CN114685888A - 聚丙烯塑料、聚丙烯薄膜及其原料组合物、制备和应用 - Google Patents

聚丙烯塑料、聚丙烯薄膜及其原料组合物、制备和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种聚丙烯塑料、聚丙烯薄膜及其原料组合物、制备和应用。聚丙烯塑料的原料组合物包括如下重量份数的各组分：20～80份聚丙烯树脂、10～60份造纸废弃物干粉、5～20份无机矿物质、1～10份增塑剂、1～10份相容剂和1～8份润滑剂。本发明制得的聚丙烯薄膜具有良好的耐划性、耐磨性、压花保持性和耐光性；力学性能优异，具有良好的抗拉强度和断裂伸长率；制备工艺简单，原料来源广泛，且实现变废为宝。

Description

聚丙烯塑料、聚丙烯薄膜及其原料组合物、制备和应用
技术领域
本发明涉及一种聚丙烯塑料、聚丙烯薄膜及其原料组合物、制备和应用。
背景技术
塑料薄膜类装饰膜片主要用于家具、地板、橱柜、内墙集合吊顶等贴面装饰，目前市场上使用的装饰膜由各种不同的材料制成，其中，采用聚丙烯塑料制成的居多，但聚丙烯塑料本身的功能较为单一，用聚丙烯材料制成的装饰膜的表面耐磨性和耐刮擦性能较差，导致整体使用寿命受到很大的影响。另外，造纸工业产生大量的造纸废弃物，如腐浆、浆渣、树皮、药剂废液、草末、制浆废液等，随废水直接排入江河或者浓缩后燃烧掉，造成大量的资源浪费；而且随着产业规模的逐渐扩大，产生大量的造纸废弃物，直接排放不仅造成资源的浪费，同时又污染环境，所带来的环境问题日益突出。妥善、有效、科学地处理造纸废弃物，实现资源化利用，对社会经济的发展和环境保护具有现实的意义。
因此，本领域亟需开发一种表面耐磨性和耐刮擦性能理想，原料来源广泛，成本低，力学性能优异的聚丙烯塑料薄膜。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术中聚丙烯塑料本身的功能较为单一，用聚丙烯塑料制成的聚丙烯薄膜的表面耐磨性和耐刮擦性能较差，导致整体使用寿命受到很大的影响；造纸工业中产生的造纸废弃物的利用度低等缺陷而提供一种聚丙烯塑料、聚丙烯薄膜及其原料组合物、制备和应用。本发明制得的聚丙烯薄膜具有良好的耐划性、耐磨性、压花保持性和耐光性；力学性能优异，具有良好的抗拉强度和断裂伸长率；制备工艺简单，原料来源广泛，且实现变废为宝。
本发明提供一种聚丙烯塑料的原料组合物，其包括如下重量份数的各组分：20～80份聚丙烯树脂、10～60份造纸废弃物干粉、5～20份无机矿物质、1～10份增塑剂、1～10份相容剂和1～8份润滑剂。
本发明中，所述聚丙烯树脂可为上海石化股份有限公司生产的型号为M250E的聚丙烯树脂。
本发明中，所述造纸废弃物干粉的制备方法可为本领域常规，一般包括如下步骤：造纸过程中常规产生的造纸废弃物经清洗，干燥，粉碎和过筛，即可。
其中，所述造纸废弃物可为本领域制备纸浆过程中常规产生的造纸废弃物，一般可为腐浆、浆渣、木皮和制浆废液提取物中的一种或多种，例如济宁明升新材料有限公司提供的制浆废液提取物。
其中，所述制浆废液提取物可为硫酸盐纸浆制备过程中，除硫酸盐纸浆以外的其他剩余物料经过滤即得；一般包括如下步骤制得：木材、浓度为0.5～1.5mol/L的氢氧化钠水溶液和浓度为0.1～0.3mol/L的硫化钠水溶液进行蒸煮，喷放，回收蒸汽，洗涤得到硫酸盐纸浆；除所述硫酸盐纸浆以外的剩余物料经过滤，收集滤液即得所述制浆废液提取物。
