CN109912886A - 用于聚丙烯打包盒的复合母粒及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于打包盒技术领域，具体涉及一种用于聚丙烯打包盒的复合母粒及其制备方法；所述的制备方法包括：（1）将纳米二氧化钛和玻璃纤维加入到反应釜中，加入偶联剂，搅拌混合并升温至55~70℃，保温处理10~20min后，冷却、过滤、烘干；（2）称取聚丙烯树脂、其它助剂、经偶联剂表面活化处理的纳米二氧化钛和玻璃纤维，加入到高速混合机中混合处理，然后将混合均匀的物料下料至双螺杆挤出机中，经熔融混合，熔体泵加压挤出，拉条水冷，切粒得到所述的复合母粒；本发明通过对填充在聚丙烯树脂中的填料进行改性处理，使其提高了与聚丙烯树脂的结合能力，增强了聚丙烯树脂的强度和韧性，防止在应用到聚丙烯打包盒时容易变形，确保了外卖配送的可靠性。

Description

用于聚丙烯打包盒的复合母粒及其制备方法

技术领域

本发明属于打包盒技术领域，具体涉及一种用于聚丙烯打包盒的复合母粒及其制备方法。

背景技术

打包的意思往往是指在外面吃饭，将未吃完的食材用餐盒装好带走；打包时通常使用的是商家提供的成本低廉的一次性餐盒，在用完后就会被丢弃，从这一层面上来说，打包盒的使用并不多；但是，随着网络电商的发展，外卖逐渐进入到我们的日常生活中，尤其是对于上班族来说，点外卖成为了每个工作日的一项重要组成部分，特别是对于那些位于较高楼层的写字楼上的办公人员来说，与其花时间等电梯下楼去快餐店吃，还不如早早的预定好外卖，等待外卖人员将餐饭送货上门来得轻松，因此，打包盒得到了广泛的使用。

目前，商家为了降低成本，使用的打包盒往往成本低廉，并且强度等性能也很差，在外卖的配送过程中，打包盒容易发生变形，使食物容易发生泼洒；或者，商家为了避免食物的泼洒，对打包盒的封口处采用包覆保鲜膜的方式，给消费者的就餐带来了不便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于聚丙烯打包盒的复合母粒的制备方法，利用该复合母粒制备得到的聚丙烯打包盒，具有强度高、韧性强，不易变形的优点。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种用于聚丙烯打包盒的复合母粒的制备方法，包括以下步骤：

（1）将纳米二氧化钛和玻璃纤维加入到反应釜中，加入偶联剂，搅拌混合并升温至55~70℃，保温处理10~20min后，冷却、过滤、烘干得到经偶联剂表面活化处理的纳米二氧化钛和玻璃纤维；

（2）按配方量称取聚丙烯树脂、其它助剂、经偶联剂表面活化处理的纳米二氧化钛和玻璃纤维，加入到高速混合机中混合处理3~5min，然后将混合均匀的物料下料至双螺杆挤出机中，经熔融混合，熔体泵加压挤出，拉条水冷，切粒得到所述的复合母粒。

优选的，所述纳米二氧化钛的平均粒径为10~50nm。

优选的，所述玻璃纤维的直径为20~40μm，长度为0.5~1.0mm。

优选的，所述的聚丙烯树脂中含有长支链聚丙烯树脂，所述长支链聚丙烯树脂占所述聚丙烯树脂总用量的5~15wt%；且以ISO 1133的标准，在230℃、2.16kg负荷下，所述长支链聚丙烯树脂的熔体质量流动速率为1~10g/10min。

优选的，所述的其它助剂包括阻燃剂、成核剂、抗氧剂、分散剂、抗静电剂、光稳定剂、润滑剂中的一种或一种以上的组合物。

优选的，步骤（2）中，所述双螺杆挤出机的工作条件包括：主机转速为250~350r/min；各区温度为：一区170~180℃、二区200~210℃、三区200~210℃、四区200~210℃、五区200~210℃、六区200~210℃、七区200~210℃、八区200~210℃、模头220~230℃。

