CN110684281A - 一种高刚性pp吸塑耐寒材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高刚性PP吸塑耐寒材料，包括以下重量成分配方：聚丙烯40‑60份；高密度聚乙烯10‑20份；纳米滑石粉10‑20份；SBS‑g‑MAH增溶剂20‑40份；复配分散剂20‑30份；聚乙烯蜡0.1‑0.2份；防开裂剂1‑3份；抗氧化剂0.2‑0.4份；所述复配分散剂是由质量比为1:1的改性石墨烯粉体、改性海泡石分别置于去离子水中进行接枝改性，所述接枝改性的反应条件为在70‑120℃，常压下，搅拌反应3h。本发明具有以下有益效果：该材料可应用于食品冷冻包装行业，可以在零下30‑50度的环境下使制品保持一定的低温冲击性能并实现刚性平衡，使制品不易破裂。

Description

一种高刚性PP吸塑耐寒材料
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，特别涉及一种高刚性PP吸塑耐寒材料。
背景技术
聚丙烯因其原料丰富、价格低廉、综合性能良好而广泛应用于日常用品领域，是目前增长速度最快的通用热塑性塑料。但聚丙烯也有刚性低、缺口冲击强度低、收缩率大等缺点，特别是在低温时尤为严重，大大限制PP的进一步推广应用。
为了提高聚丙烯的刚性，现有技术中常选择用滑石粉作为填料。滑石粉是一种由层状硅酸盐晶体组成的矿物，采用滑石粉填充的PP，耐热性好，收缩率低，尺寸稳定性好，硬度高。滑石粉填充PP复合材料已广泛应用于日常用品的生产，其产品与未填充滑石粉的PP相比具有良好的表观质量、低的收缩率和较高的刚性。
但是，在将聚丙烯应用于食品冷冻包装行业时，由于聚丙烯使用温度范围较窄，以至于包装袋长期处于低温环境下(-50～-30℃)会变脆，在低温的冲击下其刚性发生失衡，导致制品极易发生破裂，严重影响在食品冷冻包装行业中进行使用，因而有待改进。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种高刚性PP吸塑耐寒材料，该材料可应用于食品冷冻包装行业，可以在零下30-50度的环境下使制品保持一定的低温冲击性能并实现刚性平衡，使制品不易破裂。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种高刚性PP吸塑耐寒材料，包括以下重量成分配方：
Figure RE-GDA0002285212470000021
所述复配分散剂是由质量比为1:1的改性石墨烯粉体、改性海泡石分别置于去离子水中进行接枝改性，所述接枝改性的反应条件为在70-120℃，常压下，搅拌反应3h。
本发明进一步设置为：所述改性石墨烯粉体的制备方法如下：
步骤一、将石墨烯粉体、浓度为1.1-1.4mmol/L的亚硝酸钠溶液和正己醇放入反应容器A中，以115-118rpm的搅拌速度搅拌0.5-1.5h以得到中间产物A，按重量份数计，所述石墨烯粉体：亚硝酸钠溶液：正己醇＝1:2:3；
步骤二、将中间产物A中加入浓硫酸溶液，并将反应容器A升温至65℃，以95-110rpm的搅拌速度搅拌1-1.5h后，冷却至常温，得中间产物B，按重量份数计，石墨烯粉体：浓硫酸溶液＝5：1；
步骤三、将中间产物B离心分离后干燥得到中间产物C，离心分离的速度为 3800-4000rpm；
步骤四、将中间产物C、丙酮、维生素C、邻硝基苯胺加入反应容器B中，静置12h后超声分散1.5h得到物料，再经过过滤、干燥得到改性石墨烯粉体，超声分散的频率为35-40kHz，超声分散的功率为1000-1200W，按重量份数计，石墨烯粉体：丙酮：维生素C：邻硝基苯胺＝1:1:1:1。
本发明进一步设置为：所述改性海泡石是通过含氨基的硅烷偶联剂改性得到，所述含氨基的硅烷偶联剂为KH-540或KH-550。
