CN109401038A - 一种抗紫外线高强度包装材料及其制备方法 - Google Patents

一种抗紫外线高强度包装材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种抗紫外线高强度包装材料及其制备方法，包括以下重量份组分：聚乙烯‑醋酸乙烯共聚物48‑57份、聚碳酸酯33‑46份、蕉麻纤维16‑21份、改性云母粉13‑17份、PS接枝橡胶12‑18份、硬脂酸1‑6份、石蜡3‑5份、抗紫外线剂4‑11份、相容剂2‑6份。本发明制备得到的复合包装材料具有很好的抗紫外线性能和力学性能，能够保证所包装产品在加工、贮存、运输过程中品质稳定，并且可以有效的防止紫外线穿透材料，从而避免所包装产品因紫外线照射而产生的品质下降等问题，具有很好的使用性能和较高的应用价值。

Description

一种抗紫外线高强度包装材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及包装材料领域，特别涉及一种抗紫外线高强度包装材料及其制备方法。
背景技术
随着中国经济高速发展以及人民生活质量的提高，包装行业得到了快速发展。在包装工业中，包装材料是整个行业的精髓所在。包装行业对于其他行业的正常运营、发展也是极为重要的。将包装技术发展的更好，不仅是包装工业的进步，也会为其他行业带来更多的便利性。而发展包装技术，就必须多了解包装材料的性能，要合理的选用包装材料，并且不断的扩大包装材料的来源，不断的开发研究新的包装材料提高包装材料的性能，以及包装材料的加工技术，不断提高技术水平，才能够真正的提高包装质量，降低包装成本，发展包装技术。产品在加工运输贮存中，可能会受到外力和紫外线照射，从而影响产品的品质，力学性能好抗紫外线性能好的包装材料尅有效避免该现象，能够更好的保护产品，保证其品质的稳定性。因此，本发明制备了一种抗紫外线高强度包装材料，该包装材料具有很好的抗紫外线性能和力学性能，具有很好的使用性能和较高的使用价值。
发明内容
要解决的技术问题：
本发明的目的是提供一种抗紫外线高强度包装材料及其制备方法。该包装材料具有很好的抗紫外线性能和力学性能，具有很好的使用性能和较高的使用价值。
技术方案：
本发明提供了一种抗紫外线高强度包装材料，包括以下重量份组分：
聚乙烯-醋酸乙烯共聚物 48-57份、
聚碳酸酯 33-46份、
蕉麻纤维 16-21份、
改性云母粉 13-17份、
PS接枝橡胶 12-18份、
硬脂酸 1-6份、
石蜡 3-5份、
抗紫外线剂 4-11份、
相容剂 2-6份。
优选的，所述的一种抗紫外线高强度包装材料，所述的改性云母粉由下述制备方法制备得到：
将过氧化氢和2，6-二叔丁基对甲酚按照体积比1.2:1混合成均匀的溶液，然后取1.5L混合好的溶液与40g质子化的氨基封端的液体丁晴橡胶混合，再加入1mL马来酸，混合均匀，然后加入8g的白云母，搅拌反应1h，加入水使反应物沉淀出来，将沉淀在80℃下真空干燥72h即得改性云母粉。
优选的，所述的一种抗紫外线高强度包装材料，所述的抗紫外线剂为丁基甲氧基二苯甲酰基甲烷、2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮和乙酸乙酯按照重量比2:1.3:0.4混合而成。
优选的，所述的一种抗紫外线高强度包装材料，所述的相容剂为乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯按照重量比3:1混合而成。
本发明还提供了一种抗紫外线高强度包装材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将蕉麻纤维机械破碎，然后放入电煮锅内，加入25wt％氢氧化钠溶液，控制料液比，进行煮料，煮好后取出过滤去除水分，干燥并破碎至80目；
(2)取步骤(1)中处理后的蕉麻纤维16-21份与相容剂2-6份加入到高速混合机中混合，然后加入聚乙烯-醋酸乙烯共聚物48-57份、聚碳酸酯33-46份继续混合，再加入改性云母粉13-17份、PS接枝橡胶12-18份、硬脂酸1-6份、石蜡3-5份、抗紫外线剂4-11份继续混合；