本发明还提供了一种采用上述制备方法制备得到的用于聚丙烯打包盒的复合母粒。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：本发明提供的用于聚丙烯打包盒的复合母粒的制备方法，通过对填充在聚丙烯树脂中的填料进行改性处理，使其提高了与聚丙烯树脂的结合能力，并显著的增强了聚丙烯树脂的强度和韧性，防止在应用到聚丙烯打包盒时容易变形，确保了外卖配送的可靠性；

本发明中，采用所述的聚丙烯树脂中掺有长支链聚丙烯树脂，其具有较高的熔体强度，能够显著的提高聚丙烯树脂制品的强度，通过该长支链聚丙烯树脂的加入，降低了纳米二氧化碳和玻璃纤维的用量，降低了生产成本。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐明本发明。

本发明提供了一种用于聚丙烯打包盒的复合母粒的制备方法，包括以下步骤：

（1）将纳米二氧化钛和玻璃纤维加入到反应釜中，加入偶联剂，搅拌混合并升温至55~70℃，保温处理10~20min后，冷却、过滤、烘干得到经偶联剂表面活化处理的纳米二氧化钛和玻璃纤维；

（2）按配方量称取聚丙烯树脂、其它助剂、经偶联剂表面活化处理的纳米二氧化钛和玻璃纤维，加入到高速混合机中混合处理3~5min，然后将混合均匀的物料下料至双螺杆挤出机中，经熔融混合，熔体泵加压挤出，拉条水冷，切粒得到所述的复合母粒。

本发明中，通过将纳米二氧化钛和玻璃纤维经过偶联剂改性处理并作为填料填充在聚丙烯树脂中，经过改性处理后的纳米二氧化钛和玻璃纤维与所述的聚丙烯树脂有着很好的融合效果，不仅能够有效的聚丙烯树脂的注塑成品有着很好的强度和韧性，还能防止不相容组分填充后容易产生的脱落现象，确保了填料对聚丙烯树脂成品的增强效果。

根据本发明，本发明中，填充在聚丙烯树脂中的纳米二氧化钛能够被日光或灯光中的紫外线激活并生成具有高催化活性的游离基，能产生很强的光氧化及还原能力，可催化、光解附着在物体表面的各种有害物质，将其作为打包盒的用量，能够实现很好的抗菌效果。优选条件下，本发明中所述的纳米二氧化钛的平均粒径为10~50nm。

本发明中，所述的玻璃纤维填充在聚丙烯树脂中，在聚丙烯的结晶过程中，提供互相交织的载体，确保注塑成型的打包盒具有较高的强度和防变形能力，从而有效的提高了打包盒的质量，避免在外送的过程中产生食物的泼洒。优选条件下，本发明中所述玻璃纤维的直径为20~40μm，长度为0.5~1.0mm。

本发明中，所述的聚丙烯树脂中含有长支链聚丙烯树脂，所述长支链聚丙烯树脂占所述聚丙烯树脂总用量的5~15wt%；且以ISO 1133的标准，在230℃、2.16kg负荷下，所述长支链聚丙烯树脂的熔体质量流动速率为1~10g/10min。通过该长支链聚丙烯树脂的掺入，不仅能够显著提高混合熔体的强度，使注塑成型的打包盒具有较高的强度和韧性，还能降低打包盒的制造成本。

本发明中，为了提高聚丙烯树脂的加工性能，在加工中还加入了其它助剂，所述的其它助剂包括阻燃剂、成核剂、抗氧剂、分散剂、抗静电剂、光稳定剂、润滑剂中的一种或一种以上的组合物。

具体的，所述的阻燃剂能够提高制品的阻燃性能，本发明对具体阻燃剂的选择不做特殊限定，可以为本领域技术人员所熟知的，例如，所述的阻燃剂为磷系阻燃剂，具体是选自有机金属次膦酸盐类阻燃剂、室温下为固态的含氮/含磷阻燃剂和室温下为液态的有机磷酸酯类阻燃剂中的一种或其组合。

