一种亲肤抗菌聚丙烯材料的制作方法

本发明涉及亲肤高分子材料领域，具体而言，涉及一种亲肤抗菌聚丙烯材料。

背景技术：

1、亲肤高分子材料因其柔软性、低致敏性和高舒适度，在众多领域中得到了广泛应用。这些材料在医疗器械、日常护理用品、个人护理产品、服装和纺织品、电子产品、家居用品以及玩具等领域中均展现了其独特的优势和功能。

2、在医疗领域，亲肤高分子材料被广泛用于制作导管、注射器、手术手套等器械，这些材料需要具备高生物相容性和低过敏性，以确保患者在使用过程中不会产生不适和过敏反应。创口敷料也是亲肤材料的重要应用之一，通过提供更好的舒适度和透气性，促进伤口愈合，减少感染风险。

3、在日常护理用品中，婴儿用品和女性卫生用品是主要的应用领域。亲肤材料制作的奶瓶、奶嘴、尿布和湿巾能够减少婴儿皮肤刺激和过敏反应，确保婴儿的舒适和安全。同样，使用亲肤材料制作的卫生巾和卫生护垫能够提供更好的舒适度和防护效果，满足女性日常卫生需求。

4、个人护理产品如化妆品容器和护肤工具也是亲肤材料的重要应用领域。使用亲肤材料制作的软管和瓶盖不仅提高了用户的使用体验，还能确保化妆品的安全性。洁面刷、按摩仪等护肤工具采用亲肤材料可以提供更柔和的使用感受，减少皮肤摩擦和刺激。

5、在服装和纺织品领域，亲肤材料被广泛用于功能性服装和医疗纺织品。运动衣、内衣和袜子等功能性服装采用亲肤材料能够提高穿着的舒适度和透气性，满足运动和日常生活中的高要求。医疗纺织品如压缩袜和医疗绷带则要求材料既要舒适又要具备一定的功能性，如压力和支撑作用。

6、电子产品如可穿戴设备和电子设备外壳也是亲肤材料的重要应用领域。智能手表和健身手环等可穿戴设备使用亲肤材料能够提高佩戴的舒适度和用户体验，减少皮肤摩擦和过敏风险。手机壳和平板电脑保护套采用亲肤材料能够提供更好的手感和保护性。

7、家居用品中，亲肤材料被用于制作床上用品和家具覆盖物。枕头和床垫等床上用品采用亲肤材料能够提高睡眠的舒适度，改善睡眠质量。沙发套和椅子套等家具覆盖物采用亲肤材料能够提升家居环境的舒适性，带来更好的居住体验。

8、玩具和娱乐产品如儿童玩具和户外用品也使用亲肤材料制作。软胶玩具和益智玩具使用亲肤材料能够减少对儿童皮肤的刺激，确保安全和健康。游泳圈和充气床垫等户外用品采用亲肤材料能够提供更好的使用体验，增加产品的舒适度和耐用性。

9、目前亲肤高分子材料的解决方案主要有以下两种。首先是表面改性技术如等离子体处理和涂层技术，该技术在提高材料表面能、增强亲水性和生物相容性方面具有显著效果。其次是高分子共混改性技术，该技术是通过将亲水性聚合物（如聚乙烯醇和聚乙二醇）、弹性体树脂材料或橡胶与基体材料共混，改善材料的触感和生物相容性。表面处理的技术很容易造成耐久性差的不良结果，共混加工的技术在长时间使用或特殊条件下使用（如高温、高湿等），容易出现其性能下降或安全性下降的问题。

10、专利cn 116496524 a一种家具肤感装饰膜及其制备方法：将硫酸钛和硫酸锌溶于硫酸溶液中制得插层剂，加入氧化石墨烯分散液中制得硫酸钛/硫酸锌插层褶皱氧化石墨烯，经过还原后煅烧，制得tio2/zno插层褶皱石墨烯，加入马来酸酐、引发剂、pp树脂中混合均匀，加热接枝，挤出造粒，与木粉和聚乙烯醇混合均匀，加热混合，加入到缠绕膜系机器中进行制膜，得到家具肤感装饰膜。该发明只能改善片层石墨烯在高分子材料加工中的堆叠或分散问题，但解决不了这个问题，而石墨烯本身是黑色，也限制了其应用范围。其次该亲肤高分子材料的制备过程产生大量有机和无机的排放物，对于环境不利。该发明采用pva、木粉和聚乙烯蜡来实现亲肤的效果，但肤感较差，且断裂伸长率低。