(3)将步骤(2)中混合好的物料使用双螺杆挤出机挤出造粒，将挤出的粒料使用平板硫化机模压后，冷却脱模，即制备得到复合材料试样。
优选的，所述的一种抗紫外线高强度包装材料的制备方法，所述步骤(1)中煮料时料液比为1:10，料液比单位为g/mL，温度为100℃，煮料时间为40min。
优选的，所述的一种抗紫外线高强度包装材料的制备方法，所述步骤(3)中平板硫化机模压的温度为190℃，压强为10MPa下，时间为8min。
有益效果：
(1)本发明制备得到的复合包装材料具有很好的抗紫外线和避免可见光照射性能，可以有效的防止紫外线穿透材料，从而避免所包装产品因紫外线照射而产生的品质下降等问题，具有很好的使用性能和较高的应用价值。
(2)本发明制备得到的复合包装材料具有很好的力学性能，可以很好的保证所包装产品在加工、贮存、运输过程中品质稳定，并且制备方法简单、易于操作，成本较低，适合投入到工业化生产和应用中。
具体实施方式
下面的实施例可使本专业技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
实施例1-5和对比例1-2中的改性云母粉由下述制备方法制备得到：
将过氧化氢和2，6-二叔丁基对甲酚按照体积比1.2:1混合成均匀的溶液，然后取1.5L混合好的溶液与40g质子化的氨基封端的液体丁晴橡胶混合，再加入1mL马来酸，混合均匀，然后加入8g的白云母，搅拌反应1h，加入水使反应物沉淀出来，将沉淀在80℃下真空干燥72h即得改性云母粉。
实施例1
(1)将蕉麻纤维机械破碎，然后放入电煮锅内，加入25wt％氢氧化钠溶液，控制料液比(g/mL)为1:10，100℃煮40min，取出过滤去除水分，60℃干燥2h，然后破碎至80目；
(2)取步骤(1)中处理后的蕉麻纤维21份与相容剂2份加入到高速混合机中混合30min，然后加入聚乙烯-醋酸乙烯共聚物57份、聚碳酸酯33份继续混合10min，再加入改性云母粉17份、PS接枝橡胶12份、硬脂酸6份、石蜡3份、抗紫外线剂11份混合20min；
(3)将步骤(2)中混合好的物料使用双螺杆挤出机在175℃下挤出造粒，将挤出的粒料在190℃，10MPa下，使用平板硫化机模压8min后，冷却脱模，即制备得到复合材料试样。
抗紫外线剂为丁基甲氧基二苯甲酰基甲烷、2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮和乙酸乙酯按照重量比2:1.3:0.4混合而成。
相容剂为乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯按照重量比3:1混合而成。
实施例2
(1)将蕉麻纤维机械破碎，然后放入电煮锅内，加入25wt％氢氧化钠溶液，控制料液比(g/mL)为1:10，100℃煮40min，取出过滤去除水分，60℃干燥2h，然后破碎至80目；
(2)取步骤(1)中处理后的蕉麻纤维16份与相容剂6份加入到高速混合机中混合30min，然后加入聚乙烯-醋酸乙烯共聚物48份、聚碳酸酯46份继续混合10min，再加入改性云母粉13份、PS接枝橡胶18份、硬脂酸1份、石蜡5份、抗紫外线剂4份混合20min；
(3)将步骤(2)中混合好的物料使用双螺杆挤出机在175℃下挤出造粒，将挤出的粒料在190℃，10MPa下，使用平板硫化机模压8min后，冷却脱模，即制备得到复合材料试样。
抗紫外线剂为丁基甲氧基二苯甲酰基甲烷、2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮和乙酸乙酯按照重量比2:1.3:0.4混合而成。
相容剂为乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯按照重量比3:1混合而成。
实施例3
(1)将蕉麻纤维机械破碎，然后放入电煮锅内，加入25wt％氢氧化钠溶液，控制料液比(g/mL)为1:10，100℃煮40min，取出过滤去除水分，60℃干燥2h，然后破碎至80目；
(2)取步骤(1)中处理后的蕉麻纤维20份与相容剂3份加入到高速混合机中混合30min，然后加入聚乙烯-醋酸乙烯共聚物56份、聚碳酸酯36份继续混合10min，再加入改性云母粉16份、PS接枝橡胶14份、硬脂酸5份、石蜡3.5份、抗紫外线剂9份混合20min；
