CN117186285A - 一种聚乙烯瓶盖料及其制备方法 - Google Patents

一种聚乙烯瓶盖料及其制备方法 Download PDF

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修忠海
郝春波
姚秀超
付莹
王楠
庄松
赵欣麟
李秉荣
郑树松
肖大君
薛浩
李娇
武振东
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Abstract

本发明涉及高分子技术领域,具体公开一种聚乙烯瓶盖料及其制备方法。所述聚乙烯瓶盖料由聚乙烯粉料按100质量份、主抗氧剂按0.04~0.10质量份、辅抗氧剂按0.10~0.15质量份、卤素吸收剂按0.1~0.25质量份、润滑剂按0.05~0.10质量份经双螺杆挤出机挤出造粒得到聚乙烯瓶盖原料;所述螺杆挤出机螺杆转速为180~200r/min,挤出温度为180~220℃。所述聚乙烯瓶盖料气味低、密封性强、耐环境力好。

Description

一种聚乙烯瓶盖料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子技术领域,具体公开一种聚乙烯瓶盖料及其制备方法。
背景技术
伴随国民生活质量提高和生活节奏加快,对纯净水等快捷食品的消费量逐年攀升,带动了对瓶盖专用料的需求快速增长。目前国内对聚乙烯瓶盖专用料的需求量约在40~50万吨/年,并且保持每年5%以上的需求增长。典型用户如农夫山泉、娃哈哈、康师傅等三家企业的总用量就达到12万吨/年以上,所使用的瓶盖专用料大量依靠进口,主要有2200JP、C410A等,售价较通用高密度聚乙烯高出500~800元/吨。目前国产聚乙烯瓶盖料虽具有一定市场,但因溶剂和添加剂带入的气味,以及各种小分子有机物析出,会导致聚乙烯原料具有气味大、感官性差的缺点。
中国专利授权CN 105985570 B公开了矿泉水饮料瓶瓶盖用聚乙烯树脂组合物及其制备方法,在助剂中引入吸附剂二氧化硅、活性炭和分子筛中的一种,可有效降低聚乙烯原料气味,但吸附剂的引入会使聚乙烯树脂在螺杆挤出过程中打滑,注塑成瓶盖过程中易脱模,产品后期加工性能差。
中国专利CN 108727661 A公开了一种瓶盖用聚乙烯组合物的制备方法,在原料助剂中引入麦饭石和加工助剂氟弹性体,虽产品气味得到抑制,但麦饭石和氟弹性体的加入使原料挤出造粒压力增加,不利于后加工。
中国专利CN 113896977 A公开了一种瓶盖用聚乙烯组合物及其制备方法,在爽滑剂中引入具有淡奶油气味的油酸酰胺,虽然可以聚乙烯原料气味得到改善,但油酸酰胺具有低毒性不宜作为食品包装制品添加剂使用。
目前,国内外公开专利虽然有聚乙烯瓶盖原料的研究,但存在制备工艺困难、产品下游加工性差等问题。
发明内容
本发明采用的技术方案如下:
第一方面,本发明提供一种聚乙烯瓶盖料的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:
S1:向第一、二反应釜注入异丁烷溶剂、乙烯单体、齐格勒纳塔催化剂;所述第一、第二反应釜中,乙烯浓度为3~6mol%;第一反应釜浆液密度为530~560kg/m3,第二反应釜浆液密度为510~530kg/m3;第一反应釜温度为92~98℃、第二反应釜温度为95~98℃;
S2:向第一、二反应釜注入己烯-1;第一反应釜内己烯-1/乙烯加入量为3~5kg/t、第二反应釜内己烯-1/乙烯加入量为4~6kg/t;
反应物在第一反应釜停留时间为30~50min,在第二反应釜停留时间为10~30min;
第二反应釜末端排出的经旋液分离器、高低压闪蒸除去溶剂,得到聚乙烯粉料。
S3:将聚乙烯粉料按100质量份、主抗氧剂按0.04~0.10质量份、辅抗氧剂按0.10~0.15质量份、卤素吸收剂按0.1~0.25质量份、润滑剂按0.05~0.10质量份经双螺杆挤出机挤出造粒得到聚乙烯瓶盖原料;所述螺杆挤出机螺杆转速为180~200r/min,挤出温度为180~220℃。
优选地,所述齐格勒纳塔催化剂的钛元素质量含量为7~10%,粒度为10~13μm,径距≤1.8。
优选地,所述主抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
优选地,所述辅抗氧剂为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯。
优选地,所述卤素吸收剂为硬脂酸钙或硬脂酸锌中的一种或二者混合。
进一步地,所述卤素吸收剂为质量比为2:1~1:1.5的硬脂酸钙和硬脂酸锌的混合物。
优选地,所述润滑剂为芥酸酰胺。
第二方面,本发明提供一种第一方面所述聚乙烯瓶盖料,采用第一方面所述的方法制备得到。
