CN109054174A - 一种包装用高阻燃耐老化聚丙烯复合材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种包装用高阻燃耐老化聚丙烯复合材料，其原料按重量份包括：聚丙烯60‑85份、聚乙烯5‑20份、POE弹性体8‑15份、三元乙丙橡胶2‑9份、膨胀蛭石粉2‑7份、纳米二氧化硅0.4‑1.5份、活性纳米碳酸钙2‑5.5份、钼酸铵1‑3.8份、二氧化锰2‑9份、三氧化二钴2‑8份、茶多酚3‑8份、石榴皮提取物0.8‑1.5份、植物纤维6‑12份、抗氧剂0.2‑0.5份、氧化聚乙烯蜡0.2‑0.87份、过氧化苯甲酰0.3‑0.5份、阻燃剂8‑19份；阻燃剂为木质素、聚磷酸铵、甲基膦酸二甲酯、硼酸铵的混合物。本发明提出的包装用高阻燃耐老化聚丙烯复合材料，阻燃性好，耐老化性优异，冲击强度高。

Description

一种包装用高阻燃耐老化聚丙烯复合材料
技术领域
本发明涉及包装材料技术领域，尤其涉及一种包装用高阻燃耐老化聚丙烯复合材料。
背景技术
聚丙烯是一种结构规整的结晶性聚合物，无味、无毒、质轻，具备易加工、具有挠曲性以及电绝缘性好等优点，被广泛应用于汽车、建筑、电器、化工、包装等行业，但其也存在着冲击强度低、阻燃性欠佳的缺陷，同时聚丙烯的耐老化性能和防紫外线性能较差，在长期使用的过程中易发生老化现象，大大制约了聚丙烯材料的应用。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种包装用高阻燃耐老化聚丙烯复合材料，其阻燃性能好，耐老化性能优异，冲击强度高。
本发明提出的一种包装用高阻燃耐老化聚丙烯复合材料，其原料按重量份包括：聚丙烯60-85份、聚乙烯5-20份、POE弹性体8-15份、三元乙丙橡胶2-9份、膨胀蛭石粉2-7份、纳米二氧化硅0.4-1.5份、活性纳米碳酸钙2-5.5份、钼酸铵1-3.8份、二氧化锰2-9份、三氧化二钴2-8份、茶多酚3-8份、石榴皮提取物0.8-1.5份、植物纤维6-12份、抗氧剂0.2-0.5份、氧化聚乙烯蜡0.2-0.87份、过氧化苯甲酰0.3-0.5份、阻燃剂8-19份；
其中，所述阻燃剂为木质素、聚磷酸铵、甲基膦酸二甲酯、硼酸铵的混合物，且木质素、聚磷酸铵、甲基膦酸二甲酯、硼酸铵的重量比为9-20：1-5：3-8：1-5。
优选地，所述植物纤维为甘蔗皮纤维，且平均粒径为55-70目。
优选地，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076、抗氧剂264中的一种或者多种的混合物。
优选地，所述石榴皮提取物中多酚含量为17-22wt％。
优选地，所述木质素为改性木质素；所述改性木质素按照以下工艺进行制备：将酶解木质素加入氢氧化钠水溶液中搅拌溶解，升温至70-85℃后加入质量分数为35-40％的甲醛水溶液，搅拌反应3-4h，然后加入壳聚糖，搅拌反应3-5h，反应结束后冷却，加入二苯氧基磷酰氯和三乙胺，在55-65℃下反应8-11h，反应结束后冷却、旋蒸、洗涤、干燥得到所述改性木质素。
优选地，所述氢氧化钠水溶液中，氢氧化钠的质量分数为10-15wt％。
优选地，酶解木质素、甲醛水溶液、壳聚糖、二苯氧基磷酰氯的重量比为10-25：6-15：100-150：30-85。
本发明所述包装用高阻燃耐老化聚丙烯复合材料可以按照常规的聚丙烯复合材料制备工艺制备而成。
