CN113549291B - 一种耐蠕变聚丙烯及其制备方法以及塑料托盘 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及塑料的领域，具体公开了一种耐蠕变聚丙烯及其制备方法以及塑料托盘。耐蠕变聚丙烯由包括以下重量份的原料制成：聚丙烯45‑76份、马来酸酐3‑8份、引发剂1‑4份、聚四氟乙烯粒子0.8‑2份、2,2,6,6‑四甲基‑1‑(1‑苯基乙氧基)哌啶0.02‑0.2份、玻璃纤维11‑23份、分散剂1‑3份、耐蠕变改性剂13‑21份；所述耐蠕变改性剂由硫酸钡、碳酸盐、炭黑按照（1‑3）：（4‑7）：（2‑3）的重量比组成；耐蠕变聚丙烯的制备方法为：（1）将聚丙烯、马来酸酐、引发剂混合浸泡得到聚丙烯体系；（2）向聚丙烯体系中加入水以进行接枝反应得到接枝聚丙烯；（3）将原料混合后，挤出得到耐蠕变聚丙烯。本申请的耐蠕变聚丙烯可用于制造塑料托盘，其具有耐蠕变性好的优点。

Description

一种耐蠕变聚丙烯及其制备方法以及塑料托盘
技术领域
本申请涉及塑料的领域，更具体地说，它涉及一种耐蠕变聚丙烯及其制备方法以及塑料托盘。
背景技术
作为与集装箱类似的一种集装设备，托盘现已广泛应用于生产、运输、仓储和流通等领域。随着经济高速发展，物流成为生产环节的重要组成部分，国家推广绿色循环包装，物流托盘包装循环共用成为未来趋势，而使用寿命长，卫生、安全、高性能的托盘将成为循环共用首先产品。
目前，塑料托盘一般采用聚丙烯制成，聚丙烯具有聚丙烯(PP)是塑料产业中发展最为迅速的塑料品种之一，其具有力学性能好、比重轻、无毒、易加工、耐腐蚀等优点；且由于聚丙烯的原料来源广、价格低廉，故在家电、汽车以及包装等领域得到了广泛的应用，尤其在汽车、电动工具、家电等领域的应用非常广泛。
但由于PP树脂自身结构方面的限制，其耐蠕变性能较差，托盘作为承重物，在长期压力下容易形变。
发明内容
为了提高聚丙烯的耐蠕变性，本申请提供一种耐蠕变聚丙烯及其制备方法以及塑料托盘。
第一方面，本申请提供一种耐蠕变聚丙烯，采用如下的技术方案：
一种耐蠕变聚丙烯，由包括以下重量份的原料制成：聚丙烯45-76份、马来酸酐3-8份、引发剂1-4份、聚四氟乙烯粒子0.8-2份、2,2,6,6-四甲基-1-(1-苯基乙氧基)哌啶0.02-0.2份、玻璃纤维11-23份、分散剂1-3份、耐蠕变改性剂13-21份；
所述耐蠕变改性剂由硫酸钡、碳酸盐、炭黑按照(1-3)：(4-7)：(2-3)的重量比组成。
通过采用上述技术方案，由于采用马来酸酐接枝，对聚丙烯进行改性，从而提升聚丙烯的各项性能。其中，采用硫酸钡、碳酸盐、炭黑按照(1-3)：(4-7)：(2-3)的重量比组成的耐蠕变改性剂，不仅提升聚丙烯的耐蠕变性，同时提升了聚丙烯的机械强度，从而适用于托盘制造。且，炭黑具有良好的导电性，可提升聚丙烯的抗静电效果。
另外，玻璃纤维作为补强材料可大大提升聚丙烯的抗拉强度，同时提升聚丙烯的耐热性和耐老化性，对于长期暴晒的托盘具有延缓老化的效果。
其次，聚四氟乙烯粒子可提高聚丙烯的熔体强度，且聚四氟乙烯具有良好的耐老化性和极低的吸水性，从而提升聚丙烯的耐老化性，且用于托盘制造时，可提高托盘的疏水性。
2,2,6,6-四甲基-1-(1-苯基乙氧基)哌啶通过在挤出时与聚丙烯在螺杆挤出反应，分解或热解之后，形成硝酰自由基或戊氮自由基，从而提升聚丙烯的熔体强度。
分散剂可使耐蠕变改性剂均匀分布于聚丙烯基体中，使制得的耐蠕变聚丙烯的耐蠕变性更加均匀。
优选的，所述碳酸盐为碳酸钙。
通过采用上述技术方案，碳酸钙可提升聚丙烯的机械性能，且碳酸钙与硫酸钡、炭黑组合时，可更好地提升聚丙烯的耐蠕变性能。另外，碳酸钙原料易得，成本较低，加工简单。
优选的，所述耐蠕变改性剂由硫酸钡、碳酸钙、炭黑按照2：5：3的重量比组成。
通过采用上述技术方案，硫酸钡、碳酸钙、炭黑按照2：5：3的重量比组成的耐蠕变改性剂可进一步提升聚丙烯的耐蠕变性能。
优选的，所述聚四氟乙烯粒子的粒径为0.05-0.5μm。
