CN111073103A - 一种含ixpe的吸塑包装复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于材料制备领域，具体地说，涉及一种含IXPE的吸塑包装复合材料及其制备方法。所述的含IXPE的吸塑包装复合材料，各组分及其所占质量百分比包括：IXPE30～50％、聚丙烯8～20％、无机矿物质40～60％、改性剂1～5％和分散剂1～3％。本发明所提供的含IXPE的吸塑包装复合材料具有较好的力学性能，同时具有较好的阻隔性能，可以有效阻止水汽和氧气的透过，良好的抗紫外线性和高阻隔性为包装材料内包装的食物提供了保质的双重保障，有效减缓了食品的变质腐败，增加了其保质期。

Description

一种含IXPE的吸塑包装复合材料及其制备方法

技术领域

本发明属于材料制备领域，具体地说，涉及一种含IXPE的吸塑包装复合材料及其制备方法。

背景技术

随着消费者自身消费与健康意识的提高，商品信息的具体化、透明化成了消费者购买商品时关注的重点。“少即是多”已作为包装透明化、精简化的要求，而吸塑包装就是包装透明化的一种包装形式，吸塑包装由于被包装内容物可见，具有良好的销售展示效果。

吸塑包装材料一般多以无定形塑料加工制得，例如聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、PVDC等。PS收缩膜强度低、不耐冲击，故很少被使用；而PVC、PVDC不利于回收处理，不符合环保要求。在国外，特别是在欧洲，PVC塑料薄膜已被禁止在包装领域尤其是食品包装方面的使用。

在此背景下，伴随着市场发展的需要及国际贸易的发展，环保包装材料开始普及运用。APET是一种热塑性环保塑胶产品，其边料与废品均可回收再利用，其所含化学元素同纸张一样为碳、氧、氢，属可降解塑料。采用这种材料制备的包装产品丢弃后，最终降解为水和二氧化碳，环保性能优良，广泛用于食品、化妆品、电子、印刷、玩具等行业的包装。但是APET材料存在着抗冲击性差、韧性差及高周波热合困难，不易加工等缺点而限制了APET材料的应用领域。

CN104962049A公开了一种APET增韧吸塑包装材料，由以下重量百分比的原料组成：非结晶化聚对苯二甲酸乙二醇酯(APET)55-70％、聚2.6-萘二甲酸乙二醇酯(PEN)15-30％、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)3-7％、复合增韧剂5-15％；所述复合增韧剂由占复合增韧剂重量百分比的以下成分组成：氯化氯乙烯(CPE)10-20％、增韧剂PTW30-40％、甲基丙烯酸甲酯、丁二烯、苯乙烯三元共聚物(MBS)40-60％，该发明同时公开了一种APET增韧吸塑包装材料的制备方法。该发明制得的APET包装材料能够解决现有技术的上述不足，具有良好的韧性及抗冲击性能，易于加工成型。

然而由于APET不耐紫外线，使其作为塑料、玻璃、金属等制品的外包装使用时，在运输和使用过程中，很容易受到紫外线的影响，以至于制品表面发生皲裂、褪色等现象。上述APET增韧吸塑包装材料并不具备抗紫外线功能。

因此，开发研究具有耐紫外线的透明包装材料具有紧迫性和重大意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含IXPE的吸塑包装复合材料，该含IXPE的吸塑包装复合材料具有较好的力学性能，同时具有较好的阻隔性能和抗紫外线性能。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种含IXPE的吸塑包装复合材料，各组分及所占质量百分比为：

本发明中，这里所述的质量百分比是指各组分占吸塑包装复合材料的质量百分比。

IXPE，是将聚乙烯或改性聚乙烯与各种填料挤出成型，经过电子加速器辐射交联，高温发泡制得的高分子泡沫材料，其表面光洁、泡孔密闭、细腻且均匀、不吸水、环保，同时具有良好的力学性能、优越的隔热和隔音性能，易二次加工成型，可赋予其良好的阻燃性的软质泡沫塑料。

本发明以IXPE和聚丙烯为原料，将其与无机矿物质、改性剂和分散剂混合得到了具有较好的力学性能，同时具有较好的阻隔性能和抗紫外线性能的含IXPE的吸塑包装复合材料。

