CN106800714A - 一种添加有石英砂的抗冲击包装片材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了添加有石英砂的抗冲击包装片材及其制备方法，其以聚苯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯酸丁酯为主要成分，通过加入聚酰胺蜡微粉、双丙酮丙烯酰胺、六偏磷酸钠、偶氮二甲酰胺、水解聚马来酸酐、二苯基甲烷二异氰酸酯、环氧糠油酸丁酯、高岭土、石英砂、表儿茶素、增塑剂、偶联剂，辅以恒温水浴、离心分离、真空干燥、研磨细化、微波处理、混炼、塑化、熔融挤出、热压成型等工艺，使得制备而成的添加有石英砂的抗冲击包装片材，其抗冲击性能强，同时兼具抗弯、耐拉伸、不易热变形等优点，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。

Description

一种添加有石英砂的抗冲击包装片材及其制备方法
技术领域
本发明涉及包装材料领域，特别涉及一种添加有石英砂的抗冲击包装片材及其制备方法。
背景技术
包装材料是指用于制造包装容器、包装装潢、包装印刷、包装运输等满足产品包装要求所使用的材料，它即包括金属、塑料、玻璃、陶瓷、纸、竹本、野生蘑类、天然纤维、化学纤维、复合材料等主要包装材料，又包括涂料、粘合剂、捆扎带、装潢、印刷材料等辅助材料。在主要包装材料中，纸包装材料、塑料包装材料、金属包装材料和玻璃包装材料是应用最为广泛的几类。
随着经济的高速发展，工业化所造成的环境污染也越来越多。包装材料在制备过程中，也会产生很多的废气、废水和废渣，另外制备得到的包装材料很多都非环境友好型，很多包装材料本身就对环境有较大的污染，并且还不易分解。随着社会文明的不断进步，低碳经济和绿色包装理念逐步被人们认可，人们希望使用的包装材料在保证安全性的基础上具有优良的环保性，不至于对环境造成损害，同时还能具备较高的使用性能，适于在生产生活中进行广泛的应用。
基于上述考虑和科技的进步，在行业内出现了越来越多的新型包装材料。主要包括：(1)树脂基复合材料，是以树脂为基体加入各种纤维、粒状或薄膜进行复合的高分子材料。(2)金属基复合材料，具有较高的强度，模量高、耐高温性能好，导热导电性强，特别适用于航空等工业部门。(3)聚乳酸，是以有机酸——乳酸为原料生产的新型聚酯材料，性能优于现有的聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等塑料材料，具有生物降解性好、机械性能强等优点。
然而，现有的非金属包装材料往往还存在强度不足的现状，对于需要较高抗冲击性能的包装领域还只能采用金属包装材料，造成生产、运输等成本的增加，因此制备一种具有优异抗冲击性能的复合包装材料就显得很有意义。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种添加有石英砂的抗冲击包装片材及其制备方法，通过采用特定原料进行组合，配合相应的生产工艺，得到的添加有石英砂的抗冲击包装片材，其抗冲击性能强，同时兼具抗弯、耐拉伸、不易热变形等优点，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
添加有石英砂的抗冲击包装片材，由下列重量份的原料制成: 聚苯乙烯50-60份、聚偏二氟乙烯45-55份、聚丙烯酸丁酯30-40份、聚酰胺蜡微粉15-25份、双丙酮丙烯酰胺10-16份、六偏磷酸钠8-12份、偶氮二甲酰胺8-12份、水解聚马来酸酐6-8份、二苯基甲烷二异氰酸酯5-9份、环氧糠油酸丁酯4-6份、高岭土4-6份、石英砂3-5份、表儿茶素1-3份、增塑剂3-5份、偶联剂3-5份。
