CN109705473B - 一种抗老化高透明高强度聚丙烯塑料桶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于塑料包装桶领域，涉及聚丙烯塑料包装桶，尤其涉及一种抗老化高透明高强度聚丙烯塑料桶及其制备方法。包括如下组分：聚丙烯树脂100份、马来酸酐接枝聚丙烯2‑8份、石蜡油1‑3份、改性纳米粉体1‑10份、抗氧剂0.1‑0.5份、辅助抗氧剂0.1‑0.5份、自由基捕捉剂0.1‑1.2份和成核剂0.1‑0.4份；其中改性纳米粉体为纳米粉体经过偶联剂、聚酯多元醇和表面活性剂进行改性后得到。本发明制备的聚丙烯塑料桶具备较高耐热、防泄漏、耐低温等较好的综合效果，可以提高其力学强度和硬度。

Description

一种抗老化高透明高强度聚丙烯塑料桶及其制备方法

技术领域

本发明属于塑料包装桶领域，涉及聚丙烯塑料包装桶，尤其涉及一种抗老化高透明高强度聚丙烯塑料桶及其制备方法。

背景技术

聚丙烯塑料包装桶美观内外光滑、无焊无缝、重量轻、强度好、耐冲击、耐腐蚀、无毒无味、运输方便，用寿命长，广泛用于涂料，润滑油，食品，化工，危包等诸多行业。

聚丙烯由于侧甲基存在，使得分子中含有大量的叔碳氢，容易产生大分子自由基，容易产生光氧老化和热氧老化，导致分子链断裂，使用寿命下降。同时由于聚丙烯属于结晶聚合物，较高结晶度导致制品不透明，影响了美观，不能够从外面看到所盛装物质的多少，如果频繁打开桶盖，容易造成损伤。所以本专利制备了一种透明抗老化聚丙烯包装桶，具备较好的透明性以及优异的抗老化性，具备高的强度和热变形能力，改善现有的聚丙烯桶存在着负载较低、易泄露、高温下容易变形、硬度偏低缺点。

透明聚丙烯可以通过共聚降低聚丙烯结晶度，减小球晶尺寸，增加透明性，但会使力学强度和耐热性降低的缺点。茂金属聚丙烯具有优异的透明性，但是国内透明聚丙烯产品不尽如人意，需要进行多方面改性。

发明内容

为了解决现有技术中存在的聚丙烯塑料桶的抗老化、透明性和强度较弱的缺点，本发明的目的在于提供一种抗老化高透明高强度的聚丙烯塑料桶及其制备方法。

本发明是按照如下技术方案实现的：

一种抗老化高透明高强度聚丙烯塑料桶，包括以下重量份的原料：

聚丙烯树脂100份；

马来酸酐接枝聚丙烯2-8份；

石蜡油1-3份；

改性纳米粉体1-10份；

抗氧剂0.1-0.5份；

辅助抗氧剂0.1-0.5份；

自由基捕捉剂0.1-1.2份；

成核剂0.1-0.4份。

优选地，所述成核剂为山梨醇衍生物成核剂、磷酸盐类成核剂和酰胺类成核剂中的一种或多种混合物。

优选地，所述改性纳米粉体为纳米粉体经过偶联剂、聚酯多元醇和表面活性剂进行改性后得到，所述纳米粉体为纳米钛白粉、纳米氧化锌、纳米氧化铈和纳米二氧化硅中的一种或多种。

优选地，所述偶联剂为KH-550、KH-560、KH-570中的一种或多种。

优选地，所述聚酯多元醇为聚己二酸二乙二醇乙二醇。

优选地，所述表面活性剂为硬脂酸或/和十二烷基磺酸钠。

本发明的另一个目的在于提供一种所述的抗老化高透明高强度聚丙烯塑料桶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)改性纳米粉体的制备

将纳米粉体，加入无水乙醇溶液中，配成纳米粉体分散液；将表面活性剂加入体积比为水：乙醇＝10:90的混合液中，充分分散，然后加入偶联剂，进行搅拌水解1小时后，将体系pH调节至6-9，制成偶联剂分散液；然后将纳米粉体分散液和偶联剂分散液进行混合，再加入聚酯多元醇(聚己二酸二乙二醇乙二醇，聚己二酸与二乙二醇、乙二醇的共聚物)，乳化20min，乳化后的浆液pH调至7-8，再将浆液在60℃水浴下搅拌反应2h，超声分散20min，离心分离，所得沉淀用无水乙醇洗涤2-3次，得到的样品在100℃下干燥12h，冷却、研磨、封装，即得到改性纳米粉体。

(2)聚丙烯塑料桶的成型

将步骤(1)得到的改性纳米粉体、聚丙烯树脂、马来酸酐接枝聚丙烯、石蜡油、抗氧剂、辅助抗氧剂、自由基捕捉剂和成核剂按照所述质量份加入高速混合机，在105-140℃下搅拌10-15分钟，得到混合物料；将所述混合物料加入双螺杆挤出机造粒；最后进行注塑成型。

