CN104231427A - 一种塑料砧板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种塑料砧板，该塑料砧板由以下重量份数的成分组成：聚丙烯：40-60份，玻璃纤维：5-8份，纳米无机粉体：5-8份，偶联剂：1-3份，相容剂：1-3份，增韧剂：3-5份，纳米银：3-5份，阻燃剂：8-15份，抗氧剂：0.5-1份。其制备方法包括配料混合、挤出造粒、挤出成片材、截断成长条、长条两两粘合、印刷图案和切片制得塑料砧板。本发明制得的塑料砧板质量轻、强度高、能弯曲、携带方便、结实耐用、表面光洁度好、色彩多样，且具有阻燃和抗菌性能，克服了现有木制砧板色彩样式单调、携带不方便、易滋生细菌等问题。

Description

一种塑料砧板及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种砧板及其制备方法，尤其涉及一种塑料砧板及其制备方法。
背景技术
砧板是家庭、酒店、饭店等场合一种不可或缺的生活用品。现在使用的砧板大量是用木材制成的，它们密度高、韧性强、使用起来牢固，但是，由于木材制成的砧板种类很多，不易挑选，而且有些木制砧板(如乌柏木)含有毒物质，且有异味，用它切菜会污染菜肴，并且容易引起呕吐、腹痛、头昏症状。还有一些木制砧板(如杨木)由于木质比较疏松，硬度不够，易开裂，其表面容易产生刀痕，清洁不彻底的话，很容易藏污纳垢，滋生细菌，污染食物。而且，由于木制砧板其表面无法印刷任何图案，木制砧板表面外观十分单调且无变化，因而无法吸引消费者目光的注意。最重要的是，木制砧板的广泛使用就必须砍伐大量树木，对生态环境造成一定的破坏。
目前，随着塑料制品发展的日益成熟，质量轻、强度高、结实耐用、环保、携带方便的塑料砧板开始逐渐吸引消费者的目光。关于塑料砧板，现有技术已有报道，如中国发明专利(公开号：CN102258340A)涉及一种新型抗菌砧板及其的制备方法，该专利是将高浓度聚丙烯基纳米银抗菌粉体或抗菌母粒与聚丙烯切片共混挤出成型，制备抗菌板；然后通过胶黏剂将抗菌板下层聚丙烯相同形状的板材粘合。虽然该专利制备塑料砧板的工艺简单，塑料砧板的抗菌效率高，应用性强；但是该专利制备的塑料砧板组成成分单一，强度较低，不耐用，更重要的是聚丙烯的氧指数较低，只有17.4-18.5，且燃烧时熔滴严重，容易传播火焰引起火灾，因此该专利制备得到的塑料砧板存在一定的安全隐患。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的上述问题，提供一种强度高、结实耐用、环保、具有阻燃和抗菌性能的塑料砧板。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种塑料砧板，所述塑料砧板由以下重量份数的成分组成：聚丙烯：40-60份，玻璃纤维：5-8份，纳米无机粉体：5-8份，偶联剂：1-3份，相容剂：1-3份，增韧剂：3-5份，纳米银：3-5份，阻燃剂：8-15份，抗氧剂：0.5-1份。
本发明塑料砧板选用的聚丙烯无毒、无臭、质量轻、耐热性好、力学性能优异，而且化学性能好，几乎不吸水。此外本发明还加入玻璃纤维、纳米无机粉体、偶联剂、相容剂、增韧剂和抗氧剂，提高材料的韧性、强度、流动加工性等。其中，玻璃纤维具有高强度、高模量、高尺寸稳定性和高耐水性等优点，因而将其均匀分散在聚丙烯塑料基体中，能提高聚丙烯塑料的强度。采用上述成分及重量份数制备得到的塑料砧板质量轻、强度高、结实耐用。由于聚丙烯的氧指数较低，只有17.4-18.5，且燃烧时熔滴严重，容易传播火焰引起火灾，因此本发明加入阻燃剂，提高塑料砧板的安全性能。另外，本发明还加入了纳米银，银离子接触微生物，造成微生物共有成分破坏或产生功能障碍。当微量的银离子到达微生物细胞膜时，因后者带负电荷，依靠库仑引力，使两者牢固吸附，银离于穿透细胞壁进入胞内，并与SH基反应，使蛋白质凝固，破坏细胞合成酶的活性，细胞丧失分裂增殖能力而死亡。银离子还能破坏微生物电子传输系统、呼吸系统和物质传输系统以提高塑料砧板的抗菌性，使塑料砧板更加安全可靠。
