CN112011102B - 一种高强度塑料盆的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及塑料盆制作领域，尤其涉及一种高强度塑料盆的制造方法。该方法包括：纤维纯化、纤维负载纳米颗粒、橡胶包覆填充物的制备、橡胶填充物活化、塑料盆定型。本发明通过聚氯乙烯和纤维之间的二氧化硅、氧化镧嵌合，提高塑料中的分子网络密集度，进而达到增强塑料的目的，使得制备出来的塑料盆分子网络更为立体，表面晶体排列更为紧实，有效提高了塑料盆的稳定性和强度。

Description

一种高强度塑料盆的制造方法
技术领域
本发明涉及塑料盆制作领域，尤其涉及一种高强度塑料盆的制造方法。
背景技术
塑料盆是人们生活中常见的物品，使用频率高，使用场景多，比如在生活中盛放水、栽培植物、运送物料时会面对不同的环境因素，使得塑料盆会面临各种机械损伤，导致盆身的破裂，影响塑料盆的继续使用。对此，现有研究中关于提高塑料盆的强度来应对塑料盆破裂的技术很多，如专利号为CN201911023413.0的一种高强度防收缩花盆的材料及其制备方法；采用聚乙烯、苎麻纤维、竹粉、胶黏剂、偶联剂、固化剂、抗氧剂、脱模剂，经施加压力、升温，得到半成品，再经裁剪、盆底部打孔、盆侧壁印花，制成花盆成品，但是其制作中对于盆体本身材料的黏合度没有深入改性，降低了塑料盆的耐用性。又如专利号为CN201911298920.5一种浴盆的制作方法，通过使用330N(2000～6000分子量)聚醚多元醇50％～90％、3630或者3628(2000～6000分子量)白聚醚10％～40％、发泡剂15％～25％、乙二醇2％～10％、聚氨酯A33催化剂0.2％～1.5％、DMEA胺中和剂0.2％～1.5％、硅油0.1％～0.8％制作而成，但是由于强调弹性大量使用高聚物，没有进行适当的填充使得浴盆的强度降低。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足，提供了一种高强度塑料盆的制造方法，以提高塑料盆的强度，使得制备出来的塑料盆可以适用于多种场景，该方法包括以下步骤：
(1)纤维纯化
将剑麻纤维、尼龙纤维放入酸溶液中，在20-30℃浸泡30-50min，再用600-900W的微波将混合液温度加热到40-50℃，保温3-5min，然后将剑麻纤维、尼龙纤维取出，放入其质量5-8倍的清水中浸泡15-30min，将剑麻纤维、尼龙纤维取出用流速5-8cm/s的清水冲洗30-50s，在50-55℃下烘干即得改性纤维；
(2)纤维负载纳米颗粒
将纳米二氧化硅、聚氯乙烯、氧化镧按照质量比1:15-20:0.05-0.08混合，加热至融化，以800-900r/min的转速搅拌30-80min，得到膜液，将上一步处理好的改性纤维浸没到膜液中，继续搅拌20-30min得到纤维共混体；
(3)橡胶包覆填充物的制备
将丁晴橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶按照质量比3-5:8-12:1-3混合，加热至熔融得到橡胶基体，在1000-2000r/min转速下，加入超细膨润土、超细碳酸钙、硫粉，继续搅拌1-2h，降温凝固10-15h，再将温度升至200-300℃，保温2-3h，降温凝固后，将混合物粉碎为200-300目的粉末，再将粉末超微粉碎即得橡胶包覆填充物；
(4)橡胶填充物活化
将橡胶包覆填充物到电力槽中，在50-60℃、压强10-15Pa下，调节电压130-150V、电流2-2.5A，电离30-50min；将温度降低到40-45℃、压强调整为20-30Pa，在电压180-220V、电流1-1.3A下电离处理8-10min，同时施加600-700W的超声波处理，将橡胶包覆填充物浸泡到其质量20-25倍的纯净水中，浸泡20-30min，减压干燥即可；
(5)塑料盆定型
在纤维共混体中加入活化后的橡胶包覆填充物、丙烯酸树脂、碳酸氢钡混合均匀，倒入模具中冷却定型得到塑料盆。
进一步的，步骤(1)中，所述剑麻纤维、尼龙纤维、酸溶液的质量比为1-3:4-6:15-18。
进一步的，步骤(1)中，所述酸溶液的制备方法为：以质量份计，将1-3份硫酸、0.1-0.3份高氯酸、20-30份清水混合均匀即可；所述硫酸的质量分数为20-30％；所述高氯酸的浓度为5-8％。
