CN104419046B - 一种耐撕裂、高含量矿物填充pe包装材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种耐撕裂、高含量矿物填充PE包装材料及其制备方法，其由下列原料组分制备而成：聚乙烯15‑25份、改性超高分子量聚乙烯5‑10份、聚酯树脂0‑10份、无机矿粉50‑65份、偶联剂0.5‑1.5份、润滑剂0.5‑5份、抗氧剂 0.5‑2.5份、加工助剂0.3‑2.5份。首先制备改性超高分子量聚乙烯，然后再与其他树脂及助剂经过密炼塑化和开炼塑化等生产工艺制备出耐撕裂、高含量矿物填充PE材料，所制备出的材料具有耐撕裂、高填充、低成本，工艺简单等特点，大大提高了包装材料的机械性能，降低了材料成本以及提高了回收利用次数，可广泛应用于塑料瓦楞包装箱、包装容器、包装装潢、运输等领域。

Description

一种耐撕裂、高含量矿物填充PE包装材料及其制备方法
技术领域
本发明属于包装材料制造领域，具体涉及一种耐撕裂、高含量矿物填充PE包装材料及其制备方法。
背景技术
与玻璃、金属包装材料的重量大、运输存储成本较高、不耐冲击等性能相比，塑料包装材料它具有强度高，重量轻，耐腐蚀，可塑性强，无毒，防潮，外表美观。可重复周转及再回收再利用等特点，具有良好的包装效果和社会效益。
由于社会的发展，化工原材料的消耗越来越大，价格逐年增加，而石油资源是有限的，塑料对不可再生资源的占用也成为社会可持续发展中必须尽快解决的一个现实课题。如果继续用常规配方生产塑料包装材料，成本会越来越高，例如传统的碳酸钙填充聚氯乙烯钙塑箱材料，一方面材料体系中大部分使用了铅盐耐热体系，材料不够环保，另一方面其重复再生使用后性能急剧下降，需要添加很多比例的新原材料进去才能达到包装材料的性能标准，成本较高。因此采用一种新的低成本的生产配方，来代替现有技术，成为迫切需要。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的问题，提供了一种耐撕裂、高含量矿物填充PE包装材料。本发明的另一个目的是提供上述耐撕裂、高含量矿物填充PE包装材料的制备方法。
为了达到上述目的，本发明是通过下列技术方案来实现的：
一种耐撕裂、高含量矿物填充PE包装材料，其由下列原料组分制备而成，各组分的重量份为：聚乙烯15-45份、改性超高分子量聚乙烯5-10份、聚酯树脂0-10份、无机矿粉50-65份、偶联剂0.5-1.5份、润滑剂0.5-5份、抗氧剂 0.5-2.5份、加工助剂0.3-2.5份。
上述方案的优选方案是，聚乙烯、无机矿粉、改性高分子量聚乙烯和聚酯树脂共为重量份100份，偶联剂0.5-1.5份、润滑剂0.5-5份、抗氧剂 0.5-2.5份、加工助剂0.3-1.5份。
所述的聚乙烯优选为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、中密度聚乙烯中的至少一种。
所述改性超高分子量聚乙烯为高密度聚乙烯与超高分子量聚乙烯于200-210℃通过双辊混炼5-15min改性而得，其中所选取的高密度聚乙烯在230℃，2.16Kg下的熔融指数为5-25g/10min，高密度聚乙烯与超高分子量聚乙烯重量比为10-40：60-90。
所述聚酯树脂优选为聚对苯二甲酸二乙酯、聚对苯二甲酸二丁酯中的一种或者两种。所述聚酯为聚对苯二甲酸二乙酯、聚对苯二甲酸二丁酯、聚对苯二甲酸二烯丙酯中的至少一种。
所述无机矿粉优选为重质碳酸钙、轻质碳酸钙、滑石粉、二氧化硅、硫酸钡、云母粉、蒙脱土中的至少一种。
所述偶联剂包括3-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）、γ-（2,3-环氧丙氧) 丙基三甲氧基硅烷（KH560）、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷（KH570）、异丙基三（二辛基焦磷酸酰氧基）钛酸酯（NDZ-201）、铝酸三异丙酯（DL-411）中的至少一种。