通过采用上述技术方案，粒径为0.05-1.0μm的聚四氟乙烯粒子在增强高密度聚乙烯的熔体强度的同时成本较低，且与原料的融合度较好。
优选的，所述分散剂为硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙中的一种或多种的组合物。
优选的，所述引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰中的一种或两种的组合物。
优选的，所述玻璃纤维为短切玻璃纤维。
通过采用上述技术方案，短切玻璃纤维可直接与其他原料混合，便于生产。
优选的，原料中还包括其他助剂0.4-1.2份，其他助剂包括紫外线吸收剂、抗氧剂中的一种或两种的组合。
通过采用上述技术方案，紫外吸吸收剂和抗氧剂可提升聚丙烯的抗老化性能。
第二方面，本申请提供一种耐蠕变聚丙烯的制备方法，采用如下的技术方案：
一种上述耐蠕变聚丙烯的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚丙烯、马来酸酐、引发剂混合后进行浸泡处理，得到溶胀后的聚丙烯体系，所述浸泡处理的条件包括：温度为5～40℃，时间为2～24h；
(2)向溶胀后的聚丙烯体系中加入水以进行接枝反应，接枝反应温度为110～130℃，压力为10～30MPa，得到接枝聚丙烯；
(3)将接枝聚丙烯、聚四氟乙烯粒子、2,2,6,6-四甲基-1-(1-苯基乙氧基)哌啶、分散剂、玻璃纤维、耐蠕变改性剂混合后，挤出得到耐蠕变聚丙烯。
第三方面，本申请提供一种塑料托盘，采用如下的技术方案：
一种塑料托盘，包括盘体，所述盘体由上述耐蠕变聚丙烯制成。
通过采用上述技术方案，采用本申请的耐蠕变聚丙烯可提升盘体的耐蠕变性，以及盘体的结构强度，减少托盘在长期压力下的形变程度。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请中由于本申请采用马来酸酐接枝，对聚丙烯进行改性，从而提升聚丙烯的各项性能。
2、本申请中优选采用玻璃纤维，可大大提升聚丙烯的抗拉强度，同时提升聚丙烯的耐热性和耐老化性，对于长期暴晒的托盘具有延缓老化的效果。
3、本申请中通过聚四氟乙烯粒子可提高聚丙烯的熔体强度，且聚四氟乙烯具有良好的耐老化性和极低的吸水性，从而提升聚丙烯的耐老化性，且用于托盘制造时，可提高托盘的疏水性。
4、本申请中，2,2,6,6-四甲基-1-(1-苯基乙氧基)哌啶通过在挤出时与聚丙烯在螺杆挤出反应，分解或热解之后，形成硝酰自由基或戊氮自由基，从而提升聚丙烯的熔体强度。
5、本申请中，优选碳酸钙，与炭黑、硫酸钡组成的耐蠕变改性剂可进一步提升聚丙烯的耐蠕变性能。
具体实施方式
实施例
实施例1-11
如表1所示，实施例1-11的主要区别在于原料的配比不同。
以下以实施例1为例进行说明，其中：
聚丙烯采购自武汉石化，熔体流动速率(MFR)为30g/10min(230℃，2.16kg)，密度为0.9g/cm3；聚四氟乙烯粒子的粒径为0.05-0.5μm，采购自美国DeWAL，牌号为DW 633；
玻璃纤维为短切玻璃纤维，采购自上犹旺正斯节能新复合材料有限公司；
引发剂为偶氮二异丁腈；分散剂为硬脂酸锌；碳酸盐为碳酸钙，采购自立达超微工业(苏州)有限公司，牌号为：LD-1500；
原料添加量的单位均为kg。
实施例1提供的耐蠕变聚丙烯的制备方法包括以下步骤：
(1)将聚丙烯、马来酸酐、引发剂混合后进行浸泡处理，得到溶胀后的聚丙烯体系，浸泡处理的条件：温度为20℃，时间为10h；
(2)向溶胀后的聚丙烯体系中加入水以进行接枝反应，接枝反应温度为110℃，压力为20MPa，得到接枝聚丙烯；
(3)将接枝聚丙烯、聚四氟乙烯粒子、2,2,6,6-四甲基-1-(1-苯基乙氧基)哌啶、分散剂、玻璃纤维、耐蠕变改性剂投入高速混合机中混合后，经双螺杆挤出机挤出得到耐蠕变聚丙烯。
双螺杆挤出机的相应工艺参数为：一区190℃、二区205℃、三区220℃、四区210℃、机头210℃，双螺杆挤出机转速为500转/分。