(3)将步骤(2)中混合好的物料使用双螺杆挤出机在175℃下挤出造粒，将挤出的粒料在190℃，10MPa下，使用平板硫化机模压8min后，冷却脱模，即制备得到复合材料试样。
抗紫外线剂为丁基甲氧基二苯甲酰基甲烷、2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮和乙酸乙酯按照重量比2:1.3:0.4混合而成。
相容剂为乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯按照重量比3:1混合而成。
实施例4
(1)将蕉麻纤维机械破碎，然后放入电煮锅内，加入25wt％氢氧化钠溶液，控制料液比(g/mL)为1:10，100℃煮40min，取出过滤去除水分，60℃干燥2h，然后破碎至80目；
(2)取步骤(1)中处理后的蕉麻纤维18份与相容剂5份加入到高速混合机中混合30min，然后加入聚乙烯-醋酸乙烯共聚物52份、聚碳酸酯40份继续混合10min，再加入改性云母粉14份、PS接枝橡胶16份、硬脂酸2份、石蜡4.5份、抗紫外线剂6份混合20min；
(3)将步骤(2)中混合好的物料使用双螺杆挤出机在175℃下挤出造粒，将挤出的粒料在190℃，10MPa下，使用平板硫化机模压8min后，冷却脱模，即制备得到复合材料试样。
抗紫外线剂为丁基甲氧基二苯甲酰基甲烷、2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮和乙酸乙酯按照重量比2:1.3:0.4混合而成。
相容剂为乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯按照重量比3:1混合而成。
实施例5
(1)将蕉麻纤维机械破碎，然后放入电煮锅内，加入25wt％氢氧化钠溶液，控制料液比(g/mL)为1:10，100℃煮40min，取出过滤去除水分，60℃干燥2h，然后破碎至80目；
(2)取步骤(1)中处理后的蕉麻纤维19份与相容剂4份加入到高速混合机中混合30min，然后加入聚乙烯-醋酸乙烯共聚物54份、聚碳酸酯38份继续混合10min，再加入改性云母粉15份、PS接枝橡胶15份、硬脂酸3份、石蜡4份、抗紫外线剂8份混合20min；
(3)将步骤(2)中混合好的物料使用双螺杆挤出机在175℃下挤出造粒，将挤出的粒料在190℃，10MPa下，使用平板硫化机模压8min后，冷却脱模，即制备得到复合材料试样。
抗紫外线剂为丁基甲氧基二苯甲酰基甲烷、2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮和乙酸乙酯按照重量比2:1.3:0.4混合而成。
相容剂为乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯按照重量比3:1混合而成。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于抗紫外线剂不同。具体地说是：
(1)将蕉麻纤维机械破碎，然后放入电煮锅内，加入25wt％氢氧化钠溶液，控制料液比(g/mL)为1:10，100℃煮40min，取出过滤去除水分，60℃干燥2h，然后破碎至80目；
(2)取步骤(1)中处理后的蕉麻纤维21份与相容剂2份加入到高速混合机中混合30min，然后加入聚乙烯-醋酸乙烯共聚物57份、聚碳酸酯33份继续混合10min，再加入改性云母粉17份、PS接枝橡胶12份、硬脂酸6份、石蜡3份、抗紫外线剂11份混合20min；
(3)将步骤(2)中混合好的物料使用双螺杆挤出机在175℃下挤出造粒，将挤出的粒料在190℃，10MPa下，使用平板硫化机模压8min后，冷却脱模，即制备得到复合材料试样。
抗紫外线剂为丁基甲氧基二苯甲酰基甲烷和2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮按照重量比2:1.3混合而成。