作为优选，所述纳米无机粉体为纳米级超细碳酸钙，粒径为5-20nm。纳米级超细碳酸钙经过表面活化处理，能与聚丙烯基体很好的相容，聚丙烯塑料基体内混入无机粉体，使塑料表面产生微小的孔穴，增加了塑料的极性，改善塑料的印刷性。
作为优选，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570或钛酸酯偶联剂中的一种或多种。在聚丙烯塑料中，加入偶联剂可以在聚丙烯塑料加工过程中降低熔体的粘度，改善无机粉体的分散度以提高加工性能，进而使塑料砧板获得良好的表面质量及机械性能。
作为优选，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝乙烯-丙烯共聚物中的一种或两种，其中马来酸酐接枝乙烯-丙烯共聚物中马来酸酐接枝率为3-4％。为改善聚丙烯塑料基体与阻燃剂之间的相容性，本发明还加入了马来酸酐接枝聚烯烃的共聚物作为相容剂。
作为优选，所述增韧剂为POE、EPDM、MPE、LDPE中的一种或多种。由于聚丙烯分子链中甲基的存在，使分子链柔顺性下降，因而结晶度高、晶粒粗大，表现出成型收缩率大、脆性高、韧性差。本发明为了改善其韧性，经研究表明，加入POE、EPDM、MPE、LDPE单组份增韧剂时，在不改变其它机械性能的同时，聚丙烯塑料的增韧效果明显。当复配使用以上增韧剂时，聚丙烯塑料的增韧效果明显优于单组份增韧剂的增韧效果。
作为优选，所述阻燃剂为为氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌的一种或多种。氢氧化铝、氢氧化镁受热分解时释放出结晶水，这是个强吸热反应，吸热量很大，可起到冷却聚合物的作用。同时反应产生的水蒸气可以稀释可燃气体，抑制燃烧的蔓延，且新生的耐火金属氧化物(Al2O3、MgO)具有较高的活性，它会催化聚合物的热氧交联反应，在聚合物表面形成一层炭化膜，炭化膜会减弱燃烧时的传热、传质效应，从而起到阻燃的作用。另外，此类氧化物还能吸附烟尘颗粒，起到抑烟作用。氢氧化物阻燃剂还具有抗熔滴，促炭化，不挥发，不渗出，能长期保留在聚合物中等优点。而硼酸锌在高温下分解后生成的三氧化二硼等含硼物质覆盖在聚合物表面形成一层玻璃状物质，起到抑制余辉的作用，具有凝聚相阻燃机理。而分解产生的锌化合物能提高成炭量、降低成烟量、阻止燃烧继续进行。硼酸锌在高温下吸热脱水还能起到冷却阻燃机理的作用。另外由于硼酸锌能降低成烟量，使得本发明聚烯烃复合材料具有更好的抑烟性能。
经研究表明，选用氢氧化铝、氢氧化镁和硼酸锌作为本发明阻燃抑烟剂的原料并复配使用。除了它们本身所具有的良好阻燃效果外，三者相互之间还具有阻燃协效作用。氢氧化铝和氢氧化镁的阻燃作用主要是基于其脱水吸热效应，高温下硼酸锌分解物具有凝聚相阻燃机理，其在高温下分解的锌化合物能提高成炭量，而且金属配合物能进一步促进塑料砧板在燃烧过程中固相成炭，加强了抑烟的效果。这些阻燃协效作用使阻燃抑烟剂在低加入量的情况下也能大大提高塑料砧板的阻燃性，阻燃抑烟剂加入量的减少也保障了最后复合材料具有良好的流动加工性能。
作为优选，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、受阻胺类抗氧剂中一种或多种。抗氧剂能抑制空气中的氧气对聚丙烯材料的氧化分解作用，提高了塑料砧板的耐老化性能，延长了塑料砧板的使用寿命。
本发明的另一个目的在于提供上述一种塑料砧板的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
S1：按上述塑料砧板的组成成分及其重量份数称取原料，在温度为40-50℃条件下将称取好的原料放入低混机中混合5-10分钟；
S2：待物料混合均匀后出料，放入平行同向双螺杆机中挤出造粒，螺杆各段温度为：加料段140-160℃，输送段160-190℃，熔融段190-220℃，机头200-210℃，主机转速为20-30rpm，下料速度15-20kg/min；
S3：将上述粒料用单螺杆挤出机挤出成片材，挤出机温度为160-220℃，模头温度为190-210℃；