其中，所述腐浆可为造纸领域造纸过程中，纸浆流经造纸机网部系统各种管路及设备时聚集成沉积物，细菌和霉菌在所述沉积物中生长和繁殖后形成的物料。
其中，所述浆渣为造纸领域造纸过程中，纸浆经过滤，筛分，净化，分离出良浆后剩余物料。
本发明中，所述造纸废弃物干粉的粒径可为本领域常规，较佳地为100～2000目，更佳地为300～1500目，进一步更佳地为500～1000目。
本发明中，所述无机矿物质可为本领域常规使用的无机矿物质，较佳地为硅酸钙、碳酸钙、滑石粉、玻璃纤维粉和高岭土中的一种或多种，更佳地为硅酸钙、碳酸钙和滑石粉中的一种或多种，进一步更佳地为硅酸钙、碳酸钙或滑石粉。
本发明中，所述增塑剂可为本领域常规使用的增塑剂，较佳地为环氧类增塑剂和/或柠檬酸酯类增塑剂。其中，所述环氧类增塑剂较佳地为环氧大豆油。所述柠檬酸酯类增塑剂较佳地为柠檬酸三丁酯。
本发明中，所述相容剂可为本领域常规使用的相容剂，较佳地为马来酸酐、丙烯酸、马来酸酐接枝聚丙烯和丙烯酸接枝聚丙烯中的一种或多种，更佳地为马来酸酐、丙烯酸和马来酸酐接枝聚丙烯中的一种或多种，进一步更佳地为马来酸酐、丙烯酸或马来酸酐接枝聚丙烯。
本发明中，所述润滑剂可为本领域常规使用的润滑剂，较佳地为硬脂酸、硬脂酸皂类润滑剂和油酸酰胺中的一种或多种。其中，所述硬脂酸皂类润滑剂较佳地为硬脂酸锌和/或硬脂酸钙。
本发明中，所述聚丙烯树脂的重量份数较佳地为30～80份，更佳地为60～80份，进一步更佳地为65～70份。
本发明中，所述造纸废弃物干粉的重量份数较佳地为10～25份，更佳地为15～20份。
本发明中，所述无机矿物质的重量份数较佳地为5～10份。
本发明中，所述增塑剂的重量份数较佳地为2～8份，更佳地为5～6份。
本发明中，所述相容剂的重量份数较佳地为3～8份，更佳地为4～6份，例如5份。
本发明中，所述润滑剂的重量份数较佳地为3～8份，更佳地为5～8份。
本发明还提供一种聚丙烯塑料的制备方法，所述聚丙烯塑料的原料包括如上所述的聚丙烯塑料的原料组合物，制备方法包括如下步骤：所述聚丙烯塑料的原料经混合，挤出塑化，即可。
其中，所述混合的条件和方法可为本领域该类操作常规的条件和方法，一般可在高速共混机中进行。
在高速共混机中进行所述混合时，所述高速共混机的转速可为本领域该类操作常规的转速，较佳地为100～300rpm，更佳地为150～220rpm，进一步更佳地为180～200rpm。
本发明中，所述混合的时间可为本领域该类操作常规的时间，较佳地为15～40min，更佳地为25～30min。
本发明中，所述挤出塑化的条件和方法可为本领域该类操作常规的条件和方法，一般在双螺杆挤出机中进行。
本发明中，在双螺杆挤出机中进行所述挤出塑化时，所述双螺杆挤出机从一区到六区的温度可为本领域该类操作常规的温度，较佳地为130～205℃，更佳地为130～190℃。
一较佳实施方案中，在双螺杆挤出机中进行所述挤出塑化时，所述双螺杆挤出机从一区到六区的温度分别为130～160℃、140～170℃、155～185℃、175～195℃、175～205℃和180～205℃。
另一较佳地实施方案中，在双螺杆挤出机中进行所述挤出塑化时，所述双螺杆挤出机从一区到六区的温度分别为130～140℃、140～150℃、155～165℃、175～190℃、175～185℃和180～190℃。
