CN112812445B - 石塑箱改性母粒、其制备方法及所得产品 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种石塑箱改性母粒、其制备方法及所得产品，属于改性材料技术领域。该石塑箱改性母粒由以下重量份的组分制备而成：纳米碳酸钙40‑50份、纳米滑石粉20‑30份、复合改性高溶脂聚丙烯树脂0.5‑2份、聚丙烯共聚树脂10‑16份、聚丙烯均聚树脂3‑5份、偶联剂0.3‑1.5份、增韧剂POE5‑10份和润滑剂1‑3份。本发明提供的石塑箱改性母粒添加到石塑箱中后，一方面大幅度地提高了石塑箱的强度、韧性、抗压、防震、耐撕裂及容易成型的功能，另一方面提高了石塑箱的防水、防潮、锁鲜的功能。利用本发明提供的石塑箱改性母粒制成的石塑箱可有效替代传统的瓦楞纸箱，不仅经济成本低、功能强，且环境友好。

Description

石塑箱改性母粒、其制备方法及所得产品
技术领域
本发明属于改性材料技术领域，尤其涉及一种石塑箱改性母粒、其制备方法及所得产品。
背景技术
由于我国林木资源有限，纸浆产量无法满足使用需求，而且利用纸浆在生产纸板时，其工艺复杂，资源和能源消耗量大，水、电力、燃料和原生木浆等均需要按照工艺要求添加，因此纸板生产存在的环境和能源问题已成为严重的社会问题。传统的纸箱不防水、不防潮、抗压能力差、撕裂性差、锁鲜效果差，因此提出了利用石塑箱代替传统纸箱的方案。
石塑箱可具有环保、防水防潮、锁鲜、抗压能力强的优势，但目前市面上提及的石塑箱并不是真正意义上的石塑箱，而只是钙塑箱。所谓的钙塑箱由聚丙烯树脂原料以及填充母粒加工而成，由于填充母粒仅能实现15％-30％的添加，因此被业界称为“填充料”。在这种聚丙烯树脂原料为主原料，填充母粒为辅原料的情况下，其分散和塑化效果并不稳定。此外在印刷工艺上，水墨印刷工艺很难达到传统纸箱的效果，钙塑箱树脂含量太高，水墨吸附性差，速干时间长，产量低，容易脱落，因此，钙塑箱虽具有防水、防潮、抗压、防震、防油渍、耐腐蚀等特点，但手感一般、不易折箱、印刷色调图案单一、容易发脆，边角处撕裂性差、成本高、不经济，随着聚丙烯树脂原料价格的波动，成本控制不稳定，市场价格高于传统纸箱的2倍以上。因此，如何提供真正意义上的石塑箱，使其在保证经济成本低的前提下，还能具有良好的性能，这是本领域需要解决的事情。
发明内容
本发明提供了一种石塑箱改性母粒、其制备方法及所得产品，所得母粒在添加到石塑箱中后，一方面大幅度地提高了石塑箱的强度、韧性、抗压、防震、耐撕裂及容易成型的功能，另一方面提高了石塑箱的防水、防潮、锁鲜的功能。利用本发明提供的石塑箱改性母粒制成的石塑箱可有效替代传统的瓦楞纸箱，不仅经济成本低、功能强，且环境友好。
为了达到上述目的，本发明提供了一种石塑箱改性母粒，由以下重量份的组分制备而成：
纳米碳酸钙40-50份、纳米滑石粉20-30份、复合改性高溶脂聚丙烯树脂0.5-2份、聚丙烯共聚树脂10-16份、聚丙烯均聚树脂3-5份、偶联剂0.3-1.5份、增韧剂POE弹性体5-10份和润滑剂1-3份。
作为优选，所述复合改性高溶脂聚丙烯树脂由聚丙烯粉料90-100份、过氧化物二叔丁基1.0-1.8份和抗氧化剂0.8-1.5份组成。
作为优选，所述复合改性高溶脂聚丙烯树脂通过下述方法制备得到：
于低速混料机在低转速下按照重量份及聚丙烯粉料、过氧化物二叔丁基和抗氧化剂的顺序先后加入双螺杆挤出机中，高温高速剪切后，送入单螺杆挤出机中进行降温挤出，成型拉条、切断。
作为优选，低速混料机的转速为100-150rpm，于双螺杆挤出机中高温剪切时间为3-4min，于单螺杆挤出机中的混合时间为1-3min。
作为优选，双螺杆挤出温度为：第一区235-240℃、第二区235-240℃、第三区230-235℃、第四区225-230℃、第五区200-210℃、第六区190-200℃、第七区180-170℃、第八区170-160℃、第九区140-150℃、第十区130-140℃、机头第一区125-135℃和机头第二区130-140℃；
