CN109111640A - 一种物流包装用耐磨高阻燃聚丙烯复合材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种物流包装用耐磨高阻燃聚丙烯复合材料,其原料包括:聚丙烯、乙烯‑辛烯共聚物、热塑性聚氨酯弹性体、马来酸酐接枝聚丙烯、复合填料、磷酸盐玻璃、硅灰石、晶须、3‑缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、庚二酸钙、硬脂酸锌、抗氧剂、聚磷酸铵、超支化聚乙烯亚胺、木质素;复合填料的原料包括:六方氮化硼、氧化钇、蒙脱土、滑石粉、纳米二氧化硅、氧化铝、蛭石。本发明提出的物流包装用耐磨高阻燃聚丙烯复合材料,其耐磨性好、阻燃性能优异、冲击韧性高。

Description

一种物流包装用耐磨高阻燃聚丙烯复合材料
技术领域
本发明涉及包装材料技术领域,尤其涉及一种物流包装用耐磨高阻燃聚丙烯复合材料。
背景技术
聚丙烯原料丰富,具有拉伸强度高、屈服强度高、硬度高、化学性能稳定等优点,且价格低廉,目前已被广泛应用于食品、调味品、医药、化妆品、纺织品等包装领域以及农业、工业等领域。但是由于聚丙烯结构单元上含有甲基,使材料本身的冲击性能差,同时也存在着易燃、耐磨性不好的缺陷,使纯的聚丙烯材料作为包装材料在阻燃性、力学性能等许多方面都不能够满足物流包装的需求。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题,本发明提出了一种物流包装用耐磨高阻燃聚丙烯复合材料,其耐磨性好、阻燃性能优异、冲击韧性高。
本发明提出的一种物流包装用耐磨高阻燃聚丙烯复合材料,其原料按重量份包括:聚丙烯100份、乙烯-辛烯共聚物3-10份、热塑性聚氨酯弹性体3-8份、马来酸酐接枝聚丙烯2-5份、复合填料8-20份、磷酸盐玻璃1-5份、硅灰石0.3-2份、晶须1-3.8份、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷0.3-2份、庚二酸钙0.5-2份、硬脂酸锌0.1-1份、抗氧剂0.2-0.8份、聚磷酸铵2-8份、超支化聚乙烯亚胺2-9份、木质素5-12份;
其中,所述复合填料的原料包括:六方氮化硼、氧化钇、蒙脱土、滑石粉、纳米二氧化硅、氧化铝、蛭石。
优选地,六方氮化硼、氧化钇、蒙脱土、滑石粉、纳米二氧化硅、氧化铝、蛭石的重量比为3-10:1-5:2-9:3-11:2-10:1-5:2-10。
优选地,所述复合填料按照以下工艺进行制备:将六方氮化硼、氧化钇、蒙脱土、滑石粉、纳米二氧化硅、氧化铝、蛭石与十八胺混合,在氮气的保护下,升温至150-165℃保温处理10-15h,加入无水乙醇超声搅拌,除去无水乙醇后在150-165℃下反应10-15h,冷却、洗涤、干燥得到所述复合填料。
优选地,十八胺的重量为六方氮化硼、氧化钇、蒙脱土、滑石粉、纳米二氧化硅、氧化铝、蛭石总重量的2-3.2wt%。
优选地,所述晶须为无水硫酸钙晶须、碱式硫酸镁晶须的混合物,且无水硫酸钙晶须、碱式硫酸镁晶须的重量比为2-7:2-8。
优选地,所述晶须为超声处理的晶须,超声处理的时间为38-55min,超声处理的温度为55-68℃。
优选地,所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂DSTP中的一种或者多种的混合物。
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30-40%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,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15-30:10-20:55-80:30-48。
本发明所述物流包装用耐磨高阻燃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。
