一種醫(yī)療及航空航天用抗菌導(dǎo)電導(dǎo)熱聚氯乙烯樹脂材料及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及改性塑料領(lǐng)域，特別涉及一種可用于醫(yī)療、航空、航天領(lǐng)域的抗菌、導(dǎo) 電、導(dǎo)熱聚氯乙烯樹脂材料及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前常用的導(dǎo)電導(dǎo)熱塑料通常是尼龍、PET等塑料添加導(dǎo)電、導(dǎo)熱介質(zhì)加工而成， 具有較好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，但是其原料成本高，耐化學(xué)性能差，導(dǎo)電導(dǎo)熱性能低（通常體 積電阻率為1〇 5左右，導(dǎo)熱率3~4WAm.K)左右）。聚氯乙烯（PVC)具有優(yōu)良的耐腐蝕性、 阻燃性、和機(jī)械強(qiáng)度，被廣泛用于醫(yī)藥、建筑、化工、冶金、造船、電器、紡織等領(lǐng)域。而在醫(yī) 療、航空航天領(lǐng)域除了通常需要的高導(dǎo)電、導(dǎo)熱功能外，還需要有較好的強(qiáng)度和韌性，同時(shí) 也需要良好的抗菌、抑菌等功能，但目前很少有同時(shí)滿足上述要求的材料。因此，我們開發(fā) 了可用于醫(yī)療、航空航天領(lǐng)域的具有抗菌性能的導(dǎo)電導(dǎo)熱材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于：提供一種可用于醫(yī)療、航空、航 天領(lǐng)域的抗菌、導(dǎo)電、導(dǎo)熱聚氯乙烯樹脂材料及其制備方法和應(yīng)用。
[0004] -種抗菌導(dǎo)電導(dǎo)熱聚氯乙烯樹脂材料，由以下組分按照重量分?jǐn)?shù)制備而成：
[0005] 納米銀改性聚氯乙烯樹脂50~100份，導(dǎo)電導(dǎo)熱介質(zhì)材料40~60份，填充劑5~ 15份，改性劑8~15份，穩(wěn)定劑8~10份，增塑劑0~15份，抗氧劑3~5份，紫外線吸收 劑0. 2~0. 5份，螯合劑0. 5~1. 5份，潤滑劑0. 5~1. 5份。
[0006] 在上述方案的基礎(chǔ)上，
[0007] 所述導(dǎo)電導(dǎo)熱介質(zhì)材料由改性碳納米管、改性石墨烯和改性氮化鋁復(fù)配而成；
[0008] 所述填充劑為碳酸鈣、滑石粉和鈦白粉中的一種或幾種；
[0009] 所述穩(wěn)定劑為鈣鋅穩(wěn)定劑、有機(jī)錫穩(wěn)定劑、稀土穩(wěn)定劑和水滑石穩(wěn)定劑中的一種 或幾種；
[0010] 所述改性劑為CPE、ACR和MBS中的一種或幾種；
[0011] 所述增塑劑為DOA、DOP、DBP、芳烴油、多元醇、環(huán)氧大豆油和氯化石蠟中的一種或 幾種；
[0012] 所述抗氧劑為抗氧劑CA、抗氧劑264、抗氧劑2246和抗氧劑1076中的一種或幾 種；
[0013] 所述紫外線吸收劑為三嗪-5、UV-9、UV-326、TBS、BAD和OBS中的一種或幾種；
[0014] 所述螯合劑為亞磷酸三苯酯、亞磷酸苯二異辛酯和亞磷酸二苯辛酯中的一種或幾 種；
[0015] 所述潤滑劑為硬脂酸、硬脂酸鈣、石蠟、硅油和單甘酯中的一種或幾種。
[0016] 在上述方案的基礎(chǔ)上，所述納米銀改性聚氯乙烯樹脂由以下方法制備而成：
[0017] 1)在反應(yīng)釜中加入無離子水，以及分散劑、助分散劑、消泡劑、緩沖劑、穩(wěn)定劑、鏈 調(diào)節(jié)劑，攪拌均勾，加入納米銀，繼續(xù)攪拌并密封抽真空至-0. 08~-0. 09MPa，密閉加入氯 乙烯單體（VCM)和引發(fā)劑，攪拌升溫至40~60°C，壓強(qiáng)控制在0. 5~1.OMPa，控制反應(yīng)溫 差±0. 5°C下反應(yīng)10~20hr，待反應(yīng)壓力下降0.IMPa時(shí)加入終止劑繼續(xù)反應(yīng)30min;
[0018] 2)聚合反應(yīng)結(jié)束后抽真空至-0. 08~-0. 09MPa30min，回收多余單體；然后再升溫 至80~90°C，負(fù)壓煮沸2~3hr，排出殘余單體；
[0019] 3)排出殘余單體后將反應(yīng)漿料放入離心機(jī)離心脫水，加無離子水清洗2~3遍，再 離心脫水，放入40~50°C的沸騰干燥床內(nèi)干燥2hr。
[0020] 在上述方案的基礎(chǔ)上：
[0021] 所述分散劑為醇解度為50~88的聚乙烯醇和/或甲基纖維素；
[0022] 所述助分散劑為醇解度為30~50的聚乙烯醇；
[0023] 所述消泡劑為聚硅氧烷、有機(jī)硅和聚醚中的一種或幾種；
[0024] 所述緩沖劑為氨水和/或碳酸氫銨；
[0025] 所述穩(wěn)定劑為有機(jī)錫和/或EDTA;
[0026] 所述鏈調(diào)節(jié)劑為1-氯-1-碘烷、巰基乙醇和鄰苯二甲酸二烯丙酯中的一種或幾 種；
