本發明涉及高分子技術領域，具體涉及一種由狼牙棒結構粉體填充的防啃咬塑料及其制備方法。
背景技術：
隨著社會的發展，人們生活水平的不斷提高，家用電器的種類和數量也在不斷增加，在享受家用電器帶來的各種便捷的同時，各種火災事故也頻繁發生，給社會帶來了嚴重的生命與財產安全威脅。有資料顯示，在這每年大量發生的火災事故中，約有五分之一是由于家鼠一類的嚙齒類小動物要壞家用電器的電纜所致。各種家用電器(如空調、熱水器、電飯煲等)為提高安全性，強占市場在防鼠啃咬方面一直不斷的努力著，比如沿用金屬噴漆外殼，又或者是使用防鼠咬電纜。但是這些措施存在一些缺點：1.金屬外殼無法一體化成型，生產效率低，成本較高，影響產品競爭優勢；2.材料回收較為困難，污染環境；3.家電殼體是塑料制品的情況下,無法阻止家電外觀件被啃咬損壞。因此開發出一款防鼠類啃咬的能一體化成型的家電外觀塑料迫在眉睫。
技術實現要素：
為克服現有技術的不足，本發明公開了一種由狼牙棒結構粉體填充的防啃咬塑料及其制備方法。
本發明的技術方案如下：
一種由狼牙棒結構粉體填充的防啃咬塑料，其由下列原材料按重量份組成：
進一步方案，所述的熱塑性樹脂為聚丙烯(PP)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚碳酸酯(PC)樹脂中的一種或其合金。
進一步方案，所述狼牙棒結構粉體是由多孔載體與磨碎玻纖經高速混料機預混處理的混合粉體，所述多孔載體為粒徑小于150目的多孔硅藻土或多孔氧化鋁，所述磨碎玻纖的直徑為20-50μm、長度為50-250μm。
進一步方案，所述味覺刺激素是由三聚氰胺-甲醛樹脂包覆辣椒素而成的微膠囊，其中辣椒素占微膠囊總質量的20-40％。
進一步方案，所述相容劑為羧酸或環狀酸酐接枝型相容劑。
進一步方案，所述光穩定劑為水楊酸酯類、二苯甲酮類、苯并三唑類、中性受阻胺類光穩定劑中的至少一種。
進一步方案，所述的抗氧化劑為受阻酚類、亞磷酸酯類、硫醚類化合物類抗氧劑中的至少一種。
進一步方案，所述潤滑劑為脂肪酸類、脂肪酸酰胺類、有機硅油類中的至少一種。
進一步方案，所述其它助劑為抗靜電劑和著色劑。
本發明的另一個發明目的是提供上述防啃咬塑料的制備方法，其包括以下步驟：
(1)將多孔載體于150℃烘箱中干燥60-80min，然后與磨碎玻纖按質量比3:1加入高速混料機預混處理30min，制備出狼牙棒結構粉體；
(2)取熱塑性樹脂與步驟(1)制備的狼牙棒結構粉體按質量比1：1混合，然后加入味覺刺激素繼續混合5-10分鐘；
(3)按照配比，將余下的熱塑性樹脂和光穩劑、抗氧化劑和潤滑劑一起加入溫度為60-70℃并通有氮氣保護的高混機中進行混合5-10分鐘；然后加入相容劑及其它助劑，繼續混合5-10分鐘；
(4)在氮氣保護下，將步驟(3)中的混合物料通過主喂，將步驟(2)中的混合物料通過側喂，一同投入到平行雙螺桿擠出機中熔融，造粒制得狼牙棒結構粉體填充的防啃咬塑料；其中擠出機的螺桿轉速為400-500RPM，真空度為-0.04～-0.1MPa。
本發明首次引入狼牙棒結構粉體并將其填充到防啃咬塑料中，從而賦予了塑料強大的防啃咬性能。將堅硬的多孔載體和磨碎玻纖通過高混機進行預混，則在多孔載體表面插上堅硬的短尖刺狀玻纖，形成堅不可摧的“狼牙棒”結構。然后在熱塑中樹脂中添加該狼牙棒結構粉體填充后，在鼠類對其啃咬時，狼牙棒結構粉體可以刺入其口腔，給予細胞極大的神經刺痛感，讓鼠類敬而遠之。同時，將微膠囊狀的味覺刺激素配合使用，其中辣椒素的強烈辛辣感可讓味覺超靈敏的鼠類更加痛不欲生，從而使材料的防啃咬性能倍增。