本发明所述物流包装用耐磨高阻燃聚丙烯复合材料,其原料中,以聚丙烯为主料,并加入了乙烯-辛烯共聚物、热塑性聚氨酯弹性体与其配合,三者在马来酸酐接枝聚丙烯的作用下相容性好,具有一定的缓冲作用,能阻碍纹银发生成为裂纹,改善了聚丙烯材料易应力开裂以及韧性差的问题,同时降低了体系的规整度,阻碍了聚丙烯的结晶,降低了收缩率,同时提高了聚丙烯材料的耐磨和耐油性;复合填料以六方氮化硼、氧化钇、蒙脱土、滑石粉、纳米二氧化硅、氧化铝、蛭石为原料,并采用了十八胺为改性剂进行了改性,改善了复合填料的表面性质,加入体系中,能被聚丙烯基体浸润且分散均匀,同时长链结构与聚丙烯发生了物理缠结,使复合填料与基体界面间的结合力强,起到了优异的补强、增韧和耐磨作用,具体地,一方面有效提高了接触面的摩擦抗形变能力,降低了复合材料的摩擦因数和磨损率,提高了复合材料的耐磨性,一方面,与磷酸盐玻璃、硅灰石、庚二酸钙配合,起到了β成核作用,诱导生成β晶,同时分子之间的物理缠绕作用抑制了大分子链的滑移,提高了复合材料的拉伸强度和冲击强度,另一方面,与晶须配合,能均匀分散在晶须形成的网状结构中,起到“钉扎”作用,减少了体系中缺陷的形成并阻止了裂纹的扩展,增强了复合材料的弯曲强度和冲击强度;超支化聚乙烯亚胺加入体系中,其中的氨基能与3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷中的环氧基作用,提高了两者与基体的结合力,赋予复合材料优异的韧性和耐热性;优选方式改性木质素的制备过程中,以酶解木质素为原料,经氢氧化钠水溶液处理后与甲醛和壳聚糖混合后,使三者发生反应,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、磷酸盐玻璃、复合填料复配后,在复合材料燃烧的过程中,形成了完整致密的炭层,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。
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
本发明提出的一种物流包装用耐磨高阻燃聚丙烯复合材料,其原料按重量份包括:聚丙烯100份、乙烯-辛烯共聚物10份、热塑性聚氨酯弹性体3份、马来酸酐接枝聚丙烯5份、复合填料8份、磷酸盐玻璃5份、硅灰石0.3份、晶须3.8份、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷0.3份、庚二酸钙2份、硬脂酸锌0.1份、抗氧剂0.8份、聚磷酸铵2份、超支化聚乙烯亚胺9份、木质素5份;
其中,所述复合填料的原料包括:六方氮化硼、氧化钇、蒙脱土、滑石粉、纳米二氧化硅、氧化铝、蛭石。
实施例2
本发明提出的一种物流包装用耐磨高阻燃聚丙烯复合材料,其原料按重量份包括:聚丙烯100份、乙烯-辛烯共聚物3份、热塑性聚氨酯弹性体8份、马来酸酐接枝聚丙烯2份、复合填料20份、磷酸盐玻璃1份、硅灰石2份、晶须1份、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷2份、庚二酸钙0.5份、硬脂酸锌1份、抗氧剂0.2份、聚磷酸铵8份、超支化聚乙烯亚胺2份、木质素12份;
其中,所述复合填料的原料包括:六方氮化硼、氧化钇、蒙脱土、滑石粉、纳米二氧化硅、氧化铝、蛭石。
实施例3
本发明提出的一种物流包装用耐磨高阻燃聚丙烯复合材料,其原料按重量份包括:聚丙烯100份、乙烯-辛烯共聚物8份、热塑性聚氨酯弹性体4份、马来酸酐接枝聚丙烯4.8份、复合填料9份、磷酸盐玻璃4.3份、硅灰石0.9份、晶须3.3份、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷0.9份、庚二酸钙1.7份、硬脂酸锌0.3份、抗氧剂0.7份、聚磷酸铵3.2份、超支化聚乙烯亚胺8.2份、木质素8份;
其中,所述复合填料的原料包括:六方氮化硼、氧化钇、蒙脱土、滑石粉、纳米二氧化硅、氧化铝、蛭石,且六方氮化硼、氧化钇、蒙脱土、滑石粉、纳米二氧化硅、氧化铝、蛭石的重量比为3:5:2:11:2:5:2;
所述复合填料按照以下工艺进行制备:将六方氮化硼、氧化钇、蒙脱土、滑石粉、纳米二氧化硅、氧化铝、蛭石与十八胺混合,在氮气的保护下,升温至150℃保温处理15h,加入无水乙醇超声搅拌,除去无水乙醇后在150℃下反应15h,冷却、洗涤、干燥得到所述复合填料;其中,十八胺的重量为六方氮化硼、氧化钇、蒙脱土、滑石粉、纳米二氧化硅、氧化铝、蛭石总重量的2wt%;
