CN106220978A - 一种环保降解型埃洛石纳米管‑聚乙烯膜料及其制备方法 - Google Patents

一种环保降解型埃洛石纳米管‑聚乙烯膜料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种环保降解型埃洛石纳米管‑聚乙烯膜料，由以下重量份的原料组成：线性低密度聚乙烯60‑70份，蜡性玉米淀粉8‑15份，植物纤维粉末8‑15份，硅烷偶联剂3‑6份，降解型碳酸钙母粒25‑35份，乙烯基封端硅油10‑18份，含氢硅油0.3‑0.8份，硫酸溶液适量，铂催化剂适量，埃洛石纳米管10‑15份，白炭黑8‑12份，无水乙醇适量。本发明的聚乙烯膜料在使用过后，能够在6‑18个月内在自然条件下分解为水和二氧化碳，生物降解速度快，而不会产生白色污染，符合环保的要求；另外白炭黑与改性后的埃洛石的相互作用可形成特殊的双填料网络，使得复合膜料在拉伸强度、挺度等方面得到显著提高。

Description

一种环保降解型埃洛石纳米管-聚乙烯膜料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种环保降解型埃洛石纳米管-聚乙烯膜料及其制备方法。
背景技术
牙膏管包装目前主要使用的是复合管包装，复合软管的一个非常显著的特点在于它的管体材料为复合片材，而复合片材是通过复合的方式将多种不同材料所生产的膜料复合在一起。它的生产工艺灵活，如可以用干式复合也可以用挤出复合，可以印刷后复合成片材制管，也可以生产成片材后在进行印刷制管；取材广泛，就材质来说可以是聚烯烃、聚酰胺、聚酯、铝箔、纸张等，膜料的类型来说可以是吹塑膜、流延膜、共挤膜、双向拉伸膜、真空镀铝膜、涂层膜等。这使得复合片材在阻隔性能、物理机械性能、外观等方面都具有非常高的灵活性。
目前，市场上用在牙膏上的复合片材包装材料主要是铝塑复合片材(ABL)和全塑复合片材(PBL)，这两类复合片材几乎占据了全部的牙膏包装市场。
使用最广泛的铝塑片材最大的问题就是其使用后很难被回收利用。铝箔与塑料复合后无法通过简单办法轻易分离，虽然已出现很多回收办法，但大都为了分离铝箔与塑料会使用酸、碱或是有机溶剂，不但费用高，而且对环境产生二次污染。而环保复合片材包装材料，因其具有成本低、无污染、易回收再生、易降解等特点，将成为未来环保包装材料的主流。
王明生、孙恒发表了一篇环保复合软管片材的优点及应用一文，介绍了复合软管的现状及环保软管的发展趋势，就添加碳酸钙填料的环保薄膜在力学性能、挺度、环保、降解等方面进行了分析和论述。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种环保降解型埃洛石纳米管-聚乙烯膜料及其制备方法，解决聚乙烯膜料环保降解的问题，又保证满足聚产品的力学性能和使用要求。
一种环保降解型埃洛石纳米管-聚乙烯膜料，由以下重量份的原料组成：线性低密度聚乙烯60-70份，蜡性玉米淀粉8-15份，植物纤维粉末8-15份，硅烷偶联剂3-6份，降解型碳酸钙母粒25-35份，乙烯基封端硅油10-18份，含氢硅油0.3-0.8份，硫酸溶液适量，铂催化剂适量，埃洛石纳米管10-15份，白炭黑8-12份，无水乙醇适量；
所述的环保降解型碳酸钙母粒由以下重量份原料组成：低密度聚乙烯10-30份，正辛基二茂铁10-15份，聚乳酸0.2-0.5份，聚乙烯蜡1-2份，钛酸酯偶联剂0.5-2.5份，纳米碳酸钙25-35份，石蜡油适量。
具体步骤如下：
（1）降解型碳酸钙母粒的制备：
①、预先将纳米碳酸钙放入高速混炼机高速转动，再将石蜡油稀释的钛酸酯偶联剂，喷入碳酸钙材料内，升温搅拌10-30分钟后出料，烘干后得到表面处理过的碳酸钙；
②、以经过表面处理过的碳酸钙为母粒核，同低密度聚乙烯、正辛基二茂铁、聚乳酸、聚乙烯蜡投入高速搅拌机中，并控制温度在60-100℃内共混均匀，混合均匀后，放入低速混合机混合冷却，然后加入双螺杆挤出机挤出造粒作为环保降解型碳酸钙母粒；
（2）有机硅弹性微球的制备：
①、将蜡性玉米淀粉加入到硫酸溶液中，在35-45℃的恒温油浴锅中，以100-200转/分钟的速度搅拌5-7天后，将反应产物反复离心水洗至中性，真空干燥得淀粉纳米晶固体粉末；
②、将淀粉纳米晶固体粉末、植物纤维粉末加入去离子水中，超声分散3-10分钟，再将乙烯基封端硅油和含氢硅油混合均匀后倒入淀粉纳米晶的水分散液中，在均质机上8000-12000转/分钟条件下均质3-15分钟，再加入铂催化剂，然后在搅拌下升温到40-60℃反应1-3小时，反应结束后，经离心分离，真空干燥得到淀粉纳米晶-植物纤维涂覆的有机硅弹性微球；