在双螺杆挤出机中进行所述挤出塑化时，所述双螺杆挤出机的机头温度可为本领域该类操作常规的温度，较佳地为180～200℃，更佳地为180～185℃。
在双螺杆挤出机中进行所述挤出塑化时，所述双螺杆挤出机的转速可为本领域该类操作常规的转速，较佳地为150～220rpm，更佳地为150～200rpm，进一步更佳地为150～180rpm，例如170rpm。
所述聚丙烯塑料的制备方法中，所述挤出塑化后还可进一步包括造粒的操作。
本发明还提供一种聚丙烯塑料，其由如上所述的聚丙烯塑料的制备方法制得。
本发明还提供一种聚丙烯薄膜，其由如上所述的聚丙烯塑料经压延制得。
本发明中，所述压延的条件和方法可为本领域该类操作常规的条件和方法，一般可在压延机中进行。
本发明中，所述压延后还可进一步包括冷却的操作，一般可为冷却至室温。
本发明中，所述压延的次数可为本领域常规，一般可将所述聚丙烯塑料压延成所述聚丙烯薄膜，即可。
本发明中，所述聚丙烯薄膜的厚度可为本领域常规，较佳地为0.06～0.26mm。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于：本发明通过添加造纸废弃物干粉对聚丙烯树脂进行改性，一方面实现变废为宝，造纸废弃物得到资源化利用，保护环境，并降低成本；造纸废弃物干粉与聚丙烯树脂相容效果良好，制得的聚丙烯薄膜具有良好的耐划性、耐磨性、压花保持性和耐光性；力学性能优异，具有良好的抗拉强度和断裂伸长率，且制备工艺简单。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
下述实施例和对比例中使用的聚丙烯树脂均购自于上海石化股份有限公司生产的型号为M250E的聚丙烯树脂。
下述实施例中制浆废液提取物的具体制备方法为：木材、浓度为0.5mol/L的氢氧化钠水溶液和浓度为0.1mol/L的硫化钠水溶液进行蒸煮，喷放，回收蒸汽，洗涤得到硫酸盐纸浆；除硫酸盐纸浆以外的剩余物料经过滤，收集滤液即为制浆废液提取物。
下述实施例中腐浆为造纸过程中，纸浆流经造纸机网部系统各种管路及设备时聚集成的沉积物，细菌和霉菌在沉积物中生长和繁殖后形成的物料。
下述实施例中浆渣为造纸过程中，纸浆经过滤，筛分，净化，分离出良浆后剩余物料。
实施例1
聚丙烯薄膜的原料组合物中各组分的种类和用量见表1。本实施例中，原来组合物中的造纸废弃物干粉为腐浆经清洗、干燥、粉碎和过筛后制得的腐浆干粉，造纸废弃物干粉的粒径为500～1000目。
将聚丙烯薄膜的原料组合物加入高混机中混合，混合的转速为200rpm，混合的时间为30min，得到初混物；
将上述初混物置于双螺杆挤出机中进行挤出塑化，造粒，双螺杆挤出机从一区到六区的温度分别为130℃、140℃、155℃、175℃、185℃和190℃；双螺杆挤出机的机头温度为185℃，螺杆的转速为150rpm，制得母粒；
将上述母粒放入温度为170℃的压延机中进行压延，经压延、冷却，再压延、再冷却的反复定型，即得聚丙烯薄膜，聚丙烯薄膜的厚度为0.2mm。
表1
成分 用量(份)
聚丙烯树脂 80
腐浆干粉 15
碳酸钙 5
环氧大豆油 6
马来酸酐 6
硬脂酸 8
实施例2
聚丙烯薄膜的原料组合物中各组分的种类和用量见表2。本实施例中，原来组合物中的造纸废弃物干粉为浆渣经清洗、干燥、粉碎和过筛后制得的浆渣干粉，造纸废弃物干粉的粒径为500～1000目。
