CN106928553A - 一种耐老化增韧塑料编织袋用材料 - Google Patents

一种耐老化增韧塑料编织袋用材料 Download PDF

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Abstract

本明公开了一种耐老化增韧塑料编织袋用材料，包括如下重量份的原料：丙烯/丙烯酸共聚物：100份；聚天冬氨酸酯聚脲：5‑20份；抗氧剂：0.8‑1.2份；紫外光吸收剂：2‑4份；纳米二氧化钛：1.5‑3.5份；滑石粉：6‑12份；玻璃纤维：2‑15份；滑石粉和玻璃纤维在使用之前经硅烷偶联剂活化处理；硅烷偶联剂分子上带有双键或环氧基。具有提高编织袋用PP的韧性的效果。

Description

一种耐老化增韧塑料编织袋用材料
技术领域
本发明涉及编织袋用高分子材料技术领域，特别涉及一种耐老化增韧塑料编织袋用材料。
背景技术
塑料编织袋，以聚乙烯或聚丙烯为主要材料，广泛运用于水泥、农产品、米面、旅游运输和日常生活用品的包装。
聚丙烯是一种刚性高分子材料，具有较强的刚性，但是由于其刚性链段的存在，使得分子链难以伸展和折叠，因此，其本身的韧性较差。
另外，传统技术生产的聚丙烯扁丝编制的包装袋，耐候性差，在阳光、空间高能射线的照射下，会迅速老化，出现泛黄、变脆、龟裂、表面失去光泽等现象，机械性能、电性能大大降低，以致失去使用价值。对于需要在户外贮存、运输的聚丙烯编织袋，在不添加抗老化助剂的情况下，在露天堆放条件下的正常使用寿命一般只有30天左右，之后便会出现老化，致使编织袋强度达不到使用要求，甚至出现完全粉化的现象。高分子的光氧老化是由于综合因素作用而发生的复杂过程。在这些因素中，最重要的是阳光中的紫外线和大气中的氧，这种复杂过程，一般称为“光氧老化”。在光氧老化的作用下，聚丙烯编织袋在使用过程中的强度会快速降低，包括韧性也会降低。
同时很多编织袋厂家为降低成本在编织袋中会加入碳酸钙填料，而常见扁丝的厚度为25-30μm，而常用的400目碳酸钙颗粒的粒径比较大，达到38μm，即使是800目的超细碳酸钙粉，粒径也能达到15μm，由于CaCO3粒子呈无规则块状，掺杂在PP中，影响PP机体的连续性，从而影响扁丝的韧性。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐老化增韧塑料编织袋用材料，其在一定程度上解决了现有编织袋用材料韧性较差的问题，具有提高编织袋用PP的韧性的效果。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种耐老化增韧塑料编织袋用材料，包括如下重量份的原料：丙烯/丙烯酸共聚物：100份；聚天冬氨酸酯聚脲：5-20份；抗氧剂：0.8-1.2份；紫外光吸收剂：2-4份；纳米二氧化钛：1.5-3.5份；滑石粉：6-12份；玻璃纤维：2-15份；滑石粉和玻璃纤维在使用之前经硅烷偶联剂活化处理；硅烷偶联剂分子上带有双键或环氧基。
本发明以丙烯/丙烯酸共聚物为基体，添加聚天冬氨酸酯聚脲作为抗老化成分，同时配合抗氧剂和紫外光吸收剂的使用，用以提高材料的抗老化效果。用丙烯/丙烯酸共聚物替代常规的聚丙烯用作基体，是因为聚丙烯是一种极性很小的高分子，而聚天冬氨酸酯聚脲是极性高分子材料，两者的相容性较差，在聚丙烯中添加丙烯酸链段以提高基体树脂的极性，从而有利于提高基体树脂与聚天冬氨酸酯聚脲的相容性。
超细滑石粉的微粒子是片状结构，在分子间也随之被运动的塑料大分子挟持取向，虽然是片状取向，对塑料大分子相互运动的阻力小，但滑石粉粒子的层与层之间存在分子间作用力，若要将其拉伸至相互滑移必须克服一定的阻力，所以滑石粉的加入有利于提高在材料拉伸方向上的强度，提高其拉伸强度。并且滑石粉对丙烯/丙烯酸共聚物有一定的成核作用，因此有利于提高丙烯/丙烯酸共聚物的结晶性，进而提高其强度。
玻璃纤维为具有较大长径比的一维材料，其长度远大于扁丝的宽度，因此在高分子基体被拉伸取向时容易被塑料分子挟持取向，使得玻璃纤维沿材料的拉伸方向取向，因此有利于提高其在拉伸方向上的强度。并且在材料破坏过程中，当材料中的微裂缝不断扩展，必须先将玻璃纤维从材料中拔出，才能产生进一步的破坏，因此，有利于提高其韧性和拉伸强度。
将玻璃纤维和滑石粉经过硅烷偶联剂进行表面处理，提高玻璃纤维和滑石粉与树脂基体的相容性，在不降低拉伸强度的条件下提高了材料的韧性。