优选地，其特征在于，步骤(1)所述偶联剂的加入量为纳米粉体质量的3-10％；所述聚酯多元醇的加入量为纳米粉体质量的3-10％。

本发明的有益效果：

(1)本发明在聚丙烯塑料桶组分中加入纳米钛白粉、纳米氧化锌、纳米氧化铈、纳米二氧化硅等纳米粉体，它们是性能优异的光稳定剂和增强剂，同时由于粒径小于可见光波，分散良好的纳米粉体添加量小于10份时基本不影响透明性；同时，纳米二氧化硅具有极高的散射紫外能力，进行复配使用，以提高聚丙烯复合材料的抗老化性能。纳米粉体可以在聚丙烯集体中起到交联增强作用，提高材料力学强度和热变形温度效果。

(2)纳米粉体分散的好坏直接决定其加入的效果，本发明采用复合处理剂进行纳米粉体的分散，加入表面活性剂可以有效的乳化偶联剂，防止过度水解而交联导致凝胶。液体聚酯多元醇(聚己二酸二乙二醇乙二醇)的引入，可以使得纳米粉体表面具有更厚的包覆层，同时聚酯多元醇本身具有较好的耐候性，使得纳米粉体的分散效果明显提高，可以更加充分地发挥抗老化、增强功能和高透明性。

(3)成核剂的加入使聚丙烯结晶部分均匀地微细化，大大降低聚丙烯球晶和晶体尺寸，使晶核、微晶数量增多，从而提高聚丙烯的结晶度，提高制品的刚性、拉伸强度和冲击强度；同时，可以使得非晶部分均匀地微细晶化，提高聚丙烯的热变形温度。

(4)本发明包装桶在组分中加入采用抗氧剂1010、抗氧剂619和自由基捕捉剂GW3346，可以形成有效的协同体系。抗氧剂619属于亚磷酸酯类抗氧剂，属于辅助抗氧剂，是过氧化物分解剂，不但与聚合物相容性良好，而且与抗氧剂1010具有很好的协同效应，可以使抗氧剂1010的用量减半，这可以在保证抗氧效果同时添加尽可能少用量，减少对透明性的影响；GW3346属于自由基捕捉型光稳定剂，可以与上述具有紫外光散射和吸收纳米光稳定剂形成协同作用，也可以与亚磷酸酯类抗氧剂形成协同作用，同时与聚丙烯具有较好的相容性保证与聚丙烯相容性同时，通过协同机理提高了聚丙烯抗热氧老化和光氧老化的能力，获得优异的抗老化性能。

(5)本发明除了具备一般包装桶不具备的高的透明性、耐老化性以外，还可以提高力学强度、硬度，还具备较高耐热、防泄漏、耐低温等较好的综合效果。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例1

一种抗老化高透明高强度聚丙烯塑料桶，其原料及重量份数为：

聚丙烯树脂100份、马来酸酐接枝聚丙烯3份、石蜡油2份、改性纳米粉体5份、抗氧剂1010 0.1份、辅助抗氧剂619 0.1份、自由基捕捉剂GW3346 0.3份、成核剂Millad NX80000.3份。

一种抗老化高透明高强度聚丙烯塑料桶的制备方法，包括如下步骤：

(1)称取10份纳米钛白粉，加入无水乙醇溶液中，电动搅拌器搅拌后再用超声波分散，配成纳米粉体分散液；将4份十二烷基磺酸钠加入体积比水：乙醇＝10:90的混合液中，充分分散，然后加入6份偶联剂KH570，放入磁力搅拌器进行水解1小时，滴加二甲基乙醇胺将体系PH调节至6-9，制成偶联剂分散液。将纳米粉体分散液和偶联剂分散液混合，再加入8份聚酯多元醇PE-12112，然后在高速剪切乳化机中乳化20min，乳化后的浆液pH调至7-8，再将浆液转移到60℃水浴条件下磁力搅拌反应2h，反应液超声分散20min，超声后的悬浮液离心分离，倒去上清液，沉淀用无水乙醇洗涤2-3次，得到的样品在100℃下干燥12h，冷却、研磨、封装，即得到改性纳米粉体。

(2)将聚丙烯树脂、马来酸酐接枝聚丙烯、石蜡油、改性纳米粉体、抗氧剂1010、辅助抗氧剂619、自由基捕捉剂GW3346、成核剂Millad NX8000按照上述重量分数加入高速混合机，在120℃下搅拌20分钟。

(3)将混合好物料加入双螺杆挤出机造粒，挤出机的温度参数，从下料部到口模为：180℃、190℃、195℃、195℃、200℃、200℃、200℃、200℃、205℃、200℃；主机转速300r/min；喂料转速30r/min；切粒转速15r/min。

(4)最后进行注塑成型，注塑机的温度，从下料部到喷嘴参数为：220℃、230℃、250℃、250℃、250℃。

实施例2

一种抗老化高透明高强度聚丙烯塑料桶，其原料及重量份数为：

聚丙烯树脂100份、马来酸酐接枝聚丙烯2份、石蜡油1份、改性纳米粉体5份、抗氧剂1010 0.3份、辅助抗氧剂619 0.3份、自由基捕捉剂GW3346 0.6份、成核剂Millad NX80000.1份。

