CN109385007A - 一种高强度塑料包装材料的制备方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度塑料包装材料的制备方法及其应用，该方法是将聚碳酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、硬脂酸钡与醋酸丙酯加热搅拌制成预混液，将丙烯基热塑性弹性体、羧甲基纤维素、氨基双丙基聚二甲基硅氧烷、纳米钽粉超声处理后加入聚苯并咪唑，氮气保护下保温反应、过滤、洗涤并干燥得到复合反应产物，再将聚丙烯、甲基硅酸钠、乳化硅油与预先制成的预混液和复合反应产物加入到高速捏合机中进行捏合，随后添加交联剂、增塑剂、光稳定剂进行熔融共混，最后经螺杆吹膜机挤出吹塑成型后在高温下静置，得到成品包装材料。制备而成的塑料包装材料，其拉伸强度和缺口冲击强度高，作为电子产品外包装具有良好的应用前景。

Description

一种高强度塑料包装材料的制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及塑料包装材料技术领域，具体涉及一种高强度塑料包装材料的制备方法及其应用。
背景技术
在运输过程中，通常将货物大批量、长距离地从生产地或营销地直接运送至物流中心或客户，由于运输方式等因素的影响，需对产品进行包装，从而使在产品流通过程中，起到保护商品、便于运输、方便储存、便于计数等作用。塑料是以合成或天然的高分子树脂为主要材料。添加各种助剂后，在一定的温度和压力下具有延展性，冷却后可以固定其形状的一类材料。用于塑料包装生产的原材料品质直接决定了最终塑料包装产品的质量，随着塑料包装产业的发展，人类生活节奏的加快，塑料包装产品成为越来越多人的选择。为了尽可能降低运输流通过程对产品造成损坏，保障产品的安全，方便储运装卸，加速交接点验，通常要求包装材料具有足够的强度、刚度与稳定性。传统的塑料包装材料往往不具备较高的强度，这就给塑料包装材料的进一步应用带来了不小的影响。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种高强度塑料包装材料的制备方法及其应用，该方法是将聚碳酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、硬脂酸钡与醋酸丙酯加热搅拌制成预混液，将丙烯基热塑性弹性体、羧甲基纤维素、氨基双丙基聚二甲基硅氧烷、纳米钽粉超声处理后加入聚苯并咪唑，氮气保护下保温反应、过滤、洗涤并干燥得到复合反应产物，再将聚丙烯、甲基硅酸钠、乳化硅油与预先制成的预混液和复合反应产物加入到高速捏合机中进行捏合，随后添加交联剂、增塑剂、光稳定剂进行熔融共混，最后经螺杆吹膜机挤出吹塑成型后在高温下静置，得到成品包装材料。制备而成的塑料包装材料，其拉伸强度和缺口冲击强度高，作为电子产品外包装具有良好的应用前景。
技术方案：为了解决上述问题，本发明公开了一种高强度塑料包装材料的制备方法，由以下步骤组成：
（1）将聚碳酸酯35～45份、二苯基甲烷二异氰酸酯22～28份、硬脂酸钡4～6份加入反应釜中混合，随后加入等质量的醋酸丙酯，在70～80℃下搅拌35～45分钟，搅拌速度为500～600转/分钟，得到预混液；
（2）将丙烯基热塑性弹性体28～32份、羧甲基纤维素10～15份、氨基双丙基聚二甲基硅氧烷8～12份、纳米钽粉3～5份和去离子水200份混合，超声处理后得到超声处理混合液，随后向超声处理混合液中加入聚苯并咪唑6～10份，升温至65～75℃，在氮气保护下保温反应8～10小时，反应结束后冷却至室温并过滤，过滤产物用无水乙醇洗涤2～3次，干燥后得到复合反应产物；
（3）将聚丙烯55～65份、甲基硅酸钠7～9份、乳化硅油6～8份与步骤（1）得到的预混液以及步骤（2）得到的复合反应产物共同加入到高速捏合机中进行捏合，得到捏合产物；
