CN107312237A - 一种梯度孔隙率包装材料及其制备方法 - Google Patents

一种梯度孔隙率包装材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种梯度孔隙率包装材料及其制备方法，所述包装材料为有机高分子发泡材料，具体包括：EVA 92‑98份、硬脂酸0.6‑1.0份，氧化锌1‑2份，过氧化二异丙苯0.6‑0.9份和偶氮二甲酰胺2‑6份，其孔隙率为5‑45％，且沿厚度方向呈梯度变化；制备方法包括计算每种原料混合物中各成分的重量配比，分别称取各EVA开炼至透明，加入硬脂酸和氧化锌，混炼均匀后加入过氧化二异丙苯和偶氮二甲酰胺，二次混炼至均匀，开辊薄通出片，计算各片材厚度并取各片材置于硫化模具中，硫化发泡。本发明的包装材料密度小、吸能缓冲性能好、价格低廉且能重复使用，制备过程简单可控，易于大规模生产，能满足物流业的发展需要。

Description

一种梯度孔隙率包装材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及包装材料技术领域，具体涉及一种梯度孔隙率包装材料及其制备方法。
背景技术
随着经济和科技的迅猛发展，互联网和电商行业发展迅速，网上购物已成为目前购物的发展大方向。从而，物流业也在电商的发展中得到了迅速的进步，逐渐成为消费者在网上购物中不可或缺的重要环节。
物流运输业的发展带动了包装工业的兴起和发展，具有缓冲防震功能的包装材料先后经历了泡沫塑料、蜂窝纸板和植物纤维发泡包装材料等。泡沫塑料的密度小、易加工、保护性能好、适用性广且成本低廉，但其无法重复利用，且废弃后回收困难、焚烧污染环境，环保性能较差；蜂窝纸板具有抗压性能好、易裁切、易粘合、成本较低、使用范围广、没有包装公害、取材便利、生产工艺成熟等优点，但其表面较硬，柔软性差，回弹性差，难以形成三维曲面，缓冲性能差，耐潮湿性能差，过载复原性较差，在包装高级商品时不能直接接触内装物的表面，容易导致内装物与缓冲纸板之间出现相对移动而损坏内装物表面等；纸浆模塑材料重量轻、原料丰富、可回收利用，但其结构致密，缓冲防震性能较差；植物纤维发泡包装材料具有可降解、可回收、原料丰富、成本低等优点，得到了广泛的应用，但其耐水性较差，遇水易破坏，且包装材料的机械强度不高，易撕裂。
综上所述，研究开发一种密度小、吸能缓冲性能好、价格低廉且能重复使用的包装材料，以满足物流运输业和可持续发展的需要，是本领域技术人员急需解决的关键技术问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种梯度孔隙率包装材料及其制备方法。
本发明一方面提供了一种梯度孔隙率包装材料，所述包装材料为有机高分子发泡材料，其孔隙率为5-45％，且沿厚度方向呈梯度变化。
在上述技术方案中，所述包装材料包含以下重量份的成分：EVA92-98份、硬脂酸0.6-1.0份，氧化锌1-2份，过氧化二异丙苯0.6-0.9份和偶氮二甲酰胺2-6份，其孔隙率在8-40％之间且沿厚度方向呈梯度变化。
进一步地，在上述技术方案中，所述包装材料包含以下重量份的成分：EVA 93-96份、硬脂酸0.7-0.85份，氧化锌1.2-1.75份，过氧化二异丙苯0.65-0.85份、偶氮二甲酰胺2-5份，其孔隙率在12-35％之间且沿厚度方向呈梯度变化。
在上述技术方案中，所述包装材料的孔径为2-40μm。
优选地，在上述技术方案中，所述包装材料的孔径在4-25μm之间且沿厚度方向呈梯度变化。
在上述技术方案中，所述包装材料在孔隙率呈梯度变化方向上为2-5层，所述各层中偶氮二甲酰胺的含量依次递减，且各层中偶氮二甲酰胺的含量梯度差为0.3-0.6份。
优选地，在上述技术方案中，所述包装材料在孔隙率呈梯度变化方向上包括3层，所述各层中偶氮二甲酰胺的含量梯度差为0.5份。
进一步优选地，在上述技术方案中，所述包装材料中各层之间的厚度比为1:(0.8-1.2)。
