CN111087692B - 一种一次性塑料杯及其加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种一次性塑料杯及其加工工艺，涉及塑料杯的技术领域，按照质量份数计，具体包括以下组分：透明聚丙烯60～80份、增韧剂4～6份、抗氧剂1～2份、稳定剂0.5～2份、填料1～3份以及润滑剂0.5～1.5份；各组分通过混料、造粒、预热、注射、脱模以及后处理步骤制备出一次性塑料杯。本发明通过制备透明聚丙烯从而制备出透光率高、雾度低的一次性塑料杯，具有扩大一次性塑料杯的适用范围且加工工艺简单、易于操作。

Description

一种一次性塑料杯及其加工工艺

技术领域

本发明涉及塑料杯的技术领域，尤其是涉及一种一次性塑料杯及其加工工艺。

背景技术

塑料杯，指的是用来装饮料和茶的一次性容器，属于不可降解的产品，是白色污染的主要来源，一次性塑料杯使用量最大的一般是饮料店、奶茶店、酒店、餐厅以及咖啡店等，提供各种塑料杯的外带饮品和现场使用。一次性塑料杯杯底会有数字表示其主要的制备原材料，1号为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、2号为高密度聚乙烯(HDPE)；3号为聚氯乙烯(PVC)、4号为聚乙烯(PE)、5号为聚丙烯(PP)、6号为聚苯乙烯(PS)以及7号聚碳酸酯(PC)。聚丙烯具有耐130℃高温、无毒、无味等特点，是唯一可放进微波炉的塑料，因此在塑料杯中使用较多。

申请公布号为CN106750873A的中国专利公开一种塑料杯，该塑料杯由以下重量份数的成分组成：聚丙烯100份、增强纤维20～30份、偶联剂3～5份、相容剂3～5份、增韧剂5～10份、香草醛10～20份、阻燃剂10～20份、抗氧剂1～3份以及抗老化剂1～3份，该发明的塑料杯选用聚丙烯塑料制成，质量轻、强度高、不吸水，在聚丙烯基体中加入了增强纤维、香草醛和阻燃剂等助剂，提高了塑料杯的抗菌性、强度等性能。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：聚丙烯透明度差，由聚丙烯制备的塑料杯透明性不好，限制了它在某些对透明度要求较高的场所应用，也无法满足消费者对塑料杯多元化的需求，因此需要制备一种一次性塑料杯，提高其透明度。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的之一是提供一种一次性塑料杯，具有透明度高的效果；本发明的目的之二是提供一种一次性塑料杯的加工工艺，具有制备工艺简单、易于操作的效果。

本发明的上述发明目的一是通过以下技术方案得以实现的：一种一次性塑料杯,按照质量份数计，具体包括以下组分：透明聚丙烯60～80份、增韧剂4～6份、抗氧剂1～2份、稳定剂0.5～2份、填料1～3份以及润滑剂0.5～1.5份，所述透明聚丙烯的制备方法包括：1)向干燥、无空气的容器中加入6～10g马来海松酸酐，15～20g正戊醇、1.5～2g对甲苯磺酸，100～120mL正庚烷，加料结束后开启搅拌加热，搅拌温度控制在110～130℃，搅拌时间为8～10h；2)搅拌结束后，停止加热，当温度降至室温后，将容器中液体转移至分液漏斗中，水洗4～6次，弃去下层液体，然后上层液体转移至Schlenk瓶中，50℃下抽真空除去正戊醇和正庚烷，得到马来海松酸三正戊酯；3)取一洁净的Schlenk瓶，排尽Schlenk瓶中的空气和水蒸气后，加入2～3g无水氯化镁，30～50mL正癸烷，8～10mL异辛醇，130～150℃反应3～5h，冷却至室温后，加入30～40mL四氯化碳，再继续升温至130～150℃反应3～5h，反应结束待稳定降至50℃，加入0.5～2mL步骤2制备的海松酸三正戊酯，升温至100～110℃后继续反应2～3h，冷却至室温，静置过滤，再通过正己烷洗涤至滤液澄清，抽真空除去正己烷，得到聚丙烯催化剂；4)向无水无氧的反应釜中通入2～3kg液体丙烯，0.15MPa氢气，0.05～0.15g聚丙烯催化剂，升温至75～85℃聚合0.5～2h，聚合结束后烘干，即得透明聚丙烯。