S4：将上述片材按塑料砧板的尺寸截断为长条，将长条两两粘合成板型，然后将制得的板型表面进行打平抛光并印刷图案，最后采用切片机切成最终产品塑料砧板。
作为优选，所述塑料砧板为圆形、方形、椭圆形、梯形、扇形。
作为优选，所述塑料砧板的厚度为0.5-15mm。
本发明塑料砧板的形状、尺寸、厚度和图案多样化，消费者可以根据个人喜好结合塑料砧板的使用环境选择适合自己的产品，极大的吸引了消费者的目光。
本发明具有以下优点：
1.本发明塑料砧板选用聚丙烯塑料制成，质量轻、强度高、不吸水、力学性能优异、携带方便、耐用且环保。
2.本发明塑料砧板中加入了阻燃剂，防止塑料砧板在使用过程中易燃的缺点，提高了塑料砧板的安全性。
3.本发明塑料砧板中加入了纳米银，防止微生物存在于塑料砧板上，在使用防止微生物污染食物。
4.本发明塑料砧板形状、尺寸、图案多样化，可以吸引消费者的目光。
5.本发明塑料砧板在使用时可以弯曲，将食物从砧板中间倒入锅具中，防止食物洒落厨房等地方，保持卫生。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
表1  本发明实施例1-5塑料砧板的组成成分及其重量份数
实施例1：
根据表1中实施例1各组成成分及其重量份数称取所有原料，在温度为45℃条件下放入低混机中混合8分钟。待物料混合均匀后出料，放入平行同向双螺杆机中挤出造粒，螺杆各段温度为：加料段140℃，输送段160℃，熔融段190℃，机头200℃，主机转速为20rpm，下料速度15kg/min。然后将粒料用单螺杆挤出机挤出成厚度为0.5mm的片材，挤出机温度为160℃，模头温度为190℃。之后将制得的片材按塑料砧板的尺寸截断为480mm的长条，将长条两两粘合成板型，然后将制得的板型表面进行打平抛光并印刷图案，最后采用切片机切成450mm*450mm的方形塑料砧板。
实施例2：
根据表1中实施例2各组成成分及其重量份数称取所有原料，在温度为40℃条件下放入低混机中混合10分钟。待物料混合均匀后出料，放入平行同向双螺杆机中挤出造粒，螺杆各段温度为：加料段160℃，输送段190℃，熔融段220℃，机头210℃，主机转速为30rpm，下料速度20kg/min。然后将粒料用单螺杆挤出机挤出成厚度为2mm的片材，挤出机温度为220℃，模头温度为210℃。之后将制得的片材按塑料砧板的尺寸截断为480mm的长条，将长条两两粘合成板型，然后将制得的板型表面进行打平抛光并印刷图案，最后采用切片机切成直径为450mm的圆形塑料砧板。
实施例3：
根据表1中实施例3各组成成分及其重量份数称取所有原料，在温度为40℃条件下放入低混机中混合5分钟。待物料混合均匀后出料，放入平行同向双螺杆机中挤出造粒，螺杆各段温度为：加料段145℃，输送段165℃，熔融段195℃，机头200℃，主机转速为20rpm，下料速度15kg/min。然后将粒料用单螺杆挤出机挤出成厚度为5mm的片材，挤出机温度为160℃，模头温度为190℃。之后将制得的片材按塑料砧板的尺寸截断为350mm的长条，将长条两两粘合成板型，然后将制得的板型表面进行打平抛光并印刷图案，最后采用切片机切成Ф300mm*100mm的椭圆形塑料砧板。
实施例4：
根据表1中实施例4各组成成分及其重量份数称取所有原料，在温度为45℃条件下放入低混机中混合7分钟。待物料混合均匀后出料，放入平行同向双螺杆机中挤出造粒，螺杆各段温度为：加料段156℃，输送段180℃，熔融段210℃，机头207℃，主机转速为26rpm，下料速度18kg/min。然后将粒料用单螺杆挤出机挤出成厚度为10mm的片材，挤出机温度为195℃，模头温度为200℃。之后将制得的片材按塑料砧板的尺寸截断为550mm的长条，将长条两两粘合成板型，然后将制得的板型表面进行打平抛光并印刷图案，最后采用切片机切成T500mm*300mm*300mm的梯形塑料砧板。
实施例5：