所述润滑剂优选为硬脂酸、固体石蜡、硬脂酸钙、和N,N’-亚乙基双硬脂酰胺中的至少一种。
所述抗氧剂优选为β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯（抗1076）、四[β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯（抗1010）、三［2,4-二叔丁基苯基］亚磷酸酯(抗168)、硫代二丙酸双十八醇酯(抗DSTDP)、硫代二丙酸双十二醇酯(抗DLTDP)、N,N'-二亚水杨基丙二胺（T1201）中的至少一种。
所述的加工助剂包括液体白油、超高分子量聚硅氧烷、聚乙烯蜡和芥酸酰胺中的至少一种。
所述的一种耐撕裂、超高含量矿物填充PE包装材料的制备方法，各工序依次为：按比例配料并于捏合机中高速捏合搅拌后，转入密炼机进行密炼塑化，然后转入开炼机进行开炼塑化；其中密炼塑化和开炼塑化的塑化温度均为180-220℃，密炼塑化时间为6-15 分钟，开炼塑化时间为9-15分钟。
本发明具有下述有益效果：
1. 本发明将改性超高分子量聚乙烯与聚酯配合改善聚乙烯高填充体系，制备出的材料具有优异的耐撕裂等优良性能。
2. 本发明的所涉及的耐撕裂、高含量矿物填充PE包装材料，具有成本低、可重复回收再生利用，并且再生反复利用制备出的材料耐撕裂强度等性能保持率依旧很好。
具体实施方式
下面给出实施例以对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据本发明内容对本发明做出的一些非本质的改进和调整仍属于本发明的保护范围。
本发明的实施例中所用的所有原料均是市售产品，其中：无机填料为500-2500目。
实施例1
将高密度聚乙烯10份、低密度聚乙烯10份、改性超高分子量聚乙烯：8份、聚对苯二甲酸二乙酯树脂：7份、重质碳酸钙：65份、偶联剂NDZ-201：0.7份、润滑剂硬脂酸：1.5份 、加工助剂液体白油：1.5份、抗氧剂1010：0.3份、抗氧剂168：0.5份混合拌匀，倒入捏合机，温度控制在105℃，高速捏合5份钟后起料，转入密炼机在200℃温度中，施加机械压力40Mpa，密炼塑化10分钟，转入开炼机在190℃温度中，施加机械压力40Mpa，开炼塑化15分钟。
实施例2
将高密度聚乙烯15份、改性超高分子量聚乙烯：10份、聚对苯二甲酸二乙酯树脂：10份、重质碳酸钙：35份、轻质碳酸钙：30份、偶联剂NDZ-201：0.65份、润滑剂N,N’-亚乙基双硬脂酰胺：3.5份 、加工助剂芥酸酰胺：2.5份、抗氧剂1010：1份、抗氧剂168：0.5份及DSTDP：0.5份混合拌匀，倒入捏合机，温度控制在105℃，高速捏合5份钟后起料，转入密炼机在200℃温度中，施加机械压力40Mpa，密炼塑化10分钟，转入开炼机在200℃温度中，施加机械压力40Mpa，开炼塑化15分钟。
实施例3
将高密度聚乙烯20份、中密度聚乙烯10份、改性超高分子量聚乙烯：10份、重质碳酸钙50份、滑石粉：10份、偶联剂KH550：1.0份、润滑剂硬脂酸钙：5份、加工助剂超高分子量聚硅氧烷：2.5份、抗氧剂1010：1份、抗氧剂168：1.5份混合拌匀，倒入捏合机，温度控制在105℃，高速捏合5份钟后起料，转入密炼机在220℃温度中，施加机械压力40Mpa，密炼塑化10分钟，转入开炼机在200℃温度中，施加机械压力40Mpa，开炼塑化10分钟。
实施例4
将高密度聚乙烯30份、改性超高分子量聚乙烯：8份、聚对苯二甲酸二丁酯树脂：7份、重质碳酸钙：55份、偶联剂KH560：0.55份、润滑剂硬脂酸钙：2.0份、加工助剂超高分子量聚硅氧烷：0.3份、抗氧剂1010：1份、抗氧剂168：1.5份混合拌匀，倒入捏合机，温度控制在105℃，高速捏合5份钟后起料，转入密炼机在200℃温度中，施加机械压力40Mpa，密炼塑化10分钟，转入开炼机在205℃温度中，施加机械压力40Mpa，开炼塑化12分钟。