通过采用上述技术方案，透明聚丙烯作为一次性塑料杯的主要原料，因透明聚丙烯是一种无毒、无味的高结晶聚合物，对水极其稳定，在热稳定性能方面，透明聚丙烯在100℃下不会发生降解，具有很好的高温稳定性；在力学性能方面，透明聚丙烯因具有高的结晶度且结构规整而具有优良的力学性能。采用透明聚丙烯制备出的一次性塑料杯透明度高，适用于对一次性塑料杯透明度要求高的场合使用，扩大一次性塑料杯的适用范围。

由于透明聚丙烯存在低温脆性大及抗冲击性能低的缺点，因此加入增韧剂和填料能够提高一次性塑料杯的韧性及其他机械性能。

加入润滑剂，能够降低各原料之间以及原料与加工设备之间的摩擦力，从而降低熔体的流动阻力、降低熔体粘度、提高熔体的流动性，避免熔体与设备之间粘附，提高一次性塑料杯表面的光洁度，从而提高一次性塑料杯的品质。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述增韧剂至少包括高岭土、云母、硅灰石中的一种。

通过采用上述技术方案，以高岭土、云母、硅灰石这类无机刚性粒子作为增韧剂加入到一次性塑料杯中，这些粒子的加入能够形成应力集中效应，并在透明聚丙烯基体中形成银纹和剪切带，银纹和剪切带可以吸收外力从而增加透明聚丙烯的抗冲击韧性，此外加入这些无机刚性粒子还可以阻碍裂纹的进一步扩展。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述抗氧剂至少包括抗氧剂1010、抗氧剂DSTP中的一种。

通过采用上述技术方案，抗氧剂1010具有良好的化学稳定性且不溶于水，应用在一次性塑料杯中，安全性高，不会对人体产生危害。抗氧剂DSTP无毒、不溶于水、不污染、不着色、耐热性好，应用在一次性塑料杯中，安全性能高。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述稳定剂为有机锡稳定剂。

通过采用上述技术方案，有机锡稳定剂高效，且具有高透明性、耐热性优良，良好的流动性等特点，作为稳定剂应用在一次性塑料杯中，效果好。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述填料至少包括重质型碳酸钙、二氧化硅中的一种。

通过采用上述技术方案，重质型碳酸钙的硬度大，加入到一次性塑料杯中，能够提高一次性塑料杯的硬度和刚度，同时还能改进一次性塑料杯的抗拉强度和抗弯强度，并使得其弹性模量显著提高。重质型碳酸钙在400℃以下不会分解，热稳定性好，因此可使一次性塑料杯的热膨胀系数、收缩率下降，提高一次性塑料杯生产过程中的稳定性以及使用过程中的稳定性。二氧化硅在高温下不分解，具有热稳定性好、多孔、比表面积大等特点，作为填料能够提高一次性塑料杯的机械性能，另外二氧化硅在透明聚丙烯中分散性好，不会造成局部团聚的现象。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述润滑剂为聚乙烯蜡或氧化聚乙烯蜡。

通过采用上述技术方案，聚乙烯蜡作为润滑剂，其化学性质稳定，聚乙烯蜡与透明聚丙烯相容性好，能够改善熔融物的流动性，使得一次性塑料杯生产过程更易脱模。氧化聚乙烯蜡粘度低、软化点高、硬度高、热稳定性好、高温挥发性低，既有极优的外部润滑性，又有较强的内部润滑作用，氧化聚乙烯蜡含有羟基和羧基，与透明聚丙烯之间的相容性好。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：按照质量份数计，具体包括以下组分：透明聚丙烯70份、增韧剂5.2份、抗氧剂1.6份、稳定剂1.4份、填料2份以及润滑剂1.3份。

