CN102492210B

CN102492210B - 一种包装用高阻隔抗紫外线瓶及其制备方法

Info

Publication number: CN102492210B
Application number: CN201110432789.4A
Authority: CN
Inventors: 郭德英; 朱永辉; 黄银飞
Original assignee: SHANGHAI ZIHUA PACKING CO Ltd
Current assignee: Shanghai Ziquan Beverage Co ltd
Priority date: 2011-12-21
Filing date: 2011-12-21
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2031-12-21
Also published as: CN102492210A

Abstract

本发明提供了一种包装用高阻隔抗紫外线瓶，其特征在于：由外层、中层和内层构成，外层的重量百分比的组分组成为：高密度聚乙烯94～98％，抗紫外线母粒2～6％；中层的重量百分比的组分组成为：高阻隔复合材料50％，粘合树脂50％；内层为高密度聚乙烯。本发明还提供了一种上述包装用高阻隔抗紫外线瓶的制备工艺。本发明的优点是：抗紫外线范围广、优秀的阻氧性能、阻湿性提高了包装容器的跌落强度和耐热变温度。

Description

一种包装用高阻隔抗紫外线瓶及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种包装用高阻隔抗紫外线瓶及其制备方法。

背景技术

近年来，随着社会的发展和科学技术的进步，人们生活水平的不断提高，对健康的关注程度也越来越高，消费者对食品保质期也提出了新的要求。食品在储存过程中，由于包装容器外部投入的氧气使食品中的油脂、色素等成分氧化产生异味以及紫外线对多种食品、饮料、医药保健等产品中的天然及合成颜料和染料、维生素、类脂物、脂肪酸和气味具有不利的影响，而标准PET和玻璃、聚丙烯、聚乙烯等其他包装材料允许紫外线透过。为了保持食品风味，延长食品的货架寿命，业内人士一直在寻求合适的高阻隔性抗紫外线的包装材料。

目前，传统的高阻隔包装容器材料通常采用乙烯－乙烯醇共聚物（EVOH）、聚偏二氯乙烯（PVDC）、聚丙稀腈（PAN）、聚酰胺（PA）、聚对萘二甲酸乙二醇酯（PEN）等多层复合材料，尽管阻隔性能优秀但是也都存在一些问题。采用乙烯－乙烯醇共聚物（EVOH）它接合了聚乙烯醇的阻气性和聚乙烯的加工性有点，最显著的特点是它具有良好的阻气特性，但是EVOH包装容器在吸湿后对氧气的阻隔性会明显下降；采用聚偏二氯乙烯（PVDC）它是常用聚合物中唯一同时具有高度阻氧和高度阻湿的包装材料，阻隔性能优越，但是由于PVDC含有卤素，其毒性问题同PVC一样，在未来的使用中将逐步会被取代；聚丙稀腈（PAN）阻渗性能介于PVDC和EVOH之间但是其热稳定性能较差。聚酰胺（PA）具有良好的阻隔性外还具有较高的耐化学剂性、光泽度与热稳定性等，但是其冲击韧性差，PA也是吸湿性的，以上各种阻隔材料抗紫外线性能也存在不足。

经过几十年的发展，国外对高阻隔材料不断研究开发，其中纳米技术的广泛应用使高阻隔材料创新猛增，由于纳米粒子具有的表面、界面效应、小尺寸效应和量子尺寸效应与聚合物的密度小、强度高、耐腐蚀、易加工等诸多优良特性的完美接合，使得聚合物基无机纳米复合材料呈现了不同于常规聚合物复合材料的特性。纳米粒子的加入不仅明显地改善了聚合物的强度、刚性、韧性而且还可以提高复合材料的阻隔性、抗紫外线性能等。因此为了提高高阻隔材料的阻隔性能，纳米技术应用比较广泛。众所周知，粘土矿物（Clay）具有天然的纳米结构，而且资源丰富、便宜易得，被认为是聚合物最理想的纳米级填料。近几年国外主要采用的粘土是高岭土、蒙脱土、蛇纹石、滑石和云母等，目前研究较为成熟的是蒙脱土。聚合物纳米粘土复合材料制备的方法主要有单体插层法、溶液插层法和熔融插层法，但是其制造成本都比较高，目前国内的开发还处于起步阶段，很多领域还是空白状态。一方面我国许多塑料包装材料尤其食品要求高阻隔性材料无法满足国际市场竞争要求；另一方面国内对食品等的高阻隔包装要求越来越高。因此大力发展高阻隔性包装材料的社会效益和经济效益都非常明显。

