CN106349546A - 一种高阻隔高密度聚乙烯塑料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高阻隔高密度聚乙烯塑料的制备方法，属于塑料制品制备技术领域，它将硼酸铝晶须、凹凸棒晶、白云母薄片、碳酸氢钠溶液、滑石粉混合搅拌、微波辐射后，浸于氨基磺酸溶液加热分散，取悬浮物超声波处理，取上层悬浮物过滤洗涤烘干，将得到的材料与二氧化硅、聚异丁烯胶粒、硬脂酸、有机蒙脱土、HDPE‑g‑MAH、硅烷偶联剂、混合搅拌烘干，再加入高密度聚乙烯塑料粉在双螺杆混练挤出得到高阻隔高密度聚乙烯塑料粒子，熔融制得高阻隔高密度聚乙烯塑料。与现有技术相比，本发明在高密度聚乙烯中添加云母片等阻隔材料，使制得的高密度聚乙烯具有高阻隔、高强度的特性，可用于薄膜、瓶、罐等食品、药品、日用品等的高阻隔包装。

Description

一种高阻隔高密度聚乙烯塑料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种高阻隔高密度聚乙烯塑料的制备方法，属于塑料制品制备技术领域。

背景技术

高密度聚乙烯(High Density Polyethylene，简称为“HDPE”)大分子呈直链线型结构，分子结构紧密，结晶度高达85％-95％，相对密度为0.941-0.960，是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂，有较好的流变性和延展性，很适宜制成薄膜、薄片、薄壁类塑料制品。高密度聚乙烯为无毒、无味、无臭的白色材料，熔点约为130℃，比重比水轻，它具有良好的耐热性和耐寒性，在常温甚至在-40F低温度下均如此，还具有较高的刚性和韧性，机械强度好，耐酸碱，耐有机溶剂，化学稳定性好。高密度聚乙烯大量用于薄膜包装食品，也可制成瓶、罐等食品、药品、日用品包装。高密度聚乙烯的主要包装特性：阻水阻湿性好，但阻气和阻有机蒸气的性能差，因此不能用于高阻隔包装。

纳米有机蒙脱土，是经分散剥片、纯化改型、超细分级、有机插入等特殊工艺而生产出的蒙脱石含量大于98％、平均晶片厚度小于20纳米的高性能产品，该产品单晶片大，层厚小，比表面积大，透明性好，纳米分散后具有很高的表面能与高分子聚合物有很强的亲和力，具有良好的分散性能，广泛应用于高分子材料行业作为纳米聚合物高分子材料的添加剂，具有提高抗冲击、抗疲劳、尺寸稳定性、气体阻隔性、阻燃性、抗紫外线性等性能。水蒸气、O₂、CO₂、紫外光透过率降低到1/2至1/5，热释放速度明显延缓，阻燃性显著提高，熔融流动性增加，因此聚合物/蒙脱石纳米复合材料成为新一代高阻隔性包装材料，高强度轻量化工程材料，高阻燃绝缘电器材料和抗疲劳高性能弹性体材料。

云母片由多硅白云母、石英、石榴石和金红石等高压组合，具有极高的电绝缘性和较好阻隔性。云母薄片是经过剥分、定厚、切制而成的云母零件，厚度为1-30μm，柔软而富有弹性。云母薄片作塑料、橡胶等功能性填料，可提高其机械强度，增强韧性、阻隔湿、汽的透过及耐腐蚀等。云母薄片填料在塑料膜内经双向拉伸的塑料膜，云母薄片自动形成与塑料膜互相平行取向排列，与渗透物质穿透膜的方向相垂直，水、汽、光等对塑料膜的渗透受到强烈阻隔，阻隔作用的发挥最为充分。

碳酸钙晶须用于改性塑料等热塑性材料表现出显著的增强、增韧作用。可以改善产品的热稳定性、抗老化性能；还可提升加工性能及制品的表面光洁度。

硼酸铝晶须是一种针状单晶纤维，具有高的弹性模量、良好的机械强度，耐热性、耐化学药品性、耐酸性等特点，不仅可以用于绝热、耐热和耐腐材料，也可用作热塑性树脂的补强剂。硼酸铝晶须具有优异的耐磨减磨性能、耐火阻燃性等。硼酸铝的价格较低，仅为碳化硅晶须的1/10-1/30，是一种有很大市场潜力的新型晶须材料。目前研究使用的基体树脂主要包括PP、PE、PVC、PA等，用于制得具有优异的强度、刚度、耐磨性的复合材料。