本发明进一步设置为：所述纳米滑石粉平均粒径为60～100nm。
本发明进一步设置为：所述防开裂剂为氢化的苯乙烯与丁二烯的嵌段共聚物。
本发明进一步设置为：所述抗氧化剂包括主抗氧剂和辅助抗氧剂，所述抗氧化剂包括主抗氧剂和辅助抗氧剂，所述主抗氧剂为硫代二丙酸硬脂醇酯，所述辅助抗氧剂为双十八烷基季戊四醇双亚磷酸酯。
一种基于石墨烯粉体的复合塑料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、按所述重量份数，称取各原料组分；
步骤二、将所述各原料混合，熔融经双螺杆挤出装置挤出成型制得产物，螺筒内温度为：一区180-200℃，二区～四区190～210℃，机头190～220℃；
步骤三、将步骤二中制得的产物进行冷却，待冷却后进行修边处理。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
(1)配方中的高密度聚乙烯的耐寒性较好，在低温时，仍能保持一定韧性。通过将聚丙烯与高密度聚乙烯混合，从而提高复配体系的耐寒性；
(2)改性石墨烯粉体可提高所制得的塑料抗冲击和耐寒性能；在对石墨烯粉体改性的过程中，石墨烯粉体表面与邻硝基苯胺分子间形成酰胺键，使得邻硝基苯胺被牢固接枝在石墨烯表面，可提高了石墨烯在本发明中的分散性。同时，被接枝上的邻硝基苯胺分子的改性石墨烯，能通过其表面含有的氨基与表面含有大量羟基的海泡石进行羟氨基化反应，从而便于改性石墨烯粉体与改性海泡石均匀分散于高温下熔融态的树脂中。与传统粉体相比，在熔融态树脂中分散更加均匀，充分发挥改性效果。克服现有技术中，直接添加石墨烯粉体、海泡石于熔融态树脂内所产生的固、液混合不均匀的缺陷；
(3)通过将石墨烯粉体均匀分布于熔融态的树脂中，使得石墨烯与树脂进行充分接触并缠绕，当本发明制成的塑料受到外力作用时，能够将有载荷转移至物理机械性能极强的改性石墨烯粉体上，从而大大提高本发明的抗冲击性能。而由于海泡石作为填料，均匀的分布于石墨烯粉体与熔融态树脂之间。由于海泡石具有独特的内容孔道结构，能吸收自身重量150％的水。在220℃高温下，结构不发生变化但会失去结合水。使得原本在复配分散剂中所形成的结合水，在制作塑料的过程中失去，而失去的结合水在高温下蒸发。以致于其特有的内容孔道结构形成空气膜，有效阻止温度的传到，从而大大提高本发明的耐寒性能；
(4)通过调节改性石墨烯粉体、改性海泡石的使用量，进而可调整塑料制品中碳、硅元素的比重，进而达到协调阻燃效应，使得本方案无需添加阻燃剂即可具有阻燃特性；
(5)聚乙烯蜡具有优良的耐寒性、耐热性，同时聚乙烯蜡与聚丙烯、高密度聚乙烯相容性好，可改善聚丙烯与高密度聚乙烯的流动性，具有内部润滑作用。
具体实施方式
以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
实施例1：
一种高刚性PP吸塑耐寒材料，包括以下重量成分配方：
Figure RE-GDA0002285212470000051
所述复配分散剂是由质量比为1:1的改性石墨烯粉体、改性海泡石分别置于去离子水中进行接枝改性，所述接枝改性的反应条件为在70-120℃，常压下，搅拌反应3h。
所述纳米滑石粉平均粒径为60～100nm。
所述防开裂剂为氢化的苯乙烯与丁二烯的嵌段共聚物。
所述抗氧化剂包括主抗氧剂和辅助抗氧剂，所述主抗氧剂为硫代二丙酸硬脂醇酯，所述辅助抗氧剂为双十八烷基季戊四醇双亚磷酸酯。
采用上述复合材料配方制备塑料的方法，包括如下步骤：
步骤一、按上述重量份数，称取各原料组分；
步骤二、将所述各原料混合，熔融经双螺杆挤出装置挤出成型制得产物，螺筒内温度为：一区180-200℃，二区～四区190～210℃，机头190～220℃；