本发明所述包装用高阻燃耐老化聚丙烯复合材料，其原料中，以聚丙烯为主料，并加入了聚乙烯、POE弹性体、三元乙丙橡胶，通过控制四者的含量，使聚乙烯、POE弹性体和三元乙丙橡胶作为分散相均匀分布在了聚丙烯连续相中，形成了“海-岛”结构，且界面粘结性好，四者发挥协同作用，当复合材料受到外力作用时,聚乙烯、POE弹性体、三元乙丙橡胶优先发生变形，产生大量银纹和剪切带而消耗能量，并能阻滞、转向并终止小裂纹发展，提高了复合材料的韧性，同时与膨胀蛭石粉、纳米二氧化硅、活性纳米碳酸钙、钼酸铵、二氧化锰、三氧化二钴配合，破坏了聚丙烯的结晶，使聚丙烯的球晶被细化，起到异相成核的作用，从而进一步提高了复合材料的冲击韧性；以木质素、聚磷酸铵、甲基膦酸二甲酯、硼酸铵的混合物作为阻燃剂，发挥协同作用，赋予复合材料优异的阻燃性能，优选方式改性木质素的制备过程中，首先将酶解木质素加入氢氧化钠水溶液中搅拌溶解，与甲醛水溶液和壳聚糖混合后，三者能发生反应，从而将壳聚糖引入到了木质素中，与二苯氧基磷酰氯混合后，二苯氧基磷酰氯中的氯能与体系中的羟基发生反应，从而将木质素、壳聚糖和二苯氧基磷酰氯结合为一体，得到了改性木质素，其热稳定性好，将其加入体系中，与聚磷酸铵、甲基膦酸二甲酯、硼酸铵以及纳米二氧化硅、钼酸铵、二氧化锰、三氧化二钴复配，在复合材料燃烧的过程中，形成了连续的多孔状蓬松炭层，能很好的阻止热量传递到基体，同时释放出大量的不燃气体，带走一部分热量并稀释了周围氧的浓度，多种作用协同促进，减缓了材料的燃烧进程，赋予复合材料优异的阻燃性能，同时形成的炭层能抑制有毒气体以及烟雾粒子的释放，提高了复合材料的抑烟性能；活性纳米碳酸钙加入体系中，与膨胀蛭石粉、纳米二氧化硅配合后能阻滞氧气从聚丙烯表面向内部扩散，减少羰基的产生，提高了复合材料的热稳定性，使复合材料抗老化性好；茶多酚加入体系中，与石榴皮提取物配合后赋予复合材料良好的抗氧化性和抗菌性。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种包装用高阻燃耐老化聚丙烯复合材料，其原料按重量份包括：聚丙烯85份、聚乙烯5份、POE弹性体15份、三元乙丙橡胶2份、膨胀蛭石粉7份、纳米二氧化硅0.4份、活性纳米碳酸钙5.5份、钼酸铵1份、二氧化锰9份、三氧化二钴2份、茶多酚8份、石榴皮提取物0.8份、植物纤维12份、抗氧剂0.2份、氧化聚乙烯蜡0.87份、过氧化苯甲酰0.3份、阻燃剂19份；
其中，所述阻燃剂为木质素、聚磷酸铵、甲基膦酸二甲酯、硼酸铵的混合物，且木质素、聚磷酸铵、甲基膦酸二甲酯、硼酸铵的重量比为9：5：3：5。
实施例2
本发明提出的一种包装用高阻燃耐老化聚丙烯复合材料，其原料按重量份包括：聚丙烯60份、聚乙烯20份、POE弹性体8份、三元乙丙橡胶9份、膨胀蛭石粉2份、纳米二氧化硅1.5份、活性纳米碳酸钙2份、钼酸铵3.8份、二氧化锰2份、三氧化二钴8份、茶多酚3份、石榴皮提取物1.5份、植物纤维6份、抗氧剂0.5份、氧化聚乙烯蜡0.2份、过氧化苯甲酰0.5份、阻燃剂8份；
其中，所述阻燃剂为木质素、聚磷酸铵、甲基膦酸二甲酯、硼酸铵的混合物，且木质素、聚磷酸铵、甲基膦酸二甲酯、硼酸铵的重量比为20：1：8：1。
实施例3
本发明提出的一种包装用高阻燃耐老化聚丙烯复合材料，其原料按重量份包括：聚丙烯80份、聚乙烯9份、POE弹性体14份、三元乙丙橡胶4份、膨胀蛭石粉6份、纳米二氧化硅0.8份、活性纳米碳酸钙5份、钼酸铵1.4份、二氧化锰4份、三氧化二钴7份、茶多酚4份、石榴皮提取物1.3份、植物纤维11份、抗氧剂0.28份、氧化聚乙烯蜡0.8份、过氧化苯甲酰0.35份、阻燃剂17份；
其中，所述阻燃剂为木质素、聚磷酸铵、甲基膦酸二甲酯、硼酸铵的混合物，且木质素、聚磷酸铵、甲基膦酸二甲酯、硼酸铵的重量比为11：4：4：2；