将聚丙烯薄膜的原料组合物加入高混机中混合，混合的转速为180rpm，混合的时间为30min，得到初混物；
将上述初混物置于双螺杆挤出机中进行挤出塑化，造粒，双螺杆挤出机从一区到六区的温度分别为140℃、150℃、165℃、175℃、175℃和180℃；双螺杆挤出机的机头温度为180℃，螺杆的转速为180rpm，制得母粒；
将上述母粒放入温度为180℃的压延机中进行压延，经压延、冷却，再压延、再冷却的反复定型，即得聚丙烯薄膜，聚丙烯薄膜的厚度为0.18mm。
表2
成分 用量(份)
聚丙烯树脂 70
浆渣干粉 20
滑石粉 10
马来酸酐接枝聚丙烯 8
环氧大豆油 5
硬脂酸钙 5
实施例3
聚丙烯薄膜的原料组合物中各组分的种类和用量见表3。本实施例中，原来组合物中的造纸废弃物干粉为制浆废液提取物经清洗、干燥、粉碎和过筛后制得的制浆废液提取物干粉，造纸废弃物干粉的粒径为500～1000目。
将聚丙烯薄膜的原料组合物加入高混机中混合，混合的转速为150rpm，混合的时间为40min，得到初混物；
将上述初混物置于双螺杆挤出机中进行挤出塑化，造粒，双螺杆挤出机从一区到六区的温度分别为140℃、150℃、165℃、175℃、175℃和180℃；双螺杆挤出机的机头温度为180℃，螺杆的转速为170rpm，制得母粒；
将上述母粒放入温度为180℃的压延机中进行压延，经压延、冷却，再压延、再冷却的反复定型，即得聚丙烯薄膜，聚丙烯薄膜的厚度为0.26mm。
表3
Figure BDA0002866630350000071
Figure BDA0002866630350000081
实施例4
聚丙烯薄膜的原料组合物中各组分的种类和用量见表4。本实施例中，原来组合物中的造纸废弃物干粉为制浆废液提取物经清洗、干燥、粉碎和过筛后制得的制浆废液提取物干粉，造纸废弃物干粉的粒径为500～1000目。
将聚丙烯薄膜的原料组合物加入高混机中混合，混合的转速为220rpm，混合的时间为25min，得到初混物；
将上述初混物置于双螺杆挤出机中进行挤出塑化，造粒，双螺杆挤出机从一区到六区的温度分别为160℃、170℃、185℃、195℃、200℃和205℃；双螺杆挤出机的机头温度为200℃，螺杆的转速为220rpm，制得母粒；
将上述母粒放入温度为185℃的压延机中进行压延，经压延、冷却，再压延、再冷却的反复定型，即得聚丙烯薄膜，聚丙烯薄膜的厚度为0.1mm。
表4
成分 用量(份)
聚丙烯树脂 60
制浆废液提取物干粉 25
碳酸钙 15
丙烯酸 5
柠檬酸三丁酯 5
油酸酰胺 3
实施例5
聚丙烯薄膜的原料组合物中各组分的种类和用量见表5。本实施例中，原来组合物中的造纸废弃物干粉为木皮经清洗、干燥、粉碎和过筛后制得的木皮干粉，造纸废弃物干粉的粒径为500～1000目。
将聚丙烯薄膜的原料组合物加入高混机中混合，混合的转速为200rpm，混合的时间为40min，得到初混物；
将上述初混物置于双螺杆挤出机中进行挤出塑化，造粒，双螺杆挤出机从一区到六区的温度分别为140℃、155℃、170℃、185℃、195℃和195℃；双螺杆挤出机的机头温度为185℃，螺杆的转速为200rpm，制得母粒；
将上述母粒放入温度为175℃的压延机中进行压延，经压延、冷却，再压延、再冷却的反复定型，即得聚丙烯薄膜，聚丙烯薄膜的厚度为0.06mm。