（3）硅烷偶联剂改性埃洛石纳米管的制备：
将埃洛石纳米管除水后超声分散于无水乙醇中，然后加入硅烷偶联剂，回流反应18-24小时，产物经离心、洗涤、干燥，即得硅烷偶联剂改性的埃洛石纳米管；
（4）将步骤（2）得到的弹性微球加入转速为800-1000转/分钟的高速混合机中，加入步骤（3）制备的硅烷偶联剂改性的埃洛石纳米管与之混合均匀，然后加入线性低密度聚乙烯、白炭黑，控制温度在60-100℃以内共混均匀，混合均匀后，放入低速混合机混合冷却，然后加入双螺杆挤出机挤出造粒；
（5）将步骤（1）得到的碳酸钙母粒与步骤（4）得到塑料粒子在高速混合机中混合均匀，然后在吹膜设备上经粒料输送、熔融塑化、挤出、吹胀、电晕、收卷等步骤，制得一种环保降解型埃洛石纳米管-聚乙烯膜料。
所述的铂催化剂为氯铂酸的异丙醇溶液，其含量为以Pt占乙烯基封端硅油和含氢硅油混合物总量的4-6ppm。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
（1）本发明通过添加环保降解型碳酸钙母粒制备的聚乙烯膜料在使用过后，能够在6-18个月内在自然条件下分解为水和二氧化碳，生物降解速度快，而不会产生白色污染，符合环保的要求。
（2）本发明利用淀粉纳米晶、植物纤维粉末乳化乙烯基封端硅油和含氢硅油，通过硅氢加成制备有机硅弹性微球。该有机硅弹性微球表面吸附有可降解的淀粉纳米晶与植物纤维粉，具有优异的流动性、分散性，同时具有优异的韧性和强度，提高了膜料的挺度。
（3）另外白炭黑与改性后的埃洛石的相互作用可形成特殊的双填料网络，在一定程度上促进了埃洛石和白炭黑的分散，制备的复合膜料在在拉伸强度、挺度等方面得到显著提高。
具体实施方式
一种环保降解型埃洛石纳米管-聚乙烯膜料，由以下重量份（公斤）的原料组成：线性低密度聚乙烯70，蜡性玉米淀粉10，植物纤维粉末10，硅烷偶联剂4，降解型碳酸钙母粒30，乙烯基封端硅油15份，含氢硅油0.5份，硫酸溶液适量，铂催化剂适量，埃洛石纳米管14，白炭黑10，无水乙醇适量；
所述的环保降解型碳酸钙母粒由以下重量份原料组成：低密度聚乙烯25份，正辛基二茂铁12份，聚乳酸0.4份，聚乙烯蜡1份，钛酸酯偶联剂1.5份，纳米碳酸钙30份，石蜡油适量。
所述的铂催化剂为氯铂酸的异丙醇溶液，其含量为以Pt占乙烯基封端硅油和含氢硅油混合物总量的5ppm。
具体步骤如下：
（1）降解型碳酸钙母粒的制备：
①、预先将纳米碳酸钙放入高速混炼机高速转动，再将石蜡油稀释的钛酸酯偶联剂，喷入碳酸钙材料内，升温搅拌20分钟后出料，烘干后得到表面处理过的碳酸钙；
②、以经过表面处理过的碳酸钙为母粒核，同低密度聚乙烯、正辛基二茂铁、聚乳酸、聚乙烯蜡投入高速搅拌机中，并控制温度在80℃内共混均匀，混合均匀后，放入低速混合机混合冷却，然后加入双螺杆挤出机挤出造粒作为环保降解型碳酸钙母粒；
（2）有机硅弹性微球的制备：
①、将蜡性玉米淀粉加入到硫酸溶液中，在40℃的恒温油浴锅中，以150转/分钟的速度搅拌6天后，将反应产物反复离心水洗至中性，真空干燥得淀粉纳米晶固体粉末；
②、将淀粉纳米晶固体粉末、植物纤维粉末加入去离子水中，超声分散8分钟，再将乙烯基封端硅油和含氢硅油混合均匀后倒入淀粉纳米晶的水分散液中，在均质机上10000转/分钟条件下均质10分钟，再加入铂催化剂，然后在搅拌下升温到50℃反应2小时，反应结束后，经离心分离，真空干燥得到淀粉纳米晶-植物纤维涂覆的有机硅弹性微球；
（3）硅烷偶联剂改性埃洛石纳米管的制备：
将埃洛石纳米管除水后超声分散于无水乙醇中，然后加入硅烷偶联剂，回流反应20小时，产物经离心、洗涤、干燥，即得硅烷偶联剂改性的埃洛石纳米管；
（4）将步骤（2）得到的弹性微球加入转速为1000转/分钟的高速混合机中，加入步骤（3）制备的硅烷偶联剂改性的埃洛石纳米管与之混合均匀，然后加入线性低密度聚乙烯、白炭黑，控制温度在80℃以内共混均匀，混合均匀后，放入低速混合机混合冷却，然后加入双螺杆挤出机挤出造粒；
（5）将步骤（1）得到的碳酸钙母粒与步骤（4）得到塑料粒子在高速混合机中混合均匀，然后在吹膜设备上经粒料输送、熔融塑化、挤出、吹胀、电晕、收卷等步骤，制得一种环保降解型埃洛石纳米管-聚乙烯膜料。
经测试数据：拉伸强度（MPa）：横向21，纵向25；断裂伸长率（MPa）:横向850，纵向820；挺度（N）：横向3.4，纵向4.5。