实施例5
将高密度聚乙烯30份、低密度聚乙烯15份、改性超高分子量聚乙烯：5份、聚对苯二甲酸二烯丙酯树脂：10份、重质碳酸钙：35份、滑石粉：15份、偶联剂KH570：0.5份、润滑剂硬脂酸：0.5份、加工助剂超高分子量聚硅氧烷：1.0份、抗氧剂1076：1份、抗氧剂168：1.5份混合拌匀，倒入捏合机，温度控制在105℃，高速捏合5分钟后起料，转入密炼机在200℃温度中，施加机械压力40Mpa，密炼塑化6分钟，转入开炼机在200℃温度中，施加机械压力40Mpa，开炼塑化9分钟。
实施例6
将高密度聚乙烯25份、改性超高分子量聚乙烯：5份、聚对苯二甲酸二烯丙酯树脂：8份、重质碳酸钙：45份、云母粉：15份、偶联剂NDZ-201：0.8份、润滑剂硬脂酸：3份 、加工助剂芥酸酰胺：1.2份、抗氧剂1010：0.2份、抗氧剂168：0.2份及抗氧剂T1201：0.1份混合拌匀，倒入捏合机，温度控制在105℃，高速捏合5分钟后起料，转入密炼机在200℃温度中，施加机械压力40Mpa，密炼塑化10分钟，转入开炼机在205℃温度中，施加机械压力40Mpa，开炼塑化15分钟。
实施例7
将高密度聚乙烯35份、改性超高分子量聚乙烯：5份、聚对苯二甲酸二丁酯树脂：5份、重质碳酸钙：55份、偶联剂DL-411：1.5份、润滑剂N,N’-亚乙基双硬脂酰胺：3.5份 、加工助剂液体白油：2.0份、抗氧剂1076：0.3份、抗氧剂168：0.2份及抗氧剂DLTDP：0.5份混合拌匀，倒入捏合机，温度控制在105℃，高速捏合5分钟后起料，转入密炼机在200℃温度中，施加机械压力40Mpa，密炼塑化10分钟，转入开炼机在200℃温度中，施加机械压力40Mpa，开炼塑化12分钟。
实施例8
将高密度聚乙烯20份、低密度聚乙烯10、改性超高分子量聚乙烯：5份、聚对苯二甲酸二丁酯树脂：5份、重质碳酸钙35份、蒙脱土：25份、偶联剂KH550：1.0份、润滑剂固体石蜡：3.5份 、加工助剂芥酸酰胺：1.5份、抗氧剂1010：0.3份、抗氧剂168：0.5份及DSTDP：0.7份混合拌匀，倒入捏合机，温度控制在105℃，高速捏合5分钟后起料，转入密炼机在180℃温度中，施加机械压力40Mpa，密炼塑化15分钟，转入开炼机在180℃温度中，施加机械压力40Mpa，开炼塑化12分钟。
对比例1
将高密度聚乙烯55份、重质碳酸钙45份、偶联剂KH560：0.55份、润滑剂硬脂酸钙：2.0份、加工助剂超高分子量聚硅氧烷：0.3份、抗氧剂1010：1份、抗氧剂168：1.5份混合拌匀，倒入捏合机，温度控制在105℃，高速捏合5份钟后起料，转入密炼机在200℃温度中，施加机械压力40Mpa，密炼塑化10分钟，转入开炼机在205℃温度中，施加机械压力40Mpa，开炼塑化12分钟。
:对比例2
将高密度聚乙烯40份、低密度聚乙烯15、重质碳酸钙30份、蒙脱土：15份、偶联剂KH550：1.0份、润滑剂固体石蜡：3.5份 、加工助剂芥酸酰胺：1.5份、抗氧剂1010：.03份、抗氧剂168：0.5份及DSTDP：0.7份混合拌匀，倒入捏合机，温度控制在105℃，高速捏合5分钟后起料，转入密炼机在180℃温度中，施加机械压力40Mpa，密炼塑化15分钟，转入开炼机在180℃温度中，施加机械压力40Mpa，开炼塑化12分钟。
表1 各实施例所得产品的性能测试
性能 测试标准 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 对比例1
撕裂强度/MPa ISO 6383-1 14 15 17 15 11
7次反复使用后撕裂强度保持率/% ISO 6383-1 65 72 72 68 35
拉伸强度/MPa ISO 1184 18 21 25 22 15
7次反复使用后拉伸强度保持率/% ISO 1184 85 82 87 78 52