单螺杆挤出温度为：第一区160-170℃、第二区155-165℃、第三区150-160℃、第四区145-155℃、第五区140-150℃和第六区140-150℃。
作为优选，所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸脂偶联剂；
所述润滑剂为聚乙烯蜡和石蜡的混合物，其重量比为(0.5-1)：(0.5-1.5)。
作为优选，所述纳米碳酸钙的目数为1800-2500，所述纳米滑石粉目数为2000-2500。
本发明还提供了一种根据上述任一项技术方案所述的石塑箱改性母粒的制备方法，包括以下步骤：
按重量份将纳米碳酸钙、纳米滑石粉于高速混合机中混合，待温度达到100-106℃，充分烘干混合料粉中的水分，得到物料1；
向物料1中加入偶联剂，混合搅拌2-3min，待温度达到110-115℃，得到物料2；
向物料2中加入增韧剂POE和润滑剂，混合搅拌1-3min，待温度达到110-115℃，得到物料3；
向物料3中加入复合改性高溶脂聚丙烯树脂、聚丙烯共聚树脂、聚丙烯均聚树脂，混合搅拌5-7min，待温度达到120-140℃，得到物料4；
打开放料口，放料冷却，将冷却后的物料4从主喂料口、加入平行双螺杆挤出机中造粒，并采用风冷输送带拉条切粒、干燥筛选，得到石塑箱改性母粒。
作为优选，双螺杆挤出机的匀速喂料转速为150-200rpm，螺杆转速为380-450rpm，真空压力为2Mpa；高速混合机的转速为300-500rpm。
本发明还提供了一种石塑板，其采用根据上述任一项技术方案所述的石塑箱改性母粒制备得到。
本发明还提供了一种石塑箱，其采用根据上述任一项技术方案所述的石塑箱改性母粒或采用上述技术方案所述的石塑板制备得到。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
1、本发明提供的石塑箱改性母粒以使用碳酸钙、滑石粉等常规采矿产生的固体废物为主要原料，在实现废物再利用的同时，可实现采矿等高污染行业绿色循环转型的目的。
2、本发明提供的石塑箱改性母粒在添加到石塑箱中后，一方面大幅度地提高了石塑箱的强度、韧性、抗压、防震、耐撕裂及折箱成型功能，另一方面提高了石塑箱的防水、防潮、锁鲜功能，弥补了传统纸箱市场的不足，降低了破损率，并且保护了环境。
3、利用本发明提供的石塑箱改性母粒制成的石塑箱可以替代传统的瓦楞纸箱，由于生产过程中只使用电能，不涉及木浆纸的耗能、耗水及废水污染问题，因此经济成本低，且环境友好。
具体实施方式
下面将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没有做出创造性劳动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。
本发明实施例提供了一种石塑箱改性母粒，由以下重量份的组分制备而成：
纳米碳酸钙40-50份、纳米滑石粉20-30份、复合改性高溶脂聚丙烯树脂0.5-2份、聚丙烯共聚树脂10-16份、聚丙烯均聚树脂3-5份、偶联剂0.3-1.5份、增韧剂POE弹性体5-10份和润滑剂1-3份。
上述石塑箱改性母粒配方中，以纳米碳酸钙和纳米滑石粉等常规采矿产生的固体废物为主要原料，目的在于成本低，提高产品的硬度和强度；以聚丙烯共聚树脂、聚丙烯均聚树脂和复合改性高溶脂聚丙烯树脂为辅助原料，目的在于提高石粉与聚丙烯树脂的相融性；以偶联剂、增韧剂和润滑剂为功能助剂，目的在于提高整体的分散性、包覆性和分散性。
基于上述配方所得到的石塑箱改性母粒既实现了废物再利用的目的，同时还实现了采矿等高污染行业向绿色循环转型的目的。利用所得石塑箱改性母粒制备石塑箱一方面可大幅度提高石塑箱的强度、韧性、抗压、防震、撕裂强及折箱成型功能，提升印刷效果，另一方面还可提高石塑箱的防水、防潮、锁鲜功能，弥补了传统纸箱市场的不足，降低了破损率，并且保护了环境。
