CN101746547B - 改性沥青包装薄膜袋及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种改性沥青包装薄膜袋及其制备方法；主剂按重量百分比由塑料55～85％、橡胶3～25％和性能补强剂5～20％组成；助剂由占主剂重量0.3～3.0％的润滑剂和占主剂重量0.05～1.0％的抗氧剂组成；性能补强剂是以聚烯烃为载体，由滑石粉、二氧化硅或炭黑为填充母料的聚烯烃填充母料；润滑剂是石蜡、硬脂酸或硬脂酸钙；抗氧剂是酚类或胺类抗氧剂；在170～220℃温度下混合造粒，在温度为170～210℃下挤出吹膜，吹制出膜厚度为0.06～0.08mm薄膜，耐热温度165℃，在155℃～160℃下灌装改性沥青，不烫损、不破袋，在180℃下能与改性沥青混熔。
Description
技术领域
本发明涉及一种沥青包装薄膜袋及其制备方法，更具体地说，是涉及一种改性沥青包装薄膜袋及其制备方法。
背景技术
普通道路沥青包装方式主要有保温罐车(汽油罐或炼罐)、铁桶、高分子聚合物制品软包装。由于保温罐车运输过程能耗大，对交通不便地区难以采用该方法运输，另外，罐车中的沥青反复局部受热，对沥青质量也产生负面影响。铁桶包装成本高，占据空间多，使用沥青时，需用烘房或专用脱桶设备，且沥青粘附在桶壁上，造成浪费大。软包装易破损，高温环境下沥青易渗漏，使用时与沥青剥离困难，污染环境，而且沥青浪费量大。
随着包装技术的改进，对普通道路沥青国内外广泛采用了沥青软包装方式，采用能与沥青相容的软袋包装，可以较好地解决沥青或包装浪费与运输负担问题。所用的软包装材料主要有聚烯烃塑料和复合纸质两类。如US 5452800公开了一种是以聚丙烯为材料制造的建筑沥青包装袋，沥青灌装温度为135℃～154℃，但以纯聚丙烯为材料制备的包装物与沥青的相溶性差，易团聚并漂浮在熔融的沥青上部，作建筑沥青施工时，因用量小可采取人工打捞的方法去除，但作道路沥青使用时，则会因量大打捞不及时造成管线及阀门的堵塞，影响生产操作；CN2136814公开的建筑沥青用包装纸袋，则采用胶粘膈加强织网筋居两牛皮纸中间，并在袋内纸面涂附有机膜，使其不粘附冷、热沥青，这种复合纸包装袋可以包装软化点≥60℃的沥青，但包装材料成本高，不能回收利用，污染环境。CN1126141、CN1135404、CN1132222、CN1566197、CN1844223提供的道路沥青包装材料为聚烯烃塑料或硬质纸层聚丙烯尼龙塑料合金，但其灌装沥青温度较低，可达到120℃～146℃，只能满足普通沥青灌装技术要求；CN1771295公开了由包装材料与沥青材料和一种金属物质制成的包装材料。因为包装袋含有沥青材料，降低了包装薄膜的强度，使得包装薄膜容易破损；并且，通常道路沥青软化点在42～55℃之间，与其它塑料产品加工温度相差较大，在包装容器加工过程中会增加操作难度，而且由于沥青自身特性，会污染加工设备，在高温加工中还会释放出有毒的沥青烟气，严重污染环境，危害人体健康。
上述专利文献公开的软包装袋只能用于灌装普通道路沥青或建筑沥青，因为改性沥青在120℃～146℃灌装温度范围下粘度仍较大，造成灌装速度慢，费时长。若提高灌装温度，采用道路软包装袋则易软化、易烫损，贮存或运输过程中也易发生破损现象，因此，目前改性沥青所采用的包装方式仍为铁桶或罐车二种方式，没有实现改性沥青软包装方式。
发明内容
本发明的目的是提供一种可满足改性沥青灌装技术要求的薄膜包装袋及其制备方法，其在155℃～160℃的高温下灌装沥青时，不软化、不破袋；在180℃可融化，与沥青的相容性好，且熔融了包装袋的改性沥青仍满足JTGF40聚合物改性沥青产品技术要求。
本发明选择适宜的塑料为包装袋主体原料，复合改善塑料韧性、强度和加工性等性能的橡胶类聚合物，制备出能够满足改性沥青灌装、储运和使用要求的改性沥青包装薄膜袋。
本发明的技术方案之一是提供一种沥青包装薄膜袋产品，该产品原料由主剂和助剂组成：主剂按重量百分比由塑料55～85％、橡胶3～25％、性能补强剂5～20％组成；助剂由占主剂重量0.3～3.0％的润滑剂和0.05～1.0％的抗氧剂组成。
所述沥青包装薄膜袋产品原料组成中，主剂按重量百分比由塑料60～82％、橡胶5～25％、性能补强剂8～20％组成；助剂由占主剂重量0.3～2.0％的润滑剂和0.05～1.0％的抗氧剂组成。