另外，本發明的材料加工及成型工藝復合目前市場上現行工藝，加工成本低廉，且材料可循環利用，符合當今社會對家電制品綠色環保的要求。用狼牙棒結構粉體填充防啃咬塑料，徹底革新了塑料防鼠性能提高的路徑，成功解決困擾家電多年的鼠致火災安全隱患的弊病，同時家電外殼的防啃咬，可極大的減少鼠類在家電中的筑巢、繁殖的現象，減少疾病的傳播，推動了家電行業品質的變革。
本發明具有如下有益效果：
1、用本發明制備的防啃咬塑料來制備家電外殼，其相對于傳統家電金屬外殼的生產效率提高35％，環境友好。這是因為傳統家電金屬外殼的制備要經過沖減、壓鑄、噴漆等多道工序，不僅耗材而且污染環境；而本發明制備的防啃咬塑料直接注塑、一次成型家電外殼，可使生產效率提升35％；另外水口料及破碎料可以循環回收使用，符合環境友好的趨勢。
2、本發明制備的防啃咬塑料中添加的狼牙棒結構粉體可在鼠類啃咬時，其中玻璃纖維可刺入鼠類口腔細胞，并可以長時間停留在其中，給鼠類帶來長期的口腔刺痛感；微膠囊化辣椒素的加入，膠囊中高能度辣椒素在鼠類啃咬時可對其味覺細胞產生極強的辛辣刺激感，并且可短期的持續一段時間。所以本發明制備的防啃咬塑料具有神經刺痛感和味覺的辛辣感雙重刺激，可讓鼠類產生畏懼感，唯恐避之不及。
3、用本發明制備的防啃咬塑料制成的外觀件具有防啃咬功能，既保護了外觀件的美觀性，也消除了后期的火災安全隱患，防護一步到位。這是因為對于防啃咬電纜措施的家電材料，鼠類在啃咬電纜之前，往往已經在家電外殼塑料上造成了啃咬破壞，即使不啃咬內部導線，也會在家電內部進行筑巢、繁殖，安全隱患更大；另外還有疾病傳播的風險。
4、本發明制備的防啃咬塑料制成的外觀件能使鼠類啃咬次數大大降低，測試樣條啃咬實驗后材料重量減輕由30％降至3％以下。
具體實施方式
為更好理解本發明，下面結合實施例對本發明作進一步描述，以下實施例僅是對本發明進行說明而非對其加以限定。
實施例一：
原料按重量份組成如下：
具體制備方法包括以下步驟：
(1)將15份多孔硅藻土于150℃烘箱中干燥60-80min，然后與5份磨碎玻纖一起加入高速混料機，高速預混處理30min，制備出狼牙棒結構粉體；
(2)取20份熱塑性樹脂ABS加入到步驟(1)中的狼牙棒結構粉體中，再加入3份味覺刺激素，然后高速混合處理5-10分鐘，制得側喂混合物料；
(3)按照配比，將余下的50份熱塑性樹脂ABS、0.5份苯并三唑類與受阻胺類復配光穩定劑、0.5份受阻酚與亞磷酸酯類復配抗氧化劑和0.5份脂肪酸酰胺類潤滑劑一起加入溫度為60-70℃并通有氮氣保護的高混機中進行混合5-10分鐘；然后加入3份環狀酸酐類相容劑及1份鈦白粉，繼續混合5-10分鐘；
(4)在氮氣保護下，將步驟(3)中的混合物料通過主喂，步驟(2)中的混合物料通過側喂，投入到平行雙螺桿擠出機中熔融，造粒制得狼牙棒結構粉體填充的防啃咬塑料；其中擠出機的機筒溫度為210-230℃，螺桿轉速為400-500RPM，真空度為-0.04～-0.1MPa。
實施例二：
本實施例中的狼牙棒結構粉體填充的防啃咬塑料是由下列原料按重量份組成：
具體制備方法包括以下步驟：
(1)將9份多孔硅藻土于150℃烘箱中干燥60-80min，然后與3份磨碎玻纖加入高速混料機，高速預混處理30min，制備出狼牙棒結構粉體；
(2)取12份熱塑性樹脂ABS加入到步驟(1)中的狼牙棒結構粉體中，再加入1份味覺刺激素，然后高速混合處理5-10分鐘，制得側喂混合物料；