可以理解的是，在制备石塑箱改性母粒时，对于配方中各组分所加入的重量份本领域技术人员可根据实际情况在上述范围内进行调节，例如所加入的纳米碳酸钙的重量份还可以为41、42、43、44、45、46、47、48、49份或上述范围内的任意点值，纳米碳酸钙的重量份还可以为21、22、23、24、25、26、27、28、29份或上述范围内的任意点值，复合改性高溶脂聚丙烯树脂的重量份还可以为0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9份或上述范围内的任意点值，聚丙烯共聚树脂的重量份还可以为11、12、13、14、15份或上述范围内的任意点值，聚丙烯均聚树脂的重量份还可以为3.5、4、4.5份或上述范围内的任意点值，偶联剂0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.1、1.2、1.3、1.4份或上述范围内的任意点值，增韧剂POE的重量份还可以为6、7、8、9份或上述范围内的任意点值，润滑剂的重量份还可以为1.5、2、2.5份或上述范围内的任意点值。
为了确保利用所得石塑箱改性母粒在制备石塑箱时能够获得石塑箱的预期性能，配方中各组分所加入的重量份均应保证在上述范围内，过多或过少均不可，例如所加入的纳米碳酸钙和纳米滑石粉的重量份如果过多，则产品的强度和脆性增大，容易折断，在产品的加工过程中，挤出机的挤出压力增大，物料的流动性减弱，分散效果差，石塑箱板材定型慢，产量低；如果过少，则产品的韧性强，不容易折断，在产品的加工过程中，挤出机的挤出压力小，物料的流动性强，分散效果好，韧性强，成型工艺差，材料成本高，实用性和经济效果差，产品价格是普通纸箱的2-3倍。所加入的聚丙烯共聚树脂和聚丙烯均聚树脂的重量份如果过多，则成本增加，石塑箱板材的韧性增强，石塑箱成型工艺差，不易印刷，水墨附着力差，容易掉色；如果过少，则石塑箱板材的韧性减弱，石塑箱板硬度太强，成型工艺差，不易折叠，表面光滑度差，水墨附着力差，容易掉色，没有质感。所加入的复合改性高溶脂聚丙烯树脂的重量份如果过多，则整体的石塑箱改性溶脂提高，石塑箱改性料强度降低，容易发脆，挤出机压力过小，模具整体压力不够，成型困难；如果过少，则石塑箱改性溶脂也会降低，石塑箱改性料分散不均匀，包覆不完全，容易发脆，挤出机压力增大，产量低，模具的型腔流速不够，成型困难。
在一优选实施例中，所述复合改性高溶脂聚丙烯树脂由聚丙烯粉料90-100份、过氧化物二叔丁基1.0-1.8份和抗氧化剂0.8-1.5份组成。本实施例中，所加入的复合改性高溶脂聚丙烯树脂目的在于提高溶脂，将其加入高石粉的改性母粒配方中，可有效提高整体的流动性和分散性。可以理解的是，所加入的聚丙烯粉料的重量份还可以是91、92、93、94、95、96、97、98、99份或上述范围内的任意点值，过氧化物二叔丁基的重量份还可以是1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7份或上述范围内的任意点值，抗氧化剂的重量份还可以是0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4份或上述范围内的任意点值。
可以理解的是，上述实施例中所涉及的复合改性高溶脂聚丙烯树脂对于改性母粒配方具有高选择性，从其配方中可看出，该复合改性高溶脂聚丙烯树脂由聚丙烯粉料、过氧化物二叔丁基和抗氧化剂组成，其中，主成分聚丙烯粉料与改性母粒配方中的主要原料相同，过氧化物二叔丁基其作用在于随着聚丙烯分子链的断裂，分子量降低，聚丙烯的流动性增加，熔体流动速率提高，使过氧化物物完全耗尽，不再产生自由基，从而使聚丙烯分子量降解到较低到一定的数值，同时粘度也相应的降低，结合后续特定的制备工艺，使其中多余的过氧化物二叔丁基有效去除。也就是说，基于上述特定配方制备得到的复合改性高溶脂聚丙烯树脂在改性母粒配方中引入额外成分的前提下，即可提高改性母粒配方整体的流动性。(不通顺)
在一优选实施例中，所述复合改性高溶脂聚丙烯树脂通过下述方法制备得到：于低速混料机在低转速下按照重量份及聚丙烯粉料、过氧化物二叔丁基和抗氧化剂的顺序先后加入双螺杆挤出机中，高温高速剪切后，送入单螺杆挤出机中进行降温挤出，混合充分后，成型拉条、切断。