所述植物纤维为甘蔗皮纤维，且平均粒径为70目；
所述抗氧剂为抗氧剂1010；
所述石榴皮提取物中多酚含量为22wt％；
所述木质素为改性木质素；所述改性木质素按照以下工艺进行制备：将酶解木质素加入氢氧化钠水溶液中搅拌溶解，升温至70℃后加入质量分数为35％的甲醛水溶液，搅拌反应4h，然后加入壳聚糖，搅拌反应3h，反应结束后冷却，加入二苯氧基磷酰氯和三乙胺，在65℃下反应8h，反应结束后冷却、旋蒸、洗涤、干燥得到所述改性木质素；其中，所述氢氧化钠水溶液中，氢氧化钠的质量分数为15wt％；酶解木质素、甲醛水溶液、壳聚糖、二苯氧基磷酰氯的重量比为10：15：100：85。
实施例4
本发明提出的一种包装用高阻燃耐老化聚丙烯复合材料，其原料按重量份包括：聚丙烯70份、聚乙烯17份、POE弹性体10份、三元乙丙橡胶8.7份、膨胀蛭石粉4份、纳米二氧化硅1.3份、活性纳米碳酸钙2.7份、钼酸铵3.2份、二氧化锰8份、三氧化二钴3份、茶多酚7.2份、石榴皮提取物0.9份、植物纤维7份、抗氧剂0.42份、氧化聚乙烯蜡0.29份、过氧化苯甲酰0.43份、阻燃剂10份；
其中，所述阻燃剂为木质素、聚磷酸铵、甲基膦酸二甲酯、硼酸铵的混合物，且木质素、聚磷酸铵、甲基膦酸二甲酯、硼酸铵的重量比为18：2：7：4.7；
所述植物纤维为甘蔗皮纤维，且平均粒径为55目；
所述抗氧剂为抗氧剂168、抗氧剂264的混合物，且抗氧剂168、抗氧剂264的重量比为3：5；
所述石榴皮提取物中多酚含量为17wt％；
所述木质素为改性木质素；所述改性木质素按照以下工艺进行制备：将酶解木质素加入氢氧化钠水溶液中搅拌溶解，升温至85℃后加入质量分数为40％的甲醛水溶液，搅拌反应3h，然后加入壳聚糖，搅拌反应5h，反应结束后冷却，加入二苯氧基磷酰氯和三乙胺，在55℃下反应11h，反应结束后冷却、旋蒸、洗涤、干燥得到所述改性木质素；其中，所述氢氧化钠水溶液中，氢氧化钠的质量分数为10wt％；酶解木质素、甲醛水溶液、壳聚糖、二苯氧基磷酰氯的重量比为25：6：150：30。
实施例5
本发明提出的一种包装用高阻燃耐老化聚丙烯复合材料，其原料按重量份包括：聚丙烯75份、聚乙烯15份、POE弹性体10份、三元乙丙橡胶5份、膨胀蛭石粉6份、纳米二氧化硅1份、活性纳米碳酸钙3.8份、钼酸铵1.9份、二氧化锰5.2份、三氧化二钴5.8份、茶多酚6.3份、石榴皮提取物1份、植物纤维8.7份、抗氧剂0.42份、氧化聚乙烯蜡0.65份、过氧化苯甲酰0.4份、阻燃剂11份；
其中，所述阻燃剂为木质素、聚磷酸铵、甲基膦酸二甲酯、硼酸铵的混合物，且木质素、聚磷酸铵、甲基膦酸二甲酯、硼酸铵的重量比为15：3：7：3；
所述植物纤维为甘蔗皮纤维，且平均粒径为62目；
所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076、抗氧剂264的混合物，且抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076、抗氧剂264的重量比为3：6：3：2；
所述石榴皮提取物中多酚含量为19wt％；
所述木质素为改性木质素；所述改性木质素按照以下工艺进行制备：将酶解木质素加入氢氧化钠水溶液中搅拌溶解，升温至78℃后加入质量分数为37％的甲醛水溶液，搅拌反应3.5h，然后加入壳聚糖，搅拌反应4h，反应结束后冷却，加入二苯氧基磷酰氯和三乙胺，在60℃下反应9h，反应结束后冷却、旋蒸、洗涤、干燥得到所述改性木质素；其中，所述氢氧化钠水溶液中，氢氧化钠的质量分数为13wt％；酶解木质素、甲醛水溶液、壳聚糖、二苯氧基磷酰氯的重量比为18：11：132：56。