本发明中，所述的无机矿物质的粒径大小为200～320nm。

本发明中，选择粒径大小为200～320nm的无机矿物质，可以使得最终制得的含IXPE的吸塑包装复合材料在紫外光中波波段(280nm～320nm)拥有强吸收能力。

本发明中，所述的无机矿物质的粒径范围与质量百分比含量为：

280nm＜粒径≤320nm 35～40％

250nm＜粒径≤280nm 25～35％

200nm≤粒径≤250nm 30～35％。

本发明中，这里所述的质量百分比含量是指各粒径范围占无机矿物质质量的百分含量。

本发明中，所述的无机矿物质按照上述粒径分布范围配料，对紫外线的阻隔能达到反射、散射及吸收紫外线三效合一的效果，拥有高质量的紫外防护能力。

本发明中，所述的无机矿物质为纳米碳酸钙、纳米云母粉或纳米硅藻土中的一种或几种。

本发明中，所述的改性剂为硅烷偶联剂、硬脂酸或钛酸酯中的一种或几种。

本发明中，所述的分散剂为聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡或塑化聚乙烯蜡中的一种或几种。

本发明还提供所述的含IXPE的吸塑包装复合材料的制备方法，其中，所述的制备方法包括如下步骤：

1)按配比称取IXPE、无机矿物质、改性剂、聚丙烯和分散剂；

2)采用改性剂对无机矿物质进行表面改性，得到改性后的无机矿物质；

3)将IXPE、聚丙烯和分散剂进行混合，然后经熔融混炼、挤出、造粒制成颗粒状材料；

4)向所得的颗粒状材料中加入步骤2)所得的改性后的无机矿物质，进行熔融塑化、挤出、冷却定型，即得含IXPE的吸塑包装复合材料。

本发明中，首先采用改性剂对无机矿物质进行表面改性，改善无机矿物质粉体表面的极性，增强无机矿物质粉体与IXPE和聚丙烯之间的相容性，保证大量添加无机矿物质粉体的基础上所得复合材料的机械性能和加工性能；再将IXPE、聚丙烯和分散剂进行混合、熔融混炼、挤出、造粒制成颗粒状材料，然后向所得的颗粒状材料中加入改性后的无机矿物质，进行熔融塑化、挤出、冷却定型，制得本发明所述含IXPE的吸塑包装复合材料，这样有利于提高IXPE与聚丙烯和无机矿物质粉体之间的相容性，能使IXPE和聚丙烯在无机矿物质粉体颗粒中的微隙间有充分的毛细渗透作用，从而使无机矿物质粉体颗粒间凝聚力降低，进一步保证了所制得的含IXPE的吸塑包装复合材料的力学性能和抗紫外线功能。

上述制备方法中，所述的表面改性步骤为：将无机矿物质加入到捏合机中，加入改性剂，在90～110℃下捏合10～30min，再在90～120℃下干燥0.5～2h。

上述制备方法中，所述的熔融混炼温度为150～220℃。

上述制备方法中，所述的熔融塑化温度为160～210℃。

本发明中，所述的IXPE可采用市售的材料，也可以采用现有技术的方法制备得到，如可采用如下配方和制备方法制备得到：

配方：低密度聚乙烯与EVA之和为100重量份，其中低密度聚乙烯与EVA的质量比为9：1，低密度聚乙烯的熔体指数为1.8g/10min；AC发泡剂(1500PE：SPE＝6：4)10重量份；低密度聚乙烯与EVA质量之和的1.5％的敏化剂(ZnSt：ZnO＝1：4)；聚乙烯蜡2重量份。