凹凸棒土的基本结构单元为棒状、针状、纤维状单晶体，简称凹凸棒晶，凹凸棒土中棒晶的含量一般＜50％。凹凸棒晶长约0.5-5μm，宽约0.01-0.10μm，表面布满凹凸相间的沟槽，莫氏硬度2-3级，加热到700-800℃，硬度＞5级，比重为2.05-2.32。

纳米二氧化硅的加入，在其表面包敷一层有机材料，形成网络硅石结构，增加产品的密封性和防渗性。

多年来材料科技工作者针对HDPE存在的缺陷，进行了大量的改性研究，以期制得具有高强度、高阻隔HDPE塑料，特别是高阻隔包装材料。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种可用于食品、药品、日用品等高阻隔包装的塑料的制备方法。

本发明所述的一种高阻隔高密度聚乙烯塑料的制备方法，采用如下步骤：

A)按质量份数取0.1-0.3份直径为0.5-1μm、长度为10-20μm的硼酸铝晶须，0.2-0.4份长为0.5-5μm、宽为0.01-0.10μm的凹凸棒晶，3.0-5.0份表征参数直径为0.5-3μm、长度为5-20μm的碳酸钙晶须，0.4-0.8份月桂胺聚氧乙烯醚，3.0-5.0份厚度为1-3μm、250-350目的白云母薄片，6.0-8.0份质量分数为20-30％的碳酸氢钠水溶液，0.2-0.4份纳米级滑石粉混合，在140-160℃过热蒸汽反应釜内搅拌汽蒸反应45-60min，在300-400℃真空微波辐射2-4h，然后浸于80-120份质量分数为30％的氨基磺酸溶液中真空吸湿处理，吸透后加热至60-95℃超声波分散0.5-1.5h，再搅拌分散2-4h，取悬浮物；

B)按质量份数将步骤A)获得的2.0-4.0份悬浮物用60-100份含质量分数3-5％三聚磷酸钠分散液的去离子水在70-90℃下超声波处理20-40min，取上层悬浮物经250-350目过滤，蒸馏水洗涤干净，真空烘干，得到改性阻隔材料；

C)按质量份数取步骤B)40-60份得到的改性阻隔材料，0.2-0.4份纳米二氧化硅，12-18份聚异丁烯胶粒，0.3-0.5份硬脂酸，8.0-12份纳米级有机蒙脱土，4.0-6.0份HDPE-g-MAH，12-18份质量分数为10-20％的KH-550硅烷偶联剂，60-80℃条件下在混合机中以450-550r/min的速度搅拌反应45-60min，50-70℃真空烘干，再加入200-300份高密度聚乙烯塑料粉，以250-350r/min的速度搅拌40-50min，100-200℃条件下在密练机中混练15-25min，冷却后切粒，在双螺杆混练挤出得到高阻隔高密度聚乙烯塑料粒子；

D)由步骤C)得到的高阻隔高密度聚乙烯塑料粒子熔融制得高阻隔高密度聚乙烯塑料薄膜、塑料容器。

本发明所述的一种高阻隔高密度聚乙烯塑料的制备方法，采用如下步骤：

A)按质量份数取0.2份直径为0.75μm、长度为15μm的硼酸铝晶须，0.3份长为2.5μm、宽为0.05μm的凹凸棒晶，4.0份表征参数直径为1.5μm、长度为15μm的碳酸钙晶须，0.6份月桂胺聚氧乙烯醚，4.0份厚度为2μm、300目的白云母薄片，7.0份质量分数为20-30％的碳酸氢钠水溶液，0.3份纳米级滑石粉混合，在150℃过热蒸汽反应釜内搅拌汽蒸反应50min，在350℃真空微波辐射3h，然后浸于100份质量分数为30％的氨基磺酸溶液中真空吸湿处理，吸透后加热至75℃超声波分散1h，再搅拌分散3h，取悬浮物；

B)按质量份数将步骤A)获得的3.0份悬浮物用80份含质量分数4％三聚磷酸钠分散液的去离子水在80℃下超声波处理30min，取上层悬浮物经300目过滤，蒸馏水洗涤干净，真空烘干，得到改性阻隔材料；