步骤三、将步骤二中制得的产物进行冷却，待冷却后进行修边处理得制品。
实施例2：
与实施例1不同之处在于：配方重量组分的不同。
一种高刚性PP吸塑耐寒材料，包括以下重量成分配方：
Figure RE-GDA0002285212470000061
实施例3：
与实施例1不同之处在于：配方重量组分的不同。
一种高刚性PP吸塑耐寒材料，包括以下重量成分配方：
Figure RE-GDA0002285212470000062
实施例4：
与实施例1不同之处在于：配方重量组分的不同。
一种高刚性PP吸塑耐寒材料，包括以下重量成分配方：
Figure RE-GDA0002285212470000063
Figure RE-GDA0002285212470000071
对比例：
与实施例1不同之处在于：复配分散剂改用现有的分散剂，乙撑双硬脂酰胺。
一种高刚性PP吸塑耐寒材料，包括以下重量成分配方：
Figure RE-GDA0002285212470000072
将实施例1-4和对比例制得的塑料进行性能测试，其中，耐寒性测试条件为：将制得的塑料分成三组，且每一组均在冷却至室温后保养24h后，分别放入-30℃、-40℃、-50℃各3h，取出，常温1h，各循环10次，观察有无变化，结果如表一所示：
表一
Figure RE-GDA0002285212470000081
通过测试结果可知，本发明中添加复配分散剂对塑料的抗冲击性能、耐寒性具有较大的增强作用。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (6)

1.一种高刚性PP吸塑耐寒材料，其特征是：包括以下重量成分配方：
Figure FDA0002237540980000011
所述复配分散剂是由质量比为1:1的改性石墨烯粉体、改性海泡石分别置于去离子水中进行接枝改性，所述接枝改性的反应条件为在70-120℃，常压下，搅拌反应3h。
2.根据权利要求1所述的一种高刚性PP吸塑耐寒材料，其特征是：所述改性石墨烯粉体的制备方法如下：
步骤一、将石墨烯粉体、浓度为1.1-1.4mmol/L的亚硝酸钠溶液和正己醇放入反应容器A中，以115-118rpm的搅拌速度搅拌0.5-1.5h以得到中间产物A，按重量份数计，所述石墨烯粉体：亚硝酸钠溶液：正己醇＝1:2:3；
步骤二、将中间产物A中加入浓硫酸溶液，并将反应容器A升温至65℃，以95-110rpm的搅拌速度搅拌1-1.5h后，冷却至常温，得中间产物B，按重量份数计，石墨烯粉体：浓硫酸溶液＝5：1；
步骤三、将中间产物B离心分离后干燥得到中间产物C，离心分离的速度为3800-4000rpm；
步骤四、将中间产物C、丙酮、维生素C、邻硝基苯胺加入反应容器B中，静置12h后超声分散1.5h得到物料，再经过过滤、干燥得到改性石墨烯粉体，超声分散的频率为35-40kHz，超声分散的功率为1000-1200W，按重量份数计，石墨烯粉体：丙酮：维生素C：邻硝基苯胺＝1:1:1:1。
3.根据权利要求2所述的一种高刚性PP吸塑耐寒材料，其特征是：所述改性海泡石是通过含氨基的硅烷偶联剂改性得到，所述含氨基的硅烷偶联剂为KH-540或KH-550。
4.根据权利要求3所述的一种高刚性PP吸塑耐寒材料，其特征是：所述纳米滑石粉平均粒径为60～100nm。
5.根据权利要求4所述的一种高刚性PP吸塑耐寒材料，其特征是：所述防开裂剂为氢化的苯乙烯与丁二烯的嵌段共聚物。
6.根据权利要求5所述的一种高刚性PP吸塑耐寒材料，其特征是：所述抗氧化剂包括主抗氧剂和辅助抗氧剂，所述主抗氧剂为硫代二丙酸硬脂醇酯，所述辅助抗氧剂为双十八烷基季戊四醇双亚磷酸酯。
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