本发明中，所述的成核剂为二苯亚甲基山梨醇、二(对甲基二苯亚甲基)山梨醇或三(3,4-二甲基二苯亚甲基)山梨醇中的一种。

本发明中，抗氧剂能够提高聚丙烯树脂在熔融挤出加工过程中的稳定性，所述的抗氧剂为受阻酚类和亚磷酸酯类抗氧剂的混合物。

本发明中，所述的分散剂能够提高填料在聚丙烯树脂内的分散能力，所述的分散剂选自木质素纤维、氧化聚乙烯蜡、三硬脂酸甘油酯和硬脂酸钙中的至少一种。

本发明中，所述的抗静电剂选自硝酸3-(硬脂酰氨基)丙基二甲基β-羟乙基铵、甲基硫酸(3-月桂酰氨基丙基)三甲基铵、磷酸二氢硬脂酰氨基二甲基β-羟乙基盐、N-(3-烷氧基-2-羟基丙基)单乙醇胺、C13-C16烷基二乙醇胺、C14-C18烷基二乙醇胺、十八烷基二乙醇胺、羟乙基烷基胺与高级脂肪醇和二氧化硅的复配物、聚氧乙烯十二烷基胺、月桂(十二烷)基硫酸酯钠以及二月桂基磷酸酯钠的其中一种或两种以上的混合。

本发明中，光稳定剂能够提高聚丙烯制品在后续使用过程中的稳定性，本发明对所述光稳定剂的种类不做特殊限定，可以为本领域技术人员所树脂的，例如，所述的光稳定剂为受阻酚类光稳定剂。

本发明中，所述的润滑剂选自硅酮类、酰胺类、聚乙烯类、硬脂酸类中的一种或几种的混合物。

本发明中，所述的偶联剂为硅烷偶联剂。

根据本发明，本发明中，所述双螺杆挤出机的工作条件包括：主机转速为250~350r/min；各区温度为：一区170~180℃、二区200~210℃、三区200~210℃、四区200~210℃、五区200~210℃、六区200~210℃、七区200~210℃、八区200~210℃、模头220~230℃。

本发明还提供了一种采用上述制备方法制备得到的用于聚丙烯打包盒的复合母粒，使用该复合母粒制备得到的聚丙烯打包盒，具有强度高，韧性强，且不易变形的优点，有效的防止了聚丙烯打包盒在外送过程中造成食物泼洒的问题，提高了外卖的可靠性。

本发明中，所述用于聚丙烯打包盒的复合母粒包括以下重量份的原料制备得到：聚丙烯树脂 70~90重量份、纳米二氧化钛 0.5~1.2重量份、玻璃纤维 2~5重量份、偶联剂0.8~2份、其它助剂 0.5~1.5重量份。

本发明还提供了一种采用上述复合母粒制备聚丙烯打包盒的方法，包括以下步骤：

（1）聚丙烯树脂干燥处理；

（2）将干燥后的聚丙烯树脂、复合母粒加入到高速捏合机中混合得到混合物料；

（3）将混合物料加入到双螺杆挤出机中，熔融共混后拉条、切粒，得到混合粒料；

（4）在成型模具内涂上脱模剂，预热至50~60℃，利用塑料注射机将混合粒料注射到成型模具内，脱膜后将成型的聚丙烯打包盒冷却、修整、定型，得到所述的聚丙烯打包盒。

上述方法中，所述双螺杆挤出机的机筒温度为175~185℃，模头温度为190~200℃。

上述方法中，所述塑料注射机的机筒温度为245~250℃，机具温度为25~30℃，注射压力为15~20MPa。

以下通过具体的实施例对本发明提供的用于聚丙烯打包盒的复合母粒及其制备方法做出进一步的说明。

实施例1

一种用于聚丙烯打包盒的复合母粒的制备方法，包括以下步骤：

（1）将纳米二氧化钛和玻璃纤维加入到反应釜中，加入硅烷偶联剂，搅拌混合并升温至60℃，保温处理15min后，冷却、过滤、烘干得到经硅烷偶联剂表面活化处理的纳米二氧化钛和玻璃纤维；