C)按质量份数取步骤B)50份得到的改性阻隔材料，0.3份纳米二氧化硅，15份聚异丁烯胶粒，0.4份硬脂酸，10份纳米级有机蒙脱土，5.0份HDPE-g-MAH，15份质量分数为15％的KH-550硅烷偶联剂，70℃条件下在混合机中以500r/min的速度搅拌反应50min，60℃真空烘干，再加入250份高密度聚乙烯塑料粉，以300r/min的速度搅拌45min，150℃条件下在密练机中混练20min，冷却后切粒，在双螺杆混练挤出得到高阻隔高密度聚乙烯塑料粒子；

D)由步骤C)得到的高阻隔高密度聚乙烯塑料粒子熔融制得高阻隔高密度聚乙烯塑料薄膜、塑料容器。

与现有技术相比，本发明在高密度聚乙烯中添加云母片等阻隔材料，使制得的高密度聚乙烯具有高阻隔、高强度的特性，可用于薄膜、瓶、罐等食品、药品、日用品等的高阻隔包装。

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本发明作详细的介绍：一种高阻隔高密度聚乙烯塑料的制备方法，采用如下步骤：

A)按质量份数取0.1-0.3份直径为0.5-1μm、长度为10-20μm的硼酸铝晶须，0.2-0.4份长为0.5-5μm、宽为0.01-0.10μm的凹凸棒晶，3.0-5.0份表征参数直径为0.5-3μm、长度为5-20μm的碳酸钙晶须，0.4-0.8份月桂胺聚氧乙烯醚,3.0-5.0份厚度为1-3μm、250-350目的白云母薄片，6.0-8.0份质量分数为20-30％的碳酸氢钠水溶液，0.2-0.4份纳米级滑石粉混合，在140-160℃过热蒸汽反应釜内搅拌汽蒸反应45-60min，在300-400℃真空微波辐射2-4h，然后浸于80-120份质量分数为30％的氨基磺酸溶液中真空吸湿处理，吸透后加热至60-95℃超声波分散0.5-1.5h，再搅拌分散2-4h，取悬浮物；

B)按质量份数将步骤A)获得的2.0-4.0份悬浮物用60-100份含质量分数3-5％三聚磷酸钠分散液的去离子水在70-90℃下超声波处理20-40min，取上层悬浮物经250-350目过滤，蒸馏水洗涤干净，真空烘干，得到改性阻隔材料；

C)按质量份数取步骤B)40-60份得到的改性阻隔材料，0.2-0.4纳米二氧化硅份，12-18份聚异丁烯胶粒，0.3-0.5份硬脂酸，8.0-12份纳米级有机蒙脱土，4.0-6.0份HDPE-g-MAH，12-18份质量分数为10-20％的KH-550硅烷偶联剂，60-80℃条件下在混合机中以450-550r/min的速度搅拌反应45-60min，50-70℃真空烘干，再加入200-300份高密度聚乙烯塑料粉，以250-350r/min的速度搅拌40-50min，100-200℃条件下在密练机中混练15-25min，冷却后切粒，在双螺杆混练挤出得到高阻隔高密度聚乙烯塑料粒子；

D)由步骤C)得到的高阻隔高密度聚乙烯塑料粒子熔融制得高阻隔高密度聚乙烯塑料薄膜、塑料容器。

实施例1：一种高阻隔高密度聚乙烯塑料的制备方法，采用如下步骤：

A)按质量份数取0.1份直径为0.5μm、长度为10μm的硼酸铝晶须，0.2份长为0.5μm、宽为0.01μm的凹凸棒晶，3.0份表征参数直径为0.5μm、长度为5μm的碳酸钙晶须，0.4份月桂胺聚氧乙烯醚，3.0份厚度为1μm、250目的白云母薄片，6.0份质量分数为20％的碳酸氢钠水溶液，0.2份纳米级滑石粉混合，在140℃过热蒸汽反应釜内搅拌汽蒸反应45min，在300℃真空微波辐射2h，然后浸于80份质量分数为30％的氨基磺酸溶液中真空吸湿处理，吸透后加热至60℃超声波分散0.5h，再搅拌分散2h，取悬浮物；

B)按质量份数将步骤A)获得的2.0份悬浮物用60份含质量分数3％三聚磷酸钠分散液的去离子水在70℃下超声波处理20min，取上层悬浮物经250目过滤，蒸馏水洗涤干净，真空烘干，得到改性阻隔材料；