优选地，所述增塑剂选自N,N-二甲基月桂酰胺、己二酸二辛酯和氯化石蜡中的任意一种。
优选地，所述偶联剂选自乙烯基三甲氧基硅烷、异丙基三油酸酰氧基钛酸酯和二硬脂酰氧异丙氧基铝酸酯中的任意一种。
所述的添加有石英砂的抗冲击包装片材的制备方法，包括以下步骤：
（1）将聚苯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯酸丁酯、聚酰胺蜡微粉、双丙酮丙烯酰胺、六偏磷酸钠、偶氮二甲酰胺放入恒温水浴锅中，加入等质量的聚乙二醇，恒温反应3小时，出料后离心分离，将分离混合物用无水乙醇洗涤2 次，再置于真空干燥箱中干燥5 小时，得到预处理混合物；
（2）将高岭土、石英砂进行研磨细化，然后加入水解聚马来酸酐、二苯基甲烷二异氰酸酯、环氧糠油酸丁酯，完全混合均匀后升温至50-60℃，微波处理25-35分钟，得到微波处理混合物 ；
（3）将步骤1所得的预处理混合物与步骤2所得的微波处理混合物充分混合，搅拌均匀，再加入表儿茶素、增塑剂、偶联剂，升温至85-95℃，混炼15-20分钟，随后送入密炼机中进行塑化，塑化温度为110-120℃，塑化时间为20分钟，然后将所得的物料转移至双辊开放式塑炼机中进一步塑化，塑化温度为90-95℃，塑化时间为10-12分钟；
（4）将塑化后的混合料加入到平行双螺杆挤出机中进行熔融共混并造粒，再将颗粒料热压机进行热压成型，热压温度控制在190-200℃，成型压力控制在 50 kg/cm2，保压时间控制在6-8分钟，成型后得到成品。
优选地，所述步骤（2）中微波处理的频率为2200 MHz、功率为1000 W。
优选地，所述步骤（4）中平行双螺杆挤出机的机筒温度为190-200℃，模头温度为195-205℃，螺杆转速为500-600转/分。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
（1）本发明的添加有石英砂的抗冲击包装片材以聚苯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯酸丁酯为主要成分，通过加入聚酰胺蜡微粉、双丙酮丙烯酰胺、六偏磷酸钠、偶氮二甲酰胺、水解聚马来酸酐、二苯基甲烷二异氰酸酯、环氧糠油酸丁酯、高岭土、石英砂、表儿茶素、增塑剂、偶联剂，辅以恒温水浴、离心分离、真空干燥、研磨细化、微波处理、混炼、塑化、熔融挤出、热压成型等工艺，使得制备而成的添加有石英砂的抗冲击包装片材，其抗冲击性能强，同时兼具抗弯、耐拉伸、不易热变形等优点，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。
（2）本发明的添加有石英砂的抗冲击包装片材原料廉价、工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。
具体实施方式
下面结合具体实施例对发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
按照重量份准确称取聚苯乙烯50份、聚偏二氟乙烯45份、聚丙烯酸丁酯30份、聚酰胺蜡微粉15份、双丙酮丙烯酰胺10份、六偏磷酸钠8份、偶氮二甲酰胺8份、水解聚马来酸酐6份、二苯基甲烷二异氰酸酯5份、环氧糠油酸丁酯4份、高岭土4份、石英砂3份、表儿茶素1份、N,N-二甲基月桂酰胺3份、乙烯基三甲氧基硅烷3份。
（1）将聚苯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯酸丁酯、聚酰胺蜡微粉、双丙酮丙烯酰胺、六偏磷酸钠、偶氮二甲酰胺放入恒温水浴锅中，加入等质量的聚乙二醇，恒温反应3小时，出料后离心分离，将分离混合物用无水乙醇洗涤2 次，再置于真空干燥箱中干燥5 小时，得到预处理混合物；
