一种防霉阻燃除甲醛母粒及其制备方法与流程

本发明属于塑料母粒，涉及一种防霉阻燃除甲醛母粒及其制备方法。

背景技术：

1、霉菌是微生物的两种主要类型，具有种类繁多、分布极广、生命力旺盛等特点，当环境条件为相对湿度大于65%、温度20~30℃、ph值为3.0~6.0时，就会迅速吸收材料表面的营养物质而生长，造成材料的霉变和破坏。目前，常在母粒中添加抗菌剂以获得具有抗菌效果的塑料制品。抗菌剂主要包括有机抗菌剂和无机抗菌剂，有机抗菌剂包括季铵盐类、咪唑类、吡啶类、有机金属类等；无机抗菌剂主要为银、铜、锌等无机物，主要利用其氧化活性和游离离子来杀伤菌类。

2、然而，由于高盐高湿环境下，抗菌物质易发生分解、且释放较快，大多数抗菌母粒所赋予塑料制品的防霉抗菌效果有限，故有待改善。

3、目前，市面上销售的大多数装修材料中都含有化学添加剂、化学合成物，而普通民众对各类装修材料很难进行有效分辨，往往造成刚装修的室内空间甲醛超标。此外，其阻燃性能也相对较差，产生熔滴易使火灾蔓延，增加了火灾的发生几率、事故等级及救灾难度，这也在一定程度上影响了其品质和质量。

4、基于此，本发明提供了一种可以同时防霉阻燃除甲醛的母粒。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种防霉阻燃除甲醛母粒及其制备方法，本发明所制备的塑料母粒具有防霉、阻燃和除甲醛的作用，并且使用稳定、高效。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种防霉阻燃除甲醛母粒，由以下质量份数组分组成：10~20份纳米银颗粒、3~6份纳米复合材料、100~200份改性水性环氧树脂乳液、60~75份塑料母粒基材、3~6份间苯二甲胺、2~5份偶联剂和1~3份抗氧化剂；

4、其中所述改性水性环氧树脂乳液通过以下步骤制备得到：

5、s11、35~40℃条件下，将2~4份乳化剂和10~20份去离子水充分搅拌均匀，使其完全溶解，得到乳化剂溶液；

6、s12、取5~10份羧乙基纤维素，加入10~20份去离子水，在温度为100~110℃条件下搅拌至完全溶解，得到纤维素溶液，将质量比为1:1的纤维溶液与乳化剂溶液充分搅拌均匀；

7、s13、加热至120~125℃，加入40~60份水性环氧树脂、5~10份甲基丙烯酸缩水甘油醚、1~2份十二烷基苯磺酸钠，搅拌均匀后加入1~3份引发剂过氧化苯甲酰，以600~800r/min的转速搅拌、保温反应4~5h，后降温至45~55℃，加入n，n-二甲基乙醇胺调节溶液ph至7~8，在40~45℃保温反应0.5~1h，过滤后再加入10~20份水性丙烯酸酯乳液充分混合均匀即得改性水性环氧树脂乳液；

8、其中所述纳米复合材料通过以下步骤制备得到：

9、s21、将沸石置于质量分数为13~20%的硝酸溶液中处理2~3h，取出后经过干燥得到酸处理的沸石；

10、s22、在10~50份浓度为3~7mol/l的氯化镁水溶液中加入1~3份酸处理的沸石，调节ph为8~9反应0.5~1h，在氮气保护下，在320~380℃条件下焙烧5~8h，冷却至室温后即可通过原位沉积法在沸石表面沉积氧化镁；

11、s23、将3-氨基丙基三乙氧基硅烷用无水乙醇充分溶解，配制为质量分数为40~50%的溶液，在20~35份溶液中加入15~25份步骤s22中得到的固体，以500r/min的转速搅拌5~10min，静置2~3h后过滤、去离子水洗涤后将滤渣通过温度为110~120℃的真空干燥箱干燥3~5h，制得氨基化固体颗粒；

12、s24、60℃环境下将40份浓度为0.32~0.35mol/l的四水醋酸镍的无水乙醇与10份浓度为0.2mol/l的植酸乙醇溶液混合，再加入20~25份纳米二氧化钛，升温至80~90℃搅拌反应2h，经过离心、乙醇洗涤、烘干、研磨，制备得到改性纳米二氧化钛；

13、s25、将15~20份氨基化固体颗粒与15份纳米二氧化钛通过球磨机以400r/min的转速研磨4~6h后得到所述纳米复合材料。

14、作为本发明的一种优选技术方案，所述偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷和乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷中的一种。

15、作为本发明的一种优选技术方案，所述抗氧化剂为抗氧剂1010或抗氧剂168。

16、作为本发明的一种优选技术方案，步骤s11中，所述乳化剂为op-10、吐温-80和司盘-80中的一种。

17、一种防霉阻燃除甲醛母粒的制备方法，包括以下步骤：

18、s51、按配比，将纳米银颗粒、纳米复合材料添加至改性水性环氧树脂乳液中，以600~700r/min的转速充分搅拌2~3h，得到混悬液；

19、s52、保持搅拌速度，在混悬液中加入塑料母粒基材、间苯二甲胺、偶联剂和抗氧化剂，均匀混合2~3h后烘干，制得混合料；

20、s53、将混合料经过双螺杆挤出造粒机，经过熔融共混、挤出、切粒，制备得到所述防霉阻燃除甲醛母粒，其中双螺杆挤出造粒机温度设定：加料段160~210℃、压缩段170~240℃、均化段175~265℃，进料速度5~20r/min，螺杆转速200~350r/min，切粒速度8~12m/min。