C)按质量份数取步骤B)40份得到的改性阻隔材料，0.2份纳米二氧化硅，12份聚异丁烯胶粒，0.3份硬脂酸，8.0份纳米级有机蒙脱土，4.0份HDPE-g-MAH，12份质量分数为10％的KH-550硅烷偶联剂，60℃条件下在混合机中以450r/min的速度搅拌反应45min，50℃真空烘干，再加入200份高密度聚乙烯塑料粉，以250r/min的速度搅拌40min，100℃条件下在密练机中混练15min，冷却后切粒，在双螺杆混练挤出得到高阻隔高密度聚乙烯塑料粒子；

D)由步骤C)得到的高阻隔高密度聚乙烯塑料粒子熔融制得高阻隔高密度聚乙烯塑料薄膜、塑料容器。

实施例2：一种高阻隔高密度聚乙烯塑料的制备方法，采用如下步骤：

A)按质量份数取0.2份直径为0.75μm、长度为15μm的硼酸铝晶须，0.3份长为2.5μm、宽为0.05μm的凹凸棒晶，4.0份表征参数直径为1.5μm、长度为15μm的碳酸钙晶须，0.6份月桂胺聚氧乙烯醚，4.0份厚度为2μm、300目的白云母薄片，7.0份质量分数为20-30％的碳酸氢钠水溶液，0.3份纳米级滑石粉混合，在150℃过热蒸汽反应釜内搅拌汽蒸反应50min，在350℃真空微波辐射3h，然后浸于100份质量分数为30％的氨基磺酸溶液中真空吸湿处理，吸透后加热至75℃超声波分散1h，再搅拌分散3h，取悬浮物；

B)按质量份数将步骤A)获得的3.0-4.0份悬浮物用80份含质量分数4％三聚磷酸钠分散液的去离子水在80℃下超声波处理30min，取上层悬浮物经300目过滤，蒸馏水洗涤干净，真空烘干，得到改性阻隔材料；

C)按质量份数取步骤B)50份得到的改性阻隔材料，0.3份纳米二氧化硅，15份聚异丁烯胶粒，0.4份硬脂酸，10份纳米级有机蒙脱土，5.0份HDPE-g-MAH，15份质量分数为15％的KH-550硅烷偶联剂，70℃条件下在混合机中以500r/min的速度搅拌反应50min，60℃真空烘干，再加入250份高密度聚乙烯塑料粉，以300r/min的速度搅拌45min，150℃条件下在密练机中混练20min，冷却后切粒，在双螺杆混练挤出得到高阻隔高密度聚乙烯塑料粒子；

D)由步骤C)得到的高阻隔高密度聚乙烯塑料粒子熔融制得高阻隔高密度聚乙烯塑料薄膜、塑料容器。

实施例3：一种高阻隔高密度聚乙烯塑料的制备方法，采用如下步骤：

A)按质量份数取0.3份直径为1μm、长度为20μm的硼酸铝晶须，0.4份长为5μm、宽为0.10μm的凹凸棒晶，5.0份表征参数直径为3μm、长度为20μm的碳酸钙晶须，0.8份月桂胺聚氧乙烯醚，5.0份厚度为3μm、350目的白云母薄片，8.0份质量分数为30％的碳酸氢钠水溶液，0.4份纳米级滑石粉混合，在160℃过热蒸汽反应釜内搅拌汽蒸反应60min，在400℃真空微波辐射4h，然后浸于120份质量分数为30％的氨基磺酸溶液中真空吸湿处理，吸透后加热至95℃超声波分散1.5h，再搅拌分散4h，取悬浮物；

B)按质量份数将步骤A)获得的4.0份悬浮物用100份含质量分数5％三聚磷酸钠分散液的去离子水在90℃下超声波处理40min，取上层悬浮物经350目过滤，蒸馏水洗涤干净，真空烘干，得到改性阻隔材料；

C)按质量份数取步骤B)60份得到的改性阻隔材料，0.4份纳米二氧化硅，18份聚异丁烯胶粒，0.5份硬脂酸，12份纳米级有机蒙脱土，6.0份HDPE-g-MAH，18份质量分数为20％的KH-550硅烷偶联剂，80℃条件下在混合机中以550r/min的速度搅拌反应60min，70℃真空烘干，再加入300份高密度聚乙烯塑料粉，以350r/min的速度搅拌50min，200℃条件下在密练机中混练25min，冷却后切粒，在双螺杆混练挤出得到高阻隔高密度聚乙烯塑料粒子；