所述晶须为无水硫酸钙晶须、碱式硫酸镁晶须的混合物,且无水硫酸钙晶须、碱式硫酸镁晶须的重量比为7:2;
所述晶须为超声处理的晶须,超声处理的时间为55min,超声处理的温度为55℃;
所述抗氧剂为抗氧剂1010;
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30%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,酶解木质素、甲醛、壳聚糖、二苯氧基磷酰氯的重量比为30:10:80:30。
实施例4
本发明提出的一种物流包装用耐磨高阻燃聚丙烯复合材料,其原料按重量份包括:聚丙烯100份、乙烯-辛烯共聚物4份、热塑性聚氨酯弹性体7份、马来酸酐接枝聚丙烯3份、复合填料17份、磷酸盐玻璃2份、硅灰石1.7份、晶须1.5份、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷1.7份、庚二酸钙1份、硬脂酸锌0.8份、抗氧剂0.4份、聚磷酸铵7.3份、超支化聚乙烯亚胺3份、木质素10份;
其中,所述复合填料的原料包括:六方氮化硼、氧化钇、蒙脱土、滑石粉、纳米二氧化硅、氧化铝、蛭石;六方氮化硼、氧化钇、蒙脱土、滑石粉、纳米二氧化硅、氧化铝、蛭石的重量比为10:1:9:3:10:1:10;
所述复合填料按照以下工艺进行制备:将六方氮化硼、氧化钇、蒙脱土、滑石粉、纳米二氧化硅、氧化铝、蛭石与十八胺混合,在氮气的保护下,升温至165℃保温处理10h,加入无水乙醇超声搅拌,除去无水乙醇后在165℃下反应10h,冷却、洗涤、干燥得到所述复合填料;其中,十八胺的重量为六方氮化硼、氧化钇、蒙脱土、滑石粉、纳米二氧化硅、氧化铝、蛭石总重量的3.2wt%;
所述晶须为无水硫酸钙晶须、碱式硫酸镁晶须的混合物,且无水硫酸钙晶须、碱式硫酸镁晶须的重量比为2:8;
所述晶须为超声处理的晶须,超声处理的时间为38min,超声处理的温度为68℃;
所述抗氧剂为抗氧剂168、抗氧剂DSTP的混合物;
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,酶解木质素、甲醛、壳聚糖、二苯氧基磷酰氯的重量比为15:20:55:48。
实施例5
本发明提出的一种物流包装用耐磨高阻燃聚丙烯复合材料,其原料按重量份包括:聚丙烯100份、乙烯-辛烯共聚物6份、热塑性聚氨酯弹性体5份、马来酸酐接枝聚丙烯3.8份、复合填料11份、磷酸盐玻璃3.7份、硅灰石1.2份、晶须1.9份、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷1.5份、庚二酸钙1.2份、硬脂酸锌0.6份、抗氧剂0.5份、聚磷酸铵4份、超支化聚乙烯亚胺6.2份、木质素8份;
其中,所述复合填料的原料包括:六方氮化硼、氧化钇、蒙脱土、滑石粉、纳米二氧化硅、氧化铝、蛭石;六方氮化硼、氧化钇、蒙脱土、滑石粉、纳米二氧化硅、氧化铝、蛭石的重量比为7:3:6:7:6:4:7;
所述复合填料按照以下工艺进行制备:将六方氮化硼、氧化钇、蒙脱土、滑石粉、纳米二氧化硅、氧化铝、蛭石与十八胺混合,在氮气的保护下,升温至158℃保温处理13h,加入无水乙醇超声搅拌,除去无水乙醇后在159℃下反应12h,冷却、洗涤、干燥得到所述复合填料;其中,十八胺的重量为六方氮化硼、氧化钇、蒙脱土、滑石粉、纳米二氧化硅、氧化铝、蛭石总重量的2.7wt%;
所述晶须为无水硫酸钙晶须、碱式硫酸镁晶须的混合物,且无水硫酸钙晶须、碱式硫酸镁晶须的重量比为5:4;
所述晶须为超声处理的晶须,超声处理的时间为45min,超声处理的温度为62℃;
所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂DSTP的混合物,且抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂DSTP的重量比为3:2:4;
