一种改性塑料及其制备方法与应用与流程

本发明涉及塑料制备方法，具体涉及一种改性塑料及其制备方法与应用。

背景技术：

1、在塑料工业领域，传统塑料因其成本低廉、加工性能好等优点，在包装、电子电器及汽车工业等多个领域得到了广泛应用。然而，随着科技的进步和市场的不断发展，传统塑料在性能上的局限性逐渐显现，如强度不足、耐热性差、阻燃性能差和易发生霉变等问题，难以满足高端领域对材料性能的更高要求。因此，改性塑料作为一种通过物理或化学手段在传统塑料基础上进行改性的新型材料，逐渐成为塑料工业的研究热点。

2、改性塑料通过在塑料基体中添加各种功能性添加剂或改性剂，如增强材料包括玻璃纤维和碳纤维、增韧剂、阻燃剂、抗菌剂等，能够显著改善塑料的机械性能、耐热性、耐化学腐蚀性以及特殊的光学、电学、热学性能等。这些优异的性能使得改性塑料在包装原料、电子电器材料和汽车工业材料等领域具有广阔的应用前景。

技术实现思路

1、解决的技术问题

2、针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种改性塑料及其制备方法与应用，能够有效地解决现有技术的塑料阻燃性能、抗菌性能和力学性能较差的问题。

3、技术方案

4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

5、一种改性塑料，所述改性塑料的原料按重量份计包括以下组分：500份聚碳酸酯、12-15份增性聚丙烯酸酯乳液、5-8份复合抗菌组分、6-10份包覆型阻燃剂组分和3-4份硅烷偶联剂kh-560；

6、所述增性聚丙烯酸酯乳液以改性碳纤维和改性二氧化硅对聚丙烯酸酯乳液进行改性后制得；

7、所述复合抗菌组分为季氟己基膦盐组分和季氟癸基膦盐组分按照等重量比混合制得；

8、所述包覆型阻燃剂组分为以壳聚糖和植酸钠对聚磷酸铵进行包覆后制得。

9、更进一步地，所述改性碳纤维的制备方法为：

10、s2.1、将乙醇和丙酮按照等体积比混合制备浸渍液，将碳纤维置于浸渍液中浸泡24h，过滤去除滤液后置于55℃的烘箱内干燥2-3h，所得记作预处理碳纤维；

11、s2.2、称取2g盐酸多巴胺溶解于1l浓度为0.01mo l/l的tr i s溶液中制备改性溶液，接着将预处理碳纤维置于改性溶液中浸渍15-18h，过滤去除滤液后置于48℃的烘箱内干燥2-3h，所得即为改性碳纤维。

12、更进一步地，所述改性二氧化硅的制备方法为：称取20g纳米二氧化硅粉末倒入200ml异丙醇中，接着加入3-5g十二烷基三甲基氯化铵、1-2g十六烷基二甲基苄基氯化铵、3-4g二癸基二甲基氯化铵和2-3g十四烷基三甲基溴化铵，以28khz的频率超声分散10min后加入2-3g硅烷偶联剂kh-570，以800r/min的转速搅拌20min后置于80℃的烘箱内烘干至恒重，所得即为改性二氧化硅。

13、更进一步地，所述增性聚丙烯酸酯乳液的制备方法为：称取1-2g改性碳纤维、2-3g改性二氧化硅和1g硅烷偶联剂kh-570倒入20ml聚丙烯酸酯乳液中，以500r/min的转速搅拌30min，所得即为增性聚丙烯酸酯乳液。

14、更进一步地，所述季氟己基膦盐组分的制备方法为：称取5g三苯基膦和9g全氟己基碘烷溶解于乙腈溶剂中，在75℃的水浴条件下以200r/min的转速搅拌48h，接着以40℃的旋蒸温度旋蒸除去乙腈溶剂，所得产物用乙醚洗涤3次，最后置于35℃的真空干燥箱内干燥8h，所得即为季氟己基膦盐组分。

15、更进一步地，所述季氟癸基膦盐组分的制备方法为：称取5g三苯基膦和9g全氟癸基碘烷溶解于乙腈溶剂中，在75℃的水浴条件下以200r/min的转速搅拌48h，接着以40℃的旋蒸温度旋蒸除去乙腈溶剂，所得产物用乙醚洗涤3次，最后置于35℃的真空干燥箱内干燥8h，所得即为季氟癸基膦盐组分。

