CN107627522A - 一种eps精密石墨烯环保餐盒的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种EPS精密石墨烯环保餐盒的制造方法，涉及泡沫塑料制造技术领域，包括以下步骤：1)将改性石墨烯与EPS颗粒混合得到原材料；2)预发泡；3)熟化；4)送料；5)成型；6)保温；7)梯度降温；8)脱模；9)烘干；10)包装入库，本发明制造方法提高了环保餐盒的自身强度和保温性能，满足保温餐盒的使用标准，同时达到相同的使用效果只需用到原来一半的材料，大大简化了施工工艺和节约了材料。

Description

一种EPS精密石墨烯环保餐盒的制造方法

技术领域

本发明涉及泡沫塑料制造技术领域，具体涉及一种EPS精密石墨烯环保餐盒的制造方法。

背景技术

聚苯乙烯泡沫(Expanded Polystyrene简称EPS)是一种轻型高分子聚合物。它是采用聚苯乙烯树脂加入发泡剂，同时加热进行软化，产生气体，形成一种硬质闭孔结构的泡沫塑料。其加工方法按发泡方式的不同可分为模式法与挤出法。这种均匀封闭的空腔结构使EPS具有吸水性小，保温性好，质量轻及较高的机械强度等特点。北欧在20世纪60年代后期开始将EPS用于土木工程。1971年挪威国家道路研究实验室(NRRL)首次在FLOM大桥引道改造工程中用EPS代替1m厚普通填料，成功控制了桥头段的不均匀沉降。因总体经济和质量效果好，20世纪80年代用量迅速上升，瑞典、日本、荷兰等国家已在公路项目中使用EPS。我国1995年在杭甬高速公路望童跨线桥桥头路堤首次使用EPS。

石墨烯是一种由碳原子紧密堆积而成的二维晶体材料，因其具有独特的结构，优异的电学、力学、化学以及热学等性能成为许多人研究的热点。石墨烯的制备方法有许多种，具备工业化大生产的目前只有氧化还原法，其生产效率高，工艺流程化规模化。氧化还原方法将天然石墨与强酸强氧化物反应生成氧化石墨，经过超声或者微波膨化处理成氧化石墨烯，再进行还原去氧化石墨烯表面的含氧官能团，即可获得石墨烯。

因此，对于特定的行业，有必要对石墨烯进行改进，再进行工业化应用，特别在EPS行业中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种EPS精密石墨烯环保餐盒的制造方法，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷。

一种EPS精密石墨烯环保餐盒的制造方法，包括以下步骤：

1)将改性石墨烯与EPS颗粒混合得到原材料：先将氧化还原石墨烯粉末、活性剂在去离子水或有机溶剂中进行预分散，然后加入改性剂、活性分散剂、助分散剂进行石墨烯的改性分散，将改性结束后经过过滤干燥得到的改性石墨烯粉末混合入EPS颗粒中并进行悬浮聚合，得到原材料；

2)预发泡：将步骤1)得到的原材料加入发泡剂，利用自动发泡机对EPS颗粒进行加热，使得EPS颗粒达到膨胀的目的，所述发泡剂为戊烷；

3)熟化：用风机将步骤2)中预发泡好的EPS颗粒通过管道吹入料仓，使之自然冷却，在料仓中常温熟化3-9小时后，通过真空将EPS颗粒吸入料斗，通入压缩空气，使空气通过泡孔膜渗透到泡孔内部；

4)送料：将步骤3)中熟化好的EPS颗粒利用管道送到生产车间进行成型工艺；

5)成型：将步骤4)中的EPS颗粒注入EPS泡塑模具中，利用全自动真空成型机以及EPS泡塑模具，将模具的模腔密闭并加热，EPS颗粒受热软化使泡孔膨胀，EPS颗粒发泡膨胀至填充满相互之间的空隙，并粘贴成均匀的泡沫体；