（4）将步骤（3）得到的捏合产物与交联剂2～4份、增塑剂2～4份、光稳定剂2～4份共同加入到密炼机中熔融共混，密炼机转速为80～120转/分钟，熔融共混的温度为140～150℃，处理时间为30～50分钟，得到熔融共混处理产物；
（5）将步骤（4）得到的熔融共混处理产物转移至螺杆吹膜机中，控制螺杆挤出温度为160～180℃，螺杆转速为220～240转/分钟，螺杆长径比L/D为30:1，吹胀比为5:1，拉伸比为7:1，挤出吹塑成型后在80～90℃下静置6～10小时，得成品包装材料。
进一步的，所述步骤（2）中超声处理的功率为400～500W，超声处理的时间为15～25分钟。
进一步的，所述步骤（3）中的捏合温度为90～110℃，捏合时间为30～40分钟。
进一步的，所述步骤（4）中的交联剂选自过氧化氢二异丙苯、明矾、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的任意一种。
进一步的，所述步骤（4）中的增塑剂选自N,N-二甲基月桂酰胺、环氧脂肪酸甲酯、乙酰柠檬酸三丁酯中的任意一种。
进一步的，所述步骤（4）中的光稳定剂选自炭黑、光稳定剂 770、2,2’-硫代双(4-叔辛基苯酚)正丁胺镍中的任意一种。
与此同时，本发明还公开了上述制备方法制得的包装材料作为电子产品外包装的应用。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
（1）本发明的高强度塑料包装材料的制备方法是将聚碳酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、硬脂酸钡与醋酸丙酯加热搅拌制成预混液，将丙烯基热塑性弹性体、羧甲基纤维素、氨基双丙基聚二甲基硅氧烷、纳米钽粉超声处理后加入聚苯并咪唑，氮气保护下保温反应、过滤、洗涤并干燥得到复合反应产物，再将聚丙烯、甲基硅酸钠、乳化硅油与预先制成的预混液和复合反应产物加入到高速捏合机中进行捏合，随后添加交联剂、增塑剂、光稳定剂进行熔融共混，最后经螺杆吹膜机挤出吹塑成型后在高温下静置，得到成品包装材料。制备而成的塑料包装材料，其拉伸强度和缺口冲击强度高，作为电子产品外包装具有良好的应用前景。
（2）本发明采用了二苯基甲烷二异氰酸酯、丙烯基热塑性弹性体、甲基硅酸钠等原料参与制备高强度塑料包装材料，对塑料包装材料进行了有效的性能提升，虽然这些材料并非首次应用于塑料包装材料中，但按照一定配比量组合后，辅以相应的处理方式，给最后制备得到的塑料包装材料带来了使用性能上的大幅度提高，这在以往的研究中是不曾报道过的，对于实现本发明的技术效果起到了决定性的作用。
具体实施方式
实施例1
（1）将聚碳酸酯35份、二苯基甲烷二异氰酸酯22份、硬脂酸钡4份加入反应釜中混合，随后加入等质量的醋酸丙酯，在70℃下搅拌35分钟，搅拌速度为500转/分钟，得到预混液；
（2）将丙烯基热塑性弹性体28份、羧甲基纤维素10份、氨基双丙基聚二甲基硅氧烷8份、纳米钽粉3份和去离子水200份混合，按照400 W的超声处理功率超声处理15分钟，得到超声处理混合液，随后向超声处理混合液中加入聚苯并咪唑6份，升温至65℃，在氮气保护下保温反应8小时，反应结束后冷却至室温并过滤，过滤产物用无水乙醇洗涤2～3次，干燥后得到复合反应产物；
（3）将聚丙烯55份、甲基硅酸钠7份、乳化硅油6份与步骤（1）得到的预混液以及步骤（2）得到的复合反应产物共同加入到高速捏合机中进行捏合，捏合温度为90℃，捏合时间为30分钟，得到捏合产物；
（4）将步骤（3）得到的捏合产物与过氧化氢二异丙苯2份、N,N-二甲基月桂酰胺2份、炭黑2份共同加入到密炼机中熔融共混，密炼机转速为80转/分钟，熔融共混的温度为140℃，处理时间为30分钟，得到熔融共混处理产物；
（5）将步骤（4）得到的熔融共混处理产物转移至螺杆吹膜机中，控制螺杆挤出温度为160℃，螺杆转速为220转/分钟，螺杆长径比L/D为30:1，吹胀比为5:1，拉伸比为7:1，挤出吹塑成型后在80℃下静置6小时，得成品包装材料。
实施例2