表1原料成分以及用量表
Figure BDA0003134476620000051
Figure BDA0003134476620000061
实施例17
与实施例15的区别在于，耐蠕变改性剂的配比不同，具体为硫酸钡：碳酸钙：炭黑＝1:4:3。
实施例18
与实施例15的区别在于，耐蠕变改性剂的配比不同，具体为硫酸钡：碳酸盐：炭黑＝1:7:2实施例19
与实施例15的区别在于，耐蠕变改性剂的配比不同，具体为硫酸钡：碳酸盐：炭黑＝2:5:3。
实施例20
与实施例19的区别在于，碳酸盐采用碳酸钡。
实施例21
与实施例19的区别在于，聚四氟乙烯采用粒径为1.0-100μm的聚四氟乙烯粒子。
实施例22
与实施例19的区别在于，引发剂为偶氮二异丁腈和过氧化苯甲酰的组合物，其中，偶氮二异丁腈1kg，过氧化苯甲酰2kg。
实施例23
与实施例22的区别在于，原料中还包括其他助剂0.8kg，具体为紫外线吸收剂0.4kg和抗氧剂0.4kg，紫外线吸收剂为UV-770、抗氧剂为抗氧剂1010。
制备方法如下：
(1)将聚丙烯、马来酸酐、引发剂混合后进行浸泡处理，得到溶胀后的聚丙烯体系，所述浸泡处理的条件：温度为20℃，时间为10h；
(2)向溶胀后的聚丙烯体系中加入水以进行接枝反应，接枝反应温度为110℃，压力为20MPa，得到接枝聚丙烯；
(3)将接枝聚丙烯、聚四氟乙烯粒子、2,2,6,6-四甲基-1-(1-苯基乙氧基)哌啶、分散剂、玻璃纤维、耐蠕变改性剂混合后，挤出得到耐蠕变聚丙烯。
实施例24
与实施例23的区别在于，接枝反应温度为130℃，压力为20MPa。
对比例
对比例1
与实施例23的区别在于，原料中不包括耐蠕变改性剂。
对比例2
与实施例23的区别在于，耐蠕变改性剂中不包括硫酸钡，具体为碳酸钙10kg,炭黑7kg。
对比例3
与实施例23的区别在于，原料中不包括聚四氟乙烯粒子。
对比例4
与实施例23的区别在于，原料中不包括2,2,6,6-四甲基-1-(1-苯基乙氧基)哌啶。
性能检测试验
针对本申请实施例1-24和对比例1-3提供的聚乙烯发泡型材进行如下的性能检测，检测数据见表2。
1、耐蠕变测试，参照GB/T 11546.1-2008《塑料蠕变性能的测定》试样尺寸为120×10×4mm，测试温度为23℃，应力23MPa，记录48h后样条最外层的蠕变(％)。
2、拉伸强度测试：参照GB/T1040测试标准测定试样的拉伸强度(MPa)。
3、缺口冲击强度测试：参照GB/T1843测试标准测试试样的缺口冲击强度(kJ/m2)。
表2性能检测表
Figure BDA0003134476620000081
Figure BDA0003134476620000091
Figure BDA0003134476620000101
以下结合表2提供的检测数据，详细说明本申请。
实施例1-4针对聚丙烯和马来酸酐的添加比例进行了对比，结果表明，实施例4相对较优，但聚丙烯和马来酸酐的添加量在本申请的区间所得到的耐蠕变聚丙烯均具有较好的耐蠕变性。
进一步，以实施例4为对照，本申请在实施例5和实施例6中考察了引发剂添加量的影响，结果表明实施例4相对较优。
进一步，以实施例4为对照，本申请在实施例7和实施例8中考察了聚四氟乙烯粒子添加量的影响，结果表明实施例8相对较优。
进一步，以实施例8为对照，本申请在实施例9和实施例10中考察了2,2,6,6-四甲基-1-(1-苯基乙氧基)哌啶添加量的影响，结果表明实施例8相对较优。
进一步，以实施例8为对照，本申请在实施例11和实施例12中考察了玻璃纤维添加量的影响，结果表明实施例11相对较优。
进一步，以实施例11为对照，本申请在实施例13和实施例14中考察了分散剂添加量的影响，结果表明实施例13相对较优。
进一步，以实施例13为对照，本申请在实施例15和实施例16中考察了耐蠕变改性剂添加量的影响，结果表明实施例15相对较优。