(3)按照配比，將余下的71份熱塑性樹脂ABS、0.5份苯并三唑類與受阻胺類復配光穩定劑、0.5份受阻酚與亞磷酸酯類復配抗氧化劑和0.5份脂肪酸酰胺類潤滑劑一起加入溫度為60-70℃并通有氮氣保護的高混機中進行混合5-10分鐘；然后加入2份環狀酸酐類相容劑及1份鈦白粉，繼續混合5-10分鐘；
(4)在氮氣保護下，將步驟(3)中的混合物料通過主喂，步驟(2)中的混合物料通過側喂，投入到平行雙螺桿擠出機中熔融，造粒制得狼牙棒結構粉體填充的防啃咬塑料；其中擠出機的機筒溫度為210-230℃，螺桿轉速為400-500RPM，真空度為-0.04～-0.1MPa。
實施例三：
本實施例中的狼牙棒結構粉體填充的防啃咬塑料是由下列原料按重量份組成：
具體制備方法包括以下步驟：
(1)將3.75份多孔硅藻土于150℃烘箱中干燥60-80min，然后與1.25份磨碎玻纖加入高速混料機，高速預混處理30min，制備出狼牙棒結構粉體；
(2)取5份熱塑性樹脂ABS加入到步驟(1)中的狼牙棒結構粉體中，然后高速混合處理5-10分鐘，制得側喂混合物料；
(3)按照配比，將余下的85份熱塑性樹脂ABS、0.5份苯并三唑類與受阻胺類復配光穩定劑、0.5份受阻酚與亞磷酸酯類復配抗氧化劑和0.5份脂肪酸酰胺類潤滑劑一起加入溫度為60-70℃并通有氮氣保護的高混機中進行混合5-10分鐘；然后加入1份環狀酸酐類相容劑及1份鈦白粉，繼續混合5-10分鐘；
(4)在氮氣保護下，將步驟(3)中的混合物料通過主喂，步驟(2)中的混合物料通過側喂，投入到平行雙螺桿擠出機中熔融，造粒制得狼牙棒結構粉體填充的防啃咬塑料；其中擠出機的機筒溫度為210-230℃，螺桿轉速為400-500RPM，真空度為-0.04～-0.1MPa。
實施例四：
本實施例中的狼牙棒結構粉體填充的防啃咬塑料是由下列原料按重量份組成：
具體制備方法包括以下步驟：
(1)將9份多孔硅藻土于150℃烘箱中干燥60-80min，然后與3份磨碎玻纖加入高速混料機，高速預混處理30min，制備出狼牙棒結構粉體；
(2)取12份熱塑性樹脂PP加入到步驟(1)中的狼牙棒結構粉體中，再加入1份味覺刺激素，然后高速混合處理5-10分鐘，制得側喂混合物料；
(3)按照配比，將余下的71份熱塑性樹脂PP、0.5份苯并三唑類與受阻胺類復配光穩定劑、0.5份受阻酚與亞磷酸酯類復配抗氧化劑和0.5份脂肪酸酰胺類潤滑劑一起加入溫度為60-70℃并通有氮氣保護的高混機中進行混合5-10分鐘；然后加入2份環狀酸酐類相容劑及1份鈦白粉，繼續混合5-10分鐘；
(4)在氮氣保護下，將步驟(3)中的混合物料通過主喂，步驟(2)中的混合物料通過側喂，投入到平行雙螺桿擠出機中熔融，造粒制得狼牙棒結構粉體填充的防啃咬塑料；其中擠出機的機筒溫度為200-230℃，螺桿轉速為400-500RPM，真空度為-0.04～-0.1MPa。
實施例五：
本實施例中的狼牙棒結構粉體填充的防啃咬塑料是由下列原料按重量份組成：
具體制備方法包括以下步驟：
(1)將9份多孔硅藻土于150℃烘箱中干燥60-80min，然后與3份磨碎玻纖加入高速混料機，高速預混處理30min，制備出狼牙棒結構粉體；
(2)取12份熱塑性樹脂PC加入到步驟(1)中的狼牙棒結構粉體中，再加入1份味覺刺激素，然后高速混合處理5-10分鐘，制得側喂混合物料；
(3)按照配比，將余下的71份熱塑性樹脂PC、0.5份苯并三唑類與受阻胺類復配光穩定劑、0.5份受阻酚與亞磷酸酯類復配抗氧化劑和0.5份脂肪酸酰胺類潤滑劑一起加入溫度為60-70℃并通有氮氣保護的高混機中進行混合5-10分鐘；然后加入2份環狀酸酐類相容劑及1份鈦白粉，繼續混合5-10分鐘；