（1）将聚碳酸酯40份、二苯基甲烷二异氰酸酯25份、硬脂酸钡5份加入反应釜中混合，随后加入等质量的醋酸丙酯，在75℃下搅拌40分钟，搅拌速度为550转/分钟，得到预混液；
（2）将丙烯基热塑性弹性体30份、羧甲基纤维素12份、氨基双丙基聚二甲基硅氧烷10份、纳米钽粉4份和去离子水200份混合，按照450 W的超声处理功率超声处理20分钟，得到超声处理混合液，随后向超声处理混合液中加入聚苯并咪唑8份，升温至70℃，在氮气保护下保温反应9小时，反应结束后冷却至室温并过滤，过滤产物用无水乙醇洗涤2～3次，干燥后得到复合反应产物；
（3）将聚丙烯60份、甲基硅酸钠8份、乳化硅油7份与步骤（1）得到的预混液以及步骤（2）得到的复合反应产物共同加入到高速捏合机中进行捏合，捏合温度为100℃，捏合时间为35分钟，得到捏合产物；
（4）将步骤（3）得到的捏合产物与明矾3份、环氧脂肪酸甲酯3份、光稳定剂770 3份共同加入到密炼机中熔融共混，密炼机转速为100转/分钟，熔融共混的温度为145℃，处理时间为40分钟，得到熔融共混处理产物；
（5）将步骤（4）得到的熔融共混处理产物转移至螺杆吹膜机中，控制螺杆挤出温度为170℃，螺杆转速为230转/分钟，螺杆长径比L/D为30:1，吹胀比为5:1，拉伸比为7:1，挤出吹塑成型后在85℃下静置6～10小时，得成品包装材料。
实施例3
（1）将聚碳酸酯45份、二苯基甲烷二异氰酸酯28份、硬脂酸钡6份加入反应釜中混合，随后加入等质量的醋酸丙酯，在80℃下搅拌45分钟，搅拌速度为600转/分钟，得到预混液；
（2）将丙烯基热塑性弹性体32份、羧甲基纤维素15份、氨基双丙基聚二甲基硅氧烷12份、纳米钽粉5份和去离子水200份混合，按照500 W的超声处理功率超声处理25分钟，得到超声处理混合液，随后向超声处理混合液中加入聚苯并咪唑10份，升温至75℃，在氮气保护下保温反应10小时，反应结束后冷却至室温并过滤，过滤产物用无水乙醇洗涤2～3次，干燥后得到复合反应产物；
（3）将聚丙烯65份、甲基硅酸钠9份、乳化硅油8份与步骤（1）得到的预混液以及步骤（2）得到的复合反应产物共同加入到高速捏合机中进行捏合，捏合温度为110℃，捏合时间为40分钟，得到捏合产物；
（4）将步骤（3）得到的捏合产物与三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯4份、乙酰柠檬酸三丁酯4份、2,2’-硫代双(4-叔辛基苯酚)正丁胺镍4份共同加入到密炼机中熔融共混，密炼机转速为120转/分钟，熔融共混的温度为150℃，处理时间为50分钟，得到熔融共混处理产物；
（5）将步骤（4）得到的熔融共混处理产物转移至螺杆吹膜机中，控制螺杆挤出温度为180℃，螺杆转速为240转/分钟，螺杆长径比L/D为30:1，吹胀比为5:1，拉伸比为7:1，挤出吹塑成型后在90℃下静置10小时，得成品包装材料。
对比例1
（1）将聚碳酸酯40份、硬脂酸钡5份加入反应釜中混合，随后加入等质量的醋酸丙酯，在75℃下搅拌40分钟，搅拌速度为550转/分钟，得到预混液；
（2）将丙烯基热塑性弹性体30份、羧甲基纤维素12份、氨基双丙基聚二甲基硅氧烷10份、纳米钽粉4份和去离子水200份混合，按照450 W的超声处理功率超声处理20分钟，得到超声处理混合液，随后向超声处理混合液中加入聚苯并咪唑8份，升温至70℃，在氮气保护下保温反应9小时，反应结束后冷却至室温并过滤，过滤产物用无水乙醇洗涤2～3次，干燥后得到复合反应产物；
（3）将聚丙烯60份、甲基硅酸钠8份、乳化硅油7份与步骤（1）得到的预混液以及步骤（2）得到的复合反应产物共同加入到高速捏合机中进行捏合，捏合温度为100℃，捏合时间为35分钟，得到捏合产物；
（4）将步骤（3）得到的捏合产物与明矾3份、环氧脂肪酸甲酯3份、光稳定剂770 3份共同加入到密炼机中熔融共混，密炼机转速为100转/分钟，熔融共混的温度为145℃，处理时间为40分钟，得到熔融共混处理产物；