制备方法：将低密度聚乙烯在120℃开炼机上开炼融化，约3min后加入EVA树脂开炼与之混合均匀，约2min后加入敏化剂与聚乙烯蜡开炼使之充分混合，约2min后再加入AC发泡剂，经过反复倒三角的方式使混合物塑化均匀，大约3min后出片；将出好的片放入150×150mm的框型模具中，在120℃平板硫化机上热压熔融，经过5min左右加卸压、排气达到平衡后，在大约10MPa压力的冷压机上冷却成型2min后取出；将压好的片用电子加速器进行辐射，剂量为85KGy；将辐射好的片材放入发泡炉中进行发泡，预热段设置160℃，发泡段设置210℃，发泡过程大约8min，即得IXPE。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明所提供的含IXPE的吸塑包装复合材料具有较好的力学性能，同时具有较好的阻隔性能，可以有效阻止水汽和氧气的透过，良好的抗紫外线性和高阻隔性为包装材料内包装的食物提供了保质的双重保障，有效减缓了食品的变质、腐败，增加了其保质期。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在无需做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种含IXPE的吸塑包装复合材料，其组成和制备方法如下：

组成：

制备方法：

1)按配比称取上述各原料；

2)将称取的纳米碳酸钙加入到捏合机中，然后加入改性剂硬脂酸，在100℃条件下，捏合15min；然后在110℃条件下干燥1h，得改性后的纳米碳酸钙；

3)将IXPE、聚丙烯和分散剂聚乙烯蜡加入到混合机中进行混合，得混合物料，然后输送进入双螺杆挤出机，在温度为210℃、螺杆转速为60r/min条件下经熔融混炼、挤出、造粒得到颗粒状材料；

4)向所得的颗粒状材料中加入步骤2)所得的改性后的纳米碳酸钙，混合均匀，然后投入单螺杆挤出机中，在210℃经熔融共混，再经螺杆挤出强压输送，通过狭缝机头挤出所需规格的片坯，经辊压牵引、冷却定型，再经导辊进一步冷却，然后切边，经两辊牵引，最后卷成筒卷，得到吸塑包装复合材料。

实施例2

一种含IXPE的吸塑包装复合材料，其组成和制备方法如下：

组成：

其中，纳米碳酸钙的粒径为200nm～320nm；

制备方法：

1)按配比称取上述各原料；

2)将称取的纳米碳酸钙加入到捏合机中，然后加入改性剂钛酸酯，在110℃条件下，捏合10min；然后在120℃条件下干燥0.5h，得改性后的纳米碳酸钙；

3)将IXPE、聚丙烯和分散剂聚乙烯蜡加入到混合机中进行混合，得混合物料，然后输送进入双螺杆挤出机，在温度为150℃、螺杆转速为70r/min条件下经熔融混炼、挤出、造粒得到颗粒状材料；

4)向所得的颗粒状材料中加入步骤2)所得的改性后的纳米碳酸钙，混合均匀，然后投入单螺杆挤出机中，在160℃经熔融共混，再经螺杆挤出强压输送，通过狭缝机头挤出所需规格的片坯，经辊压牵引、冷却定型，再经导辊进一步冷却，然后切边，经两辊牵引，最后卷成筒卷，得到吸塑包装复合材料。

实施例3

一种含IXPE的吸塑包装复合材料，其组成和制备方法如下：

组成：

其中，纳米云母粉的粒径为200nm～320nm；

制备方法：

1)按配比称取上述各原料；

2)将称取的纳米云母粉加入到捏合机中，然后加入改性剂硬脂酸，在90℃条件下，捏合30min；然后在90℃条件下干燥2h，得改性后的纳米云母粉；

3)将IXPE、聚丙烯和分散剂聚乙烯蜡加入到混合机中进行混合，得混合物料，然后输送进入双螺杆挤出机，在温度为220℃、螺杆转速为60r/min条件下经熔融混炼、挤出、造粒得到颗粒状材料；

4)向所得的颗粒状材料中加入步骤2)所得的改性后的纳米云母粉，混合均匀，然后投入单螺杆挤出机中，在210℃经熔融共混，再经螺杆挤出强压输送，通过狭缝机头挤出所需规格的片坯，经辊压牵引、冷却定型，再经导辊进一步冷却，然后切边，经两辊牵引，最后卷成筒卷，得到吸塑包装复合材料。