所述主剂中的塑料是选自乙烯、丙烯、醋酸乙烯酯中的一种或一种以上单体的共聚物，即聚丙烯或者乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA与聚丙烯二者的混合物或者聚乙烯与聚丙烯二者的混合物或聚乙烯、聚丙烯与乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA三者的混合物。其中聚丙烯为熔体流动速率为1.4g/10min～8.4g/10min的挤出扁丝级聚丙烯或熔体流动速率为5.7g/10min～13g/10min薄膜级聚丙烯中的一种或一种以上；聚乙烯是熔体流动速率为0.2g/10min～2g/10min的高密度聚乙烯或线型低密度聚乙烯；乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA中醋酸乙烯含量为5～30重量％；55～85％的塑料中，聚丙烯含量为75～100重量％，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA含量为0～15重量％，聚乙烯0～10重量％。
所述主剂中的橡胶是选自二元乙丙橡胶、三元乙丙橡胶中的一种或一种以上，或者是二元乙丙橡胶、三元乙丙橡胶中的一种或一种以上的橡胶和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯SBS热塑性橡胶的混合物，其中，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯SBS热塑性橡胶在橡胶混合物中的比例为0～50重量％。所述二元乙丙橡胶、三元乙丙橡胶为平均分子量20万～40万，门尼粘度值[ML(1+4)100℃]为25～80的乙丙橡胶产品；SBS改性剂采用苯乙烯与丁二烯的嵌段比为20～45：80～55、通过聚合反应得到的分子量为10万～30万的星型或者线型聚合物。
所述主剂中的性能补强剂可保证改性剂沥青包装薄膜袋具有较高的力学强度，同时对沥青包装袋的成本起到降低作用。该性能补强剂选用以聚烯烃为载体，由滑石粉、二氧化硅或炭黑等无机填料为填充母料而制成的聚烯烃填充母料，聚烯烃为聚乙烯或聚丙烯，其中，聚乙烯是熔体流动速率为0.2g/10min～2g/10min的高密度聚乙烯或线型低密度聚乙烯；聚丙烯为熔体流动速率为1.4g/10min～8.4g/10min的挤出扁丝类聚丙烯或熔体流动速率为5.7g/10min～13g/10min吹塑薄膜类聚丙烯中的一种或一种以上。
所述助剂中的润滑剂是石蜡、硬脂酸或硬脂酸钙，润滑剂的加入可以改善塑料的加工流动性，提高物料之间的相容性。
所述助剂中的抗氧剂是常规的酚类抗氧剂或胺类抗氧剂，其为抗氧剂1010、1076、1024、1098、4，4-二(a，a-二甲基苯基)二苯胺或苯乙烯化二苯胺中的任一种。
本发明的技术方案之二是提供上述改性沥青包装薄膜袋的制备方法：
将按重量百分比由塑料55～85％、橡胶3～25％、性能补强剂5～20％组成的主剂与由主剂重量0.3～3.0％的润滑剂、主剂重量0.05～1.0％的抗氧剂组成的助剂混合后，投入螺杆挤塑机或塑炼机熔融共混设备，在170～220℃温度下混合造粒，然后将粒料通过常规吹塑薄膜机组在温度为170～210℃条件下挤出吹膜，吹制出膜厚度为0.06～0.08mm，完全满足QB1956聚丙烯吹塑薄膜物理机械性能技术指标要求，薄膜封切后制成改性沥青包装薄膜袋。并在155℃的高温下灌装改性沥青，不软化、不破袋。
在改性沥青使用时，将沥青连同包装袋投入180℃沥青池中，缓慢搅动10分钟，薄膜袋可与改性沥青完全混溶，混融了薄膜包装袋的改性沥青与原改性沥青产品关键指标相比，按照GB/T 4509方法测试25℃条件下的针入度变化不超过5％，GB/T 4507测试软化点变化不超过3％，GB/T 4508测试延度变化不超过10％，SH/T 0737测试弹性恢复变化不超过3％。
挤塑机是市售的单螺杆挤塑机或双螺杆挤塑机，该设备的转速与进料速度由生产能力大小所确定，生产能力大小以物料能够充分混合均匀为准。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明采用橡胶和性能补强剂对聚烯烃塑料进行共混改性，经过简单的挤出及吹膜工序，由普通塑料加工设备就可完成制成沥青包装薄膜袋的制备过程。