表5
成分 用量(份)
聚丙烯树脂 70
木皮干粉 15
滑石粉 15
丙烯酸接枝聚丙烯 6
环氧大豆油 6
硬脂酸 5
实施例6
聚丙烯薄膜的原料组合物中各组分的种类和用量见表6。本实施例中，原来组合物中的造纸废弃物干粉为浆渣经清洗、干燥、粉碎和过筛后制得的浆渣干粉，造纸废弃物干粉的粒径为500～1000目。
将聚丙烯薄膜的原料组合物加入高混机中混合，混合的转速为300rpm，混合的时间为40min，得到初混物；
将上述初混物置于双螺杆挤出机中进行挤出塑化，造粒，双螺杆挤出机从一区到六区的温度分别为160℃、170℃、185℃、190℃、205℃和205℃；双螺杆挤出机的机头温度为200℃，螺杆的转速为200rpm，制得母粒；
将上述母粒放入温度为180℃的压延机中进行压延，经压延、冷却，再压延、再冷却的反复定型，即得聚丙烯薄膜，聚丙烯薄膜的厚度为0.12mm。
表6
成分 用量(份)
聚丙烯树脂 75
浆渣干粉 10
滑石粉 15
马来酸酐接枝聚丙烯 3
柠檬酸三丁酯 5
硬脂酸锌 5
对比例1
聚丙烯薄膜的原料组合物中各组分的种类和用量见表7。
将聚丙烯薄膜的原料组合物加入高混机中混合，混合的转速为200rpm，混合的时间为50min，得到初混物；
将上述初混物置于双螺杆挤出机中进行挤出塑化，造粒，双螺杆挤出机从一区到六区的温度分别为170℃、185℃、190℃、190℃、190℃和190℃；双螺杆挤出机的机头温度为180℃，螺杆的转速为190rpm，制得母粒；
将上述母粒放入温度为180℃的压延机中进行压延，经压延、冷却，再压延、再冷却的反复定型，即得聚丙烯薄膜，聚丙烯薄膜的厚度为0.1mm。
表7
成分 用量(份)
聚丙烯树脂 80
碳酸钙 20
环氧大豆油 5
硬脂酸 5
效果实施例1
将上述实施例和对比例制得的母粒制成形状为哑铃型，长度为150mm，窄部宽度为10mm，标距为75mm的待测样条，按照国标GB/T1040.1-2006，采用万能电子拉力试验机(KY8000C型)检测上述样条的拉伸强度和断裂伸长率；具体数据如表8所示。
并参考LY-T 1279-2008标准对上述实施例和对比例制得的聚丙烯薄膜的耐摩擦色牢度、压花保持性和耐光性进行检测，结果见表8。
表8
Figure BDA0002866630350000111
通过表8造纸废弃物改性的聚丙烯薄膜的检测数据显示，经过造纸废弃物改性的聚丙烯薄膜完全可以达到使用的需求。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种聚丙烯塑料的原料组合物，其特征在于，其包括如下重量份数的各组分：20～80份聚丙烯树脂、10～60份造纸废弃物干粉、5～20份无机矿物质、1～10份增塑剂、1～10份相容剂和1～8份润滑剂。
2.如权利要求1所述的聚丙烯塑料的原料组合物，其特征在于，所述造纸废弃物干粉的制备方法包括如下步骤：造纸废弃物经清洗，干燥，粉碎和过筛，即可；
和/或，所述造纸废弃物干粉的粒径为100～2000目，较佳地为300～1500目，更佳地为500～1000目；
和/或，所述无机矿物质为硅酸钙、碳酸钙、滑石粉、玻璃纤维粉和高岭土中的一种或多种，较佳地为硅酸钙、碳酸钙和滑石粉中的一种或多种，更佳地为硅酸钙、碳酸钙或滑石粉；