进一步优选为：包括如下重量份的原料：丙烯/丙烯酸共聚物100份；聚天冬氨酸酯聚脲：8-15份；抗氧剂：0.8-1.2份；紫外光吸收剂：2-4份；纳米二氧化钛：1.5-3.5份；滑石粉：6-12份；玻璃纤维：2-8份；滑石粉和玻璃纤维在使用之前经硅烷偶联剂活化处理；硅烷偶联剂分子上带有双键或环氧基。
进一步优选为：丙烯/丙烯酸共聚物100份；聚天冬氨酸酯聚脲：12份；抗氧剂：0.8份；紫外光吸收剂：3.5份；纳米二氧化钛：2.0份；滑石粉：10份；玻璃纤维：8份；滑石粉和玻璃纤维在使用之前经硅烷偶联剂活化处理；硅烷偶联剂分子上带有双键或环氧基。
进一步优选为：丙烯酸链段占比为12-20％。
丙烯/丙烯酸共聚物中丙烯酸链段的占比主要影响的是混合物的相容性，随着丙烯酸链段的占比的提高，丙烯/丙烯酸共聚物分子与聚天冬氨酸酯聚脲分子的结合力更好，相容性更佳，因此混合物的分散均匀性更好。若采用纯的聚丙烯来替代丙烯/丙烯酸共聚物，则难以混合均匀。但是若丙烯酸链段的含量继续增大，则会使树脂基体的强度降低，难以达到编织袋的使用要求。
进一步优选为：玻璃纤维采用的硅烷偶联剂为3-(甲基丙烯酰氧)乙基三甲氧基硅烷、γ―(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种。
硅烷偶联剂为单体硅化合物，分子式结构的一端含易水解的烷氧基，能够与玻璃纤维表面的羟基键合。另一端的不饱和双键能与同样含有双键的丙烯酸反应。从而提高玻璃纤维与丙烯/丙烯酸共聚物基体的相容性。玻璃纤维为一维棒状材料，上述硅烷偶联剂的基团体积大，能够在玻璃纤维周向上紧密排布，体积大的一端朝向外部，从而使玻璃纤维的表面处理均匀性更好。
进一步优选为：滑石粉采用的硅烷偶联剂为乙烯基-三乙氧基硅氧烷、正丙烯基-三甲氧基硅氧烷、正丁烯基-三乙氧基硅氧烷中的一种。
硅烷偶联剂为单体硅化合物，分子式结构的一端含易水解的烷氧基，能够与滑石粉表面的羟基键合。另一端的不饱和双键能与同样含有双键的丙烯酸反应。从而提高滑石粉与丙烯/丙烯酸共聚物基体的相容性。滑石粉为二维层状材料，上述硅烷偶联剂的基团为线性集团，能够在滑石粉的表面上上紧密排布，从而使滑石粉的表面处理均匀性更好。
进一步优选为：玻璃纤维的单丝直径为10-20μm。
进一步优选为：滑石粉的目数为2500-3000目。
进一步优选为：该一种耐老化增韧塑料编织袋用材料采用如下方法制备得到：
S1：玻璃纤维的表面活化：将玻璃纤维剪成2-4mm长度，450-550℃灼烧；将玻璃纤维加入预先搅拌均匀的硅烷偶联剂的乙醇溶液中，硅烷偶联剂的质量浓度为1.2％-1.5％；加热搅拌，反应2-3h后自然冷却，用乙醇过滤清洗，烘干备用；
S2：滑石粉的表面活化：将硅烷偶联剂配置成质量浓度为1.2％-1.5％的乙醇溶液，滴加至滑石粉中，滴加完成后，在40-50℃的条件下继续搅拌6-8h后转入100℃的真空干燥箱干燥2h，干燥后取出，研磨备用；
S3：将配方量的丙烯/丙烯酸共聚物、聚天冬氨酸酯聚脲、抗氧剂、紫外光吸收剂、纳米二氧化钛、硅烷偶联剂处理过的滑石粉和玻璃纤维混合均匀后，180-200℃条件下挤出成膜；
S4：拉伸取向，并将薄膜裁剪成一定宽度的胚丝，拉成扁丝备用。
综上所述，本发明具有以下有益效果：本发明以丙烯/丙烯酸共聚物为基体，添加聚天冬氨酸酯聚脲作为抗老化成分，同时配合抗氧剂和紫外光吸收剂的使用，用以提高材料的抗老化效果，从而提高材料的长期使用过程中的韧性。用丙烯/丙烯酸共聚物替代常规的聚丙烯用作基体，是因为聚丙烯是一种极性很小的高分子，而聚天冬氨酸酯聚脲是极性高分子材料，两者的相容性较差，在聚丙烯中添加丙烯酸链段以提高基体树脂的极性，从而有利于提高基体树脂与聚天冬氨酸酯聚脲的相容性。将玻璃纤维和滑石粉经过硅烷偶联剂进行表面处理，同时优选了硅烷偶联剂、玻璃纤维和滑石粉的规格，提高玻璃纤维和滑石粉与树脂基体的相容性，在不降低拉伸强度的条件下提高了材料的韧性。
具体实施方式
以下对本发明作进一步详细说明。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的保护范围内都受到专利法的保护。
实施例1-5：一种耐老化增韧塑料编织袋用材料，采用如下方法制备得到：