实施例4

一种含IXPE的吸塑包装复合材料，其组成和制备方法如下：

组成：

其中，纳米碳酸钙的粒径范围与含量为：

280nm＜粒径≤320nm 35％

250nm＜粒径≤280nm 35％

200nm≤粒径≤250nm 30％；

制备方法：

1)按配比称取上述各原料；

2)将称取的纳米碳酸钙加入到捏合机中，然后加入改性剂硅烷偶联剂，在100℃条件下，捏合20min；然后在100℃条件下干燥1h，得改性后的纳米碳酸钙；

3)将IXPE、聚丙烯和分散剂塑化聚乙烯蜡加入到混合机中进行混合，得混合物料，然后输送进入双螺杆挤出机，在温度为200℃、螺杆转速为60r/min条件下经熔融混炼、挤出、造粒得到颗粒状材料；

4)向所得的颗粒状材料中加入步骤2)所得的改性后的纳米碳酸钙，混合均匀，然后投入单螺杆挤出机中，在200℃经熔融共混，再经螺杆挤出强压输送，通过狭缝机头挤出所需规格的片坯，经辊压牵引、冷却定型，再经导辊进一步冷却，然后切边，经两辊牵引，最后卷成筒卷，得到吸塑包装复合材料。

实施例5

一种含IXPE的吸塑包装复合材料，其组成和制备方法如下：

组成：

其中，纳米硅藻土的粒径范围与含量为：

280nm＜粒径≤320nm 40％

250nm＜粒径≤280nm 25％

200nm≤粒径≤250nm 35％；

制备方法：

1)按配比称取上述各原料；

2)将称取的纳米硅藻土加入到捏合机中，然后加入改性剂硬脂酸，在105℃条件下，捏合20min；然后在110℃条件下干燥1.5h，得改性后的纳米硅藻土；

3)将IXPE、聚丙烯和分散剂氧化聚乙烯蜡加入到混合机中进行混合，得混合物料，然后输送进入双螺杆挤出机，在温度为205℃、螺杆转速为100r/min条件下经熔融混炼、挤出、造粒得到颗粒状材料；

4)向所得的颗粒状材料中加入步骤2)所得的改性后的纳米硅藻土，混合均匀，然后投入单螺杆挤出机中，在205℃经熔融共混，再经螺杆挤出强压输送，通过狭缝机头挤出所需规格的片坯，经辊压牵引、冷却定型，再经导辊进一步冷却，然后切边，经两辊牵引，最后卷成筒卷，得到吸塑包装复合材料。

实施例6

一种含IXPE的吸塑包装复合材料，其组成和制备方法如下：

组成：

其中，纳米云母粉的粒径范围与含量为：

280nm＜粒径≤320nm 38％

250nm＜粒径≤280nm 30％

200nm≤粒径≤250nm 32％；

制备方法：

1)按配比称取上述各原料；

2)将称取的纳米云母粉加入到捏合机中，然后加入改性剂硬脂酸，在95℃条件下，捏合25min；然后在105℃条件下干燥1.5h，得改性后的纳米云母粉；

3)将IXPE、聚丙烯和分散剂氧化聚乙烯蜡加入到混合机中混合，得混合物料，然后输送进入双螺杆挤出机，在温度为180℃、螺杆转速为100r/min条件下经熔融混炼、挤出、造粒得到颗粒状材料；

4)向所得的颗粒状材料中加入步骤2)所得的改性后的纳米云母粉，混合均匀，然后投入单螺杆挤出机中，在180℃经熔融共混，再经螺杆挤出强压输送，通过狭缝机头挤出所需规格的片坯，经辊压牵引、冷却定型，再经导辊进一步冷却，然后切边，经两辊牵引，最后卷成筒卷，得到吸塑包装复合材料。

对比例1

该对比例参照实施例1，与实施例1不同的是组成中不含改性剂，制备方法中未对纳米碳酸钙进行改性处理。具体如下：

组成：

制备方法：

1)按配比称取上述各原料；

2)将IXPE、聚丙烯和分散剂聚乙烯蜡加入到混合机中进行混合，得混合物料，然后输送进入双螺杆挤出机，在温度为210℃、螺杆转速为60r/min条件下经熔融混炼、挤出、造粒得到颗粒状材料；

3)向所得的颗粒状材料中加入纳米碳酸钙，混合均匀，然后投入单螺杆挤出机中，在210℃经熔融共混，再经螺杆挤出强压输送，通过狭缝机头挤出所需规格的片坯，经辊压牵引、冷却定型，再经导辊进一步冷却，然后切边，经两辊牵引，最后卷成筒卷，得到吸塑包装复合材料。