发明内容

本发明的目的是提供一种通过对PA的改性以及通过采用现有抗紫外线剂的组合使用制作的高阻隔抗紫外线瓶及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供了一种包装用高阻隔抗紫外线瓶，其特征在于：由外层、中层和内层构成，

外层的重量百分比的组分组成为：高密度聚乙烯94～98％，抗紫外线母粒2～6％，其中，抗紫外线母粒的重量百分比的组分组成为：低密度聚乙烯93～97％，紫外线吸收剂3～7％；

中层的重量百分比的组分组成为：高阻隔复合材料50％，粘合树脂50％，其中，高阻隔复合材料的重量百分比的组分组成为：尼龙94～98％，蒙脱土为2～6％；

内层为高密度聚乙烯。

优选地，所述外层的高密度聚乙烯的密度为0.953～0.956

Figure 2011104327894100002DEST_PATH_IMAGE002

，所述外层的低密度聚乙烯的密度为0.9182～0.933，所述内层的高密度聚乙烯的密度为0.953～0.956

。

优选地，所述紫外线吸收剂选自UV-531。

优选地，所述外层、中层与内层的厚度之比为：（1.8～2.2）：1：（2.8～3.2）。

一种上述包装用高阻隔抗紫外线瓶的制备方法，其特征在于，步骤为：

步骤1、将低密度聚乙烯与紫外线吸收剂通过螺杆挤出机混合挤出，冷切造粒，获得抗紫外线母粒，混合挤出温度为220～230℃；

步骤2、将尼龙与蒙脱土通过螺杆挤出机混合挤出，冷切造粒，获得高阻隔复合材料，混合挤出温度为250～260℃；

步骤3、分别将高密度聚乙烯与步骤1获得的抗紫外线母粒、粘合树脂与步骤2获得的高阻隔复合材料以及高密度聚乙烯通过螺杆挤出机混合挤出，混合挤出温度为220～250℃，并通过口模制成三层复合瓶胚，外层为高密度聚乙烯中与抗紫外线母粒的混合物，中层为高阻隔复合材料和粘合树脂的混合物，内层为高密度聚乙烯，然后将瓶胚在模具中吹胀、冷却、成型，获得产品。

优选地，步骤1中所述冷切造粒的粒度为50～80pellets/g。

优选地，步骤2中所述冷切造粒的粒度为50～80pellets/g。

本发明具有如下的创新性：

第一、采用了新材料：在尼龙中通过双螺杆混合技术加入了蒙脱土，然后通过单螺杆挤出成型，冷切造粒制作出高阻隔复合材料（以下称之为ZH-ZG-1型尼龙纳米复合阻隔材料），即提供了优良的高阻氧性和阻湿性。通过低密度聚乙烯与紫外线吸收剂获得了抗紫外线母粒（以下称之为ZH-KZ-1型抗紫外线母粒）提供了良好的抗紫外线性能以及材料的抗氧化性。采用粘接树脂提高了三层共挤材料的层间剥离强度；