D)由步骤C)得到的高阻隔高密度聚乙烯塑料粒子熔融制得高阻隔高密度聚乙烯塑料薄膜、塑料容器。

本发明所述的实施例并不限于以上所述实施例，通过前述公开的数值范围，在就具体实施例中进行任意替换，从而可以得到无数个实施例，对此不一一例举。

Claims (2)

1.一种高阻隔高密度聚乙烯塑料的制备方法，其特征在于该制备方法采用如下步骤：

A)按质量份数取0.1-0.3份直径为0.5-1μm、长度为10-20μm的硼酸铝晶须，0.2-0.4份长为0.5-5μm、宽为0.01-0.10μm的凹凸棒晶，3.0-5.0份表征参数直径为0.5-3μm、长度为5-20μm的碳酸钙晶须，0.4-0.8份月桂胺聚氧乙烯醚,3.0-5.0份厚度为1-3μm、250-350目的白云母薄片，6.0-8.0份质量分数为20-30％的碳酸氢钠水溶液，0.2-0.4份纳米级滑石粉混合，在140-160℃过热蒸汽反应釜内搅拌汽蒸反应45-60min，在300-400℃真空微波辐射2-4h，然后浸于80-120份质量分数为30％的氨基磺酸溶液中真空吸湿处理，吸透后加热至60-95℃超声波分散0.5-1.5h，再搅拌分散2-4h，取悬浮物；

B)按质量份数将步骤A)获得的2.0-4.0份悬浮物用60-100份含质量分数3-5％三聚磷酸钠分散液的去离子水在70-90℃下超声波处理20-40min，取上层悬浮物经250-350目过滤，蒸馏水洗涤干净，真空烘干，得到改性阻隔材料；

C)按质量份数取步骤B)40-60份得到的改性阻隔材料，0.2-0.4份纳米二氧化硅，12-18份聚异丁烯胶粒，0.3-0.5份硬脂酸，8.0-12份纳米级有机蒙脱土，4.0-6.0份HDPE-g-MAH，12-18份质量分数为10-20％的KH-550硅烷偶联剂，60-80℃条件下在混合机中以450-550r/min的速度搅拌反应45-60min，50-70℃真空烘干，再加入200-300份高密度聚乙烯塑料粉，以250-350r/min的速度搅拌40-50min，100-200℃条件下在密练机中混练15-25min，冷却后切粒，在双螺杆混练挤出得到高阻隔高密度聚乙烯塑料粒子；

D)由步骤C)得到的高阻隔高密度聚乙烯塑料粒子熔融制得高阻隔高密度聚乙烯塑料薄膜、塑料容器。

2.一种高阻隔高密度聚乙烯塑料的制备方法，其特征在于该制备方法采用如下步骤：

A)按质量份数取0.2份直径为0.75μm、长度为15μm的硼酸铝晶须，0.3份长为2.5μm、宽为0.05μm的凹凸棒晶，4.0份表征参数直径为1.5μm、长度为15μm的碳酸钙晶须，0.6份月桂胺聚氧乙烯醚，4.0份厚度为2μm、300目的白云母薄片，7.0份质量分数为20-30％的碳酸氢钠水溶液，0.3份纳米级滑石粉混合，在150℃过热蒸汽反应釜内搅拌汽蒸反应50min，在350℃真空微波辐射3h，然后浸于100份质量分数为30％的氨基磺酸溶液中真空吸湿处理，吸透后加热至75℃超声波分散1h，再搅拌分散3h，取悬浮物；

B)按质量份数将步骤A)获得的3.0份悬浮物用80份含质量分数4％三聚磷酸钠分散液的去离子水在80℃下超声波处理30min，取上层悬浮物经300目过滤，蒸馏水洗涤干净，真空烘干，得到改性阻隔材料；

C)按质量份数取步骤B)50份得到的改性阻隔材料，0.3份纳米二氧化硅，15份聚异丁烯胶粒，0.4份硬脂酸，10份纳米级有机蒙脱土，5.0份HDPE-g-MAH，15份质量分数为15％的KH-550硅烷偶联剂，70℃条件下在混合机中以500r/min的速度搅拌反应50min，60℃真空烘干，再加入250份高密度聚乙烯塑料粉，以300r/min的速度搅拌45min，150℃条件下在密练机中混练20min，冷却后切粒，在双螺杆混练挤出得到高阻隔高密度聚乙烯塑料粒子；

D)由步骤C)得到的高阻隔高密度聚乙烯塑料粒子熔融制得高阻隔高密度聚乙烯塑料薄膜、塑料容器。