上述制备方法中，采用特定的双螺杆挤出和单螺杆挤出双阶组合，其中，双螺杆挤出时的温度相对较高，配合高强剪切螺纹组合块完全过氧化物反应，产生自由基，使自由基攻击聚丙烯分子链上的叔碳原子，使聚丙烯自由基分子链断裂，单螺杆挤出过程时温度相对较低，其承接双螺杆挤出后的过渡降温，目的在于弥补双螺杆挤出时的过氧化物反应不完全，最终实现使过氧化物物完全耗尽，不在产生自由基，从而使聚丙烯分子量降解到较低到一定的数值从而提高流动性。
在一优选实施例中，低速的转速为100-150rpm，于双螺杆挤出机中高温高速剪切时间为3-4min，于单螺杆挤出机中的混合挤出时间为1-3min。
在一优选实施例中，双螺杆挤出温度为：第一区235-240℃、第二区235-240℃、第三区230-235℃、第四区225-230℃、第五区200-210℃、第六区190-200℃、第七区180-170℃、第八区170-160℃、第九区140-150℃、第十区130-140℃、机头第一区125-135℃和机头第二区130-140℃；
单螺杆挤出温度为：第一区160-170℃、第二区155-165℃、第三区150-160℃、第四区145-155℃、第五区140-150℃和第六区140-150℃。
在一优选实施例中，所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸脂偶联剂；所述润滑剂为聚乙烯蜡和石蜡的混合物，其重量比为(0.5-1)：(0.5-1.5)。
上述实施例中，润滑剂为聚乙烯蜡和石蜡的混合物，石蜡的主要成分为直链烷烃，可有效改善石塑箱母料的加工性能和表面光泽性。PE蜡是低分子量的聚乙烯，分子量一般2000-5000左右，石蜡为碳原子数约为18-30的烃类混合物，主要组分为直链烷烃(约为80％-95％)，具有粘度低、软化点高、硬度好等性能，热稳定性好，高温挥发性低，分散性强，既有极优的外部润滑性，又有较强的内部润滑作用，可改善石塑箱母料加工性能、表面光泽性、润滑性和热稳定性。可以理解的是，上述润滑剂中，各组分的重量比还可以为1:1、0.5:1、1:3、0.8:0.5、0.8:1、0.8:1.5、1:0.5、1:1.5或上述范围内的任意比值。
在一优选实施例中，所述纳米碳酸钙的目数为1800-2500，所述纳米滑石粉目数为2000-2500。可以理解的是，将纳米碳酸钙和纳米滑石粉的目数限定在上述范围内，其目的在于该目数下的纳米碳酸钙结构简单，堆积体积小，粒度细、均匀、白度高、吸油值低，具有良好的平滑性、流动性好，对水墨吸收性强，撕裂、压缩变形和耐屈性能都比一般碳酸钙强。进一步，由于滑石的结晶构造是呈层状的，所以具有易分裂成鳞片的趋向和特殊的滑润性。
本发明实施例还提供了一种根据上述实施例所述的石塑箱改性母粒的制备方法，包括以下步骤：
按重量份将纳米碳酸钙、纳米滑石粉于高速混合机中混合，待温度达到105℃，充分烘干混合料粉中的水分，得到物料1；
向物料1中加入偶联剂，混合搅拌2-3min，待温度达到110-115℃，得到物料2；
向物料2中加入增韧剂POE和润滑剂，混合搅拌1-3min，待温度达到110-115℃，得到物料3；
向物料3中加入复合改性高溶脂聚丙烯树脂、聚丙烯共聚树脂、聚丙烯均聚树脂，混合搅拌5-7min，待温度达到120-140℃，得到物料4；
打开放料口，放料冷却，将冷却后的物料4从主喂料口、加入平行双螺杆挤出机中造粒，并采用风冷输送带拉条切粒、干燥筛选，得到石塑箱改性母粒。
上述方法中，石塑箱改性母粒通过在先加入主要原料(纳米碳酸钙和纳米滑石粉)，随后加入功能助剂(偶联剂、增韧剂POE弹性体和润滑剂)提高原料的分散性、流动性和增韧剂，为辅助原料的加入奠定基础；再加入辅助原料(复合改性高溶脂聚丙烯树脂、聚丙烯共聚树脂、聚丙烯均聚树脂)，进一步提高整体的分散性、流动性和增韧性，最后通过挤出造粒制备得到。