通过采用上述技术方案，该比例下制备出的一次性塑料杯透明度高。

本发明的上述发明目的二是通过以下技术方案得以实现的：一种一次性塑料杯的加工工艺，具体包括如下步骤：

步骤1、混料：按照配方量称取各物质，然后熔融透明聚丙烯，再依次加入增韧剂、抗氧剂、稳定剂、填料以及润滑剂搅拌均匀；

步骤2、造粒：将经过步骤1混合均匀的混合料加入到造粒机中熔融造粒；

步骤3、预热：经过步骤2造粒的粒子加入到注射机料斗中，清理模具型芯、型腔，并喷上脱模剂，80～120℃下进行预热，然后合模并锁紧模具；

步骤4、注射：控制注射温度在280～320℃，注射压力为100～130MPa，然后冲模、保压、冷却定型，保压力控制在100～120MPa，保压时间为30～90s；

步骤5、脱模：冷却定型后进行脱模；

步骤6、后处理：去除毛刺，得到成品一次性塑料杯。

通过采用上述技术方案，透明聚丙烯熔融后，再加入各种助剂，有利于助剂与透明聚丙烯混合均匀，混合均匀再经过造粒，粒子进一步熔融，有利于一次性塑料杯的各原料混合的更均匀，熔融后注射到模腔中成型，再经过脱模、后处理得到一次性塑料杯。本发明的制备工艺容易操作，且保证制备出的一次性塑料杯性能优异。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1.透明聚丙烯作为一次性塑料杯的主要原料，因透明聚丙烯是一种无毒、无味的高结晶聚合物，对水极其稳定，在热稳定性能方面，透明聚丙烯在100℃下不会发生降解，具有很好的高温稳定性；在力学性能方面，透明聚丙烯因具有高的结晶度且结构规整而具有优良的力学性能；采用透明聚丙烯制备出的一次性塑料杯透明度高，适用于对一次性塑料杯透明度要求高的场合使用，扩大一次性塑料杯的适用范围；

2.重质型碳酸钙的硬度大，加入到一次性塑料杯中，能够提高一次性塑料杯的硬度和刚度，同时还能改进一次性塑料杯的抗拉强度和抗弯强度，并使得其弹性模量显著提高。重质型碳酸钙在400℃以下不会分解，热稳定性好，因此可使一次性塑料杯的热膨胀系数、收缩率下降，提高一次性塑料杯生产过程中的稳定性以及使用过程中的稳定性。二氧化硅在高温下不分解，具有热稳定性好、多孔、比表面积大等特点，作为填料能够提高一次性塑料杯的机械性能，另外二氧化硅在透明聚丙烯中分散性好，不会造成局部团聚的现象；

3.透明聚丙烯熔融后，再加入各种助剂，有利于助剂与透明聚丙烯混合均匀，混合均匀再经过造粒，粒子进一步熔融，有利于一次性塑料杯的各原料混合的更均匀，熔融后注射到模腔中成型，再经过脱模、后处理得到一次性塑料杯。本发明的制备工艺容易操作，且保证制备出的一次性塑料杯性能优异。