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35%的甲醛水溶液,搅拌反应3.6h,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58℃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,酶解木质素、甲醛、壳聚糖、二苯氧基磷酰氯的重量比为21:14:70:39。
本发明所述物流包装用耐磨高阻燃聚丙烯复合材料,其冲击强度达到了63.3KJ/m2以上,氧指数超过38.9%,UL-94垂直燃烧等级均达到V-0级。
参照测试方法SAEJ948-2003测试实施例1-5中聚丙烯复合材料的磨损和表面发白情况,测试条件:磨轮:CS-10,负载:500g/轮,总共250转,测试后实施例1-5中的聚丙烯复合材料均无磨痕和发白。
由以上数据可知,本发明所述物流包装用耐磨高阻燃聚丙烯复合材料,其耐磨性好、阻燃性能优异、冲击韧性高。
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 (9)

1.一种物流包装用耐磨高阻燃聚丙烯复合材料,其特征在于,其原料按重量份包括:聚丙烯100份、乙烯-辛烯共聚物3-10份、热塑性聚氨酯弹性体3-8份、马来酸酐接枝聚丙烯2-5份、复合填料8-20份、磷酸盐玻璃1-5份、硅灰石0.3-2份、晶须1-3.8份、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷0.3-2份、庚二酸钙0.5-2份、硬脂酸锌0.1-1份、抗氧剂0.2-0.8份、聚磷酸铵2-8份、超支化聚乙烯亚胺2-9份、木质素5-12份;
其中,所述复合填料的原料包括:六方氮化硼、氧化钇、蒙脱土、滑石粉、纳米二氧化硅、氧化铝、蛭石。
2.根据权利要求1所述物流包装用耐磨高阻燃聚丙烯复合材料,其特征在于,六方氮化硼、氧化钇、蒙脱土、滑石粉、纳米二氧化硅、氧化铝、蛭石的重量比为3-10:1-5:2-9:3-11:2-10:1-5:2-10。
3.根据权利要求1或2所述物流包装用耐磨高阻燃聚丙烯复合材料,其特征在于,所述复合填料按照以下工艺进行制备:将六方氮化硼、氧化钇、蒙脱土、滑石粉、纳米二氧化硅、氧化铝、蛭石与十八胺混合,在氮气的保护下,升温至150-165℃保温处理10-15h,加入无水乙醇超声搅拌,除去无水乙醇后在150-165℃下反应10-15h,冷却、洗涤、干燥得到所述复合填料。
4.根据权利要求3所述物流包装用耐磨高阻燃聚丙烯复合材料,其特征在于,十八胺的重量为六方氮化硼、氧化钇、蒙脱土、滑石粉、纳米二氧化硅、氧化铝、蛭石总重量的2-3.2wt%。
5.根据权利要求1-4中任一项所述物流包装用耐磨高阻燃聚丙烯复合材料,其特征在于,所述晶须为无水硫酸钙晶须、碱式硫酸镁晶须的混合物,且无水硫酸钙晶须、碱式硫酸镁晶须的重量比为2-7:2-8。
6.根据权利要求1-5中任一项所述物流包装用耐磨高阻燃聚丙烯复合材料,其特征在于,所述晶须为超声处理的晶须,超声处理的时间为38-55min,超声处理的温度为55-68℃。
7.根据权利要求1-6中任一项所述物流包装用耐磨高阻燃聚丙烯复合材料,其特征在于,所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂DSTP中的一种或者多种的混合物。
8.根据权利要求1-7中任一项所述物流包装用耐磨高阻燃聚丙烯复合材料,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30-40%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。
9.根据权利要求8所述物流包装用耐磨高阻燃聚丙烯复合材料,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15-30:10-20:55-80:30-48。
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