（2）将高岭土、石英砂进行研磨细化，然后加入水解聚马来酸酐、二苯基甲烷二异氰酸酯、环氧糠油酸丁酯，完全混合均匀后升温至50℃，微波处理25分钟，得到微波处理混合物，其中微波处理的频率为2200 MHz、功率为1000 W ；
（3）将步骤1所得的预处理混合物与步骤2所得的微波处理混合物充分混合，搅拌均匀，再加入表儿茶素、N,N-二甲基月桂酰胺、乙烯基三甲氧基硅烷，升温至85℃，混炼15分钟，随后送入密炼机中进行塑化，塑化温度为110℃，塑化时间为20分钟，然后将所得的物料转移至双辊开放式塑炼机中进一步塑化，塑化温度为90℃，塑化时间为10分钟；
（4）将塑化后的混合料加入到平行双螺杆挤出机中进行熔融共混并造粒，其中平行双螺杆挤出机的机筒温度为190℃，模头温度为195℃，螺杆转速为500转/分，再将颗粒料热压机进行热压成型，热压温度控制在190℃，成型压力控制在 50 kg/cm2，保压时间控制在6分钟，成型后得到成品。
制得的添加有石英砂的抗冲击包装片材的性能测试结果如表1所示。
实施例2
按照重量份准确称取聚苯乙烯55份、聚偏二氟乙烯50份、聚丙烯酸丁酯35份、聚酰胺蜡微粉20份、双丙酮丙烯酰胺13份、六偏磷酸钠10份、偶氮二甲酰胺10份、水解聚马来酸酐7份、二苯基甲烷二异氰酸酯7份、环氧糠油酸丁酯5份、高岭土5份、石英砂4份、表儿茶素2份、己二酸二辛酯4份、异丙基三油酸酰氧基钛酸酯4份。
（1）将聚苯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯酸丁酯、聚酰胺蜡微粉、双丙酮丙烯酰胺、六偏磷酸钠、偶氮二甲酰胺放入恒温水浴锅中，加入等质量的聚乙二醇，恒温反应3小时，出料后离心分离，将分离混合物用无水乙醇洗涤2 次，再置于真空干燥箱中干燥5 小时，得到预处理混合物；
（2）将高岭土、石英砂进行研磨细化，然后加入水解聚马来酸酐、二苯基甲烷二异氰酸酯、环氧糠油酸丁酯，完全混合均匀后升温至55℃，微波处理30分钟，得到微波处理混合物，其中微波处理的频率为2200 MHz、功率为1000 W ；
（3）将步骤1所得的预处理混合物与步骤2所得的微波处理混合物充分混合，搅拌均匀，再加入表儿茶素、己二酸二辛酯、异丙基三油酸酰氧基钛酸酯，升温至90℃，混炼18分钟，随后送入密炼机中进行塑化，塑化温度为115℃，塑化时间为20分钟，然后将所得的物料转移至双辊开放式塑炼机中进一步塑化，塑化温度为93℃，塑化时间为11分钟；
（4）将塑化后的混合料加入到平行双螺杆挤出机中进行熔融共混并造粒，其中平行双螺杆挤出机的机筒温度为195℃，模头温度为200℃，螺杆转速为550转/分，再将颗粒料热压机进行热压成型，热压温度控制在195℃，成型压力控制在 50 kg/cm2，保压时间控制在7分钟，成型后得到成品。
制得的添加有石英砂的抗冲击包装片材的性能测试结果如表1所示。
实施例3
按照重量份准确称取聚苯乙烯60份、聚偏二氟乙烯55份、聚丙烯酸丁酯40份、聚酰胺蜡微粉25份、双丙酮丙烯酰胺16份、六偏磷酸钠12份、偶氮二甲酰胺12份、水解聚马来酸酐8份、二苯基甲烷二异氰酸酯9份、环氧糠油酸丁酯6份、高岭土6份、石英砂5份、表儿茶素3份、氯化石蜡5份、二硬脂酰氧异丙氧基铝酸酯5份。
（1）将聚苯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯酸丁酯、聚酰胺蜡微粉、双丙酮丙烯酰胺、六偏磷酸钠、偶氮二甲酰胺放入恒温水浴锅中，加入等质量的聚乙二醇，恒温反应3小时，出料后离心分离，将分离混合物用无水乙醇洗涤2 次，再置于真空干燥箱中干燥5 小时，得到预处理混合物；