本发明取得的有益效果:
本发明通过对生产工艺研究、助剂优化,制备出一种气味低、密封性强、耐环境力好的聚乙烯瓶盖原料,该产品的研发具有打破生产技术壁垒、完成进口产品替代的积极作用。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明确,结合以下实施例,对本发明进行进一步的详细说明。应当说明的是,本发明并不限于以下实施例。
实施例1
控制第一反应釜温度为93℃、第二反应釜温度为95℃,注入乙烯浓度为4mol%,催化剂流量10Kg/h,所述齐格勒纳塔催化剂的钛元素质量含量为7%、粒度为10μm、径距1.8,己烯-1在一、二反应釜中加入量控制己烯-1/乙烯分别为3.5、4.0kg/t,催化剂在一、二反应釜的停留时间分别为40、20min得到指数为2.2g/10min(2.16Kg负荷,190℃)的聚乙烯树脂。按重量份聚乙烯树脂100份、1010重量份0.05份、168重量份0.1份、卤素吸收剂硬脂酸钙0.1份、芥酸酰胺重量份0.05份,经温度为190℃、螺杆转速190r/min挤出机挤出得到聚乙烯瓶盖原料。
实施例2
控制第一反应釜温度为94℃、第二反应釜温度为96℃,注入乙烯浓度为4.5mol%,催化剂流量10Kg/h,所述齐格勒纳塔催化剂的钛元素质量含量为10%、粒度为10μm、径距1.5,己烯-1在一、二反应釜中加入量控制己烯-1/乙烯分别为4.5、4.5kg/t,催化剂在一、二反应釜的停留时间分别为40、20min得到指数为2.3g/10min(2.16Kg负荷,190℃)的聚乙烯树脂。按重量份聚乙烯树脂100份、1010重量份0.05份、168重量份0.1份、卤素吸收剂硬脂酸锌0.1份、芥酸酰胺重量份0.05份,经温度为190℃、螺杆转速190r/min挤出机挤出得到聚乙烯瓶盖原料。
实施例3
控制第一反应釜温度为95℃、第二反应釜温度为96℃,注入乙烯浓度为5mol%,催化剂流量10Kg/h,所述齐格勒纳塔催化剂的钛元素质量含量为8%、粒度为11μm、径距1.6,己烯-1在一、二反应釜中加入量控制己烯-1/乙烯分别为4.5、5.0kg/t,催化剂在一、二反应釜的停留时间分别为40、25min得到指数为1.9g/10min(2.16Kg负荷,190℃)的聚乙烯树脂。按重量份聚乙烯树脂100份、1010重量份0.08份、168重量份0.15份、卤素吸收剂硬脂酸锌0.1份、芥酸酰胺重量份0.05份,经温度为210℃、螺杆转速200r/min挤出机挤出得到聚乙烯瓶盖原料。
实施例4
控制第一反应釜温度为94℃、第二反应釜温度为96℃,注入乙烯浓度为4.5mol%,催化剂催化剂JCES-300流量10Kg/h,己烯-1在一、二反应釜中加入量控制己烯-1/乙烯分别为4.5、5.0kg/t,催化剂在一、二反应釜的停留时间分别为35、25min得到指数为2.1g/10min(2.16Kg负荷,190℃)的聚乙烯树脂。按重量份聚乙烯树脂100份、1010重量份0.06份、168重量份0.12份、卤素吸收剂硬脂酸钙0.05份和硬脂酸锌0.06份、芥酸酰胺重量份0.08份,经温度为200℃、螺杆转速200r/min挤出机挤出得到聚乙烯瓶盖原料。
实施例5
控制第一反应釜温度为96℃、第二反应釜温度为96℃,注入乙烯浓度为4.5mol%,催化剂流量10kg/h,所述齐格勒纳塔催化剂的钛元素质量含量为9%、粒度为12μm、径距1.5,己烯-1在一、二反应釜中加入量控制己烯-1/乙烯分别为4.5、5.5kg/t,催化剂在一、二反应釜的停留时间分别为45、25min得到指数为2.3g/10min(2.16kg负荷,190℃)的聚乙烯树脂。按重量份聚乙烯树脂100份、1010重量份0.08份、168重量份0.1份、卤素吸收剂硬脂酸钙0.08份、硬脂酸锌0.04份、芥酸酰胺重量份0.08份,经温度为190℃、螺杆转速200r/min挤出机挤出得到聚乙烯瓶盖原料。
实施例6
控制第一反应釜温度为96℃、第二反应釜温度为96℃,注入乙烯浓度为4.5mol%,催化剂流量10kg/h,所述齐格勒纳塔催化剂的钛元素质量含量为10%、粒度为13μm、径距1.4,己烯-1在一、二反应釜中加入量控制己烯-1/乙烯分别为4.5、5kg/t,催化剂在一、二反应釜的停留时间分别为35、25min得到指数为2.3g/10min(2.16kg负荷,190℃)的聚乙烯树脂。按重量份聚乙烯树脂100份、1010重量份0.06份、168重量份0.12份、卤素吸收剂硬脂酸钙0.05份和硬脂酸锌0.05份、芥酸酰胺重量份0.1份,经温度为190℃、螺杆转速200r/min挤出机挤出得到聚乙烯瓶盖原料。
实施例7