Claims (3)

1.一种环保降解型埃洛石纳米管-聚乙烯膜料，其特征在于，由以下重量份的原料组成：线性低密度聚乙烯60-70份，蜡性玉米淀粉8-15份，植物纤维粉末8-15份，硅烷偶联剂3-6份，降解型碳酸钙母粒25-35份，乙烯基封端硅油10-18份，含氢硅油0.3-0.8份，硫酸溶液适量，铂催化剂适量，埃洛石纳米管10-15份，白炭黑8-12份，无水乙醇适量；
所述的环保降解型碳酸钙母粒由以下重量份原料组成：低密度聚乙烯10-30份，正辛基二茂铁10-15份，聚乳酸0.2-0.5份，聚乙烯蜡1-2份，钛酸酯偶联剂0.5-2.5份，纳米碳酸钙25-35份，石蜡油适量。
2.根据权利要求书1所述的一种环保降解型埃洛石纳米管-聚乙烯膜料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
（1）降解型碳酸钙母粒的制备：
①、预先将纳米碳酸钙放入高速混炼机高速转动，再将石蜡油稀释的钛酸酯偶联剂，喷入碳酸钙材料内，升温搅拌10-30分钟后出料，烘干后得到表面处理过的碳酸钙；
②、以经过表面处理过的碳酸钙为母粒核，同低密度聚乙烯、正辛基二茂铁、聚乳酸、聚乙烯蜡投入高速搅拌机中，并控制温度在60-100℃内共混均匀，混合均匀后，放入低速混合机混合冷却，然后加入双螺杆挤出机挤出造粒作为环保降解型碳酸钙母粒；
（2）有机硅弹性微球的制备：
①、将蜡性玉米淀粉加入到硫酸溶液中，在35-45℃的恒温油浴锅中，以100-200转/分钟的速度搅拌5-7天后，将反应产物反复离心水洗至中性，真空干燥得淀粉纳米晶固体粉末；
②、将淀粉纳米晶固体粉末、植物纤维粉末加入去离子水中，超声分散3-10分钟，再将乙烯基封端硅油和含氢硅油混合均匀后倒入淀粉纳米晶的水分散液中，在均质机上8000-12000转/分钟条件下均质3-15分钟，再加入铂催化剂，然后在搅拌下升温到40-60℃反应1-3小时，反应结束后，经离心分离，真空干燥得到淀粉纳米晶-植物纤维涂覆的有机硅弹性微球；
（3）硅烷偶联剂改性埃洛石纳米管的制备：
将埃洛石纳米管除水后超声分散于无水乙醇中，然后加入硅烷偶联剂，回流反应18-24小时，产物经离心、洗涤、干燥，即得硅烷偶联剂改性的埃洛石纳米管；
（4）将步骤（2）得到的弹性微球加入转速为800-1000转/分钟的高速混合机中，加入步骤（3）制备的硅烷偶联剂改性的埃洛石纳米管与之混合均匀，然后加入线性低密度聚乙烯、白炭黑，控制温度在60-100℃以内共混均匀，混合均匀后，放入低速混合机混合冷却，然后加入双螺杆挤出机挤出造粒；
（5）将步骤（1）得到的碳酸钙母粒与步骤（4）得到塑料粒子在高速混合机中混合均匀，然后在吹膜设备上经粒料输送、熔融塑化、挤出、吹胀、电晕、收卷等步骤，制得一种环保降解型埃洛石纳米管-聚乙烯膜料。
3.根据权利要求书1、2所述的一种环保降解型埃洛石纳米管-聚乙烯膜料的制备方法，其特征在于，铂催化剂为氯铂酸的异丙醇溶液，其含量为以Pt占乙烯基封端硅油和含氢硅油混合物总量的4-6ppm。
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