（2）将高岭土、石英砂进行研磨细化，然后加入水解聚马来酸酐、二苯基甲烷二异氰酸酯、环氧糠油酸丁酯，完全混合均匀后升温至60℃，微波处理35分钟，得到微波处理混合物，其中微波处理的频率为2200 MHz、功率为1000 W ；
（3）将步骤1所得的预处理混合物与步骤2所得的微波处理混合物充分混合，搅拌均匀，再加入表儿茶素、氯化石蜡、二硬脂酰氧异丙氧基铝酸酯，升温至95℃，混炼20分钟，随后送入密炼机中进行塑化，塑化温度为120℃，塑化时间为20分钟，然后将所得的物料转移至双辊开放式塑炼机中进一步塑化，塑化温度为95℃，塑化时间为12分钟；
（4）将塑化后的混合料加入到平行双螺杆挤出机中进行熔融共混并造粒，其中平行双螺杆挤出机的机筒温度为200℃，模头温度为205℃，螺杆转速为600转/分，再将颗粒料热压机进行热压成型，热压温度控制在200℃，成型压力控制在 50 kg/cm2，保压时间控制在8分钟，成型后得到成品。
制得的添加有石英砂的抗冲击包装片材的性能测试结果如表1所示。
实施例4
按照重量份准确称取聚苯乙烯50份、聚偏二氟乙烯55份、聚丙烯酸丁酯30份、聚酰胺蜡微粉25份、双丙酮丙烯酰胺10份、六偏磷酸钠12份、偶氮二甲酰胺8份、水解聚马来酸酐8份、二苯基甲烷二异氰酸酯5份、环氧糠油酸丁酯6份、高岭土4份、石英砂5份、表儿茶素1份、N,N-二甲基月桂酰胺5份、二硬脂酰氧异丙氧基铝酸酯3份。
（1）将聚苯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯酸丁酯、聚酰胺蜡微粉、双丙酮丙烯酰胺、六偏磷酸钠、偶氮二甲酰胺放入恒温水浴锅中，加入等质量的聚乙二醇，恒温反应3小时，出料后离心分离，将分离混合物用无水乙醇洗涤2 次，再置于真空干燥箱中干燥5 小时，得到预处理混合物；
（2）将高岭土、石英砂进行研磨细化，然后加入水解聚马来酸酐、二苯基甲烷二异氰酸酯、环氧糠油酸丁酯，完全混合均匀后升温至60℃，微波处理25分钟，得到微波处理混合物，其中微波处理的频率为2200 MHz、功率为1000 W ；
（3）将步骤1所得的预处理混合物与步骤2所得的微波处理混合物充分混合，搅拌均匀，再加入表儿茶素、N,N-二甲基月桂酰胺、二硬脂酰氧异丙氧基铝酸酯，升温至95℃，混炼15分钟，随后送入密炼机中进行塑化，塑化温度为120℃，塑化时间为20分钟，然后将所得的物料转移至双辊开放式塑炼机中进一步塑化，塑化温度为90℃，塑化时间为12分钟；
（4）将塑化后的混合料加入到平行双螺杆挤出机中进行熔融共混并造粒，其中平行双螺杆挤出机的机筒温度为190℃，模头温度为205℃，螺杆转速为500转/分，再将颗粒料热压机进行热压成型，热压温度控制在200℃，成型压力控制在 50 kg/cm2，保压时间控制在6分钟，成型后得到成品。
制得的添加有石英砂的抗冲击包装片材的性能测试结果如表1所示。
对比例1
按照重量份准确称取聚苯乙烯55份、聚偏二氟乙烯50份、聚丙烯酸丁酯35份、聚酰胺蜡微粉20份、双丙酮丙烯酰胺13份、六偏磷酸钠10份、水解聚马来酸酐7份、二苯基甲烷二异氰酸酯7份、环氧糠油酸丁酯5份、高岭土5份、石英砂4份、己二酸二辛酯4份、异丙基三油酸酰氧基钛酸酯4份。
（1）将聚苯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯酸丁酯、聚酰胺蜡微粉、双丙酮丙烯酰胺、六偏磷酸钠放入恒温水浴锅中，加入等质量的聚乙二醇，恒温反应3小时，出料后离心分离，将分离混合物用无水乙醇洗涤2 次，再置于真空干燥箱中干燥5 小时，得到预处理混合物；