附图说明

图1是本发明的加工工艺流程示意图。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步详细说明。

实施例1

一种一次性塑料杯，包括如下组分：透明聚丙烯60kg、增韧剂5kg、抗氧剂1kg、稳定剂1kg、填料2kg以及润滑剂0.5kg，具体物质如表1所示；其中透明聚丙烯的制备方法包括：1)取一洁净干燥的500mL三口烧瓶，对该三口烧瓶进行抽真空、通氮气，然后向干燥、无空气的三口烧瓶中依次加入6g马来海松酸酐，15g正戊醇、1.5g对甲苯磺酸，100mL正庚烷，加料结束后开启搅拌加热，搅拌温度控制在110℃，搅拌时间为10h；2)搅拌结束后，停止加热，当温度降至室温后，将容器中液体转移至分液漏斗中，水洗4次，弃去下层液体，然后上层液体转移至Schlenk瓶中，50℃下抽真空除去正戊醇和正庚烷，得到马来海松酸三正戊酯；3)取一洁净的Schlenk瓶，排尽Schlenk瓶中的空气和水蒸气后，加入2g无水氯化镁，30mL正癸烷，8mL异辛醇，130℃反应5h，冷却至室温后，加入30mL四氯化碳，再继续升温至130℃反应3h，反应结束待稳定降至50℃，加入0.5mL步骤2制备的海松酸三正戊酯，升温至100℃后继续反应2h，冷却至室温，静置过滤，再通过正己烷洗涤至滤液澄清，抽真空除去正己烷，得到聚丙烯催化剂；4)向无水无氧的反应釜中通入2kg液体丙烯，0.15MPa氢气，0.05g聚丙烯催化剂，升温至75℃聚合2h，聚合结束后烘干，即得透明聚丙烯。

上述一次性塑料杯的加工工艺，具体包括如下步骤：

步骤1、混料：按照实施例1的配方量称取各物质，然后熔融透明聚丙烯，再依次加入增韧剂、抗氧剂、稳定剂、填料以及润滑剂搅拌均匀；

步骤2、造粒：将经过步骤1混合均匀的混合料加入到造粒机中熔融造粒；

步骤3、预热：经过步骤2造粒的粒子加入到注射机料斗中，清理模具型芯、型腔，并喷上脱模剂，80℃下进行预热，然后合模并锁紧模具；

步骤4、注射：控制注射温度在280℃，注射压力为100MPa，然后冲模、保压、冷却定型，保压力控制在100MPa，保压时间为90s；

步骤5、脱模：冷却定型后进行脱模；

步骤6、后处理：去除毛刺，得到成品一次性塑料杯。

实施例2

一种一次性塑料杯，包括如下组分：透明聚丙烯70kg、增韧剂4kg、抗氧剂2kg、稳定剂0.5kg、填料3kg以及润滑剂0.5kg，具体物质如表1所示；其中透明聚丙烯的制备方法包括：1)取一洁净干燥的500mL三口烧瓶，对该三口烧瓶进行抽真空、通氮气，然后向干燥、无空气的三口烧瓶中依次加入10g马来海松酸酐，20g正戊醇、2g对甲苯磺酸，120mL正庚烷，加料结束后开启搅拌加热，搅拌温度控制在130℃，搅拌时间为8h；2)搅拌结束后，停止加热，当温度降至室温后，将容器中液体转移至分液漏斗中，水洗6次，弃去下层液体，然后上层液体转移至Schlenk瓶中，50℃下抽真空除去正戊醇和正庚烷，得到马来海松酸三正戊酯；3)取一洁净的Schlenk瓶，排尽Schlenk瓶中的空气和水蒸气后，加入3g无水氯化镁，50mL正癸烷，10mL异辛醇，150℃反应3h，冷却至室温后，加入40mL四氯化碳，再继续升温至150℃反应5h，反应结束待稳定降至50℃，加入2mL步骤2制备的海松酸三正戊酯，升温至110℃后继续反应3h，冷却至室温，静置过滤，再通过正己烷洗涤至滤液澄清，抽真空除去正己烷，得到聚丙烯催化剂；4)向无水无氧的反应釜中通入3kg液体丙烯，0.15MPa氢气，0.15g聚丙烯催化剂，升温至85℃聚合0.5h，聚合结束后烘干，即得透明聚丙烯。