(2)由于改性沥青软化点高，粘度大，通常在155℃～160℃以上时，改性沥青的粘度和流动性才能满足灌装时的技术要求，如果沿用普通道路沥青的灌装温度，就会导致改性沥青灌装困难或者灌装效率低，这就需要耐温性能高的沥青软包装材料。本发明提供的沥青包装薄膜袋，除增加一定量的聚丙烯，还增加适量的橡胶和性能补强剂，不仅增强了薄膜包装袋的耐温性能，还提高了力学抗冲击性能，使薄膜包装袋耐热温度可达到165℃，可以在155℃～160℃的高温下灌装改性沥青，不烫损、不破袋，解决了目前包装袋灌装温度低，满足了改性沥青灌装的技术要求。
(3)本发明制成的改性沥青包装薄膜袋，在180℃下能与改性沥青混熔，熔融发包装袋的改性沥青产品仍满足JTGF40改性沥青产品标准要求，具有施工操作方便，不产生三废，对环境无污染的特点。
(4)在制备过程中加入性能补强剂，保证改性剂沥青包装薄膜袋具有较高的力学强度，满足生产、储运和使用的要求，同时，该补强剂价格低廉，降低了沥青包装袋的材料成本。
具体实施方式
下面结合实施例进一步阐明本发明的实施性及特点，但本发明不受下述实施例的限制，可依据本发明的技术方案和实际情况来确定具体的实施方式。
实施例中所使用的原料均为新疆克拉玛依石化公司生产。聚丙烯PP为：挤出扁丝级聚丙烯F401、F501、F601，双向拉伸薄膜聚丙烯F680H，小本体聚丙烯粉料；聚乙烯PE为：高密度聚乙烯6200B，线型低密度聚乙烯LL0209；乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA：3014、310；乙丙橡胶为：二元乙丙橡胶EPM707、EPM785，三元乙丙橡胶EPDM5014、5015、5017橡胶颗粒；苯乙烯-丁二烯-苯乙烯SBS热塑性橡胶为：YH788、YH791、YH796；抗氧剂为受阻酚类抗氧剂1010、1076、1024、1098，4，4′-二(a，a-二甲基苯基)二苯胺SG-R405，苯乙烯化二苯胺SG-R601。
吹塑薄膜机组采用北京英特塑料机械总厂生产的SJ65系列吹塑薄膜机组。
以下实施例1～28的原料组成均以重量百分比计，助剂按主剂重量计。
实施例1
主剂：塑料65％+EPM707橡胶25％+性能补强剂滑石粉聚丙烯母料10％
助剂：润滑剂石蜡0.3％+1010抗氧剂0.1％
上述主剂塑料中，聚丙烯F401含量为80％重量，EVA3014含量为10％重量，聚乙烯6200B为10％重量。
将上述原料按重量比例混合后，投入双螺杆挤塑机，在170～200℃条件下混合造粒，然后将粒料采用SJ65吹塑薄膜机组在温度为180～200℃下挤出吹膜，吹制出膜厚度为0.07mm的薄膜，按照GB 13022、QB/T 1130测试该薄膜的物理机械性能，纵、横向拉伸强度为35.3/32.6MPa，纵、横向断裂伸长率为755/662％，纵、横向直角撕裂强度为118/122N/mm。膜封切后制成改性沥青包装薄膜袋。该沥青薄膜袋可以满足在155℃的高温下灌装改性沥青，不软化、不破袋。在改性沥青使用时，将沥青连同包装袋投入180℃沥青池中，缓慢搅动10分钟，薄膜袋可与改性沥青完全混溶，混融包装袋的改性沥青与原沥青性能对比测试，结果见表1。
表1 改性沥青样品测试结果
| 项目 | 改性沥青(I-C)质量指标 | 净沥青 | 带包装沥青 | 试验方法 |
| 针入度(25℃，100g，5s)0.1mm | 60-80 | 74 | 76/变化率2.7％ | GB/T4509 |
| 软化点，℃ | >55 | 58.6 | 58.1/变化率0.8％ | GB/T4507 |
| 5℃延度，(5cm/min)cm | >30 | 58 | 56/变化率3.4％ | GB/T4508 |
| 弹性恢复，(25℃)％ | >65 | 76 | 75/变化率1.3％ | SH/T0737 |
通过上表可看了出，混融了薄膜包装袋的改性沥青与原改性沥青产品关键指标相比，按照GB/T 4509方法测试25℃条件下的针入度变化为2.7％，GB/T 4507测试软化点变化为0.8％，GB/T 4508测试延度变化为3.4％，SH/T 0737测试弹性恢复变化为1.3％，带包装袋的沥青性能完全可以满足产品质量指标要求。
实施例2～28试验过程同实施例1，各实施例组分、工艺条件及产品性质分别见表2～表10。
表2 原料组分、工艺条件及产品性质
表3 原料产品、工艺条件及产品性质
表4 原料产品、工艺条件及产品性质