根据表1中实施例5各组成成分及其重量份数称取所有原料，在温度为48℃条件下放入低混机中混合9分钟。待物料混合均匀后出料，放入平行同向双螺杆机中挤出造粒，螺杆各段温度为：加料段152℃，输送段175℃，熔融段208℃，机头203℃，主机转速为26rpm，下料速度17kg/min。然后将粒料用单螺杆挤出机挤出成片材，挤出机温度为210℃，模头温度为199℃。之后将制得的片材按塑料砧板的尺寸截断为450mm的长条，将长条两两粘合成板型，然后将制得的板型表面进行打平抛光并印刷图案，最后采用切片机切成半径为400mm，弧长为450mm的扇形塑料砧板。
将上述实施例1-5制得的塑料砧板进行性能测试，测试结果如表2所示。其中，杀菌率是将表面涂有菌液的塑料砧板和对照塑料砧板放入温度35℃、湿度90％的培养箱内做24h的细菌培养后，再将培养后的菌液置入带有细菌培养基(琼脂)的培养皿内，在35℃的培养箱内放置48h后的结果。测试结果如表2所示。
表2  实施例1-5制得的塑料砧板的性能测试结果
从表2可以得出，本发明制得的塑料砧板机械性能良好，而且具有良好的阻燃性和抗菌性，安全可靠，而且塑料砧板质量轻、携带方便、表面光洁度好、环保、加工方便，形状、尺寸和图案多样化，非常适合消费者在日常生活中使用。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。

Claims (10)

1.一种塑料砧板，其特征在于，所述塑料砧板由以下重量份数的成分组成：聚丙烯：40-60份，玻璃纤维：5-8份，纳米无机粉体：5-8份，偶联剂：1-3份，相容剂：1-3份，增韧剂：3-5份，纳米银：3-5份，阻燃剂：8-15份，抗氧剂：0.5-1份。
2.根据权利要求1所述的一种塑料砧板，其特征在于，所述纳米无机粉体为纳米级超细碳酸钙，粒径为5-20nm。
3.根据权利要求1所述的一种塑料砧板，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570或钛酸酯偶联剂中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种塑料砧板，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝乙烯-丙烯共聚物中的一种或两种，其中马来酸酐接枝乙烯-丙烯共聚物中马来酸酐接枝率为3-4％。
5.根据权利要求1所述的一种塑料砧板，其特征在于，所述增韧剂为POE、EPDM、MPE、LDPE中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种塑料砧板，其特征在于，所述阻燃剂为为氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的一种塑料砧板，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、受阻胺类抗氧剂中一种或多种。
8.一种塑料砧板的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
S1：按权利要求1中所述的塑料砧板的组成成分及其重量份数称取原料，在温度为40-50℃条件下将称取好的原料放入低混机中混合5-10分钟；
S2：待物料混合均匀后出料，放入平行同向双螺杆机中挤出造粒，螺杆各段温度为：加料段140-160℃，输送段160-190℃，熔融段190-220℃，机头200-210℃，主机转速为20-30rpm，下料速度15-20kg/min；
S3：将上述粒料用单螺杆挤出机挤出成片材，挤出机温度为160-220℃，模头温度为190-210℃；
S4：将上述片材按塑料砧板的尺寸截断为长条，将长条两两粘合成板型，然后将制得的板型表面进行打平抛光并印刷图案，最后采用切片机切成最终产品塑料砧板。
9.按照权利要求8所述的一种塑料砧板的制备方法，其特征在于，所述塑料砧板为圆形、方形、椭圆形、梯形、扇形。
10.根据权利要求8所述的一种塑料砧板的制备方法，其特征在于，所述塑料砧板的厚度为0.5-15mm。
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