上述一次性塑料杯的加工工艺，具体包括如下步骤：

步骤1、混料：按照实施例2的配方量称取各物质，然后熔融透明聚丙烯，再依次加入增韧剂、抗氧剂、稳定剂、填料以及润滑剂搅拌均匀；

步骤2、造粒：将经过步骤1混合均匀的混合料加入到造粒机中熔融造粒；

步骤3、预热：经过步骤2造粒的粒子加入到注射机料斗中，清理模具型芯、型腔，并喷上脱模剂，120℃下进行预热，然后合模并锁紧模具；

步骤4、注射：控制注射温度在320℃，注射压力为130MPa，然后冲模、保压、冷却定型，保压力控制在120MPa，保压时间为30s；

步骤5、脱模：冷却定型后进行脱模；

步骤6、后处理：去除毛刺，得到成品一次性塑料杯。

实施例3

一种一次性塑料杯，包括如下组分：透明聚丙烯80kg、增韧剂3kg、抗氧剂3kg、稳定剂2kg、填料3kg以及润滑剂1.5kg，具体物质如表1所示；其中透明聚丙烯的制备方法包括：1)取一洁净干燥的500mL三口烧瓶，对该三口烧瓶进行抽真空、通氮气，然后向干燥、无空气的三口烧瓶中依次加入8g马来海松酸酐，18g正戊醇、1.8g对甲苯磺酸，110mL正庚烷，加料结束后开启搅拌加热，搅拌温度控制在120℃，搅拌时间为9h；2)搅拌结束后，停止加热，当温度降至室温后，将容器中液体转移至分液漏斗中，水洗5次，弃去下层液体，然后上层液体转移至Schlenk瓶中，50℃下抽真空除去正戊醇和正庚烷，得到马来海松酸三正戊酯；3)取一洁净的Schlenk瓶，排尽Schlenk瓶中的空气和水蒸气后，加入2.5g无水氯化镁，40mL正癸烷，9mL异辛醇，140℃反应4h，冷却至室温后，加入40mL四氯化碳，再继续升温至140℃反应3h，反应结束待稳定降至50℃，加入1.5mL步骤2制备的海松酸三正戊酯，升温至110℃后继续反应3h，冷却至室温，静置过滤，再通过正己烷洗涤至滤液澄清，抽真空除去正己烷，得到聚丙烯催化剂；4)向无水无氧的反应釜中通入3kg液体丙烯，0.15MPa氢气，0.1g聚丙烯催化剂，升温至80℃聚合1.5h，聚合结束后烘干，即得透明聚丙烯。

上述一次性塑料杯的加工工艺，具体包括如下步骤：

步骤1、混料：按照实施例3的配方量称取各物质，然后熔融透明聚丙烯，再依次加入增韧剂、抗氧剂、稳定剂、填料以及润滑剂搅拌均匀；

步骤2、造粒：将经过步骤1混合均匀的混合料加入到造粒机中熔融造粒；

步骤3、预热：经过步骤2造粒的粒子加入到注射机料斗中，清理模具型芯、型腔，并喷上脱模剂，100℃下进行预热，然后合模并锁紧模具；

步骤4、注射：控制注射温度在300℃，注射压力为120MPa，然后冲模、保压、冷却定型，保压力控制在MPa，保压时间为60s；

步骤5、脱模：冷却定型后进行脱模；

步骤6、后处理：去除毛刺，得到成品一次性塑料杯。

实施例4

一种一次性塑料杯，包括如下组分：透明聚丙烯65kg、增韧剂5kg、抗氧剂1.5kg、稳定剂1.5kg、填料3kg以及润滑剂1.5kg，具体物质如表1所示；其中透明聚丙烯的制备方法同实施例3。

上述一次性塑料杯的加工工艺，同实施例3。

实施例5

一种一次性塑料杯，包括如下组分：透明聚丙烯75kg、增韧剂6kg、抗氧剂1.5kg、稳定剂0.9kg、填料3kg以及润滑剂1.5kg，具体物质如表1所示；其中透明聚丙烯的制备方法同实施例3。

上述一次性塑料杯的加工工艺，同实施例3。

实施例6

一种一次性塑料杯，包括如下组分：透明聚丙烯70kg、增韧剂5.2kg、抗氧剂1.6kg、稳定剂1.4kg、填料2kg以及润滑剂1.3kg，具体物质如表1所示；其中透明聚丙烯的制备方法同实施例3。