进一步的，步骤(2)中，所述改性纤维和膜液的质量比为1:12-13。
进一步的，步骤(3)中，所述橡胶基体与超细膨润土、超细碳酸钙、硫粉的质量比为6-10:1-2:1-1.5:0.1-0.3。
进一步的，步骤(5)中，所述纤维共混体、橡胶包覆填充物、丙烯酸树脂、碳酸氢钡的质量比为10:0.5-0.8:0.1-0.2:0.1-0.15。
本发明的有益效果：
本发明利用天然纤维在酸溶液中不稳定的特点，通过硫酸和高氯酸溶液的腐蚀，让剑麻纤维软化，并且在微波作用下，酸溶液对剑麻的作用更为迅速，同时，也使得尼龙纤维表面被腐蚀的更为粗糙，可以强化剑麻纤维与尼龙纤维的交联。而且，将纳米二氧化硅、聚氯乙烯、氧化镧混合后，剑麻纤维与尼龙纤维对于二氧化硅的吸附更强，利用氧化镧的镧原子的化学活泼性强的特点，促进二氧化硅表面的氢键和剑麻纤维与尼龙纤维的键位结合，使得聚氯乙烯和纤维之间的粘附性更好，通过聚氯乙烯和纤维之间的二氧化硅、氧化镧嵌合，提高塑料中的分子网络密集度，进而达到增强塑料的目的。
本发明通过使用丁晴橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶混合，加入超细膨润土、超细碳酸钙、硫粉混合再超微粉碎，有效降低了直接使用超细膨润土、超细碳酸钙、硫粉造成粉体大量共聚的现象，显著提高了超细膨润土、超细碳酸钙、硫粉在塑料中的分散度。而且制成的橡胶包覆填充物再经过超声波震荡下的电离活化，使得橡胶包覆填充物表面活性基团更多，在与纤维共混体中加入橡胶包覆填充物、丙烯酸树脂、碳酸氢钡混合时，纤维和聚氯乙烯整体对于橡胶包覆填充物的吸附性更强，可以填充更多的分子链空隙，使得制备出来的塑料盆分子网络更为立体，表面晶体排列更为紧实，有效提高了塑料盆的稳定性和强度。
具体实施方式
实施例1
一种高强度塑料盆的制造方法，包括以下步骤：
(1)纤维纯化
将剑麻纤维、尼龙纤维放入酸溶液中，在20℃浸泡30min，再用600W的微波将混合液温度加热到40℃，保温3min，然后将剑麻纤维、尼龙纤维取出，放入其质量5倍的清水中浸泡15min，将剑麻纤维、尼龙纤维取出用流速5cm/s的清水冲洗30s，在50℃下烘干即得改性纤维；所述剑麻纤维、尼龙纤维、酸溶液的质量比为1:4:15，所述酸溶液的制备方法为：以质量份计，将1份硫酸、0.1份高氯酸、20份清水混合均匀即可；所述硫酸的质量分数为20％；所述高氯酸的浓度为5％；
(2)纤维负载纳米颗粒
将纳米二氧化硅、聚氯乙烯、氧化镧按照质量比1:15:0.05混合，加热至融化，以800r/min的转速搅拌30min，得到膜液，将上一步处理好的改性纤维浸没到膜液中，继续搅拌20min得到纤维共混体；所述改性纤维和膜液的质量比为1:12；
(3)橡胶包覆填充物的制备
将丁晴橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶按照质量比3:8:1混合，加热至熔融得到橡胶基体，在1000r/min转速下，加入超细膨润土、超细碳酸钙、硫粉，继续搅拌1h，降温凝固10h，再将温度升至200℃，保温2h，降温凝固后，将混合物粉碎为200目的粉末，再将粉末超微粉碎即得橡胶包膜填充物；所述橡胶基体与超细膨润土、超细碳酸钙、硫粉的质量比为6:1:1:0.1；
(4)橡胶填充物活化
将橡胶包覆填充物到电力槽中，在50℃、压强10Pa下，调节电压130V、电流2A，电离30min；将温度降低到40℃、压强调整为20Pa，在电压180V、电流1A下电离处理8min，同时施加600W的超声波处理，将橡胶包覆填充物浸泡到其质量20倍的纯净水中，浸泡20min，减压干燥即可；
(5)塑料盆定型
在纤维共混体中加入活化后的橡胶包覆填充物、丙烯酸树脂、碳酸氢钡混合均匀，倒入模具中冷却定型得到塑料盆；所述纤维共混体、橡胶包覆填充物、丙烯酸树脂、碳酸氢钡的质量比为10:0.5:0.1:0.1。
实施例2
一种高强度塑料盆的制造方法，包括以下步骤：
(1)纤维纯化
将剑麻纤维、尼龙纤维放入酸溶液中，在30℃浸泡50min，再用900W的微波将混合液温度加热到50℃，保温5min，然后将剑麻纤维、尼龙纤维取出，放入其质量8倍的清水中浸泡30min，将剑麻纤维、尼龙纤维取出用流速8cm/s的清水冲洗50s，在55℃下烘干即得改性纤维；所述剑麻纤维、尼龙纤维、酸溶液的质量比为3:6:18，所述酸溶液的制备方法为：以质量份计，将3份硫酸、0.3份高氯酸、30份清水混合均匀即可；所述硫酸的质量分数为30％；所述高氯酸的浓度为8％；