本发明另一方面提供了上述包装材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、根据包装材料的孔隙率变化的设计结果，计算多种偶氮二甲酰胺含量不同的原料混合物中各成分的重量配比；
S2、按照步骤S1中的重量配比，分别称取各种原料中所含的EVA，在开炼机中开炼至均匀透明，然后依次加入硬脂酸和氧化锌，混炼均匀后加入过氧化二异丙苯和偶氮二甲酰胺，二次混炼均匀后通过开辊机薄通出片，裁剪后静置冷却；
S3、根据包装材料的厚度和孔隙率在厚度方向上的梯度变化，计算各种偶氮二甲酰胺含量不同的片材的厚度，根据各片材厚度的计算结果，分别取各片材依次叠放后置于硫化机的模具中，在高温高压下硫化发泡，出模后即得。
在上述技术方案中，步骤S2中，所述开炼和混炼的温度相同，且为90-120℃，优选为100℃；所述二次混炼的温度为80-90℃，优选为85℃。
在上述技术方案中，步骤S3中，所述硫化发泡的温度和压力分别为160-200℃和12-18MPa，优选为180℃和15MPa。
本发明的优点：
(1)本发明设计开发了一种孔隙率沿厚度方向呈梯度变化的包装材料，具体为一种有机高分子发泡材料，密度小，柔软性好，吸能缓冲性能优异，耐水性好，机械强度高，不易撕裂，价格低廉，可重复多次使用，应用前景广阔，能满足现代物流运输业和可持续发展的需要；
(2)本发明所设计的包装材料的原料来源广泛且价格低廉，制备过程简单可控，制备工艺过程简单且能耗低，工艺稳定性好，综合成本低廉，易于大规模生产。
附图说明
图1为本发明所提供的梯度孔隙率包装材料的制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
本发明实施例和对比例中所用原料均为市售产品，所用开炼机为广东利拿实业有限公司生产的KHC6型开炼机。
实施例1
一种梯度孔隙率包装材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)根据包装材料的实际应用对性能的要求，计算得到该包装材料包括三种偶氮二甲酰胺含量不同的原料混合物及每种原料混合物中各成分的重量配比，具体为：原料混合物1包括Eva95份，硬脂酸0.8份，氧化锌1.5份，过氧化二异丙苯0.7份，偶氮二甲酰胺3份；原料混合物2包括Eva95份，硬脂酸0.8份，氧化锌1.5份，过氧化二异丙苯0.7份，偶氮二甲酰胺3.5份；原料混合物3包括Eva95份，硬脂酸0.8份，氧化锌1.5份，过氧化二异丙苯0.7份，偶氮二甲酰胺4份；
(2)按照步骤(1)中每种原料混合物的各成分的重量配比，分别称取各种原料混合物中所含的EVA，在开炼机中开炼至均匀透明，开炼温度为100℃，然后依次加入硬脂酸和氧化锌，混炼5分钟后降低开炼机温度至85℃，加入过氧化二异丙苯和偶氮二甲酰胺，以打三角包的形式二次混炼8分钟；再经过辊距为1.5mm的开辊机薄通三次后出片，将片材剪裁至合适大小，置于常温干燥环境下冷却8小时，分别得到片材1、片材2和片材3；
(3)根据包装材料的实际应用对厚度和孔隙率在厚度方向上的梯度变化的要求，计算得到该包装材料包括2层片材1、3层片材2和4层片材3，按照以上计算结果，分别取片材1、片材2和片材3依次叠放后置于硫化机的模具中，在180℃、15Mpa下硫化发泡，出模后在25℃恒温箱放置24h即得包装材料1。
实施例2
一种梯度孔隙率包装材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)根据包装材料的实际应用对性能的要求，计算得到该包装材料包括五种偶氮二甲酰胺含量不同的原料混合物及每种原料混合物中各成分的重量配比，具体为：原料混合物1包括Eva93份，硬脂酸0.75份，氧化锌1.3份，过氧化二异丙苯0.7份，偶氮二甲酰胺2.5份；原料混合物2包括Eva93份，硬脂酸0.75份，氧化锌1.3份，过氧化二异丙苯0.7份，偶氮二甲酰胺2.9份；原料混合物3包括Eva93份，硬脂酸0.75份，氧化锌1.3份，过氧化二异丙苯0.7份，偶氮二甲酰胺3.3份；原料混合物4包括Eva93份，硬脂酸0.75份，氧化锌1.3份，过氧化二异丙苯0.7份，偶氮二甲酰胺3.7份；原料混合物5包括Eva93份，硬脂酸0.75份，氧化锌1.3份，过氧化二异丙苯0.7份，偶氮二甲酰胺4.1份；