11、专利cn 114316435 a一种室内装饰材料pp肤感膜及其制备方法：包括基聚丙烯80-120份、eva 30-40份、聚氨酯弹性体10-20份、爽滑剂5-10份、玻璃纤维5-10份、稳定剂1-3份、润滑剂1-2份、抗静电剂1-2份、相容剂0 .5-1份。该发明采用eva、爽滑剂如滑石粉、润滑剂如硬脂酸等来实现，这些材料也都是塑料改性常用材料，其亲肤效果并不理想。

12、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明提供一种亲肤抗菌聚丙烯材料，其特征在于，以重量百分比计，该亲肤抗菌聚丙烯材料含有30～65质量份的聚丙烯，15～50质量份的热塑性弹性体，0.1～0.6质量份的爽滑剂，0.1～0.5质量份的抗氧剂，1～10质量份的相容剂，0.1～3质量份的白油，0~20质量份的阻燃剂，0.2～0.8质量份的抗菌剂，5～20质量份的纤维素和气相二氧化硅的离子液体分散体。

2、本发明的纤维素和气相二氧化硅的离子液体分散体的制备包括以下步骤：

3、s1.按照纤维素、气相二氧化硅和离子液体质量比为1～30:20～60:70～140，按重量份称量各组分；

4、s2.在真空度为100～1000pa的真空状态和80～110°c温度条件下，通过强力搅拌10～36小时，在将纤维素充分溶于离子液体中；

5、s3.继续加入气相二氧化硅，在上述条件下，继续分散1～3小时。

6、以上制备过程中的参数都是经过详细实验得出，真空度不够，容易造成爆炸的风险，温度不够将不能充分溶解，制备效率将过低。

7、本发明纤维素和气相二氧化硅的离子液体分散体的添加量为5～20质量份。该分散体添加量太低，达不到理想的效果，添加量太高，会影响加工性能和机械性能。特别需要指出的是，该分散体的加入对pp材料的阻燃性能有利，同时容易制备颜色鲜艳的pp材料。本发明的离子液体为n-乙基-n’-甲基咪唑、n-丙基 -n’-甲基咪唑、n-丁基-n’-甲基咪唑、n-烯丙基-n’-甲基咪唑、n-甲基烯丙基-n’-甲基咪唑、含有卤素离子和/或醋酸根离子的离子液体中的至少一种。离子液体中的卤素可以起到很好的阻燃的效果，同时对抗菌性能也有协同效应。

8、本发明选取热塑性弹性体以改善其性能，这些热塑性弹性体为乙烯-辛烯共聚物（poe）、乙烯-丙烯共聚物（epr）、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯（sebs）、热塑性聚氨酯（tpu）、热塑性硫化橡胶（tpv）、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯（seps）、乙烯-丙烯-二烯单体共聚物（epdm）、乙烯-乙酸乙烯共聚物（eva）及其组合物。

9、这些弹性体各具优缺点。乙烯-辛烯共聚物具有优异的柔韧性和低温性能，但其机械强度较低且价格较高；乙烯-丙烯共聚物在耐热性和电绝缘性方面表现出色，但机械性能一般且加工复杂；苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯提供了优异的弹性和耐候性，适合户外使用，但成本较高；热塑性聚氨酯具有高机械性能和良好透明性，但加工工艺要求高；热塑性硫化橡胶结合了橡胶的弹性和塑料的加工性，但价格较高；苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯在低温柔韧性和相容性方面表现优异，但加工复杂且成本较高；乙烯-丙烯-二烯单体共聚物在耐候性和耐化学性上表现良好，但机械强度较低；乙烯-乙酸乙烯共聚物具有良好的柔软性和加工性能，但耐热性较低且需要添加相容剂以改善与其他聚合物的相容性。通过合理选择和组合这些弹性体，可以显著改善pp的性能，满足各种工业和消费品领域的需求。

