阻较大，从而使得pc具有熔体粘度大，加工性差，制品对缺口较为敏感，耐环境应力开裂性能差，容易发生应力开裂，加入抗菌剂容易因分散不均匀而造成机械性能大幅降低，且抗菌效果不持久。

4、因此，日益需要开发一种具有优异的机械性能和抗菌性的聚碳酸酯复合材料。

技术实现思路

1、本发明涉及一种改性聚碳酸酯复合材料，其包括以下重量份的各原料组分：

2、

3、

4、纳米酶是一类具有类酶催化活性的纳米材料，具有类似天然酶活性的纳米材料。银-石墨烯纳米酶具备优异的类似过氧化物酶活性，能够通过产生活性氧(ros)与石墨烯协同作用，高效杀灭致病菌，纳米过氧化物酶能通过催化产生ros，破坏细菌细胞膜的完整性及其核酸结构，同时可引发蛋白质功能障碍，最终实现对细菌的抑制和杀伤。石墨烯还具有表面能低、耐高温、耐腐蚀性、耐摩擦性、化学性质稳定和优异的力学性能，引入石墨烯，使制得的聚碳酸酯复合材料具有更优的耐候性能，还能提高力学性能。而且，银粒子存在于石墨烯层间可以起到分离临近石墨烯片层，防止石墨烯发生团聚，解决的直接添加石墨烯易团聚的问题。银-石墨烯纳米没与增容剂协同作用，能够提高pp/pc共混改性物的综合性能。

5、聚丙烯(pp)具有相对密度小(0.9～0.91g/cm3)、综合性能优越、耐腐蚀和加工性能好，且价格低，本发明上述改性聚碳酸酯复合材料通过各组分相互协同作用，同时兼具pc高耐热、高冲击和高尺寸稳定性以及pp的耐腐蚀、易于加工的特点，又具有优异的抗菌性质，能够广泛用于电子电器、汽车、机械和通信等领域。

6、在一些实施例中，所述改性聚碳酸酯复合材料包括：

7、

8、在一些实施例中，所述聚碳酸酯树脂选自脂肪族聚碳酸酯树脂、芳香族聚碳酸酯树脂、脂肪族-芳香族聚碳酸酯树脂中的至少一种。优选地，聚碳酸树脂选自芳香族聚碳酸酯树脂。

9、在一些实施例中，所述聚碳酸酯树脂的重均分子量为18000～40000。

10、聚碳酸酯树脂在25℃下在二氯甲烷溶液中测得的重均分子量(mv)可以为约18000至40000。重均分子量过低，聚碳酸酯的拉伸强度不够，而且相对分子链长的聚碳酸酯，在光、力、热的作用下分子链更容易断裂，耐候性不稳定；而重均分子量过大，聚碳酸酯的断裂伸长率会增大。因此，选择此重均分子量范围的聚碳酸酯，能平衡拉伸强度和耐候性之间的矛盾。

11、在一些实施例中，所述银-石墨烯纳米酶是以银盐为前驱体，氧化石墨烯为载体，在碱性溶液中合成的银纳米离子-石墨烯复合材料。

12、在一些实施例中，在使包含氧化石墨烯、银盐的均匀混合反应体系在碱性环境中于80℃～100℃加热反应0.5h～1.5h，经离心洗涤、喷雾干燥，制得所述银-石墨烯纳米酶。