(2)按照步骤(1)中每种原料混合物的各成分的重量配比，分别称取各种原料混合物中所含的EVA，在开炼机中开炼至均匀透明，开炼温度为90℃，然后依次加入硬脂酸和氧化锌，混炼5分钟后降低开炼机温度至80℃，加入过氧化二异丙苯和偶氮二甲酰胺，以打三角包的形式二次混炼8分钟；再经过辊距为1.0mm的开辊机薄通三次后出片，将片材剪裁至合适大小，置于常温干燥环境下冷却8小时，分别得到片材1、片材2、片材3、片材4和片材5；
(3)根据包装材料的实际应用对厚度和孔隙率在厚度方向上的梯度变化的要求，计算得到该包装材料包括1层片材1、2层片材2、3层片材3、4层片材4和5层片材5，按照以上计算结果，分别取片材1、片材2和片材3依次叠放后置于硫化机的模具中，在170℃、16Mpa下硫化发泡，出模后在25℃恒温箱放置24h即得包装材料2。
实施例3
一种梯度孔隙率包装材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)根据包装材料的实际应用对性能的要求，计算得到该包装材料包括两种偶氮二甲酰胺含量不同的原料混合物及每种原料混合物中各成分的重量配比，具体为：原料混合物1包括Eva97份，硬脂酸0.6份，氧化锌1.8份，过氧化二异丙苯0.75份，偶氮二甲酰胺2.5份；原料混合物2包括Eva97份，硬脂酸0.6份，氧化锌1.8份，过氧化二异丙苯0.75份，偶氮二甲酰胺4.5份；
(2)按照步骤(1)中每种原料混合物的各成分的重量配比，分别称取各种原料混合物中所含的EVA，在开炼机中开炼至均匀透明，开炼温度为100℃，然后依次加入硬脂酸和氧化锌，混炼5分钟后降低开炼机温度至85℃，加入过氧化二异丙苯和偶氮二甲酰胺，以打三角包的形式二次混炼9分钟；再经过辊距为1.8mm的开辊机薄通三次后出片，将片材剪裁至合适大小，置于常温干燥环境下冷却8小时，分别得到片材1和片材2；
(3)根据包装材料的实际应用对厚度和孔隙率在厚度方向上的梯度变化的要求，计算得到该包装材料包括3层片材1和4层片材2，按照以上计算结果，分别取片材1和片材2依次叠放后置于硫化机的模具中，在180℃、15Mpa下硫化发泡，出模后在25℃恒温箱放置24h即得包装材料3。
对比例1
一种梯度孔隙率包装材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)根据包装材料的实际应用对性能的要求，按以下重量配比称取各成分Eva95份，硬脂酸0.8份，氧化锌1.5份，过氧化二异丙苯0.7份，偶氮二甲酰胺3.5份；
(2)按照步骤(1)中的各成分的重量配比，称取EVA，在开炼机中开炼至均匀透明，开炼温度为100℃，然后依次加入硬脂酸和氧化锌，混炼5分钟后降低开炼机温度至85℃，加入过氧化二异丙苯和偶氮二甲酰胺，以打三角包的形式二次混炼8分钟；再经过辊距为1.5mm的开辊机薄通三次后出片，将片材剪裁至合适大小，置于常温干燥环境下冷却8小时，得到片材；
(3)根据包装材料的实际应用对厚度的要求，计算得到该包装材料包括9层片材，按照以上计算结果，取9层片材依次叠放后置于硫化机的模具中，在180℃、15Mpa下硫化发泡，出模后在25℃恒温箱放置24h即得包装材料4。
对比例2
一种梯度孔隙率包装材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)根据包装材料的实际应用对性能的要求，计算得到该包装材料包括三种偶氮二甲酰胺含量不同的原料混合物及每种原料混合物中各成分的重量配比，具体为：原料混合物1包括Eva95份，硬脂酸0.8份，氧化锌1.5份，过氧化二异丙苯0.7份，偶氮二甲酰胺3份；原料混合物2包括Eva95份，硬脂酸0.8份，氧化锌1.5份，过氧化二异丙苯0.7份，偶氮二甲酰胺3.5份；原料混合物3包括Eva95份，硬脂酸0.8份，氧化锌1.5份，过氧化二异丙苯0.7份，偶氮二甲酰胺4份；