这里说明的是，聚合物具有较长的分子链和较高的分子量，大分子结构具有较高的粘度，加工过程中的流动阻力来自两个方面，一是分子之间相互缠结影响其流动性，二是聚合物溶体与加工机械表面产生摩擦，这些摩擦使溶体流动性降低，严重摩擦会使表面粗糙，缺乏光泽。润滑剂的添加，使其减少摩擦，降低界面黏附等作用。其中，石蜡作为外润滑剂，是一种界面润滑，与聚合物的相容性小，加工过程中很容易从聚合物的内部移析到表面，极性基因向着金属的表面，通过物理吸附或者化学键形成一个润滑分子层，由于润滑剂的分子间的内能低，可以降低聚合物与设备表面的摩擦力，从而改善流动性。PE蜡作为内润滑剂，与聚合物有一定的相容性，在常温下一般很小，在高温下相容性增大，产生一定的增塑作用，削弱了聚合物分子之间的内聚力，减少摩擦，降低溶体的黏度，增加流动性。
此外，还引入POE与润滑剂发挥协同作用。POE是乙烯和辛烯的共聚物，是一种聚烯烃的弹性体，具有非常窄的分子量分布和一定的结晶度以及塑料的热塑性，其结构中结晶的乙烯链节作为物理交联点承受载荷。POE有辛烯的柔软链卷曲结构和结晶的乙烯链作为物理交联点，有优异的韧性和良好的加工性，POE分子结构中没有不饱和的双键，热稳定性强，光学性能及抗开裂优异。此外，POE的分子量分布窄，具有较好的流动性，与聚烯烃相容性好，随着POE的含量的增加，体系的冲击强度和断裂伸长率有很大的提高，与纳米碳酸钙和纳米滑石粉有较好的相容性，在一定的添加量下，弯曲模量和拉伸强度幅度变小。
还可以理解的是，上述制备方法中，将偶联剂的活化时间限定在2-3min内，是因为偶联剂的活化时间至关重要。如果活化得当，则在树脂加工过程中，可降低合成树脂溶体的黏度，改善填充剂的分散，提高加工性能，进而使制品获得良好的表面质量及力学性能。反之，则不能达到相应性能。具体的，将活化时间限定在上述时间范围内，则偶联剂可充当分子桥梁，改善无机物与有机物的界面作用，活化处理无机粉体，增加无机粉体与有机粉体的相容性、包覆性，反之，如果活化时间不够或过长，则影响其活化效果。
再者，在上述步骤中，对于增韧剂POE在加入后的活化温度也至关重要，将其温度限定在110-115℃之间，这样可使树脂膨化变大，能够完全包覆表面活化好的纳米碳酸钙、纳米滑石粉体和润滑剂，并且在110-115℃下活化后，可使所得物料具有极优的内外部润滑包覆性能，热稳定性好、高温挥发性低、分散性强，反之，如果活化温度过低或过高，则影响整体的润滑包覆性能。
在一优选实施例中，平行双螺杆挤出机的匀速喂料转速为150-200rpm，螺杆转速为380-450rpm，真空压力为2Mpa；高速混合机的转速为300-500rpm。
本发明实施例还提供了一种石塑箱，其采用根据上述实施例所述的石塑箱改性母粒制备得到。利用所得石塑箱改性母粒制备的石塑箱一方面可大幅度提高石塑箱的强度、韧性、抗压、防震、撕裂强及成型功能，另一方面还可提高石塑箱的防水、防潮、锁鲜功能，弥补了传统纸箱市场的不足，降低了破损率，并且保护了环境。
可以理解的是，本发明提供的石塑箱原料取材于石头粉，成本低、更经济；其在在生产过程中经高温处理，不添加有害化学成分，不用化学药剂漂白，对人体无害；此外，该石塑箱可在紫外线作用下发生降解，不产生油焦和有毒气体，且残余物大部分为无机粉体(石头粉)，其含量最高可达70％，可有效减少白色污染。
实施例1
石塑箱改性母粒，由以下重量份的组分制备而成：纳米碳酸钙40份、纳米滑石粉30份、复合改性高溶脂聚丙烯树脂2份、聚丙烯共聚树脂10份、聚丙烯均聚树脂5份、硅烷偶联剂0.3份、增韧剂POE 5份和润滑剂1份。
制备方法：
向物料1中加入偶联剂，混合搅拌2-3min，待温度达到110-115℃，得到物料2；
向物料2中加入增韧剂POE和润滑剂，混合搅拌1-3min，待温度达到110-115℃，得到物料3；
向物料3中加入复合改性高溶脂聚丙烯树脂、聚丙烯共聚树脂、聚丙烯均聚树脂，混合搅拌5-7min，待温度达到120-140℃，得到物料4；
打开放料口，放料冷却，将冷却后的物料4从主喂料口、加入平行双螺杆挤出机中造粒，并采用风冷输送带拉条切粒、干燥筛选，得到石塑箱改性母粒。
实施例2