对本发明实施例1-5中的包装用高阻燃耐老化聚丙烯复合材料的力学性能和阻燃性能进行检测，其拉伸强度为29.8-31.35MPa(检测标准为GB/T1040-1992)；弯曲强度为42.89-55.63MPa(检测标准为GB/T9341-2000)；冲击强度为11.3-14.1KJ/m2(检测标准为GB/T1843-2008)；UL-94垂直燃烧等级均为V-0级。
按GB/T16422.2的标准对实施例1-5中的包装用高阻燃耐老化聚丙烯复合材料的耐老化性能进行检测，老化200h后拉伸强度变化率均小于3.2％；老化500h后拉伸强度变化率均小于7.9％，老化800h后拉伸强度变化率均小于13.7％。
由以上数据可知，本发明所述包装用高阻燃耐老化聚丙烯复合材料的冲击强度高，阻燃性能好，耐老化性能优异。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种包装用高阻燃耐老化聚丙烯复合材料，其特征在于，其原料按重量份包括：聚丙烯60-85份、聚乙烯5-20份、POE弹性体8-15份、三元乙丙橡胶2-9份、膨胀蛭石粉2-7份、纳米二氧化硅0.4-1.5份、活性纳米碳酸钙2-5.5份、钼酸铵1-3.8份、二氧化锰2-9份、三氧化二钴2-8份、茶多酚3-8份、石榴皮提取物0.8-1.5份、植物纤维6-12份、抗氧剂0.2-0.5份、氧化聚乙烯蜡0.2-0.87份、过氧化苯甲酰0.3-0.5份、阻燃剂8-19份；
其中，所述阻燃剂为木质素、聚磷酸铵、甲基膦酸二甲酯、硼酸铵的混合物，且木质素、聚磷酸铵、甲基膦酸二甲酯、硼酸铵的重量比为9-20：1-5：3-8：1-5。
2.根据权利要求1所述包装用高阻燃耐老化聚丙烯复合材料，其特征在于，所述植物纤维为甘蔗皮纤维，且平均粒径为55-70目。
3.根据权利要求1或2所述包装用高阻燃耐老化聚丙烯复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076、抗氧剂264中的一种或者多种的混合物。
4.根据权利要求1-3中任一项所述包装用高阻燃耐老化聚丙烯复合材料，其特征在于，所述石榴皮提取物中多酚含量为17-22wt％。
5.根据权利要求1-4中任一项所述包装用高阻燃耐老化聚丙烯复合材料，其特征在于，所述木质素为改性木质素；所述改性木质素按照以下工艺进行制备：将酶解木质素加入氢氧化钠水溶液中搅拌溶解，升温至70-85℃后加入质量分数为35-40％的甲醛水溶液，搅拌反应3-4h，然后加入壳聚糖，搅拌反应3-5h，反应结束后冷却，加入二苯氧基磷酰氯和三乙胺，在55-65℃下反应8-11h，反应结束后冷却、旋蒸、洗涤、干燥得到所述改性木质素。
6.根据权利要求5所述包装用高阻燃耐老化聚丙烯复合材料，其特征在于，所述氢氧化钠水溶液中，氢氧化钠的质量分数为10-15wt％。
7.根据权利要求5或6所述包装用高阻燃耐老化聚丙烯复合材料，其特征在于，酶解木质素、甲醛水溶液、壳聚糖、二苯氧基磷酰氯的重量比为10-25：6-15：100-150：30-85。
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WO2020108057A1 (zh) * 2018-11-29 2020-06-04 陶伟珍 一种改性木质素/壳聚糖橡胶增强填料的制备方法

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