(4)在氮氣保護下，將步驟(3)中的混合物料通過主喂，步驟(2)中的混合物料通過側喂，投入到平行雙螺桿擠出機中熔融，造粒制得狼牙棒結構粉體填充的防啃咬塑料；其中擠出機的機筒溫度為240-270℃，螺桿轉速為400-500RPM，真空度為-0.04～-0.1MPa。
實施例六：
本實施例中的狼牙棒結構粉體填充的防啃咬塑料是由下列原料按重量份組成：
具體制備方法包括以下步驟：
(1)將9份多孔氧化鋁于150℃烘箱中干燥60-80min，然后與3份磨碎玻纖加入高速混料機，高速預混處理30min，制備出狼牙棒結構粉體；
(2)取12份熱塑性樹脂ABS加入到步驟(1)中的狼牙棒結構粉體中，再加入1份味覺刺激素，然后高速混合處理5-10分鐘，制得側喂混合物料；
(3)按照配比，將余下的60份熱塑性樹脂PC及11份熱塑性樹脂ABS、0.5份苯并三唑類與受阻胺類復配光穩定劑、0.5份受阻酚與亞磷酸酯類復配抗氧化劑和0.5份脂肪酸酰胺類潤滑劑一起加入溫度為60-70℃并通有氮氣保護的高混機中進行混合5-10分鐘；然后加入2份環狀酸酐類相容劑及1份鈦白粉，繼續混合5-10分鐘；
(4)在氮氣保護下，將步驟(3)中的混合物料通過主喂，步驟(2)中的混合物料通過側喂，投入到平行雙螺桿擠出機中熔融，造粒制得狼牙棒結構粉體填充的防啃咬塑料；其中擠出機的機筒溫度為230-250℃，螺桿轉速為400-500RPM，真空度為-0.04～-0.1MPa。
對比例：
本實施例中的對比防啃咬塑料是由下列原料按重量份組成：
具體制備方法包括以下步驟：
(1)按照配比，將96份熱塑性樹脂ABS、0.5份苯并三唑類與受阻胺類復配光穩定劑、0.5份受阻酚與亞磷酸酯類復配抗氧化劑和0.5份脂肪酸酰胺類潤滑劑一起加入溫度為60-70℃并通有氮氣保護的高混機中進行混合5-10分鐘；然后加入2份環狀酸酐類相容劑及1份鈦白粉，繼續混合5-10分鐘；
(2)在氮氣保護下，將步驟(1)中的混合物料通過主喂投入到平行雙螺桿擠出機中熔融，造粒制得對比防啃咬塑料；其中擠出機的機筒溫度為210-230℃，螺桿轉速為400-500RPM，真空度為-0.04～-0.1MPa。
將上述實施例一、二、三、四、五、六制得的防啃咬塑料與對比例制得的普通防啃咬塑料的相關物性指標，根據有關檢測標準測試其啃咬后重量損失，其檢測方法為：選取SD雄性大鼠，隨機抽樣放入鼠籠，每籠5只；將試片從鼠籠頂部伸入籠內，用細銅絲緊緊綁扎在靠近喂料處的不銹鋼網蓋上，試片露在鼠籠以外的部分不超過20mm，一籠懸掛三片試片，試片在鼠籠寬度方向上均勻排布，間隔大約為80mm。大鼠在試驗期間正常供應飲水和食品(即喂水器每天更換清水，喂料處始終保持有食物)。每天觀察大鼠的活動和飲食情況以及試驗周期結束后試樣被大鼠啃咬的情況，試驗時間試驗時間為7天。
檢測結果如表1所示。
表1：物性指標
從上表1可看出，由本發明制備的防啃咬塑料制成的制件具有防啃咬功能，能使鼠類啃咬次數大大降低，從而保護了外觀件的美觀性。與對比例相比，啃咬實驗后材料重量減輕由30％降至3％以下。
如在本發明的制備組份中添加抗靜電劑、抗菌劑等功能助劑，使復合材料具有相應特性亦受本發明保護。
上述的對實施例的描述是為便于該技術領域的普通技術人員能理解和應用本發明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創造性的勞動。因此，本發明不限于這里的實施例，本領域技術人員根據本發明的揭示，不脫離本發明范疇所做出的改進和修改都應該在本發明的保護范圍之內。