6)保温：在步骤5)完成后，利用EPS泡塑模具的余热进行保温处理，使EPS泡塑达到最终的膨胀尺寸，并完成充型，保温时间为2-5秒；

7)梯度降温：对步骤6)的EPS泡塑模具降低温度使得EPS泡塑半成品的形状稳定；

8)脱模：打开EPS泡沫模具，得到EPS泡塑半成品；

9)烘干：将步骤8)中脱模后的EPS泡塑半成品送入烘干房，去除水分，烘干时间为3-9小时，温度在60-75℃；

10)包装入库：将步骤9)中烘干后的EPS泡塑成品根据不同规格分类包装得到最终的EPS环保餐盒，并入库存储。

优选的，所述步骤2)、步骤5)、步骤9)中的加热环节利用周边电厂水蒸汽加热。

优选的，所述步骤2)中利用周边电厂水蒸汽加热的温度为95-100℃。

优选的，所述步骤1)中，石墨烯为去离子水或有机溶剂的10-20wt％，活化剂为石墨烯的2-5wt％，改性剂为石墨烯的1-5wt％，活性分散剂为石墨烯的3-12wt％，助分散剂为石墨烯的0.5-1wt％。

优选的，所述步骤1)中，氧化还原石墨烯的层数在10层以下。

优选的，所述活化剂为十二烷基苯硫酸钠、十六烷基苯硫酸钠、十八烷基苯硫酸钠中的一种或多种，所述有机溶剂为乙醇、丁醇、丙醇、甘油或者乙二醇，所述改性剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、复合偶联剂中的一种或多种，所述活性分散剂为活性磷酸钙、活性碳酸钙中的一种或多种，所述助分散剂为多种分子量的聚乙二醇中的一种或多种。

优选的，所述步骤7)具体包括以下步骤：

71)向EPS泡塑模具内注入冷却水，对模具进行初降温，将EPS泡塑模具冷却至第一梯度温度范围，即70-80℃；

72)向EPS泡塑模具内注入气体，进行气冷处理，将模具冷却至第二梯度温度范围，即50-60℃；

73)采用负压的原理将EPS泡塑模具内的水分和气体抽出，并将热量排出，加速模具的冷却，将EPS泡塑模具冷却至第三梯度温度范围，即15-20℃。

本发明的优点在于：经过改性石墨烯添加到EPS颗粒中聚合，能解决阻聚效应克服结釜问题，制成的EPS精密石墨烯环保餐盒强度比国家标准准提高150-180％，导热系数比032级国家标注降低10-12％，且石墨烯经过改性后，与苯乙烯单体充分接枝，提高了EPS精密石墨烯环保餐盒的力学强度，改性后的石墨烯在发泡打板时会被EPS发泡微孔充分包裹，石墨烯的片状结构均匀分布在EPS微孔结构上，可以使得光线、热量在微孔腔体内反复反射，从而起到阻隔热量的作用，提高保温性能，提高了环保餐盒的自身强度和保温性能，满足保温餐盒的使用标准，同时达到相同的使用效果只需用到原来一半的材料，大大简化了施工工艺和节约了材料。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

一种EPS精密石墨烯环保餐盒的制造方法，包括以下步骤：

1)将改性石墨烯与EPS颗粒混合得到原材料：先将氧化还原石墨烯粉末、活性剂在去离子水或有机溶剂中进行预分散，然后加入改性剂、活性分散剂、助分散剂进行石墨烯的改性分散，将改性结束后经过过滤干燥得到的改性石墨烯粉末混合入EPS颗粒中并进行悬浮聚合，得到原材料，在EPS颗粒中添加改性的石墨烯，首先石墨烯制备工艺绿色环保，制造成本低，且改性石墨烯的制备技术路线成熟，生产效率高，适合大规模生产，其可有效地提升EPS的力学强度和保温性能，可以制成一种EPS精密石墨烯环保餐盒；

2)预发泡：将步骤1)得到的原材料加入发泡剂，利用自动发泡机对EPS颗粒进行加热，颗粒内的发泡剂受热汽化产生压力，使得EPS颗粒达到膨胀的目的，所述发泡剂为戊烷；

3)熟化：用风机将步骤2)中预发泡好的EPS颗粒通过管道吹入料仓，使之自然冷却，在料仓中常温熟化3-9小时后，通过真空将EPS颗粒吸入料斗，通入压缩空气，使空气通过泡孔膜渗透到泡孔内部，使得泡孔内的压力与外界压力相平衡，颗粒具有弹性，便于制成成品；