（2）将高岭土、石英砂进行研磨细化，然后加入水解聚马来酸酐、二苯基甲烷二异氰酸酯、环氧糠油酸丁酯，完全混合均匀后升温至55℃，微波处理30分钟，得到微波处理混合物，其中微波处理的频率为2200 MHz、功率为1000 W ；
（3）将步骤1所得的预处理混合物与步骤2所得的微波处理混合物充分混合，搅拌均匀，再加入己二酸二辛酯、异丙基三油酸酰氧基钛酸酯，升温至90℃，混炼18分钟，随后送入密炼机中进行塑化，塑化温度为115℃，塑化时间为20分钟，然后将所得的物料转移至双辊开放式塑炼机中进一步塑化，塑化温度为93℃，塑化时间为11分钟；
（4）将塑化后的混合料加入到平行双螺杆挤出机中进行熔融共混并造粒，其中平行双螺杆挤出机的机筒温度为195℃，模头温度为200℃，螺杆转速为550转/分，再将颗粒料热压机进行热压成型，热压温度控制在195℃，成型压力控制在 50 kg/cm2，保压时间控制在7分钟，成型后得到成品。
制得的添加有石英砂的抗冲击包装片材的性能测试结果如表1所示。
对比例2
按照重量份准确称取聚苯乙烯50份、聚偏二氟乙烯55份、聚丙烯酸丁酯30份、聚酰胺蜡微粉25份、六偏磷酸钠12份、偶氮二甲酰胺8份、水解聚马来酸酐8份、二苯基甲烷二异氰酸酯5份、高岭土4份、石英砂5份、表儿茶素1份、N,N-二甲基月桂酰胺5份、二硬脂酰氧异丙氧基铝酸酯3份。
（1）将聚苯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯酸丁酯、聚酰胺蜡微粉、六偏磷酸钠、偶氮二甲酰胺放入恒温水浴锅中，加入等质量的聚乙二醇，恒温反应3小时，出料后离心分离，将分离混合物用无水乙醇洗涤2 次，再置于真空干燥箱中干燥5 小时，得到预处理混合物；
（2）将高岭土、石英砂进行研磨细化，然后加入水解聚马来酸酐、二苯基甲烷二异氰酸酯，完全混合均匀后升温至60℃，微波处理25分钟，得到微波处理混合物，其中微波处理的频率为2200 MHz、功率为1000 W ；
（3）将步骤1所得的预处理混合物与步骤2所得的微波处理混合物充分混合，搅拌均匀，再加入表儿茶素、N,N-二甲基月桂酰胺、二硬脂酰氧异丙氧基铝酸酯，升温至95℃，混炼15分钟，随后送入密炼机中进行塑化，塑化温度为120℃，塑化时间为20分钟，然后将所得的物料转移至双辊开放式塑炼机中进一步塑化，塑化温度为90℃，塑化时间为12分钟；
（4）将塑化后的混合料加入到平行双螺杆挤出机中进行熔融共混并造粒，其中平行双螺杆挤出机的机筒温度为190℃，模头温度为205℃，螺杆转速为500转/分，再将颗粒料热压机进行热压成型，热压温度控制在200℃，成型压力控制在 50 kg/cm2，保压时间控制在6分钟，成型后得到成品。
制得的添加有石英砂的抗冲击包装片材的性能测试结果如表1所示。
将实施例1-4和对比例1-2的制得的添加有石英砂的抗冲击包装片材分别进行抗冲击、抗弯、耐拉伸、热变形这几项性能测试。
表1
弯曲强度（MPa） 拉伸强度(MPa) 热变形温度（℃）
实施例1 21.7 83.6 55.8 162
实施例2 25.9 90.3 58.1 173
实施例3 23.0 88.5 56.7 170
实施例4 20.4 80.9 54.6 161
对比例1 12.5 48.4 35.1 138
对比例2 10.2 46.4 32.7 134