（5）将步骤（4）得到的熔融共混处理产物转移至螺杆吹膜机中，控制螺杆挤出温度为170℃，螺杆转速为230转/分钟，螺杆长径比L/D为30:1，吹胀比为5:1，拉伸比为7:1，挤出吹塑成型后在85℃下静置6～10小时，得成品包装材料。
对比例2
（1）将聚碳酸酯40份、二苯基甲烷二异氰酸酯25份、硬脂酸钡5份加入反应釜中混合，随后加入等质量的醋酸丙酯，在75℃下搅拌40分钟，搅拌速度为550转/分钟，得到预混液；
（2）将羧甲基纤维素12份、氨基双丙基聚二甲基硅氧烷10份、纳米钽粉4份和去离子水200份混合，按照450 W的超声处理功率超声处理20分钟，得到超声处理混合液，随后向超声处理混合液中加入聚苯并咪唑8份，升温至70℃，在氮气保护下保温反应9小时，反应结束后冷却至室温并过滤，过滤产物用无水乙醇洗涤2～3次，干燥后得到复合反应产物；
（3）将聚丙烯60份、甲基硅酸钠8份、乳化硅油7份与步骤（1）得到的预混液以及步骤（2）得到的复合反应产物共同加入到高速捏合机中进行捏合，捏合温度为100℃，捏合时间为35分钟，得到捏合产物；
（4）将步骤（3）得到的捏合产物与明矾3份、环氧脂肪酸甲酯3份、光稳定剂770 3份共同加入到密炼机中熔融共混，密炼机转速为100转/分钟，熔融共混的温度为145℃，处理时间为40分钟，得到熔融共混处理产物；
（5）将步骤（4）得到的熔融共混处理产物转移至螺杆吹膜机中，控制螺杆挤出温度为170℃，螺杆转速为230转/分钟，螺杆长径比L/D为30:1，吹胀比为5:1，拉伸比为7:1，挤出吹塑成型后在85℃下静置6～10小时，得成品包装材料。
对比例3
（1）将聚碳酸酯40份、二苯基甲烷二异氰酸酯25份、硬脂酸钡5份加入反应釜中混合，随后加入等质量的醋酸丙酯，在75℃下搅拌40分钟，搅拌速度为550转/分钟，得到预混液；
（2）将丙烯基热塑性弹性体30份、羧甲基纤维素12份、氨基双丙基聚二甲基硅氧烷10份、纳米钽粉4份和去离子水200份混合，按照450 W的超声处理功率超声处理20分钟，得到超声处理混合液，随后向超声处理混合液中加入聚苯并咪唑8份，升温至70℃，在氮气保护下保温反应9小时，反应结束后冷却至室温并过滤，过滤产物用无水乙醇洗涤2～3次，干燥后得到复合反应产物；
（3）将聚丙烯60份、乳化硅油7份与步骤（1）得到的预混液以及步骤（2）得到的复合反应产物共同加入到高速捏合机中进行捏合，捏合温度为100℃，捏合时间为35分钟，得到捏合产物；
（4）将步骤（3）得到的捏合产物与明矾3份、环氧脂肪酸甲酯3份、光稳定剂770 3份共同加入到密炼机中熔融共混，密炼机转速为100转/分钟，熔融共混的温度为145℃，处理时间为40分钟，得到熔融共混处理产物；
（5）将步骤（4）得到的熔融共混处理产物转移至螺杆吹膜机中，控制螺杆挤出温度为170℃，螺杆转速为230转/分钟，螺杆长径比L/D为30:1，吹胀比为5:1，拉伸比为7:1，挤出吹塑成型后在85℃下静置6～10小时，得成品包装材料。
将实施例1-3和对比例1-3的制得的塑料包装材料分别按照GB/T 1040.3-2006的方法测定拉伸强度，按照GB/T 1843-2008的方法测定缺口冲击强度，测试结果如表1所示。
表1
实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2 对比例3
拉伸强度（MPa） 151.6 152.4 152.0 139.8 142.7 147.1
缺口冲击强度（J/m） 769.5 770.6 772.3 741.4 736.9 725.8