[0027] 所述引發(fā)劑為過氧化苯甲酰、過氧化特戊酸叔己酯、過氧化新庚酸叔丁酯、過氧化 新癸酸異丙苯酯和過氧化新癸酸叔丁酯等中的一種或幾種；
[0028] 所述終止劑為丙酮縮氨基硫脲（ATSC)、0-(3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸正 十八碳醇酯、2, 6-二叔丁基-4-甲基苯酚和哌啶醇氧化物中的一種或兩種。
[0029] 在上述方案的基礎(chǔ)上，所述導(dǎo)電導(dǎo)熱介質(zhì)材料由以下方法制備而成：
[0030] 1)碳納米管的制備
[0031] a、將催化劑溶于無水乙醇中制備催化劑前驅(qū)混合溶液，然后將混合溶液均勻涂抹 在基材表面，自然晾干，備用；
[0032] 所述催化劑為鎳或鎂的硝酸鹽；
[0033] 所述基材為銅或硅；
[0034] b、將上述基材放入直流等離子體化學(xué)氣相沉積設(shè)備中的沉積臺(tái)上，基材與沉積臺(tái) 間有錫絲；
[0035] c、關(guān)閉真空室抽真空，當(dāng)真空度達(dá)到-0.lpa時(shí)，向真空室內(nèi)通入氬氣和氫氣，流 量分別為2~4L/min和8~10L/min，啟動(dòng)直流電弧，調(diào)節(jié)弧電流為100~130A，調(diào)節(jié)排氣 閥和真空室調(diào)節(jié)閥，使真空室內(nèi)壓強(qiáng)穩(wěn)定在2500~4000Pa，反應(yīng)5~15min，制得Ni/MgO 催化劑；
[0036]d、在保持氬氣流條件下，逐步減小氫氣流量至4~5L/min，然后通入碳?xì)浠衔铮?在2500~4000Pa壓力和700~1000°C下進(jìn)行反應(yīng)20~30min左右，在Ni/MgO表面即可 得到碳納米管，收集備用；
[0037] 所述碳?xì)浠衔餅樘烊粴?、甲烷、乙烷、乙烯或乙炔?br>[0038] 2)碳納米管改性
[0039]將表面改性劑加入無離子水中，配制成30~40mg/ml的溶液，然后將制備的碳納 米管加入溶液中，采用功率為40~250W超聲波水浴處理，使碳納米管被表面改性劑浸潤； 然后過濾，采用冷凍真空進(jìn)行干燥，制備出的改性碳納米管材料，備用；
[0040] 3)石墨烯表面改性處理
[0041]a、首先將石墨烯加入到添加表面活性劑的水溶液中，通入低頻高壓脈沖電流，制 備出具有良好親水性的水溶性石墨烯；
[0042]所述表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸或聚丙烯 酰胺；
[0043]b、將制備好的水溶性石墨烯溶液加入到5~10%的氫氧化鈉溶液，用超聲分散， 再加入過量的氯乙酸，繼續(xù)反應(yīng)，離心，真空干燥得到表面改性處理的石墨烯粉末，備用；
[0044] 4)氮化鋁表面處理
[0045]將氮化鋁粉末加入到表面改性劑的溶液中，在80°C下攪拌反應(yīng)3-4小時(shí)；處理后 將產(chǎn)品抽濾，干燥，備用；
[0046]所述表面改性劑為硅烷偶聯(lián)劑或鈦酸酯偶聯(lián)劑。
[0047] -種如上所述的高導(dǎo)電導(dǎo)熱聚氯乙烯樹脂材料的制備方法，具體步驟如下：
[0048] 1)將制備好的納米銀改性聚氯乙烯樹脂、導(dǎo)電導(dǎo)熱介質(zhì)材料、改性劑、穩(wěn)定劑等加 入到高混機(jī)中，高速攪拌升溫；待溫度升到80~90°C時(shí)加入填充劑，抗氧劑，紫外線吸收 劑，螯合劑，潤滑劑等繼續(xù)攪拌升溫，期間緩慢加入增塑劑；待溫度升到115~125°C時(shí)放入 冷攪機(jī)中攪拌降溫，待物料溫度降到60°C左右時(shí)降到低速攪拌繼續(xù)降溫到室溫；
[0049] 2)將冷卻好的混合料輸送至擠出機(jī)，擠出機(jī)溫度為150~170°C，擠出壓力0. 3~ 0.4MPa，擠出速度20~30m/min，干燥溫度為50~60°C。
[0050] 本發(fā)明的有益效果是：
[0051]本發(fā)明經(jīng)過納米銀原位聚合工藝得到的改性聚氯乙烯基礎(chǔ)樹脂，具有非常良好的 導(dǎo)電、導(dǎo)熱和抑菌、殺菌性能（抗菌率可達(dá)到99%以上），同時(shí)添加經(jīng)過特殊處理的導(dǎo)電導(dǎo) 熱介質(zhì)材料制備的高導(dǎo)電導(dǎo)熱聚氯乙烯樹脂可使材料的體積電阻率達(dá)到為10-2左右，導(dǎo) 熱率達(dá)到4WAm.K)以上，同時(shí)由于具有優(yōu)秀的抑菌、殺菌性能，可應(yīng)用于醫(yī)療、生物、航空 航天等領(lǐng)域的抗菌導(dǎo)電密封或設(shè)備導(dǎo)電橡膠器件；也可以在化工、軌道交通、新能源、電子 等領(lǐng)域設(shè)備內(nèi)部密封或減震橡膠墊，具有導(dǎo)電或電?磁屏蔽，及耐油、耐老化特性；以及紡 織、輕工等領(lǐng)域的纖維、包裝等；應(yīng)用廣泛。
[0052]本發(fā)明工藝簡潔，生產(chǎn)效率高，無污染廢物。納米銀通過