石塑箱改性母粒，由以下重量份的组分制备而成：纳米碳酸钙43份、纳米滑石粉28份、复合改性高溶脂聚丙烯树脂1.6份、聚丙烯共聚树脂12份、聚丙烯均聚树脂4.5份、硅烷偶联剂0.6份，增韧剂POE 6份和润滑剂1.5份。
制备方法同实施例1。
实施例3
石塑箱改性母粒，由以下重量份的组分制备而成：纳米碳酸钙45份、纳米滑石粉25份、复合改性高溶脂聚丙烯树脂1.2份、聚丙烯共聚树脂13份、聚丙烯均聚树脂4份、钛酸脂偶联剂0.9份、增韧剂POE 7份和润滑剂2份。
制备方法同实施例1。
实施例4
石塑箱改性母粒，由以下重量份的组分制备而成：纳米碳酸钙47份、纳米滑石粉23份、复合改性高溶脂聚丙烯树脂0.9份、聚丙烯共聚树脂15份、聚丙烯均聚树脂3.5份、硅烷偶联剂0.6份、增韧剂POE 8份和润滑剂2.5份。
制备方法同实施例1。
实施例5
石塑箱改性母粒，由以下重量份的组分制备而成：纳米碳酸钙50份、纳米滑石粉20份、复合改性高溶脂聚丙烯树脂0.5份、聚丙烯共聚树脂16份、聚丙烯均聚树脂3份、硅烷偶联剂0.3份、增韧剂POE 9份和润滑剂3份。
制备方法同实施例1。
对比例1(对比实施例1)
石塑箱改性母粒，由以下重量份的组分制备而成：纳米碳酸钙38份、纳米滑石粉32份、复合改性高溶脂聚丙烯树脂2份、聚丙烯共聚树脂10份、聚丙烯均聚树脂5份、硅烷偶联剂0.3份、增韧剂POE 5份和润滑剂1份。
制备方法同实施例1。
对比例2(对比实施例5)
石塑箱改性母粒，由以下重量份的组分制备而成：纳米碳酸钙52份、纳米滑石粉18份、复合改性高溶脂聚丙烯树脂0.5份、聚丙烯共聚树脂16份、聚丙烯均聚树脂3份、硅烷偶联剂0.3份、增韧剂POE 9份和润滑剂3份。
制备方法同实施例1。
对比例3(对比实施例1)
石塑箱改性母粒，由以下重量份的组分制备而成：纳米碳酸钙40份、纳米滑石粉30份、复合改性高溶脂聚丙烯树脂2.2份、聚丙烯共聚树脂10份、聚丙烯均聚树脂5份、硅烷偶联剂0.3份、增韧剂POE 5份和润滑剂1份。
制备方法同实施例1。
对比例4(对比实施例5)
石塑箱改性母粒，由以下重量份的组分制备而成：纳米碳酸钙50份、纳米滑石粉20份、复合改性高溶脂聚丙烯树脂0.3份、聚丙烯共聚树脂16份、聚丙烯均聚树脂3份、硅烷偶联剂0.3份、增韧剂POE 9份和润滑剂3份。
制备方法同实施例1。
对比例5(对比实施例1)
石塑箱改性母粒，由以下重量份的组分制备而成：纳米碳酸钙40份、纳米滑石粉30份、复合改性高溶脂聚丙烯树脂2份、聚丙烯共聚树脂8份、聚丙烯均聚树脂7份、硅烷偶联剂0.3份、增韧剂POE 5份和润滑剂1份。
制备方法同实施例1。
对比例6(对比实施例5)
石塑箱改性母粒，由以下重量份的组分制备而成：纳米碳酸钙50份、纳米滑石粉20份、复合改性高溶脂聚丙烯树脂0.5份、聚丙烯共聚树脂17份、聚丙烯均聚树脂2份、硅烷偶联剂0.3份、增韧剂POE 9份和润滑剂3份。
制备方法同实施例1。
对比例7(对比实施例1)
石塑箱改性母粒，由以下重量份的组分制备而成：纳米碳酸钙40份、纳米滑石粉30份、复合改性高溶脂聚丙烯树脂2份、聚丙烯共聚树脂10份、聚丙烯均聚树脂5份、硅烷偶联剂0.3份、增韧剂POE 5份和润滑剂1份。
制备方法同实施例1。
不同之处在于：所加入的复合改性高溶脂聚丙烯树脂通过以下方法制备得到：于低速混料机在低转速下按照重量份及聚丙烯粉料、过氧化物二叔丁基和抗氧化剂的顺序加入双螺杆挤出机中，高温高速剪切后，成型拉条、切断。
对比例8(对比实施例1)
石塑箱改性母粒，由以下重量份的组分制备而成：纳米碳酸钙40份、纳米滑石粉30份、复合改性高溶脂聚丙烯树脂2份、聚丙烯共聚树脂10份、聚丙烯均聚树脂5份、硅烷偶联剂0.3份、增韧剂POE 5份和润滑剂1份。
制备方法同实施例1。
不同之处在于：所加入的复合改性高溶脂聚丙烯树脂通过以下方法制备得到：于低速混料机在低转速下按照重量份及聚丙烯粉料、过氧化物二叔丁基和抗氧化剂的顺序加入单螺杆挤出机中进行混合，混合充分后，成型拉条、切断。
性能测试