4)送料：将步骤3)中熟化好的EPS颗粒利用管道送到生产车间进行成型工艺；

5)成型：将步骤4)中的EPS颗粒注入EPS泡塑模具中，利用全自动真空成型机以及EPS泡塑模具，将模具的模腔密闭并加热，EPS颗粒受热软化使泡孔膨胀，EPS颗粒发泡膨胀至填充满相互之间的空隙，并粘贴成均匀的泡沫体；

到步骤5)结束后，，此时这个泡沫体仍然是柔软的并承受泡孔内热气体的压力，在脱模取出EPS泡塑半成品之前，是需要使得气体渗出泡孔和降低温度使得制品形状稳定的。

6)保温：在步骤5)完成后，利用EPS泡塑模具的余热进行保温处理，使EPS泡塑达到最终的膨胀尺寸，并完成充型，保温时间为2-5秒；

7)梯度降温：对步骤6)的EPS泡塑模具降低温度使得EPS泡塑半成品的形状稳定；

8)脱模：打开EPS泡沫模具，得到EPS泡塑半成品；

9)烘干：将步骤8)中脱模后的EPS泡塑半成品送入烘干房，去除水分，烘干时间为3-9小时，温度在60-75℃，由于EPS泡塑半成品从成型机中出来，表面以及内部附含一定的水分，同时因泡沫粒子再次经过受热、冷却过程而使得EPS泡塑半成品内呈负压产生结构应力，造成EPS泡塑半成品强度低下或薄弱部位收缩变性，所以需要烘干去水分；

10)包装入库：将步骤9)中烘干后的EPS泡塑成品根据不同规格分类包装得到最终的EPS环保餐盒，并入库存储。

在本实施例中，所述步骤2)、步骤5)、步骤9)中的加热环节利用周边电厂水蒸汽加热。

在本实施例中，，所述步骤2)中利用周边电厂水蒸汽加热的温度为95-100℃。

在本实施例中，，所述步骤1)中，石墨烯为去离子水或有机溶剂的10-20wt％，活化剂为石墨烯的2-5wt％，改性剂为石墨烯的1-5wt％，活性分散剂为石墨烯的3-12wt％，助分散剂为石墨烯的0.5-1wt％。

在本实施例中，所述步骤1)中，氧化还原石墨烯的层数在10层以下。

在本实施例中，，所述活化剂为十二烷基苯硫酸钠、十六烷基苯硫酸钠、十八烷基苯硫酸钠中的一种或多种，所述有机溶剂为乙醇、丁醇、丙醇、甘油或者乙二醇，所述改性剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、复合偶联剂中的一种或多种，所述活性分散剂为活性磷酸钙、活性碳酸钙中的一种或多种，所述助分散剂为多种分子量的聚乙二醇中的一种或多种。

在本实施例中，，所述步骤7)具体包括以下步骤：

71)向EPS泡塑模具内注入冷却水，对模具进行初降温，将EPS泡塑模具冷却至第一梯度温度范围，即70-80℃；

72)向EPS泡塑模具内注入气体，进行气冷处理，将EPS泡塑模具冷却至第二梯度温度范围，即50-60℃；

73)采用负压的原理将EPS泡塑模具内的水分和气体抽出，并将热量排出，加速模具的冷却，将EPS泡塑模具冷却至第三梯度温度范围，即15-20℃。

采用梯度降温的方式，将EPS泡塑模具降温划分成三个等级，达到了缓降的效果，避免了温度骤降造成EPS泡塑本成品空洞、残缺和不规则变形现象的发生，以改善EPS精密石墨烯环保餐盒的成型质量。

按照本发明所制备成的EPS精密石墨烯环保餐盒的实验性能与同等实验条件下的传统的PE、发泡聚乙烯EPE的实验性能对比数据如下：

基于上述，本发明的有益效果为：

经过改性石墨烯添加到EPS颗粒中聚合，能解决阻聚效应克服结釜问题，制成的EPS精密石墨烯环保餐盒强度比国家标准提高150-180％，导热系数比032级郭嘉标注降低10-12％，且石墨烯经过改性后，与苯乙烯单体充分接枝，提高了EPS精密石墨烯环保餐盒的力学强度，改性后的石墨烯在发泡打板时会被EPS发泡微孔充分包裹，石墨烯的片状结构均匀分布在EPS微孔结构上，可以使得光线、热量在微孔腔体内反复反射，从而起到阻隔热量的作用，提高保温性能，提高了保温餐盒的自身强度和保温性能，满足环保餐盒的使用标准，同时达到相同的使用效果只需用到原来一半的材料，大大简化了施工工艺和节约了材料。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (7)