10、为了优化热塑性弹性体在聚丙烯中的应用，可以采用多种弹性体组合，以充分利用各自的优点，提升材料的综合性能。推荐组合包括sebs与poe、tpv与seps、以及tpu与eva。sebs和poe的组合，能显著提高pp的柔韧性和低温性能，同时保持良好的加工性和耐候性，适用于需要高柔韧性的应用，如消费品和医疗器械。上述组合物中前后两种弹性体推荐的质量比为（2～3:1～2）。这些组合通过合理比例的搭配，能够在保持pp原有优良性能的基础上，显著提升其弹性、韧性、耐候性和加工性能，满足多种高性能应用的需求。

11、根据不同应用场景的具体技术要求，需要合理的选取热塑性弹性体的添加量为15～50质量份，但当热塑性弹性体的添加量低于15质量份，其亲肤性能就会变得不理想，当其添加量达到50质量份，材料的肤感将接近于实际皮肤的质感，但当其添加量超过50质量份，一方面材料成本会大幅增加，同时材料的刚性会明显降低，材料表面会发粘，不利于肤感的改善。

12、本发明选取脂肪酰胺、脂肪酸酯类、蜡类、金属皂类、聚二甲基硅氧烷及其组合物作为爽滑剂。在聚丙烯中应用常见的爽滑剂可以显著改善材料的表面滑爽性和加工性能，但每种爽滑剂都有其独特的优缺点。

13、脂肪酰胺类爽滑剂，如油酸酰胺和芥酸酰胺，因其高效降低摩擦系数和提高加工性而受到广泛应用。油酸酰胺能够显著改善pp表面的光滑度，但在高温下易迁移，可能影响制品的长期性能。相比之下，芥酸酰胺在高温环境下表现更稳定，适用于高温加工的聚合物，但其成本较高。硬脂酸酰胺在加工过程中表现出色，能有效降低摩擦，改善脱模性，但在某些情况下，可能会与其他添加剂发生相互作用，影响材料性能。

14、聚二甲基硅氧烷，如硅油（pdms），具有优异的润滑性和脱模性，化学惰性，使其适用于广泛的应用。然而，其较高的成本和可能对材料机械性能的负面影响限制了其应用范围。脂肪酸酯类爽滑剂，如甘油单硬脂酸酯，价格相对低廉，能够有效改善材料的滑爽性和抗粘连性，但在某些环境下稳定性较差，易发生降解。

15、蜡类爽滑剂，包括聚乙烯蜡和聚四氟乙烯蜡，能显著提高加工性和表面光滑度。聚乙烯蜡适用于广泛的塑料加工应用，成本适中，但在高温加工中的效果有限。ptfe蜡则提供极低的摩擦系数和优异的耐磨性，适用于高要求的应用，但其成本较高，添加量较低时可能无法充分发挥效果。

16、金属皂类爽滑剂，如硬脂酸锌，成本低廉，易于添加，能够有效降低摩擦系数，改善滑爽性和脱模性。然而，在某些应用中，可能影响材料的透明度和表面光洁度。通过合理选择和组合这些爽滑剂，可以在不同应用场景中显著改善pp的亲肤性能，满足多种工业和消费品需求。本发明推荐选择油酸酰胺或芥酸酰胺和pdms的组合、聚乙烯蜡和ptfe蜡的组合，两种组合的前后组分的质量比为（1～5:1～10）。本发明所述爽滑剂添加量为0.1～0.6质量份，当爽滑剂低于0.1质量份，爽滑剂的作用难以发挥，无法显著改善pp的爽滑性和加工性能，同时在摩擦系数低、加工流动性和脱模性等方面的改善效果有限。当爽滑剂超过0.6质量份，将可能导致相分离，影响材料的均匀性和外观，表面的析出物过多，进一步导致表面发粘和形成白霜，影响材料的触感，其可能影响材料的使用寿命。