对上述实施例1-5以及对比例1-8制备得到的石塑箱改性母粒的性能从以下几方面进行对比分析，具体结果如表1-表3所示：
表1实施例1-5制备得到的石塑箱改性母粒的性能分析
Figure GDA0003473883090000131
表2对比例1-5制备得到的石塑箱改性母粒的性能分析
Figure GDA0003473883090000132
Figure GDA0003473883090000141
表3对比例6-8制备得到的石塑箱改性母粒的性能分析
Figure GDA0003473883090000142
上述表中各参数的参考范围为溶脂2-3.5g/10min，抗拉强度20-30Mpa，断裂伸长率70-90％，清洁度(色粒)目测9个/Kg，洛氏硬度80-93，Izod冲击强度(缺口)23℃20-45，卫生要求无异味。
上述对比例中，对比例1-2是配方中主原料(纳米碳酸钙和纳米滑石粉)重量份范围外的对比，对比例3-4是配方中复合改性高溶脂聚丙烯树脂重量份范围外的对比，对比例5-6是配方中辅原料(聚丙烯共聚树脂和聚丙烯均聚树脂)重量份范围外的对比，对比例7-8是复合改性高溶脂聚丙烯树脂制备方法中单设备选用的对比。结合表1-表3中数据可知，当配方中的组分加入量不在设定范围内或所采用的方法未按所设定的方法进行时，所得母粒的性能均有所差异，相比于实施例母粒而言，其各方面性能均有所下滑。
将以上述实施例1制备的石塑箱改性母粒为例制备的石塑箱、钙塑箱和成品纸箱进行以下方面性能对比，体结果如表4所示，所采用的方法如下所示：
表4石塑箱、钙塑箱和成品纸箱测试结果分析
Figure GDA0003473883090000151
说明：1、瓦楞纸板分类
1.1：按楞型分类：A、C、B、E及其组合，比如：AB楞、BC楞、BBC楞等；
1.2：按原纸层数分类：三层纸板、四层纸板、五层纸板、七层纸板等；
1.3：按楞形分类：U形、V形、UV形；现在市场上通用UV形；
2、石塑箱分类
2.1：按厚度分类：2㎜、2.5㎜、3㎜、3.5㎜、4㎜、4.5㎜、5㎜；
2.2：厚度与纸层数匹配分类：三层纸板相当于2㎜、四层纸板相当于2.5㎜、五层纸板相当于3㎜-3.5㎜、七层纸板相当于4㎜-4.5㎜；
2.3：石塑箱形状：中空方格子状；
2、钙塑箱分类
2.1：按厚度分类：2.5㎜、3㎜、3.5㎜、4㎜、4.5㎜、5㎜；
2.2：厚度与纸层数匹配分类：三层纸板相当于2.5㎜、四层纸板相当于3㎜、五层纸板相当于3.5㎜-4㎜、七层纸板相当于4.5㎜-5㎜；
2.3：钙塑箱形状：中空方格子状。
表5石塑箱、钙塑箱和成品纸箱功能对比
Figure GDA0003473883090000161
表6石塑箱、钙塑箱和成品纸箱价格对比以280(长)ⅹ200(宽)ⅹ250(高)单位：(mm)尺寸为例：
Figure GDA0003473883090000171
具体计算如下：
纸箱用料估算公式(长+宽+0.04)ⅹ(宽+高+0.03)ⅹ2，长宽高单位是米，用料面积单位为平方米，这里+0.04是预留搭舌(接头)的长度，+0.03是预留修边的宽度。(不一定就是+0.04+0.03，也可以+0.03+0.03或+0.08+0.04等，看具体情况)。
以28ⅹ20ⅹ25cm的箱子为例，纸箱成本按照普通配材来计算：
(0.28+0.2+0.04)ⅹ(0.2+0.25+0.03)ⅹ2＝0.4992平方米，即面积0.5平方米，纸板成本价是2.8元每平方米，合计1.4元，加20％的利润，合计1.68元(出厂价)，如果在环保压力下按纸的涨价趋势，成本上涨20％，即单个纸箱成本为2.016元(出厂价)。
以28ⅹ20ⅹ25cm的石塑箱为例：
选用石塑箱板材厚度2.5㎜克重750克/平方米，石塑箱成本计算：
(0.28+0.2+0.04)ⅹ(0.2+0.25+0.03)ⅹ2＝0.4992平方米，即面积0.5平方米，石塑箱板每吨成本是4400元，(包括厂房、电费、损耗、工资等费用)合计4.4ⅹ0.375(箱子的重量)＝1.65元，加20％的利润，合计1.98元(出厂价)，如果按照化工原料涨价趋势，成本上涨5％，即单个石塑箱成本上涨为2.07元(出厂价)。