21、作为本发明的一种优选技术方案，步骤s51中，所述混悬液的浓度为0.3~0.6mg/ml。

22、作为本发明的一种优选技术方案，步骤s51中，所述纳米银颗粒粒径为40~60μm。

23、作为本发明的一种优选技术方案，步骤s52中，所述塑料母粒基材为聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料和热塑性聚氨酯弹性体中的一种。

24、作为本发明的一种优选技术方案，步骤s52中，所述烘干的方式为将混合物置于150~190℃的烘道内烘干5~7min。

25、本发明的有益效果：

26、本发明中制备改性水性环氧树脂时先将羧乙基纤维素与乳化剂混合均匀，可以进一步增强乳化剂降低界面张力的能力，使乳状液更加稳定，并且羧乙基纤维素的结构中含有亲水基团羧基和羟基，能够与水分子形成氢键，从而提高乳状液的耐水性，为水性环氧树脂与单体甲基丙烯酸缩水甘油醚在引发剂作用下发生反应提供更均匀的反应环境，使单体分子更容易接近水性环氧树脂并发生聚合反应；环氧树脂的分子链上含有醚键，其邻位碳原子上的α-h和叔碳原子上的氢原子相对而言较活泼，在引发剂的作用下与甲基丙烯酸缩水甘油醚中的羟基发生接枝聚合反应，可以提高环氧树脂乳液亲水性，从而提高了水性环氧树脂与纳米银颗粒与纳米复合材料之间的相容性；并且由于羧乙基纤维素中的羟基可以与水性环氧树脂之间的极性基团环氧基或者羟基之间形成氢键，有助于与环氧树脂微粒形成稳定的相互作用，防止微粒聚结，从而得到更均匀、更细腻的分散体系，聚合完成后再与水性丙烯酸酯乳液共混后可提高乳液的耐候性，同时羧乙基纤维素的长链分子结构会与水性环氧树脂和丙烯酸酯发生互相缠绕，形成物理性的网状结构，从而增强分子之间的相互作用力。

27、改性水性环氧树脂乳液先与纳米银颗粒与纳米复合材料混合，可以促进纳米粒子在改性水性环氧树脂乳液中的均匀分布，减少团聚现象发生，混合均匀后再烘干，烘干过程中，改性水性环氧树脂中的水分蒸发，改性环氧树脂粒子相互接触并凝结，从而帮助纳米材料在环氧树脂之间形成大量界面区域，保持均匀的稳定性。

28、用硝酸处理沸石可以清除沸石内部的sio2、fe2o3和有机物等杂质，并且半径小的h+会置换半径大的na+、ca2+阳离子，这不仅有助于清除这些阳离子，还能进一步拓宽孔道的有效空间，提高沸石对于甲醛的吸附性能；本发明中通过原位吸附法将氧化镁沉积在沸石表面，再通过3-氨基丙基三乙氧基硅烷对表面沉积了氧化镁的沸石进行氨基化处理，进一步优化沸石的表面性质与孔径，增加对甲醛的吸附能力；通过沸石表面丰富的微孔结构将甲醛分子吸附并固定，并通过分子筛效应阻止甲醛从孔道析出，同时经酸处理的沸石表面的大量负电荷会与甲醛之间产生静电作用，使得甲醛更容易被吸附在表面。当甲醛被固定，沉积在沸石上的氧化镁再通过进一步地吸附和催化分解去除甲醛，通过两者的共同作用来提高对甲醛的去除率，当沸石与氧化镁共同吸附固定甲醛时，表面的氨基会与甲醛发生化学反应，提高甲醛的去除率；

29、通过四水醋酸镍和植酸反应制备植酸镍，植酸镍中的镍离子与纳米二氧化钛表面的羟基（-oh）发生络合反应，形成稳定的化学键，并利用植酸镍的络合能力将镍离子稳定地结合在纳米二氧化钛表面，形成一层均匀的覆盖层。植酸镍可作为阻燃剂，与基体材料之间的交联反应，形成膨胀程度高且完善致密的炭层，有效地隔绝热量和氧气的传递，从而减缓或阻止材料的进一步燃烧。通过植酸镍改性处理的纳米二氧化钛，由于植酸镍表面的镍离子与二氧化钛表面的活性基团结合，从而进一步提高抗霉菌的效果，同时由于植酸镍改变了纳米二氧化钛表面的电荷分布，可以促进纳米二氧化钛的光生电子和空穴分离，促进光催化效率，进而提高甲醛的去除率。

30、氧化镁因其高比表面积和特殊的晶体结构，在高温下能有效吸收并分散热量，从而显著提高材料的阻燃性能，纳米二氧化钛通过吸热降温、自由基捕获也可以提高材料的阻燃性能，沸石在高温下能够保持较好的稳定性。同时，沸石的多孔结构能够吸附并储存大量的热量，减缓材料温度的升高。当纳米氧化镁、纳米二氧化钛和沸石复合后，它们会相互协同作用，纳米氧化镁和氨基化纳米二氧化钛都能在材料表面形成保护层，而沸石的多孔结构则能够吸附并储存大量的热量，这三者复合后，能够形成更为致密和稳定的保护层，提高材料的耐火时间和阻燃性能，共同提高复合材料的阻燃性能。并且通过三者的复配，可以提高纳米二氧化钛的光催化活性，促进光生电子-空穴对的分离，从而延长光生载流子的寿命，提高光催化效率。

31、纳米银颗粒主要基于其与霉菌微生物之间的相互作用，通过破坏细胞膜、抑制酶活性、干扰生物代谢和释放银离子等多种方式，有效地抑制霉菌微生物的生长和繁殖，从而达到优良的防霉效果。纳米银同样可以通过光催化来迅速分解甲醛，提高除甲醛的效率，并且纳米银颗粒的稳定性使其能够长时间保持催化活性，实现持久除甲醛的效果。