控制第一反应釜温度为96℃、第二反应釜温度为97℃,注入乙烯浓度为4.5mol%,催化剂流量10kg/h,所述齐格勒纳塔催化剂的钛元素质量含量为10%、粒度为10μm、径距1.5,己烯-1在一、二反应釜中加入量控制己烯-1/乙烯分别为3.5、4kg/t,催化剂在一、二反应釜的停留时间分别为40、30min得到指数为2.1g/10min(2.16kg负荷,190℃)的聚乙烯树脂。按重量份聚乙烯树脂100份、1010重量份0.08份、168重量份0.12份、卤素吸收剂硬脂酸钙0.05份和硬脂酸锌0.05份、芥酸酰胺重量份0.1份,经温度为190℃、螺杆转速200r/min挤出机挤出得到聚乙烯瓶盖原料。
实施例8
控制第一反应釜温度为96℃、第二反应釜温度为97℃,注入乙烯浓度为5.0mol%,催化剂流量10kg/h,所述齐格勒纳塔催化剂的钛元素质量含量为8%、粒度为10μm、径距1.5,己烯-1在一、二反应釜中加入量控制己烯-1/乙烯分别为3.5、4.5kg/t,催化剂在一、二反应釜的停留时间分别为50、30min得到指数为2.1g/10min(2.16kg负荷,190℃)的聚乙烯树脂。按重量份聚乙烯树脂100份、1010重量份0.08份、168重量份0.10份、卤素吸收剂硬脂酸钙0.08份和硬脂酸锌0.04份、芥酸酰胺重量份0.8份,经温度为190℃、螺杆转速200r/min挤出机挤出得到聚乙烯瓶盖原料。
测试结果
气味等级测试选用国家标准GB/T 35773-2017包装材料及制品气味的评价测试,分为五个等级:
0:没有可察觉的气味; 1:气味刚可察觉;
2:中度气味; 3:中度强烈的气味;
4:强烈气味;
弯曲强度测试选用国家标准GB/T 9341-2008测定,黄色指数测试选用国家标准GB/T 39822-2021测定。
表1测试结果
气味等级 弯曲强度MPa 黄色指数
实施例1 3 978 -2.8
实施例2 3 965 -2.7
实施例3 2 985 -3.2
实施例4 2 976 -3.5
实施例5 1 983 -3.1
实施例6 1 992 -3.7
实施例7 0 990 -3.6
实施例8 0 1002 -4.2
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变形,这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种聚乙烯瓶盖料的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括如下步骤:
S1:向第一、二反应釜注入异丁烷溶剂、乙烯单体、齐格勒纳塔催化剂;所述第一、第二反应釜中,乙烯浓度为3~6mol%;第一反应釜浆液密度为530~560kg/m3,第二反应釜浆液密度为510~530kg/m3;第一反应釜温度为92~98℃、第二反应釜温度为95~98℃;
S2:向第一、二反应釜注入己烯-1;第一反应釜内己烯-1/乙烯加入量为3~5kg/t、第二反应釜内己烯-1/乙烯加入量为4~6kg/t;
反应物在第一反应釜停留时间为30~50min,在第二反应釜停留时间为10~30min;
第二反应釜末端排出的经旋液分离器、高低压闪蒸除去溶剂,得到聚乙烯粉料;
S3:将聚乙烯粉料按100质量份、主抗氧剂按0.04~0.10质量份、辅抗氧剂按0.10~0.15质量份、卤素吸收剂按0.1~0.25质量份、润滑剂按0.05~0.10质量份经双螺杆挤出机挤出造粒得到聚乙烯瓶盖原料;所述螺杆挤出机螺杆转速为180~200r/min,挤出温度为180~220℃。
2.根据权利要求1所述的聚乙烯瓶盖料的制备方法,其特征在于,所述齐格勒纳塔催化剂的钛元素质量含量为7~10%,粒度为10~13μm,径距≤1.8。
3.根据权利要求1所述的聚乙烯瓶盖料的制备方法,其特征在于,所述主抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
4.根据权利要求1所述的聚乙烯瓶盖料的制备方法,其特征在于,所述辅抗氧剂为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯。
5.根据权利要求1所述的聚乙烯瓶盖料的制备方法,其特征在于,所述卤素吸收剂为硬脂酸钙或硬脂酸锌中的一种或二者混合。
6.根据权利要求5所述的聚乙烯瓶盖料的制备方法,其特征在于,所述卤素吸收剂为质量比为2:1~1:1.5的硬脂酸钙和硬脂酸锌的混合物。
7.根据权利要求1所述的聚乙烯瓶盖料的制备方法,其特征在于,所述润滑剂为芥酸酰胺。
8.一种聚乙烯瓶盖料,采用权利要求1~7中任意一项所述的方法制备得到。
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