第二、采用了新配方：本发明采用三层共挤吹塑成型，外层采用高密度聚乙烯（英文简称为HDPE）添加采用由低密度聚乙烯（英文简称为LDPE）为载体的以UV-531（即2-羟基-4-辛氧基二笨酮）为主要成份制作的抗紫外线母粒，无毒无害，抗紫外线效果好。中层采用在尼龙中通过双螺杆混合技术加入蒙脱土，然后通过单螺杆挤出成型，冷切造粒制作出ZH-ZG-1型尼龙纳米复合阻隔材料，具有优秀的阻氧性能,阻湿性。内层采用HDPE加少量回料，这样不仅可以保证包装容器的性能又能使回料完全回收，具有较高的使用价值和经济效益。三层复合配方，使包装容器具有高阻隔抗紫外线性能。

第三、采用了新工艺，ZH-KZ-1型抗紫外线母粒制作工艺新，采用由LDPE为载体的以UV-531为主要成份制作的抗紫外线母粒，通过单螺杆挤出造粒工艺。ZH-ZG-1型尼龙纳米复合阻隔材料制作工艺新，采用聚合物熔融挤出插层法双螺杆挤出成型制作工艺，包装用高阻隔抗紫外线瓶采用三层共挤吹塑成型先进工艺。

本发明的优点是：抗紫外线范围广、优秀的阻氧性能、阻湿性提高了包装容器的跌落强度和耐热变温度。

抗紫外线范围广：ZH-KZ-1型抗紫外线母粒能强烈吸收波长290-375nm 紫外线，ZH-ZG-1型尼龙纳米复合阻隔材料对295nm以下紫外线吸收能力强，综合各原料性能，包装用高阻隔抗紫外线瓶吸收紫外线范围广，对包装食品具有良好的保护作用。

优秀的阻氧性能、阻湿性，一般来说，当包装用高阻隔抗紫外线瓶的ZH-ZG-1型尼龙纳米复合阻隔材料厚度不小于0.1mm时，阻氧值在16－18cm3/m2.24hr.23°C.50%RH以下，几乎可以与EVOH的阻隔性能相媲美，但是其阻湿性比EVOH要优秀。

提高了包装容器的跌落强度和耐热变温度：尼龙中通过双螺杆混合技术加入蒙脱土提高了材料的拉伸强度和耐热变温度。

附图说明

图1为ZH-KZ-1型抗紫外线母粒的制备工艺图；

图2为ZH-ZG-1型尼龙纳米复合阻隔材料的制备工艺图；

图3为本发明的制备工艺图。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以一优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

实施例1

本发明提供了一种包装用高阻隔抗紫外线瓶，由外层、中层和内层构成，外层、中层与内层的厚度之比为：1.8：1：2.8。

外层的重量百分比的组分组成为：高密度聚乙烯94％，抗紫外线母粒6％，高密度聚乙烯的密度为0.953

，其中，抗紫外线母粒的重量百分比的组分组成为：低密度聚乙烯97％，紫外线吸收剂3％，低密度聚乙烯的密度为0.9182

，紫外线吸收剂选用UV-531。

中层的重量百分比的组分组成为：高阻隔复合材料50％，粘合树脂50％，其中，高阻隔复合材料的重量百分比的组分组成为：尼龙98％，蒙脱土为2％，尼龙选用PA6，粘合树脂选自三菱化工产品——莫迪克TM-AP，其是一种有无机性树脂聚烯烃。

内层为高密度聚乙烯，高密度聚乙烯的密度为0.953。

一种包装用高阻隔抗紫外线瓶的制备方法，其制备工艺图如图3所示，其步骤为：

步骤1、将低密度聚乙烯与紫外线吸收剂通过螺杆挤出机混合挤出，冷切造粒，获得抗紫外线母粒，混合挤出温度为220℃，冷切造粒的粒度为50～80pellets/g，其制备工艺图如图1所示；

步骤2、将尼龙与蒙脱土通过螺杆挤出机混合挤出，冷切造粒，获得高阻隔复合材料，混合挤出温度为250℃，冷切造粒的的粒度为50～80pellets/g，其制备工艺图如图2所示；