S1：玻璃纤维的表面活化：将玻璃纤维剪成2-4mm长度，450-550℃灼烧；将玻璃纤维加入预先搅拌均匀的硅烷偶联剂的乙醇溶液中，硅烷偶联剂的质量浓度为1.2％-1.5％；加热搅拌，反应2-3h后自然冷却，用乙醇过滤清洗，烘干备用；
S2：滑石粉的表面活化：将硅烷偶联剂配置成质量浓度为1.2％-1.5％的乙醇溶液，滴加至滑石粉中，滴加完成后，在40-50℃的条件下继续搅拌6-8h后转入100℃的真空干燥箱干燥2h，干燥后取出，研磨备用；
S3：将配方量的丙烯/丙烯酸共聚物、聚天冬氨酸酯聚脲、抗氧剂、紫外光吸收剂、纳米二氧化钛、硅烷偶联剂处理过的滑石粉和玻璃纤维混合均匀后，180-200℃条件下挤出成膜；各实施例的组分的含量参见表1；
S4：将薄膜裁剪成一定宽度的胚丝，拉成扁丝，即可用于编织成经纬编的编织布。
其中丙烯/丙烯酸共聚物中丙烯酸链段的占比为16.2％；步骤S1中采用的硅烷偶联剂为γ―(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷；步骤S2中采用的硅烷偶联剂为正丙烯基-三甲氧基硅氧烷；玻璃纤维单丝的直径为10-20μm；滑石粉的目数为3000目；抗氧剂为抗氧剂1010；紫外光吸收剂为UV-9。
表1实施例1-5的组分和含量表
实施例6-14：一种耐老化增韧塑料编织袋用材料，与实施例1的区别在于，其各组分的配比不同，各组分的配比参见表2。
表2实施例1、实施例6-14的组分和含量表
实施例15：一种耐老化增韧塑料编织袋用材料，与实施例1的区别在于，丙烯/丙烯酸共聚物中丙烯酸链段的占比为12.6％。
实施例16：一种耐老化增韧塑料编织袋用材料，与实施例1的区别在于，丙烯/丙烯酸共聚物中丙烯酸链段的占比为18.5％。
实施例17：一种耐老化增韧塑料编织袋用材料，与实施例1的区别在于，用3-(甲基丙烯酰氧)乙基三甲氧基硅烷替代γ―(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。
实施例18：一种耐老化增韧塑料编织袋用材料，与实施例1的区别在于，用乙烯基-三乙氧基硅氧烷代替正丙烯基-三甲氧基硅氧烷。
实施例19：一种耐老化增韧塑料编织袋用材料，与实施例1的区别在于，用正丁烯基-三乙氧基硅氧烷代替正丙烯基-三甲氧基硅氧烷。
实施例20：一种耐老化增韧塑料编织袋用材料，与实施例1的区别在于，用正丙烯基-三甲氧基硅氧烷替代γ―(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。
实施例21：一种耐老化增韧塑料编织袋用材料，与实施例1的区别在于，用γ―(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷替代正丙烯基-三甲氧基硅氧烷。
实施例22：一种耐老化增韧塑料编织袋用材料，与实施例1的区别在于，玻璃纤维单丝直径为5-10μm。
实施例23：一种耐老化增韧塑料编织袋用材料，与实施例1的区别在于，玻璃纤维单丝直径为20-30μm。
实施例24：一种耐老化增韧塑料编织袋用材料，与实施例1的区别在于，滑石粉的目数为1000目。
实施例25：一种耐老化增韧塑料编织袋用材料，与实施例1的区别在于，滑石粉的目数为2000目。
实施例26：一种耐老化增韧塑料编织袋用材料，与实施例1的区别在于，滑石粉的目数为2500目。
性能表征部分：本发明实施例的性能表征如下所述，为了表征和对比本发明实施例的性能，制备了以下对比例作为对照样。
对比例1：一种塑料编织袋用材料，与实施例1的区别在于，丙烯/丙烯酸共聚物中丙烯酸链段的占比为5.6％。
对比例2：一种塑料编织袋用材料，与实施例1的区别在于，丙烯/丙烯酸共聚物中丙烯酸链段的占比为24.7％。
对比例3：一种塑料编织袋用材料，与实施例1的区别在于，采用聚丙烯代替丙烯/丙烯酸共聚物。
对比例4：一种塑料编织袋用材料，与实施例1的区别在于，采用聚丙烯代替聚天冬氨酸酯聚脲。
对比例5：一种塑料编织袋用材料，与实施例1的区别在于，步骤S1和S2中，采用乙醇来代替硅烷偶联剂的乙醇溶液。
试验内容以及参照的标准如表3所示。
表3性能测试条件及标准
测试项目 测试标准 测试条件
断裂伸长率(％) GB/T1040 50mm/min
氙灯老化 ASTM D4355 紫外光照射1000h
拉伸强度(MPa) GB/T1040 50mm/min
性能测试结果如表4所示。