进一步，以实施例15为对照，本申请在实施例17-19中考察了耐蠕变改性剂中硫酸钡、碳酸钙、炭黑添加比例的影响，结果表明实施例19对较优。
进一步，以实施例19对照，本申请在实施例20考察碳了酸盐种类的影响，结果表明碳酸钙较优。
进一步，以实施例19对照，本申请在实施例21考察了聚四氟乙烯粒径的影响，结果表明聚四氟乙烯采用粒径为0.05-0.5μm的聚四氟乙烯粒子较优。
进一步，以实施例19对照，本申请在实施例22考察了引发剂添加种类和用量的影响，结果表明实施例22较优。
进一步，以实施例22对照，本申请在实施例23考察了添加其他助剂的影响，添加其他助剂后可提升聚丙烯的耐蠕变性。
进一步，以实施例23对照，本申请在实施例24考察了接枝反应参数的影响，结果表明在本申请范围内的参数影响不大。
进一步，以实施例1-23对照，与对比例1相比，去除耐蠕变改性剂后聚丙烯的耐蠕变性大大降低同时，以实施例1-23对照，与对比例2相比，去除硫酸钡后对聚丙烯的耐蠕变性有较大影响，使聚丙烯的耐蠕变性将低。
同时，以实施例1-23对照，与对比例3相比，去除聚四氟乙烯粒子后对聚丙烯的耐蠕变性以及拉伸强度和缺口冲击强度等综合性能均有较大影响，使聚丙烯的耐蠕变性降低，聚丙烯的机械性能降低。
同时，以实施例1-23对照，与对比例4相比，去除2,2,6,6-四甲基-1-(1-苯基乙氧基)哌啶后对聚丙烯的耐蠕变性以及拉伸强度和缺口冲击强度等综合性能均有较大影响，使聚丙烯的耐蠕变性降低，聚丙烯的机械性能降低。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，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，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种耐蠕变聚丙烯，其特征在于：由包括以下重量份的原料制成：聚丙烯45-76份、马来酸酐3-8份、引发剂1-4份、聚四氟乙烯粒子0.8-2份、2,2,6,6-四甲基-1-(1-苯基乙氧基)哌啶0.02-0.2份、玻璃纤维11-23份、分散剂1-3份、耐蠕变改性剂13-21份；
所述耐蠕变改性剂由硫酸钡、碳酸钙、炭黑按照2：5：3的重量比组成。
2.根据权利要求1所述的一种耐蠕变聚丙烯，其特征在于：所述聚四氟乙烯粒子的粒径为0.05-0.5μm。
3.根据权利要求1所述的一种耐蠕变聚丙烯，其特征在于：所述分散剂为硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙中的一种或多种的组合物。
4.根据权利要求1所述的一种耐蠕变聚丙烯，其特征在于：所述引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰中的一种或两种的组合物。
5.根据权利要求1所述的一种耐蠕变聚丙烯，其特征在于：所述玻璃纤维为短切玻璃纤维。
6.根据权利要求1所述的一种耐蠕变聚丙烯，其特征在于：原料中还包括其他助剂0.4-1.2份，其他助剂包括紫外线吸收剂、抗氧剂中的一种或两种的组合。
7.一种权利要求1-6任一项所述的耐蠕变聚丙烯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将聚丙烯、马来酸酐、引发剂混合后进行浸泡处理，得到溶胀后的聚丙烯体系，所述浸泡处理的条件：温度为5～40℃，时间为2～24h；
（2）向溶胀后的聚丙烯体系中加入水以进行接枝反应，接枝反应温度为110～130℃，压力为10～30MPa，得到接枝聚丙烯；
（3）将接枝聚丙烯、聚四氟乙烯粒子、2,2,6,6-四甲基-1-(1-苯基乙氧基)哌啶、分散剂、玻璃纤维、耐蠕变改性剂混合后，挤出得到耐蠕变聚丙烯。
8.一种塑料托盘，其特征在于，包括盘体，所述盘体由权利要求1-6任一项所述的耐蠕变聚丙烯制成。
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