(2)按照步骤(1)中每种原料混合物的各成分的重量配比，分别称取各种原料混合物中所含的EVA，在开炼机中开炼至均匀透明，开炼温度为100℃，然后依次加入硬脂酸和氧化锌，混炼5分钟后降低开炼机温度至85℃，加入过氧化二异丙苯和偶氮二甲酰胺，以打三角包的形式二次混炼8分钟；再经过辊距为1.5mm的开辊机薄通三次后出片，将片材剪裁至合适大小，置于常温干燥环境下冷却8小时，分别得到片材1、片材2和片材3；
(3)根据包装材料的实际应用对厚度和孔隙率在厚度方向上的梯度变化的要求，计算得到该包装材料包括2层片材1、3层片材2和4层片材3，按照以上计算结果，分别取片材1、片材2和片材3按3层片材2叠加2层片材1叠加4层片材3的顺序叠放后置于硫化机的模具中，在180℃、15Mpa下硫化发泡，出模后在25℃恒温箱放置24h即得包装材料5。
实验结果与分析
表1本发明各实验例和对照例所得包装材料的性能测试结果
从表1中的结果看出，本发明所提供的梯度孔隙率包装材料具有良好的回弹性能和缓冲性能，其回弹率高于55％，缓冲系数低于6.8，同时具有良好的机械强度，其拉伸强度大于1.22Mpa，综合性能明显优于同类产品。
最后，以上仅为本发明的较佳实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种梯度孔隙率包装材料，其特征在于，所述包装材料为有机高分子发泡材料，其孔隙率为5-45％，且沿厚度方向呈梯度变化。
2.根据权利要求1所述的包装材料，其特征在于，包含以下重量份的成分：EVA 92-98份、硬脂酸0.6-1.0份，氧化锌1-2份，过氧化二异丙苯0.6-0.9份和偶氮二甲酰胺2-6份，其孔隙率在8-40％之间且沿厚度方向呈梯度变化。
3.根据权利要求2所述的包装材料，其特征在于，包含以下重量份的成分：EVA 93-96份、硬脂酸0.7-0.85份，氧化锌1.2-1.75份，过氧化二异丙苯0.65-0.85份、偶氮二甲酰胺2-5份，其孔隙率在12-35％之间且沿厚度方向呈梯度变化。
4.根据权利要求1所述的包装材料，其特征在于，所述包装材料的孔径为2-40μm，优选地，所述包装材料的孔径在4-25μm之间且沿厚度方向呈梯度变化。
5.根据权利要求1-4任一项所述的包装材料，其特征在于，所述包装材料在孔隙率呈梯度变化方向上为2-5层，所述各层中偶氮二甲酰胺的含量依次递减，且各层中偶氮二甲酰胺的含量梯度差为0.3-0.6份。
6.根据权利要求5所述的包装材料，其特征在于，所述包装材料在孔隙率呈梯度变化方向上包括3层，所述各层中偶氮二甲酰胺的含量梯度差为0.5份。
7.根据权利要求5或6所述的包装材料，其特征在于，所述包装材料中各层之间的厚度比为1:(0.8-1.2)。
8.根据权利要求1所述的包装材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、根据包装材料的孔隙率变化的设计结果，计算多种偶氮二甲酰胺含量不同的原料混合物中各成分的重量配比；
S2、按照步骤S1中的重量配比，分别称取各种原料中所含的EVA，在开炼机中开炼至均匀透明，然后依次加入硬脂酸和氧化锌，混炼均匀后加入过氧化二异丙苯和偶氮二甲酰胺，二次混炼均匀后通过开辊机薄通出片，裁剪后静置冷却；
S3、根据包装材料的厚度和孔隙率在厚度方向上的梯度变化，计算各种偶氮二甲酰胺含量不同的片材的厚度，根据各片材厚度的计算结果，分别取各片材依次叠放后置于硫化机的模具中，在高温高压下硫化发泡，出模后即得。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述开炼和混炼的温度相同，且为90-120℃，优选为100℃；所述二次混炼的温度为80-90℃，优选为85℃。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述硫化发泡的温度和压力分别为160-200℃和12-18MPa，优选为180℃和15MPa。
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