Claims (9)

1.一种耐老化增韧塑料编织袋用材料，其特征是，包括如下重量份的原料：丙烯/丙烯酸共聚物：100份；聚天冬氨酸酯聚脲：5-20份；抗氧剂：0.8-1.2份；紫外光吸收剂：2-4份；纳米二氧化钛：1.5-3.5份；滑石粉：6-12份；玻璃纤维：2-15份；所述滑石粉和玻璃纤维在使用之前经硅烷偶联剂活化处理；所述硅烷偶联剂分子上带有双键或环氧基。
2.根据权利要求1所述的一种耐老化增韧塑料编织袋用材料，其特征是：包括如下重量份的原料：丙烯/丙烯酸共聚物100份；聚天冬氨酸酯聚脲：8-15份；抗氧剂：0.8-1.2份；紫外光吸收剂：2-4份；纳米二氧化钛：1.5-3.5份；滑石粉：6-12份；玻璃纤维：2-8份；所述滑石粉和玻璃纤维在使用之前经硅烷偶联剂活化处理；所述硅烷偶联剂分子上带有双键或环氧基。
3.根据权利要求2所述的一种耐老化增韧塑料编织袋用材料，其特征是：包括如下重量份的原料：丙烯/丙烯酸共聚物100份；聚天冬氨酸酯聚脲：12份；抗氧剂：0.8份；紫外光吸收剂：3.5份；纳米二氧化钛：2.0份；滑石粉：10份；玻璃纤维：8份；所述滑石粉和玻璃纤维在使用之前经硅烷偶联剂活化处理；所述硅烷偶联剂分子上带有双键或环氧基。
4.根据权利要求1所述的一种耐老化增韧塑料编织袋用材料，其特征是：所述丙烯酸链段占比为12-20％。
5.根据权利要求4所述的一种耐老化增韧塑料编织袋用材料，其特征是：所述玻璃纤维采用的硅烷偶联剂为3-(甲基丙烯酰氧)乙基三甲氧基硅烷、γ―(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种。
6.根据权利要求4所述的一种耐老化增韧塑料编织袋用材料，其特征是：所述滑石粉采用的硅烷偶联剂为乙烯基-三乙氧基硅氧烷、正丙烯基-三甲氧基硅氧烷、正丁烯基-三乙氧基硅氧烷中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种耐老化增韧塑料编织袋用材料，其特征是：所述玻璃纤维的单丝直径为10-20μm。
8.根据权利要求1所述的一种耐老化增韧塑料编织袋用材料，其特征是：所述滑石粉的目数为2500-3000目。
9.根据权利要求1所述的一种耐老化增韧塑料编织袋用材料，其特征是，采用如下方法制备得到：S1：玻璃纤维的表面活化：将玻璃纤维剪成2-4mm长度，450-550℃灼烧；将玻璃纤维加入预先搅拌均匀的硅烷偶联剂的乙醇溶液中，硅烷偶联剂的质量浓度为1.2％-1.5％；加热搅拌，反应2-3h后自然冷却，用乙醇过滤清洗，烘干备用；S2：滑石粉的表面活化：将硅烷偶联剂配置成质量浓度为1.2％-1.5％的乙醇溶液，滴加至滑石粉中，滴加完成后，在40-50℃的条件下继续搅拌6-8h后转入100℃的真空干燥箱干燥2h，干燥后取出，研磨备用；S3：将配方量的丙烯/丙烯酸共聚物、聚天冬氨酸酯聚脲、抗氧剂、紫外光吸收剂、纳米二氧化钛、硅烷偶联剂处理过的滑石粉和玻璃纤维混合均匀后，180-200℃条件下挤出成膜；S4：拉伸取向，并将薄膜裁剪成一定宽度的胚丝，拉成扁丝备用。
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