对比例2

该对比例参照实施例1，与实施例1不同的是，IXPE、聚丙烯、分散剂和改性后的纳米碳酸钙均在步骤3)中加入，具体如下：

组成：

制备方法：

1)按配比称取上述各原料；

2)将称取的纳米碳酸钙加入到捏合机中，然后加入改性剂硬脂酸，在100℃条件下，捏合15min；然后在110℃条件下干燥1h，得改性后的纳米碳酸钙；

3)将IXPE、聚丙烯、分散剂聚乙烯蜡和改性后的纳米碳酸钙加入到混合机中进行混合，得混合物料，然后输送进入双螺杆挤出机，在温度为210℃、螺杆转速为60r/min条件下经熔融混炼、挤出、造粒得到颗粒状材料；

4)将所得的颗粒状材料投入单螺杆挤出机中，在210℃经熔融共混，再经螺杆挤出强压输送，通过狭缝机头挤出所需规格的片坯，经辊压牵引、冷却定型，再经导辊进一步冷却，然后切边，经两辊牵引，最后卷成筒卷，得到吸塑包装复合材料。

试验例1

本试验例将上述实施例1-5和对比例1-2制备的吸塑包装复合材料用注塑机制成样条测试，测试数据如下表1所示：

表1

注：拉伸强度(纵向/横向)按照GB/T13022-1991标准进行测试，断裂伸长率(纵向/横向)紫按照GB/T13022-1991标准进行测试，摩擦系数按照GB/T10006-1988标准进行测试，水汽渗透量按照GB/T1037-1988进行测试，氧气透过量按照GB/T1038-2000进行测试，紫外线透过率采用美国Perkin Elmer Lambda 950紫外分光光度计测得；耐刮擦性能按照上海大众的PV3952《塑料内饰件耐刮伤测试》标准进行测试，其中使用20N的载荷，结果测试用色差仪测试实验前后△L的大小。

从上述试验结果可以看出，与对比例1和对比例2相比，本发明制得的吸塑包装复合材料具有较好的力学性能，同时具有良好的抗紫外线功能。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种含IXPE的吸塑包装复合材料，各组分及所占的质量百分比为：

2.根据权利要求1所述的含IXPE的吸塑包装复合材料，其特征在于，所述的无机矿物质的粒径大小为200～320nm。

3.根据权利要求2所述的含IXPE的吸塑包装复合材料，其特征在于，所述的无机矿物质的粒径范围与质量百分含量为：

280nm＜粒径≤320nm 35～40％

250nm＜粒径≤280nm 25～35％

200nm≤粒径≤250nm 30～35％。

4.根据权利要求2或3所述的含IXPE的吸塑包装复合材料，其特征在于，所述的无机矿物质为纳米碳酸钙、纳米云母粉或纳米硅藻土中的一种或几种。

5.根据权利要求4所述的含IXPE的吸塑包装复合材料，其特征在于，所述的改性剂为硅烷偶联剂、硬脂酸或钛酸酯中的一种或几种。

6.根据权利要求4所述的含IXPE的吸塑包装复合材料，其特征在于，所述的分散剂为聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡或塑化聚乙烯蜡中的一种或几种。

7.一种权利要求1～6任意一项所述的含IXPE的吸塑包装复合材料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括如下步骤：

1)按配比称取IXPE、无机矿物质、改性剂、聚丙烯和分散剂；

2)采用改性剂对无机矿物质进行表面改性，得到改性后的无机矿物质；

3)将IXPE、聚丙烯和分散剂进行混合，然后经熔融混炼、挤出、造粒制成颗粒状材料；

4)向所得的颗粒状材料中加入步骤2)所得的改性后的无机矿物质，进行熔融塑化、挤出、冷却定型，即得含IXPE的吸塑包装复合材料。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述的表面改性为：将无机矿物质加入到捏合机中，加入改性剂，在90～110℃下捏合10～30min，再在90～120℃下干燥0.5～2h。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述的熔融混炼温度为150～220℃。

10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤4)中，所述的熔融塑化温度为160～210℃。