相容剂为乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯按照重量比3:1混合而成。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于相容剂不同。具体地说是：
(1)将蕉麻纤维机械破碎，然后放入电煮锅内，加入25wt％氢氧化钠溶液，控制料液比(g/mL)为1:10，100℃煮40min，取出过滤去除水分，60℃干燥2h，然后破碎至80目；
(2)取步骤(1)中处理后的蕉麻纤维21份与乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚苯乙烯2份加入到高速混合机中混合30min，然后加入聚乙烯-醋酸乙烯共聚物57份、聚碳酸酯33份继续混合10min，再加入改性云母粉17份、PS接枝橡胶12份、硬脂酸6份、石蜡3份、抗紫外线剂11份混合20min；
(3)将步骤(2)中混合好的物料使用双螺杆挤出机在175℃下挤出造粒，将挤出的粒料在190℃，10MPa下，使用平板硫化机模压8min后，冷却脱模，即制备得到复合材料试样。
抗紫外线剂为丁基甲氧基二苯甲酰基甲烷、2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮和乙酸乙酯按照重量比2:1.3:0.4混合而成。
对比例3
本对比例与实施例1的区别在于使用硅烷偶联剂KH550改性的云母粉。具体地说是：
(1)将蕉麻纤维机械破碎，然后放入电煮锅内，加入25wt％氢氧化钠溶液，控制料液比(g/mL)为1:10，100℃煮40min，取出过滤去除水分，60℃干燥2h，然后破碎至80目；
(2)将100mg硅烷偶联剂KH550与40mL蒸馏水混合，用冰醋酸调节pH至4.0，然后按照硅烷偶联剂KH550用量为云母粉质量的1.6％加入云母粉，搅拌30min，100℃干燥30min即得到改性云母粉；
(3)取步骤(1)中处理后的蕉麻纤维21份与相容剂2份加入到高速混合机中混合30min，然后加入聚乙烯-醋酸乙烯共聚物57份、聚碳酸酯33份继续混合10min，再加入步骤(2)中制备的改性云母粉17份、PS接枝橡胶12份、硬脂酸6份、石蜡3份、抗紫外线剂11份混合20min；
(4)将步骤(3)中混合好的物料使用双螺杆挤出机在175℃下挤出造粒，将挤出的粒料在190℃，10MPa下，使用平板硫化机模压8min后，冷却脱模，即制备得到复合材料试样。
抗紫外线剂为丁基甲氧基二苯甲酰基甲烷、2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮和乙酸乙酯按照重量比2:1.3:0.4混合而成。
相容剂为乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯按照重量比3:1混合而成。
将实施例1-5和对比例1-3中制备得到的试样进行性能测试，拉伸强度按GB/T1040-92测试；冲击强度按GB/T 1843-1996测试，采用紫外线光谱扫描仪分光仪记录复合材料的紫外线照射情况，测试结果见下表：
表1力学性能测试结果
拉伸强度/MPa 冲击强度/KJ·m<sup>-2</sup>
实施例1 22.45 13.89
实施例2 27.58 14.46
实施例3 28.13 15.33
实施例4 28.74 15.49
实施例5 32.29 16.12
对比例1 22.49 14.11
对比例2 18.77 11.52
对比例3 19.72 12.68
表2抗紫外线性能测试结果
UVA透射率/％ UVB透射率/％
实施例1 17.92 <1
实施例2 16.78 <1
实施例3 13.59 <1
实施例4 12.46 <1
实施例5 11.31 <1
对比例1 26.88 10
对比例2 18.11 <1
对比例3 17.53 <1
由测试结果可知，本发明制备得到的一种抗紫外线高强度包装材料具有很好的力学性能和抗紫外线性能。实施例5中的配方为本发明的最优配方，按照实施例5中配方制备得到的包装材料试样，其拉伸强度可达到32.29MPa，冲击强度可达到16.12KJ·m-2，UVA在复合材料中的透射率仅为11.31％，UVB在复合材料中的透射率低于1％。