17、本发明选取受阻酚类抗氧剂、受阻胺类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、硫醚类抗氧剂及其组合物作为抗氧剂。聚丙烯抗氧剂的合理添加不仅能显著延长材料的使用寿命，还能保持其物理性能。常用的pp抗氧剂分为主抗氧剂和辅助抗氧剂两类。主抗氧剂如受阻酚类抗氧剂1010和1076，具有优异的热稳定性和抗氧化性。抗氧剂1010提供出色的抗氧化保护，适用于多种聚合物，但在某些情况下可能与其他添加剂发生相互作用，影响其效果。抗氧剂1076则以其初期抗氧化性能优异而著称，但在高温环境下稳定性可能不如抗氧剂1010。受阻胺类抗氧剂770具有高效的光稳定性，特别适合户外应用，但成本较高。

18、辅助抗氧剂如亚磷酸酯类抗氧剂168和硫醚类抗氧剂dltp常与主抗氧剂配合使用。抗氧剂168在热加工过程中能显著提高聚合物的抗氧化性能，延长材料寿命，而抗氧剂dltp则以其热稳定性和抗氧化性能著称，通常与受阻酚类抗氧剂配合使用以提高整体抗氧化效果。

19、本发明优选的组合和比例为抗氧剂1010与抗氧剂168的组合，推荐比例为0.1～0.3质量份抗氧剂1010与0.1～0.3质量份抗氧剂168的组合。这种组合能提供优异的长效热稳定性和抗氧化性能。此外，抗氧剂1010与dltp的组合也表现出色，推荐比例为0.1～0.3质量份抗氧剂1010与0.1～0.3质量份dltp，这种组合在高温加工的聚合物中能有效提高材料的热稳定性和长期抗氧化性。

20、本发明优选抗氧剂的添加量为0.1～0.5质量份。添加量过少会导致pp在加工和使用过程中易受热、光和氧的作用发生氧化降解，从而降低其机械性能，如拉伸强度和冲击强度，并缩短制品的使用寿命。此外，热稳定性差的材料在加工过程中会出现变色和变脆现象，可能导致加工设备的堵塞和损坏。另一方面，抗氧剂添加过多也会带来问题，过量的抗氧剂可能与pp基体不相容，导致相分离，影响材料的均匀性和外观质量 。此外，过多的抗氧剂会影响材料的结晶度，使其机械性能下降，可能在加工过程中迁移到表面，形成析出物，导致制品表面发粘或光泽下降 。

21、本发明选取马来酸酐接枝聚丙烯（pp-g-mah）、乙烯-丙烯酸乙酯-甘油醇酯共聚物（e-gma）及其组合物作为相容剂，其含量为1～10质量份。为了优化聚丙烯的性能，合理使用相容剂至关重要。马来酸酐（mah）本身是一种极性化合物，而pp是一种非极性聚合物。直接添加mah会导致两者之间的相容性问题，无法有效改善pp的性能。pp-g-mah通过在pp链上接枝马来酸酐，显著提高了与极性聚合物和填料的相容性，优选添加量为1~5质量份。e-gma在pp与极性聚合物共混时表现出色，改善韧性和抗冲击性能，优选添加量为2～10质量份。如pp-g-mah与e-gma（推荐添加量分别为1～5质量份和1～7质量份），可以在保持pp原有优良性能的基础上，显著提升其综合性能。相容剂添加量过少，难以在pp与其他聚合物或填料之间形成足够的界面层，导致两相间的相容性不足。这会导致材料内部出现相分离现象，降低材料的均匀性和整体性能。过量的相容剂可能导致材料中过多的极性基团，这些极性基团之间的相互作用可能引起相分离，反而破坏原本的相容性。

22、本发明选取0.1～3质量份的白油，可以显著提高亲肤pp的柔软度和手感。它在聚合物基体中充当润滑剂，使分子链间的滑动更加容易，从而使材料更柔软，更适合应用于需要高柔软性的产品如婴儿用品和个人护理用品。同时，白油的加入可以起到提高材料的透明性，提高材料的稳定性和耐久性，表现出更好的滑爽性和触感，提升用户体验。添加量太少，效果不理想，添加量太大，不容易加工，材料机械性能会显著下降，且表面容易油腻，用户的亲肤体验不理想。