制备方法同实施例1，唯有不同的是将步骤(1)中的“10份纳米钛白粉”替换成“10份纳米氧化锌粉”。

实施例3

一种抗老化高透明高强度聚丙烯塑料桶，其原料及重量份数为：

聚丙烯树脂100份、马来酸接枝酐聚丙烯8份、石蜡油2份、改性纳米粉体10份、抗氧剂1010 0.5份、辅助抗氧剂619 0.5份、自由基捕捉剂GW3346 0.5份、成核剂Millad NX80000.4份

制备方法同实施例1，唯有不同的是将步骤(1)中的“10份纳米钛白粉”替换成“5份纳米钛白粉和5份纳米氧化锌粉”。

实施例4

一种抗老化高透明高强度聚丙烯塑料桶，其原料及重量份数为：

聚丙烯树脂100份、马来酸酐接枝聚丙烯3份、石蜡油2份、改性纳米粉体5份、抗氧剂1010 0.1份、辅助抗氧剂619 0.1份、自由基捕捉剂GW3346 1.2份、成核剂Millad NX80000.3份。

制备方法同实施例1，唯有不同的是将步骤(1)中的“10份纳米钛白粉”替换成“5份纳米钛白粉和5份纳米二氧化硅粉”。

对比例1

纯聚丙烯塑料桶。

对比例2

与实施例1的原料及制备方法基本相同，唯一不同的是不添加改性纳米粉体。

对比例3

与实施例1的原料及制备方法基本相同，唯一不同的是改性纳米粉体替换成不改性的纳米粉体，并且省略步骤(1)。

对比例4

与实施例1的原料及制备方法基本相同，唯一不同的是不添加辅助抗氧剂。

对比例5

与实施例1的原料及制备方法基本相同，唯一不同的是不添加自由基捕捉剂。

对比例6

与实施例1的原料及制备方法基本相同，唯一不同的是改性纳米粉体的质量份数是15份。

将实施例1-4与对比例1-6制备的聚丙烯塑料桶进行各项性能测试，结果如表1所示：

表1

由表1结果可知，本发明制备的聚丙烯塑料桶除了具备一般包装桶不具备的高的透明性、耐老化性以外，还可以提高力学强度、硬度，还具备较高耐热、防泄漏、耐低温等较好的综合效果。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种抗老化高透明高强度聚丙烯塑料桶，其特征在于，包括以下重量份的原料：

聚丙烯树脂100份；

马来酸酐接枝聚丙烯2-8份；

石蜡油1-3份；

改性纳米粉体1-10份；

抗氧剂0.1-0.5份；

辅助抗氧剂0.1-0.5份；

自由基捕捉剂0.1-1.2份；

成核剂0.1-0.4份；

所述改性纳米粉体为纳米粉体经过偶联剂、聚酯多元醇和表面活性剂进行改性后得到，所述纳米粉体为纳米钛白粉、纳米氧化锌、纳米氧化铈和纳米二氧化硅中的一种或多种；

所述偶联剂的加入量为纳米粉体质量的3-10％；所述聚酯多元醇的加入量为纳米粉体质量的3-10％；

所述聚酯多元醇为聚己二酸二乙二醇乙二醇。

2.根据权利要求1所述的一种抗老化高透明高强度聚丙烯塑料桶，其特征在于，所述成核剂为山梨醇衍生物成核剂、磷酸盐类成核剂和酰胺类成核剂中的一种或多种混合物。

3.根据权利要求1所述的一种抗老化高透明高强度聚丙烯塑料桶，其特征在于，所述偶联剂为KH-550、KH-560、KH-570中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种抗老化高透明高强度聚丙烯塑料桶，其特征在于，所述表面活性剂为硬脂酸或/和十二烷基磺酸钠。

5.一种权利要求1～4任一项所述的抗老化高透明高强度聚丙烯塑料桶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)改性纳米粉体的制备

将纳米粉体，加入无水乙醇溶液中，配成纳米粉体分散液；将表面活性剂加入体积比为水：乙醇＝10:90的混合液中，充分分散，然后加入偶联剂，进行搅拌水解1小时后，将体系pH调节至6-9，制成偶联剂分散液；然后将纳米粉体分散液和偶联剂分散液进行混合，再加入聚酯多元醇，乳化20min，乳化后的浆液pH调至7-8，再将浆液在60℃水浴下搅拌反应2h，超声分散20min，离心分离，所得沉淀用无水乙醇洗涤2-3次，得到的样品在100℃下干燥12h，冷却、研磨、封装，即得到改性纳米粉体；

(2)聚丙烯塑料桶的成型

将步骤(1)得到的改性纳米粉体、聚丙烯树脂、马来酸酐接枝聚丙烯、石蜡油、抗氧剂、辅助抗氧剂、自由基捕捉剂和成核剂按照所述质量份加入高速混合机，在105-140℃下搅拌10-15分钟，得到混合物料；将所述混合物料加入双螺杆挤出机造粒；最后进行注塑成型。