(2)纤维负载纳米颗粒
将纳米二氧化硅、聚氯乙烯、氧化镧按照质量比1:20:0.08混合，加热至融化，以900r/min的转速搅拌80min，得到膜液，将上一步处理好的改性纤维浸没到膜液中，继续搅拌30min得到纤维共混体；所述改性纤维和膜液的质量比为1:13；
(3)橡胶包覆填充物的制备
将丁晴橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶按照质量比5:12:3混合，加热至熔融得到橡胶基体，在2000r/min转速下，加入超细膨润土、超细碳酸钙、硫粉，继续搅拌2h，降温凝固15h，再将温度升至300℃，保温3h，降温凝固后，将混合物粉碎为300目的粉末，再将粉末超微粉碎即得橡胶包膜填充物；所述橡胶基体与超细膨润土、超细碳酸钙、硫粉的质量比为10:2:1.5:0.3；
4)橡胶填充物活化
将橡胶包覆填充物到电力槽中，在60℃、压强15Pa下，调节电压150V、电流2.5A，电离50min；将温度降低到45℃、压强调整为30Pa，在电压220V、电流1.3A下电离处理10min，同时施加700W的超声波处理，将橡胶包覆填充物浸泡到其质量25倍的纯净水中，浸泡30min，减压干燥即可；
(4)塑料盆定型
在纤维共混体中加入活化后的橡胶包覆填充物、丙烯酸树脂、碳酸氢钡混合均匀，倒入模具中冷却定型得到塑料盆；所述纤维共混体、橡胶包覆填充物、丙烯酸树脂、碳酸氢钡的质量比为10:0.8:0.2:0.15。
实施例3
一种高强度塑料盆的制造方法，包括以下步骤：
(1)纤维纯化
将剑麻纤维、尼龙纤维放入酸溶液中，在25℃浸泡40min，再用900W的微波将混合液温度加热到40℃，保温5min，然后将剑麻纤维、尼龙纤维取出，放入其质量8倍的清水中浸泡15min，将剑麻纤维、尼龙纤维取出用流速8cm/s的清水冲洗30s，在55℃下烘干即得改性纤维；所述剑麻纤维、尼龙纤维、酸溶液的质量比为3:4:18，所述酸溶液的制备方法为：以质量份计，将3份硫酸、0.1份高氯酸、20份清水混合均匀即可；所述硫酸的质量分数为27％；所述高氯酸的浓度为6％；
(2)纤维负载纳米颗粒
将纳米二氧化硅、聚氯乙烯、氧化镧按照质量比1:20:0.05混合，加热至融化，以900r/min的转速搅拌30min，得到膜液，将上一步处理好的改性纤维浸没到膜液中，继续搅拌30min得到纤维共混体；所述改性纤维和膜液的质量比为1:12；
(3)橡胶包覆填充物的制备
将丁晴橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶按照质量比5:8:3混合，加热至熔融得到橡胶基体，在1000r/min转速下，加入超细膨润土、超细碳酸钙、硫粉，继续搅拌2h，降温凝固10h，再将温度升至300℃，保温2h，降温凝固后，将混合物粉碎为300目的粉末，再将粉末超微粉碎即得橡胶包膜填充物；所述橡胶基体与超细膨润土、超细碳酸钙、硫粉的质量比为6:2:1:0.3；
4)橡胶填充物活化
将橡胶包覆填充物到电力槽中，在60℃、压强10Pa下，调节电压150V、电流2A，电离50min；将温度降低到40℃、压强调整为30Pa，在电压180V、电流1.3A下电离处理8min，同时施加700W的超声波处理，将橡胶包覆填充物浸泡到其质量20倍的纯净水中，浸泡30min，减压干燥即可；
(5)塑料盆定型
在纤维共混体中加入活化后的橡胶包覆填充物、丙烯酸树脂、碳酸氢钡混合均匀，倒入模具中冷却定型得到塑料盆；所述纤维共混体、橡胶包覆填充物、丙烯酸树脂、碳酸氢钡的质量比为10:0.7:0.16:0.13。
为验证本发明效果，设置如下对比例：
对比例1 与实施例1的区别是步骤(1)未经微波处理；
对比例2 与实施例1的区别是步骤(1)酸溶液中未加硫酸；
对比例3 与实施例1的区别是步骤(1)酸溶液中未加高氯酸；
对比例4 与实施例1的区别是步骤(2)中未加纳米二氧化硅；
对比例5 与实施例1的区别是步骤(2)中未加氧化镧；
对比例6 与实施例1的区别是步骤(3)中未加超细膨润土；
对比例7 与实施例1的区别是不使用活化后的橡胶包覆填充物；
对比例8 与实施例1的区别是步骤(4)中未经超声波处理。