表5 原料产品、工艺条件及产品性质
表6 原料产品、工艺条件及产品性质
表7 原料产品、工艺条件及产品性质
表8 原料产品、工艺条件及产品性质
表9 原料产品、工艺条件及产品性质
表10 原料产品、工艺条件及产品性质
Claims (8)
1.一种沥青包装薄膜袋，其特征在于：沥青包装薄膜袋原料由主剂和助剂组成：主剂按重量百分比由塑料55～85％、橡胶3～25％和性能补强剂5～20％组成；助剂由占主剂重量0.3～3.0％的润滑剂和占主剂重量0.05～1.0％的抗氧剂组成；
所述性能补强剂是以聚烯烃为载体，由滑石粉、二氧化硅或炭黑为填充母料而制成的聚烯烃填充母料；
所述润滑剂是石蜡、硬脂酸或硬脂酸钙；
所述抗氧剂是酚类抗氧剂或胺类抗氧剂。
2.按照权利要求1所述的沥青包装薄膜袋，其特征在于：所述沥青包装薄膜袋产品由主剂和助剂原料组成，主剂按重量百分比由塑料60～82％、橡胶5～25％、性能补强剂8～20％组成；助剂由占主剂重量0.3～2.0％的润滑剂和占主剂重量0.05～1.0％的抗氧剂组成。
3.按照权利要求1或2所述的沥青包装薄膜袋，其特征在于：所述塑料是选自乙烯、丙烯、醋酸乙烯酯中的一种或一种以上单体的共聚物，即聚丙烯或者乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和聚丙烯二者的混合物或者聚乙烯和聚丙烯二者的混合物或聚乙烯、聚丙烯和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物三者的混合物。
4.按照权利要求3所述的沥青包装薄膜袋，其特征在于：所述其中聚丙烯为熔体流动速率为1.4g/10min～8.4g/10min的挤出扁丝级聚丙烯或熔体流动速率为5.7g/10min～13g/10min薄膜级聚丙烯中的一种或一种以上；聚乙烯是熔体流动速率为0.2g/10min～2g/10min的高密度聚乙烯或线型低密度聚乙烯；乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中醋酸乙烯含量为5～30重量％；55～85％的塑料中，聚丙烯含量为75～100重量％，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物含量为0～15重量％，聚乙烯0～10重量％。
5.按照权利要求1或2所述的沥青包装薄膜袋，其特征在于：所述橡胶是选自二元乙丙橡胶、三元乙丙橡胶中的一种或一种以上，或者是二元乙丙橡胶、三元乙丙橡胶中的一种或一种以上的橡胶和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯热塑性橡胶的混合物，其中，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯热塑性橡胶在橡胶混合物中的重量比为0～50％。
6.按照权利要求5所述的沥青包装薄膜袋，其特征在于所述橡胶中的二元乙丙橡胶、三元乙丙橡胶为重均分子量20万～40万，门尼粘度值[ML(1+4)100℃]为25～80的乙丙橡胶产品；苯乙烯-丁二烯-苯乙烯热塑性橡胶采用苯乙烯与丁二烯的嵌段比为20～45：80～55、通过聚合反应得到的分子量为10万～30万的星型或者线型聚合物。
7.按照权利要求1所述的沥青包装薄膜袋，其特征在于：所述聚烯烃为聚乙烯或聚丙烯，聚乙烯是熔体流动速率为0.2g/10min～2g/10min的低密度聚乙烯或高密度聚乙烯或线型低密度聚乙烯；聚丙烯为熔体流动速率为1.4g/10min～8.4g/10min的挤出扁丝类聚丙烯或熔体流动速率为5.7g/10min～13g/10min吹塑薄膜类聚丙烯中的一种或一种以上。
8.按照权利要求1所述的改性沥青包装薄膜袋的制备方法，其特征在于：将按重量百分比由塑料55～85％、橡胶3～25％、性能补强剂5～20％组成的主剂和由主剂重量0.3～3.0％的润滑剂、主剂重量0.05～1.0％的抗氧剂组成的助剂混合后，投入螺杆挤塑机或塑炼机熔融共混设备，在170～220℃温度下混合造粒，然后将粒料通过常规吹塑薄膜机组在温度为170～210℃条件下挤出吹膜，吹制出膜厚度为0.06～0.08mm薄膜，薄膜封切后制成改性沥青包装薄膜袋。
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