本发明的高强度塑料包装材料的制备方法是将聚碳酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、硬脂酸钡与醋酸丙酯加热搅拌制成预混液，将丙烯基热塑性弹性体、羧甲基纤维素、氨基双丙基聚二甲基硅氧烷、纳米钽粉超声处理后加入聚苯并咪唑，氮气保护下保温反应、过滤、洗涤并干燥得到复合反应产物，再将聚丙烯、甲基硅酸钠、乳化硅油与预先制成的预混液和复合反应产物加入到高速捏合机中进行捏合，随后添加交联剂、增塑剂、光稳定剂进行熔融共混，最后经螺杆吹膜机挤出吹塑成型后在高温下静置，得到成品包装材料。制备而成的塑料包装材料，其拉伸强度和缺口冲击强度高，作为电子产品外包装具有良好的应用前景。并且，本发明采用了二苯基甲烷二异氰酸酯、丙烯基热塑性弹性体、甲基硅酸钠等原料参与制备高强度塑料包装材料，对塑料包装材料进行了有效的性能提升，虽然这些材料并非首次应用于塑料包装材料中，但按照一定配比量组合后，辅以相应的处理方式，给最后制备得到的塑料包装材料带来了使用性能上的大幅度提高，这在以往的研究中是不曾报道过的，对于实现本发明的技术效果起到了决定性的作用。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种高强度塑料包装材料的制备方法，其特征在于，由以下步骤组成：
（1）将聚碳酸酯35～45份、二苯基甲烷二异氰酸酯22～28份、硬脂酸钡4～6份加入反应釜中混合，随后加入等质量的醋酸丙酯，在70～80℃下搅拌35～45分钟，搅拌速度为500～600转/分钟，得到预混液；
（2）将丙烯基热塑性弹性体28～32份、羧甲基纤维素10～15份、氨基双丙基聚二甲基硅氧烷8～12份、纳米钽粉3～5份和去离子水200份混合，超声处理后得到超声处理混合液，随后向超声处理混合液中加入聚苯并咪唑6～10份，升温至65～75℃，在氮气保护下保温反应8～10小时，反应结束后冷却至室温并过滤，过滤产物用无水乙醇洗涤2～3次，干燥后得到复合反应产物；
（3）将聚丙烯55～65份、甲基硅酸钠7～9份、乳化硅油6～8份与步骤（1）得到的预混液以及步骤（2）得到的复合反应产物共同加入到高速捏合机中进行捏合，得到捏合产物；
（4）将步骤（3）得到的捏合产物与交联剂2～4份、增塑剂2～4份、光稳定剂2～4份共同加入到密炼机中熔融共混，密炼机转速为80～120转/分钟，熔融共混的温度为140～150℃，处理时间为30～50分钟，得到熔融共混处理产物；
（5）将步骤（4）得到的熔融共混处理产物转移至螺杆吹膜机中，控制螺杆挤出温度为160～180℃，螺杆转速为220～240转/分钟，螺杆长径比L/D为30:1，吹胀比为5:1，拉伸比为7:1，挤出吹塑成型后在80～90℃下静置6～10小时，得成品包装材料。
2.根据权利要求1所述的高强度塑料包装材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中超声处理的功率为400～500W，超声处理的时间为15～25分钟。
3.根据权利要求1所述的高强度塑料包装材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中的捏合温度为90～110℃，捏合时间为30～40分钟。
4.根据权利要求1所述的高强度塑料包装材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中的交联剂选自过氧化氢二异丙苯、明矾、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的高强度塑料包装材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中的增塑剂选自N,N-二甲基月桂酰胺、环氧脂肪酸甲酯、乙酰柠檬酸三丁酯中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的高强度塑料包装材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中的光稳定剂选自炭黑、光稳定剂 770、2,2’-硫代双(4-叔辛基苯酚)正丁胺镍中的任意一种。
7.根据权利要求1-6任一项所述制备方法制得的包装材料作为电子产品外包装的应用。
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