上述一次性塑料杯的加工工艺，同实施例3。

表1为实施例1～实施例5具体各物质及质量

对比例1

一种一次性塑料杯，与实施例6的区别在于，透明聚丙烯换为聚丙烯，其它同实施例6。

透光率及雾度测试：制备的透明聚丙烯颗粒以及各原料混合造粒后的粒子均在210℃下压制成厚度为1mm的薄片，通过雾度/透光率测试仪对薄片进行透光率和雾度的测试。

表2为透光率及雾度性能测试结果

根据透光率及雾度性能测试结果表明，本发明制备的一次性塑料杯具有较高的透光率和较低的雾度。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，并非对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种一次性塑料杯，其特征在于：按照质量份数计，具体包括以下组分：透明聚丙烯60～80份、增韧剂4～6份、抗氧剂1～2份、稳定剂0.5～2份、填料1～3份以及润滑剂0.5～1.5份，所述透明聚丙烯的制备方法包括：1）向干燥、无空气的容器中加入6～10g马来海松酸酐，15～20g正戊醇、1.5～2g对甲苯磺酸，100～120mL正庚烷，加料结束后开启搅拌加热，搅拌温度控制在110～130℃，搅拌时间为8～10h；2）搅拌结束后，停止加热，当温度降至室温后，将容器中液体转移至分液漏斗中，水洗4～6次，弃去下层液体，然后上层液体转移至Schlenk瓶中，50℃下抽真空除去正戊醇和正庚烷，得到马来海松酸三正戊酯；3)取一洁净的Schlenk瓶，排尽Schlenk瓶中的空气和水蒸气后，加入2～3g无水氯化镁，30～50mL正癸烷，8～10mL异辛醇，130～150℃反应3～5h，冷却至室温后，加入30～40mL四氯化碳，再继续升温至130～150℃反应3～5h，反应结束待稳定降至50℃，加入0.5～2mL步骤2制备的海松酸三正戊酯，升温至100～110℃后继续反应2～3h，冷却至室温，静置过滤，再通过正己烷洗涤至滤液澄清，抽真空除去正己烷，得到聚丙烯催化剂；4）向无水无氧的反应釜中通入2～3kg液体丙烯，0.15MPa氢气，0.05～0.15g聚丙烯催化剂，升温至75～85℃聚合0.5～2h，聚合结束后烘干，即得透明聚丙烯。

2.根据权利要求1所述的一种一次性塑料杯，其特征在于：所述增韧剂至少包括高岭土、云母、硅灰石中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种一次性塑料杯，其特征在于：所述抗氧剂至少包括抗氧剂1010、抗氧剂DSTP中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种一次性塑料杯，其特征在于：所述稳定剂为有机锡稳定剂。

5.根据权利要求1所述的一种一次性塑料杯，其特征在于：所述填料至少包括重质型碳酸钙、二氧化硅中的一种。

6.根据权利要求1所述的一种一次性塑料，其特征在于：所述润滑剂为聚乙烯蜡或氧化聚乙烯蜡。

7.根据权利要求1所述的一种一次性塑料，其特征在于：按照质量份数计，具体包括以下组分：透明聚丙烯70份、增韧剂5.2份、抗氧剂1.6份、稳定剂1.4份、填料2份以及润滑剂1.3份。

8.一种根据权利要求1所述的一次性塑料杯的加工工艺，其特征在于：具体包括如下步骤：

步骤1、混料：按照配方量称取各物质，然后熔融透明聚丙烯，再依次加入增韧剂、抗氧剂、稳定剂、填料以及润滑剂搅拌均匀；

步骤2、造粒：将经过步骤1混合均匀的混合料加入到造粒机中熔融造粒；

步骤3、预热：经过步骤2造粒的粒子加入到注射机料斗中，清理模具型芯、型腔，并喷上脱模剂，80～120℃下进行预热，然后合模并锁紧模具；

步骤4、注射：控制注射温度在280～320℃，注射压力为100～130MPa，然后冲模、保压、冷却定型，保压力控制在100～120MPa，保压时间为30～90s；

步骤5、脱模：冷却定型后进行脱模；

步骤6、后处理：去除毛刺，得到成品一次性塑料杯。