实验例
分别按照实施例1-3、对比例1-7制作塑料盆，将塑料盆在老化箱中60℃下老化8h，再将塑料盆置于5％氢氧化钠中浸泡5h，检测各组塑料盆的性能。
实验结果：
悬冲冲击强度kJ/m<sup>2</sup> 拉伸断裂能力MPa 弯曲强度kJ/kg
实施例1 71.53 19.86 156.24
实施例2 73.46 18.53 154.39
实施例3 72.12 18.37 157.04
对比例1 65.18 14.97 144.87
对比例2 64.64 13.35 145.33
对比例3 63.74 13.98l 141.17
对比例4 63.66 12.71 142.95
对比例5 60.24 13.70 142.15
对比例6 61.66 14.41 141.29
对比例7 60.13 12.55 139.65
对比例8 63.79 15.17 144.78
由表可以看出，经老化和碱液处理后，使用本发明方法制造出来的塑料盆，其悬冲冲击强度超过71kJ/m2，拉伸断裂能力超过18MPa，弯曲强度超过154kJ/kg，所以本发明塑料盆强度高，性能稳定，适合于多种场景中的运用。

Claims (6)

1.一种高强度塑料盆的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)纤维纯化
将剑麻纤维、尼龙纤维放入酸溶液中，在20-30℃浸泡30-50min，再用600-900W的微波将混合液温度加热到40-50℃，保温3-5min，然后将剑麻纤维、尼龙纤维取出，放入其质量5-8倍的清水中浸泡15-30min，将剑麻纤维、尼龙纤维取出用流速5-8cm/s的清水冲洗30-50s，在50-55℃下烘干即得改性纤维；
(2)纤维负载纳米颗粒
将纳米二氧化硅、聚氯乙烯、氧化镧按照质量比1:15-20:0.05-0.08混合，加热至融化，以800-900r/min的转速搅拌30-80min，得到膜液，将上一步处理好的改性纤维浸没到膜液中，继续搅拌20-30min得到纤维共混体；
(3)橡胶包覆填充物的制备
将丁腈 橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶按照质量比3-5:8-12:1-3混合，加热至熔融得到橡胶基体，在1000-2000r/min转速下，加入超细膨润土、超细碳酸钙、硫粉，继续搅拌1-2h，降温凝固10-15h，再将温度升至200-300℃，保温2-3h，降温凝固后，将混合物粉碎为200-300目的粉末，再将粉末超微粉碎即得橡胶包覆填充物；
(4)橡胶填充物活化
将橡胶包覆填充物到电力槽中，在50-60℃、压强10-15Pa下，调节电压130-150V、电流2-2.5A，电离30-50min；将温度降低到40-45℃、压强调整为20-30Pa，在电压180-220V、电流1-1.3A下电离处理8-10min，同时施加600-700W的超声波处理，将橡胶包覆填充物浸泡到其质量20-25倍的纯净水中，浸泡20-30min，减压干燥即可；
(5)塑料盆定型
在纤维共混体中加入活化后的橡胶包覆填充物、丙烯酸树脂、碳酸氢钡混合均匀，倒入模具中冷却定型得到塑料盆。
2.如权利要求1所述的高强度塑料盆的制造方法，其特征在于，步骤(1)中，所述剑麻纤维、尼龙纤维、酸溶液的质量比为1-3:4-6:15-18。
3.如权利要求1所述的高强度塑料盆的制造方法，其特征在于，步骤(1)中，所述酸溶液的制备方法为：以质量份计，将1-3份硫酸、0.1-0.3份高氯酸、20-30份清水混合均匀即可；所述硫酸的质量分数为20-30％；所述高氯酸的浓度为5-8％。
4.如权利要求1所述的高强度塑料盆的制造方法，其特征在于，步骤(2)中，所述改性纤维和膜液的质量比为1:12-13。
5.如权利要求1所述的高强度塑料盆的制造方法，其特征在于，步骤(3)中，所述橡胶基体与超细膨润土、超细碳酸钙、硫粉的质量比为6-10:1-2:1-1.5:0.1-0.3。
6.如权利要求1所述的高强度塑料盆的制造方法，其特征在于，步骤(5)中，所述纤维共混体、橡胶包覆填充物、丙烯酸树脂、碳酸氢钡的质量比为10:0.5-0.8:0.1-0.2:0.1-0.15。
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