步骤3、分别将高密度聚乙烯与步骤1获得的抗紫外线母粒、粘合树脂与步骤2获得的高阻隔复合材料以及高密度聚乙烯通过螺杆挤出机混合挤出，混合挤出温度为220℃，并通过口模制成三层复合瓶胚，外层为高密度聚乙烯中与抗紫外线母粒的混合物，中层为高阻隔复合材料和粘合树脂的混合物，内层为高密度聚乙烯，然后将瓶胚在模具中吹胀、冷却、成型，获得产品。

实施例2

本发明提供了一种包装用高阻隔抗紫外线瓶，由外层、中层和内层构成，外层、中层与内层的厚度之比为： 2.2：1：3.2。

外层的重量百分比的组分组成为：高密度聚乙烯98％，抗紫外线母粒2％，高密度聚乙烯的密度为 0.956

，其中，抗紫外线母粒的重量百分比的组分组成为：低密度聚乙烯93％，紫外线吸收剂7％，低密度聚乙烯的密度为0.933

，紫外线吸收剂选用UV-531。

中层的重量百分比的组分组成为：高阻隔复合材料50％，粘合树脂50％，其中，高阻隔复合材料的重量百分比的组分组成为：尼龙94％，蒙脱土为6％，尼龙选用PA6，粘合树脂选自三菱化工产品——莫迪克TM-AP，其是一种有无机性树脂聚烯烃。

内层为高密度聚乙烯，高密度聚乙烯的密度为0.953。

步骤1、将低密度聚乙烯与紫外线吸收剂通过螺杆挤出机混合挤出，冷切造粒，获得抗紫外线母粒，混合挤出温度为230℃，冷切造粒的粒度为50～80pellets/g，其制备工艺图如图1所示；

步骤2、将尼龙与蒙脱土通过螺杆挤出机混合挤出，冷切造粒，获得高阻隔复合材料，混合挤出温度为260℃，冷切造粒的的粒度为50～80pellets/g，其制备工艺图如图2所示；

步骤3、分别将高密度聚乙烯与步骤1获得的抗紫外线母粒、粘合树脂与步骤2获得的高阻隔复合材料以及高密度聚乙烯通过螺杆挤出机混合挤出，混合挤出温度为250℃，并通过口模制成三层复合瓶胚，外层为高密度聚乙烯中与抗紫外线母粒的混合物，中层为高阻隔复合材料和粘合树脂的混合物，内层为高密度聚乙烯，然后将瓶胚在模具中吹胀、冷却、成型，获得产品。

Claims

1.一种包装用高阻隔抗紫外线瓶的制备方法，其特征在于，步骤为：

步骤3、分别将高密度聚乙烯与步骤1获得的抗紫外线母粒、粘合树脂与步骤2获得的高阻隔复合材料以及高密度聚乙烯通过螺杆挤出机混合挤出，混合挤出温度为220～250℃，并通过口模制成三层复合瓶胚，外层为高密度聚乙烯与抗紫外线母粒的混合物，中层为高阻隔复合材料和粘合树脂的混合物，内层为高密度聚乙烯，然后将瓶胚在模具中吹胀、冷却、成型，获得产品，外层的重量百分比的组分组成为：高密度聚乙烯94～98％，抗紫外线母粒2～6％，其中，抗紫外线母粒的重量百分比的组分组成为：低密度聚乙烯93～97％，紫外线吸收剂3～7％，中层的重量百分比的组分组成为：高阻隔复合材料50％，粘合树脂50％，其中，高阻隔复合材料的重量百分比的组分组成为：尼龙94～98％，蒙脱土为2～6％。

2.如权利要求1所述的一种包装用高阻隔抗紫外线瓶的制备方法，其特征在于：步骤1中所述冷切造粒的粒度为50～80pellets/g。

3.如权利要求1所述的一种包装用高阻隔抗紫外线瓶的制备方法，其特征在于：步骤2中所述冷切造粒的粒度为50～80pellets/g。