1.一种EPS精密石墨烯环保餐盒的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

将改性石墨烯与EPS颗粒混合得到原材料：先将氧化还原石墨烯粉末、活性剂在去离子水或有机溶剂中进行预分散，然后加入改性剂、活性分散剂、助分散剂进行石墨烯的改性分散，将改性结束后经过过滤干燥得到的改性石墨烯粉末混合入EPS颗粒中并进行悬浮聚合，得到原材料；

预发泡：将步骤1)得到的原材料加入发泡剂，利用自动发泡机对EPS颗粒进行加热，使得EPS颗粒达到膨胀的目的，所述发泡剂为戊烷；

熟化：用风机将步骤2)中预发泡好的EPS颗粒通过管道吹入料仓，使之自然冷却，在料仓中常温熟化3-9小时后，通过真空将EPS颗粒吸入料斗，通入压缩空气，使空气通过泡孔膜渗透到泡孔内部；

送料：将步骤3)中熟化好的EPS颗粒利用管道送到生产车间进行成型工艺；

成型：将步骤4)中的EPS颗粒注入EPS泡塑模具中，利用全自动真空成型机以及EPS泡塑模具，将模具的模腔密闭并加热，EPS颗粒受热软化使泡孔膨胀，EPS颗粒发泡膨胀至填充满相互之间的空隙，并粘贴成均匀的泡沫体；

保温：在步骤5)完成后，利用EPS泡塑模具的余热进行保温处理，使EPS泡塑达到最终的膨胀尺寸，并完成充型，保温时间为2-5秒；

梯度降温：对步骤6)的EPS泡塑模具降低温度使得EPS泡塑半成品的形状稳定；

脱模：打开EPS泡沫模具，得到EPS泡塑半成品；

烘干：将步骤8)中脱模后的EPS泡塑半成品送入烘干房，去除水分，烘干时间为3-9小时，温度在60-75℃；

包装入库：将步骤9)中烘干后的EPS泡塑成品根据不同规格分类包装得到最终的EPS环保餐盒，并入库存储。

2.根据权利要求1所述的一种EPS精密石墨烯环保餐盒的制造方法，其特征在于：所述步骤2)、步骤5)、步骤9)中的加热环节利用周边电厂水蒸汽加热。

3.根据权利要求2所述的一种EPS精密石墨烯环保餐盒的制造方法，其特征在于：所述步骤2)中利用周边电厂水蒸汽加热的温度为95-100℃。

4.根据权利要求1所述的一种EPS精密石墨烯环保餐盒的制造方法，其特征在于：所述步骤1)中，石墨烯为去离子水或有机溶剂的10-20wt％，活化剂为石墨烯的2-5wt％，改性剂为石墨烯的1-5wt％，活性分散剂为石墨烯的3-12wt％，助分散剂为石墨烯的0.5-1wt％。

5.根据权利要求4所述的一种EPS精密石墨烯环保餐盒的制造方法，其特征在于：所述步骤1)中，氧化还原石墨烯的层数在10层以下。

6.根据权利要求4所述的一种EPS精密石墨烯环保餐盒的制造方法，其特征在于：所述活化剂为十二烷基苯硫酸钠、十六烷基苯硫酸钠、十八烷基苯硫酸钠中的一种或多种，所述有机溶剂为乙醇、丁醇、丙醇、甘油或者乙二醇，所述改性剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、复合偶联剂中的一种或多种，所述活性分散剂为活性磷酸钙、活性碳酸钙中的一种或多种，所述助分散剂为多种分子量的聚乙二醇中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的一种EPS精密石墨烯环保餐盒的制造方法，其特征在于：所述步骤7)具体包括以下步骤：

71)向EPS泡塑模具内注入冷却水，对模具进行初降温，将EPS泡塑模具冷却至第一梯度温度范围，即70-80℃；

72)向EPS泡塑模具内注入气体，进行气冷处理，将EPS泡塑模具冷却至第二梯度温度范围，即50-60℃；

73)采用负压的原理将EPS泡塑模具内的水分和气体抽出，并将热量排出，加速模具的冷却，将EPS泡塑模具冷却至第三梯度温度范围，即15-20℃。