13、进一步地，所述均匀混合反应体系中氧化石墨烯的浓度为0.5～1.0mg/ml。

14、进一步地，所述均匀混合反应体系中银盐的浓度为0.1mol/l～0.4mol/l。

15、更进一步地，所述银盐优选为硝酸银，但不限于此。

16、进一步地，所述均匀混合反应体系的碱性环境的ph值为10～14。

17、进一步地，所述均匀混合反应体系中碱性环境包括浓度为0.1mol/l～0.5mol/l的naoh或koh。

18、通过控制反应温度、氧化石墨烯和银盐浓度等反应条件，制备得到的银-石墨烯纳米酶，银纳米粒子均匀的附着在石墨烯片层上。

19、在一些实施例中，所述银-石墨烯纳米酶的粒径为10nm～50nm。

20、在一具体实施例中，所述制备方法包括：将0.5～1.0mg/ml的氧化石墨烯与0.1mol/l～0.4mol/l的agno3，0.1mol/l～0.5mol/l的naoh混合，随后上述混合物在80℃～100℃下搅拌加热反应0.5h～1.5h。将上述溶液冷却至室温，以5000～8000r/min离心5min～15min，洗涤2～4次，加入一定体积分数的无水乙醇和高分子分散剂，采用喷雾干燥设备进行喷雾干燥，得到的粉末即为银-石墨烯纳米酶。

21、在一些实施例中，所述增容剂选自马来酸酐聚丙烯接枝共聚物、丙烯酸酯类聚丙烯接枝共聚物、热塑性聚氨酯弹性体和乙烯-丙烯酸甲酯共聚物中的至少一种。

22、在一些实施例中，所述银-石墨烯纳米酶与所述增容剂的用量比为1:(3～8)。

23、在一些实施例中，所述银-石墨烯纳米酶和所述增容剂的用量之和为2～4份。

24、在一些实施例中，所述改性聚碳酸酯复合材料还可包括无机抗菌剂、有机抗菌剂、抗氧剂和增韧剂等中的一种或多种。

25、本发明的第二方面涉及一种改性聚碳酸酯复合材料的制备方法，其包括如上所述改性聚碳酸酯复合材料中所定义的组分，且包括以下步骤：

26、按配比称取各原料组分，均匀预混，再经熔融挤出后得到所述改性聚碳酸酯复合材料。

27、在一些实施例中，所述熔融挤出的工艺条件为：主机转速250rpm～500rpm，各区温度控制在220℃～280℃。

28、本发明的第三方面涉及一种塑料制品，所述塑料制品包含如上所述的改性聚碳酸酯复合材料。

技术特征：

1.一种改性聚碳酸酯复合材料，其特征在于，包括以下重量份的原料组分：

2.根据权利要求1～6任一项所述的改性聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述改性聚碳酸酯复合材料包括：

3.根据权利要求1所述的改性聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述聚碳酸酯树脂选自脂肪族聚碳酸酯树脂、芳香族聚碳酸酯树脂、脂肪族-芳香族聚碳酸酯树脂中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的改性聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述聚碳酸酯树脂的重均分子量为18000～40000。

5.根据权利要求1所述的改性聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述银-石墨烯纳米酶是以银盐为前驱体，氧化石墨烯为载体，在碱性溶液中合成的银纳米离子-石墨烯复合材料。

6.根据权利要求5所述的改性聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述银-石墨烯纳米酶的粒径为10nm～50nm。

7.根据权利要求1所述的改性聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述增容剂选自马来酸酐聚丙烯接枝共聚物、丙烯酸酯类聚丙烯接枝共聚物、热塑性聚氨酯弹性体和乙烯-丙烯酸甲酯共聚物中的至少一种。

8.一种如权利1～7任一项所述的改性聚碳酸酯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按配比称取各原料组分，均匀预混，再经熔融挤出后得到所述改性聚碳酸酯复合材料。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述熔融挤出的工艺条件为：主机转速250rpm～500rpm，各区温度控制在220℃～280℃。

10.一种塑料制品，其特征在于，所述塑料制品包含如权利要求1～7任一项所述的改性聚碳酸酯复合材料。

技术总结
本发明涉及树脂材料技术领域，具体而言，涉及一种改性聚碳酸酯复合材料及其制备方法和应用。该改性聚碳酸酯复合材料包括：聚碳酸酯树脂60～90份，聚丙烯树脂5～30份，增容剂1～5份，以及银‑石墨烯纳米酶0.1～1份。通过上述各组分的协同作用，本发明改性聚碳酸酯复合材料兼具PP耐腐蚀、易于加工的特点，又具有优异的抗菌性质，能够广泛用于电子电器、汽车、机械和通信等领域。

技术研发人员：王春闯
受保护的技术使用者：东莞市骄阳塑胶科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13