表2 各实施例所得产品的性能测试
性能 测试标准 实施例5 实施例6 实施例7 实施例8 对比例2
撕裂强度/MPa ISO 6383-1 16 16 17 18 12
7次反复使用后撕裂强度保持率/% ISO 6383-1 68 65 71 75 40
拉伸强度/MPa ISO 1184 19 22 25 26 17
7次反复使用后拉伸强度保持率/% ISO 1184 82 83 85 86 56
从上表1、表2数据可看出，本发明的耐撕裂、高含量矿物填充PE包装材料不仅具有优良的耐撕裂及拉伸性能；同时由于在高矿物填充体系中加入有机改性超高分子量聚乙烯、聚酯树脂及合理的选择助剂等，使该材料也具有成本低、可重复回收再生利用，并且再生反复利用制备出的材料拉伸强度、耐撕裂强度等性能保持率依旧很好。

Claims (9)

1.一种耐撕裂、高含量矿物填充PE包装材料，其由下列原料组分制备而成，各组分的重量份为：聚乙烯15-45份、改性超高分子量聚乙烯5-10份、聚酯树脂0-10份、无机矿粉50-65份、偶联剂0.5-1.5份、润滑剂0.5-5份、抗氧剂 0.5-2.5份、加工助剂0.3-2.5份；所述改性超高分子量聚乙烯为高密度聚乙烯与超高分子量聚乙烯通过双辊混炼改性而得，所述高密度聚乙烯在230℃，2.16Kg下的熔融指数为5-25g/10min，高密度聚乙烯与超高分子量聚乙烯重量比为10-40：60-90。
2.根据权利要求1 所述的一种耐撕裂、高含量矿物填充PE包装材料，其特征在于：所述的聚乙烯为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、中密度聚乙烯中的至少一种。
3.根据权利要求1 所述的一种耐撕裂、高含量矿物填充PE包装材料，其特征在于：所述聚酯树脂为聚对苯二甲酸二乙酯、聚对苯二甲酸二丁酯、聚对苯二甲酸二烯丙酯中的至少一种。
4.根据权利要求1 所述的一种耐撕裂、高含量矿物填充PE包装材料，其特征在于：所述无机矿粉为重质碳酸钙、轻质碳酸钙、滑石粉、二氧化硅、硫酸钡、云母粉、蒙脱土中的至少一种。
5.根据权利要求1 所述的一种耐撕裂、高含量矿物填充PE包装材料，其特征在于：所述偶联剂包括3-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-（2,3-环氧丙氧) 丙基三甲氧基硅烷、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷、异丙基三（二辛基焦磷酸酰氧基）钛酸酯、铝酸三异丙酯中的至少一种。
6.根据权利要求1 所述的一种耐撕裂、高含量矿物填充PE包装材料，其特征在于：所述润滑剂为硬脂酸、固体石蜡、硬脂酸钙和N,N’-亚乙基双硬脂酰胺中的至少一种。
7.根据权利要求1 所述的一种耐撕裂、高含量矿物填充PE包装材料，其特征在于：所述抗氧剂为β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯、四[β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、三［2,4-二叔丁基苯基］亚磷酸酯、硫代二丙酸双十二醇酯、硫代二丙酸双十八醇酯、N,N'-二亚水杨基丙二胺中的至少一种。
8.根据权利要求1 所述的一种耐撕裂、高含量矿物填充PE包装材料，其特征在于：所述的加工助剂包括液体白油、高分子量聚硅氧烷、聚乙烯蜡和芥酸酰胺中的至少一种。
9.如权利要求1 -8任一项所述的一种耐撕裂、高含量矿物填充PE包装材料的制备方法，其特征在于：按比例配料并于捏合机中高速捏合搅拌后，转入密炼机进行密炼塑化，然后转入开炼机进行开炼塑化；其中密炼塑化和开炼塑化的塑化温度均为180-220℃，密炼塑化时间为6-15 分钟，开炼塑化时间为9-15分钟。
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