16、更进一步地，所述包覆型阻燃剂组分的制备方法为：称取5-6g壳聚糖溶解于250ml质量分数为1％的醋酸溶液中，在25℃的水浴条件下以300r/min的转速搅拌至溶解后升温至60℃并加入8-10g聚磷酸铵，接着以原转速搅拌1h后加入10g质量分数为10％的植酸钠溶液，继续反应1h后经抽滤获得产物组分，以去离子水对产物组分洗涤3次并置于55℃的烘箱内干燥至恒重后，所得即为包覆型阻燃剂组分。

17、一种改性塑料的制备方法，所述制备方法为：

18、s1、称取上述重量份的复合抗菌组分和包覆型阻燃剂组分倒入球磨机中进行球磨，球磨10min后加入上述重量份的硅烷偶联剂kh-560并继续球磨10min，所得记作第一组分；

19、s2、将s1中的第一组分和上述重量份的聚碳酸酯、增性聚丙烯酸酯乳液一同倒入转矩流变仪中，在230-250℃的温度下共混8-10min后倒入平板硫化机中，接着在压力为10-12mpa、温度为180-200℃的条件下2-5min，所得即为改性塑料。

20、更进一步地，在s1中，球磨的料球比为1：2，球磨的转速为300r/min。

21、一种改性塑料的应用，所述应用包装原料、电子电器材料和汽车工业材料。

22、有益效果

23、本发明提供了一种改性塑料及其制备方法与应用，与现有公知技术相比，本发明具有如下有益效果：

24、1、本发明将以聚多巴胺包覆改性的碳纤维和硅烷偶联剂改性后的纳米二氧化硅加入聚丙烯酸酯乳液中，再将其与聚碳酸酯共混制备改性塑料，能够提高改性塑料的力学性能、热稳定性、耐候性和耐腐蚀性；由于碳纤维本身具有高强度、高模量的性能，经过聚多巴胺包覆改性后，碳纤维与聚合物基体的界面结合力得到增强，能够将碳纤维的优异力学性能有效传递到聚合物基体中，从而提高改性塑料的整体力学性能，如拉伸强度、弯曲强度和模量；其次，纳米二氧化硅粒子经过硅烷偶联剂改性后，能够均匀分散在聚丙烯酸酯乳液中，减少团聚现象，从而更有效地发挥纳米粒子的增强作用，纳米二氧化硅的加入能够进一步提高改性塑料的硬度和刚性，在改善改性塑料抗冲击性能的同时，还能够提高改性塑料的耐腐蚀性，抵抗酸、碱等化学物质的侵蚀；最后，先将改性碳纤维和改性二氧化硅分散在聚丙烯酸酯乳液中，再将其与聚碳酸酯共混，借助聚丙烯酸酯乳液本身良好流动性的性能，使改性碳纤维和改性二氧化硅更加均匀地分散在聚碳酸酯内与其共混，还能够使制备的改性塑料具有极好的整体热稳定性。

25、2、本发明将季氟己基膦盐组分、季氟癸基膦盐组分和以壳聚糖和植酸钠包覆后的聚磷酸铵加入聚碳酸酯内进行共混，能够提高改性塑料的阻燃性能、加工性能、物理机械性能和抗菌性能；聚磷酸铵本身具有较好的阻燃性能，通过壳聚糖和植酸钠的包覆，能够进一步提高其阻燃效率，而且壳聚糖和植酸钠的加入能够改善聚磷酸铵在聚碳酸酯中的分散性，同时壳聚糖具有成炭作用，能在燃烧过程中形成保护层，隔绝氧气和热量，从而增强阻燃效果；其次，季氟己基膦盐和季氟癸基膦盐与聚碳酸酯共混，能够与聚碳酸酯分子链发生相互作用，形成更加稳定的网络结构，从而提高材料的热稳定性、耐候性和机械性能，由于季氟己基膦盐和季氟癸基膦盐具有稳定的抗菌性能，将其与聚碳酸酯共混，能够提高改性塑料的抗菌性能。

26、3、本发明制备的改性塑料具有优异的性能，能够具有较好的市场应用前景，在包装原料、电子电器材料和汽车工业材料等领域具有极好的应用价值。