和/或，所述增塑剂为环氧类增塑剂和/或柠檬酸酯类增塑剂；
和/或，所述相容剂为马来酸酐、丙烯酸、马来酸酐接枝聚丙烯和丙烯酸接枝聚丙烯中的一种或多种，较佳地为马来酸酐、丙烯酸和马来酸酐接枝聚丙烯中的一种或多种，更佳地为马来酸酐、丙烯酸或马来酸酐接枝聚丙烯；
和/或，所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸皂类润滑剂和油酸酰胺中的一种或多种。
3.如权利要求2所述的聚丙烯塑料的原料组合物，其特征在于，所述造纸废弃物为腐浆、浆渣、木皮和制浆废液提取物中的一种或多种；
和/或，所述环氧类增塑剂为环氧大豆油；
和/或，所述柠檬酸酯类增塑剂为柠檬酸三丁酯；
和/或，所述硬脂酸皂类润滑剂为硬脂酸锌和/或硬脂酸钙。
4.如权利要求1～3中任一项所述的聚丙烯塑料的原料组合物，其特征在于，所述聚丙烯树脂的重量份数为30～80份，较佳地为60～80份，更佳地为65～70份；
和/或，所述造纸废弃物干粉的重量份数为10～25份，较佳地为15～20份；
和/或，所述无机矿物质的重量份数为5～10份；
和/或，所述增塑剂的重量份数为2～8份，较佳地为5～6份；
和/或，所述相容剂的重量份数为3～8份，较佳地为4～6份，更佳地为5份；
和/或，所述润滑剂的重量份数为3～8份，较佳地为5～8份。
5.一种聚丙烯塑料的制备方法，其特征在于，所述聚丙烯塑料的原料包括如权利要求1～4中任一项所述的聚丙烯塑料的原料组合物，制备方法包括如下步骤：所述聚丙烯塑料的原料经混合，挤出塑化，即可。
6.如权利要求5所述的聚丙烯塑料的制备方法，其特征在于，所述混合在高速共混机中进行；所述高速共混机的转速较佳地为100～300rpm，更佳地为150～220rpm，进一步更佳地为180～200rpm；
和/或，所述混合的时间为15～40min，较佳地为25～30min；
和/或，所述挤出塑化在双螺杆挤出机中进行；所述双螺杆挤出机从一区到六区的温度较佳地为130～205℃，更佳地为130～190℃；所述双螺杆挤出机的机头温度较佳地为180～200℃，更佳地为180～185℃；所述双螺杆挤出机的转速较佳地为150～220rpm，更佳地为150～200rpm，进一步更佳地为150～180rpm；
和/或，所述挤出塑化后还进一步包括造粒的操作。
7.如权利要求6所述的聚丙烯塑料的制备方法，其特征在于，在双螺杆挤出机中进行所述挤出塑化时，所述双螺杆挤出机从一区到六区的温度分别为130～160℃、140～170℃、155～185℃、175～195℃、175～205℃和180～205℃；
较佳地，在双螺杆挤出机中进行所述挤出塑化时，所述双螺杆挤出机从一区到六区的温度分别为130～140℃、140～150℃、155～165℃、175～190℃、175～185℃和180～190℃。
8.一种聚丙烯塑料，其特征在于，其由如权利要求5～7中任一项所述的聚丙烯塑料的制备方法制得。
9.一种聚丙烯薄膜，其特征在于，其由如权利要求8所述的聚丙烯塑料经压延制得。
10.如权利要求9所述的聚丙烯薄膜，其特征在于，所述压延的操作后还进一步包括冷却的操作，较佳地为冷却至室温；
和/或，所述聚丙烯薄膜的厚度为0.06～0.26mm。
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