23、基于在pp中的透明性、使用安全性和抗菌长效性考量，本发明选取玻璃抗菌剂作为抗菌剂，并进一步优选如下组成的玻璃抗菌剂：60～80质量份的p2o5，0～3质量份的sio2，0～10质量份的b2o3，0～2质量份的al2o3，6～18质量份的mgo，0～10质量份的zno，0～10质量份的cao，0.05～2质量份的ag2o，0～0.03质量份的cuo，0～0.05质量份的co2o3。本发明对玻璃抗菌剂在pp中的透明性做了对比实验，本发明的抗菌pp的雾度增加值小于15%，最佳配方可将雾度增加值控制在3以内。但当玻璃抗菌剂不含磷或磷含量低于60%其雾度增加值均超过20%，如市售产品日本石冢硝子牌号为r101、r102、r103的玻璃抗菌剂、安徽正合雅聚新材料科技有限公司的牌号为agz801、ag501、agz601的玻璃抗菌剂。

24、为了实现pp材料的抗菌性，可以加入有机抗菌防霉剂，包括苯并咪唑类、异噻唑啉酮类、酚类、咪唑类、季铵盐类、吡啶类和三嗪类。这类材料的特点是抗菌效果好，并且可以防止材料长霉，但是这类材料容易析出，具有刺激性，安全性不足，耐加工温度较差，容易变色，不建议选择。

25、本发明同时也不优选纳米金属氧化物，普通金属离子型抗菌剂（如金属离子盐、负载金属离子的矿物材料等），因为这类材料对pp材料的阻燃性能影响比较大，且不具备透明性。

26、本发明中的抗菌剂的添加量为0.2～0.8质量份，添加量低于0.2质量份,抗菌性能达不到要求，添加量高于0.8质量份，容易产生变色的风险，或者透明性的下降，同时成本也会更高。

27、对于有阻燃要求的应用场景，本发明优选加入溴系阻燃剂（如十溴二苯乙烷）：0.1～20质量份、磷系阻燃剂（如磷酸三苯酯）：0～20质量份，三氧化二锑（sb2o3）：0.1～1质量份及其组合物。通过简单添加市售阻燃剂，亲肤材料的阻燃性能是不容易实现的，本发明采用的纤维素和气相二氧化硅的离子液体分散液，可以起到很好的阻燃效果，让亲肤材料的阻燃性能更容易达到v-0级，而不采用本发明含纤维素和气相二氧化硅的离子液体分散体，即使加入20质量份阻燃剂，也很难达到v-1级。

28、本发明同时选择加入滑石粉、云母粉、超细碳酸钙、硫酸钡、二氧化钛等无机填料（1～30质量份），起到一定的肤感效果，并起到降低成本的有益效果。为了达到皮肤相近的颜色，也可以选择加入蒙脱土、高岭土或凹凸棒石等无机矿物，优选天然矿物材料。

29、为了取得更接近皮肤的真实质感，本发明选择加入纤维素和气相二氧化硅，但直接加入这两种材料，很难做好分散，反而容易降低肤感。本发明优选离子液体作为分散体系。将纤维素溶解在离子液体中，同时将气相二氧化硅预分散到离子液体中，可形成半透明至透明状的分散体，最终解决这两种材料在pp中加入时产生的分散问题。

30、本发明抗菌亲肤聚丙烯，根据需要，也可以添加成核剂、颜料等。

31、本发明的有益效果为：

32、本发明对抗菌亲肤聚丙烯材料的组成和含量进行了系统的实验和研究，为此类材料的进一步开发和应用研究奠定了基础。本发明引入纤维素和气相二氧化硅的离子液体分散体，制备出了更接近皮肤质感的亲肤材料。本发明所述亲肤抗菌聚丙烯材料具有良好的抗菌性和亲肤性，同时还具有良好的机械性能、加工性能和环保性能，可用于医疗领域、可穿戴电子设备、婴幼儿用品和日常消费品等。

33、本发明抗菌亲肤聚丙烯材料的抗菌性能满足gb21551.2-2010要求。