本发明的添加有石英砂的抗冲击包装片材以聚苯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯酸丁酯为主要成分，通过加入聚酰胺蜡微粉、双丙酮丙烯酰胺、六偏磷酸钠、偶氮二甲酰胺、水解聚马来酸酐、二苯基甲烷二异氰酸酯、环氧糠油酸丁酯、高岭土、石英砂、表儿茶素、增塑剂、偶联剂，辅以恒温水浴、离心分离、真空干燥、研磨细化、微波处理、混炼、塑化、熔融挤出、热压成型等工艺，使得制备而成的添加有石英砂的抗冲击包装片材，其抗冲击性能强，同时兼具抗弯、耐拉伸、不易热变形等优点，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。本发明的添加有石英砂的抗冲击包装片材原料廉价、工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种添加有石英砂的抗冲击包装片材，其特征在于：由下列重量份的原料制成: 聚苯乙烯50-60份、聚偏二氟乙烯45-55份、聚丙烯酸丁酯30-40份、聚酰胺蜡微粉15-25份、双丙酮丙烯酰胺10-16份、六偏磷酸钠8-12份、偶氮二甲酰胺8-12份、水解聚马来酸酐6-8份、二苯基甲烷二异氰酸酯5-9份、环氧糠油酸丁酯4-6份、高岭土4-6份、石英砂3-5份、表儿茶素1-3份、增塑剂3-5份、偶联剂3-5份。
2.根据权利要求1所述的添加有石英砂的抗冲击包装片材，其特征在于：所述增塑剂选自N,N-二甲基月桂酰胺、己二酸二辛酯和氯化石蜡中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的添加有石英砂的抗冲击包装片材，其特征在于：所述偶联剂选自乙烯基三甲氧基硅烷、异丙基三油酸酰氧基钛酸酯和二硬脂酰氧异丙氧基铝酸酯中的任意一种。
4.根据权利要求1～3任一所述的添加有石英砂的抗冲击包装片材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将聚苯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯酸丁酯、聚酰胺蜡微粉、双丙酮丙烯酰胺、六偏磷酸钠、偶氮二甲酰胺放入恒温水浴锅中，加入等质量的聚乙二醇，恒温反应3小时，出料后离心分离，将分离混合物用无水乙醇洗涤2 次，再置于真空干燥箱中干燥5 小时，得到预处理混合物；
（2）将高岭土、石英砂进行研磨细化，然后加入水解聚马来酸酐、二苯基甲烷二异氰酸酯、环氧糠油酸丁酯，完全混合均匀后升温至50-60℃，微波处理25-35分钟，得到微波处理混合物 ；
（3）将步骤1所得的预处理混合物与步骤2所得的微波处理混合物充分混合，搅拌均匀，再加入表儿茶素、增塑剂、偶联剂，升温至85-95℃，混炼15-20分钟，随后送入密炼机中进行塑化，塑化温度为110-120℃，塑化时间为20分钟，然后将所得的物料转移至双辊开放式塑炼机中进一步塑化，塑化温度为90-95℃，塑化时间为10-12分钟；
（4）将塑化后的混合料加入到平行双螺杆挤出机中进行熔融共混并造粒，再将颗粒料热压机进行热压成型，热压温度控制在190-200℃，成型压力控制在 50 kg/cm2，保压时间控制在6-8分钟，成型后得到成品。
5.根据权利要求4所述的添加有石英砂的抗冲击包装片材的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中微波处理的频率为2200 MHz、功率为1000 W。
6.根据权利要求4所述的添加有石英砂的抗冲击包装片材的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中平行双螺杆挤出机的机筒温度为190-200℃，模头温度为195-205℃，螺杆转速为500-600转/分。
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