由测试结果可知，本发明采用丁基甲氧基二苯甲酰基甲烷、2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮和乙酸乙酯按照重量比2:1.3:0.4混合成抗紫外线剂，具有很好的抗紫外线效果。对比例1中的抗紫外线剂中不含乙酸乙酯，其抗紫外线效果下降。说明乙酸丁酯作为抗紫外线剂促进剂，可明显提高紫外线吸收剂的利用率。乙酸丁酯能促进蕉麻纤维的轻微膨化，从而促进紫外线吸收剂在蕉麻纤维上的吸附，提高材料的抗紫外线性能。
由测试结果可知，本发明采用乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯按照重量比3:1混合成相容剂，具有很好的作用效果，显著提高了蕉麻纤维与基体材料的相容性。对比例2中仅使用乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚苯乙烯作为相容剂，其作用效果不及复配相容剂，说明乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯可以产生协同增容作用，改善界面粘结力，从而提高复合材料的力学性能。
本发明将云母片进行了表面改性，使其与基体材料的相容性更好，从而更好的起到增强效果，由对比例3可知，比起传统的用硅烷偶联剂KH550对云母粉进行表面改性，本发明中的改性方法所得到材料，其力学性能更好。

Claims (7)

1.一种抗紫外线高强度包装材料，其特征在于，包括以下重量份组分：
聚乙烯-醋酸乙烯共聚物48-57份、
聚碳酸酯33-46份、
蕉麻纤维16-21份、
改性云母粉13-17份、
PS接枝橡胶12-18份、
硬脂酸1-6份、
石蜡3-5份、
抗紫外线剂4-11份、
相容剂2-6份。
2.根据权利要求1所述的一种抗紫外线高强度包装材料，其特征在于，所述的改性云母粉由下述制备方法制备得到：
将过氧化氢和2，6-二叔丁基对甲酚按照体积比1.2:1混合成均匀的溶液，然后取1.5L混合好的溶液与40g质子化的氨基封端的液体丁晴橡胶混合，再加入1mL马来酸，混合均匀，然后加入8g的白云母，搅拌反应1h，加入水使反应物沉淀出来，将沉淀在80℃下真空干燥72h即得改性云母粉。
3.根据权利要求1所述的一种抗紫外线高强度包装材料，其特征在于，所述的抗紫外线剂为丁基甲氧基二苯甲酰基甲烷、2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮和乙酸乙酯按照重量比2:1.3:0.4混合而成。
4.根据权利要求1所述的一种抗紫外线高强度包装材料，其特征在于，所述的相容剂为乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯按照重量比3:1混合而成。
5.一种抗紫外线高强度包装材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将蕉麻纤维机械破碎，然后放入电煮锅内，加入25wt％氢氧化钠溶液，控制料液比，进行煮料，煮好后取出过滤去除水分，干燥并破碎至80目；
(2)取步骤(1)中处理后的蕉麻纤维16-21份与相容剂2-6份加入到高速混合机中混合，然后加入聚乙烯-醋酸乙烯共聚物48-57份、聚碳酸酯33-46份继续混合，再加入改性云母粉13-17份、PS接枝橡胶12-18份、硬脂酸1-6份、石蜡3-5份、抗紫外线剂4-11份继续混合；
(3)将步骤(2)中混合好的物料使用双螺杆挤出机挤出造粒，将挤出的粒料使用平板硫化机模压后，冷却脱模，即制备得到复合材料试样。
6.根据权利要求5所述的一种抗紫外线高强度包装材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中煮料时料液比为1:10，料液比单位为g/mL，温度为100℃，煮料时间为40min。
7.根据权利要求5所述的一种抗紫外线高强度包装材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中平板硫化机模压的温度为190℃，压强为10MPa下，时间为8min。
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