同等大小的石塑箱和纸箱成本相差0.1-0.4元。
表7上述石塑箱成本计算说明表
成品箱型号 克重(克/平方米) 箱体厚度(mm) 装载重量(KG)
对口箱/异性箱 700 2 2.5
对口箱/异性箱 750 2.5 2-3
对口箱/异性箱 780 2.5 2-3
对口箱/异性箱 800 2.7 3-5
对口箱 850 3 5-8
对口箱 870 3 5-9
对口箱 900 3.5 6-15
由上分析可知，本发明提供的由使用特定材料制备的石塑箱改性母粒制备的石塑箱一方面大幅度地提高了石塑箱的强度、韧性、抗压、防震、撕裂强及成型功能，另一方面提高了石塑箱的防水、防潮功能，弥补了传统纸箱市场的不足，降低了破损率，并且保护了环境。所制备的石塑箱可以有效替代传统的瓦楞纸箱以及市面上的钙塑箱，不仅经济成本低、环境友好，而且生产过程中只使用电能，不涉及木浆纸的耗能、耗水及废水污染问题。本发明的提出在实现废物再利用的同时，有效达到了采矿等高污染行业绿色循环转型的目的。

Claims (4)

1.石塑箱，其特征在于，由100%石塑箱改性母粒制备得到，所述石塑箱改性母粒由以下重量份的组分制备而成：
纳米碳酸钙40-50份、纳米滑石粉20-30份、复合改性高溶脂聚丙烯树脂0.5-2份、聚丙烯共聚树脂10-16份、聚丙烯均聚树脂3-5份、偶联剂0.3-1.5份、增韧剂POE弹性体 5-10份和润滑剂1-3份；
所述复合改性高溶脂聚丙烯树脂由聚丙烯粉料90-100份、过氧化物二叔丁基1.0-1.8份和抗氧化剂0.8-1.5份组成所述复合改性高溶脂聚丙烯树脂通过下述方法制备得到：
于低速混料在低转速100-150rpm下按照重量份及聚丙烯粉料、过氧化物二叔丁基和抗氧化剂的顺序先后加入双螺杆挤出机中，高温高速剪切3-4min后，送入单螺杆挤出机中进行降温挤出，混合1-3min后，成型拉条、切粒；
所述石塑箱改性母粒通过以下方法制备得到：
按重量份将纳米碳酸钙、纳米滑石粉于高速混料机中混合，待温度达到100-106℃，充分烘干混合料粉中的水分，得到物料1；
向物料1中加入偶联剂，混合搅拌2-3min，待温度达到110-115℃，得到物料2；
向物料2中加入增韧剂POE和润滑剂，混合搅拌1-3min，待温度达到110-115℃，得到物料3；
向物料3中加入复合改性高溶脂聚丙烯树脂、聚丙烯共聚树脂、聚丙烯均聚树脂，混合搅拌5-7min，待温度达到120-140℃，得到物料4；
打开放料口，放料冷却，将冷却后的物料4从主喂料口、加入平行双螺杆挤出机中造粒，并采用风冷输送带拉条切粒、干燥筛选，得到石塑箱改性母粒；
其中，平行双螺杆挤出机的匀速喂料转速为150-200rpm，螺杆转速为380-450rpm，真空压力为2MPa；高速混合机的转速为300-500rpm。
2.根据权利要求1所述的石塑箱，其特征在于，双螺杆挤出温度为：第一区235-240℃、第二区235-240℃、第三区230-235℃、第四区225-230℃、第五区200-210℃、第六区190-200℃、第七区180-170℃、第八区170-160℃、第九区140-150℃、第十区130-140℃、机头第一区125-135℃和机头第二区130-140℃；
单螺杆挤出温度为：第一区160-170℃、第二区155-165℃、第三区150-160℃、第四区145-155℃、第五区140-150℃和第六区140-150℃。
3.根据权利要求1所述的石塑箱，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸脂偶联剂；
所述润滑剂为聚乙烯蜡和石蜡的混合物，其重量比为（0.5-1）：（0.5-1.5）。
4.根据权利要求1所述的石塑箱，其特征在于，所述纳米碳酸钙的目数为1800-2500，所述纳米滑石粉目数为2000-2500。
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