所述纳米二氧化钛的平均粒径为30nm；

所述玻璃纤维的直径为30μm，长度为0.8mm；

（2）按配方量称取聚丙烯树脂、磷系阻燃剂、成核剂 二苯亚甲基山梨醇、抗氧剂1010、抗氧剂168、分散剂 木质素纤维、抗静电剂 十八烷基二乙醇胺、受阻酚类光稳定剂、硅酮类润滑剂、经硅烷偶联剂表面活化处理的纳米二氧化钛和玻璃纤维，加入到高速混合机中混合处理5min，然后将混合均匀的物料下料至双螺杆挤出机中，经熔融混合，熔体泵加压挤出，拉条水冷，切粒得到所述的复合母粒。

所述双螺杆挤出机的工作条件包括：主机转速为300r/min；

所述的聚丙烯树脂中含有长支链聚丙烯树脂，且该长支链聚丙烯树脂占聚丙烯树脂总量10wt%，以ISO 1133的标准，在230℃、2.16kg负荷下，所述长支链聚丙烯树脂的熔体质量流动速率为8g/10min；

各区温度为：一区170~180℃、二区200~210℃、三区200~210℃、四区200~210℃、五区200~210℃、六区200~210℃、七区200~210℃、八区200~210℃、模头220~230℃。

所述复合母粒包括以下重量份的原料制备得到：聚丙烯树脂 80重量份、纳米二氧化钛 1重量份、玻璃纤维 3重量份、硅烷偶联剂 1.5份、磷系阻燃剂 0.1重量份、成核剂 二苯亚甲基山梨醇 0.1重量份、抗氧剂1010 0.2重量份、抗氧剂168 0.1重量份、分散剂 木质素纤维 0.1重量份、抗静电剂 十八烷基二乙醇胺 0.1重量份、受阻酚类光稳定剂0.05重量份、硅酮类润滑剂 0.05重量份。

利用制备得到的复合母粒制备聚丙烯打包盒，具体的制备方法包括以下步骤：

（1）聚丙烯树脂干燥处理；

（2）将干燥后的聚丙烯树脂、复合母粒加入到高速捏合机中混合得到混合物料；其中，干燥后的聚丙烯树脂与复合母粒的重量比为4：1；

（3）将混合物料加入到双螺杆挤出机中，熔融共混后拉条、切粒，得到混合粒料；

所述双螺杆挤出机的机筒温度为175~185℃，模头温度为198~200℃；

（4）在成型模具内涂上脱模剂，预热至55℃，利用塑料注射机将混合粒料注射到成型模具内，脱膜后将成型的聚丙烯打包盒冷却、修整、定型，得到所述的聚丙烯打包盒；

所述塑料注射机的机筒温度为250℃，机具温度为30℃，注射压力为18MPa。

实施例2

如实施例1提供的用于聚丙烯打包盒的复合母粒的制备方法，不同的是，所述纳米二氧化钛的平均粒径为10nm；其余不变，按照实施例1的方法制备得到复合母粒，并按实施例1提供的方法制备得到聚丙烯打包盒。

实施例3

如实施例1提供的用于聚丙烯打包盒的复合母粒的制备方法，不同的是，所述纳米二氧化钛的平均粒径为50nm；其余不变，按照实施例1的方法制备得到复合母粒，并按实施例1提供的方法制备得到聚丙烯打包盒。

实施例4

如实施例1提供的用于聚丙烯打包盒的复合母粒的制备方法，不同的是，所述玻璃纤维的直径为20μm，长度为1.0mm；其余不变，按照实施例1的方法制备得到复合母粒，并按实施例1提供的方法制备得到聚丙烯打包盒。

实施例5

如实施例1提供的用于聚丙烯打包盒的复合母粒的制备方法，不同的是，所述玻璃纤维的直径为40μm，长度为0.5mm；其余不变，按照实施例1的方法制备得到复合母粒，并按实施例1提供的方法制备得到聚丙烯打包盒。

实施例6

如实施例1提供的用于聚丙烯打包盒的复合母粒的制备方法，不同的是，所述聚丙烯树脂中含有的长支链聚丙烯树脂占所述聚丙烯树脂总量的5wt%；其余不变，按照实施例1的方法制备得到复合母粒，并按实施例1提供的方法制备得到聚丙烯打包盒。

实施例7

如实施例1提供的用于聚丙烯打包盒的复合母粒的制备方法，不同的是，所述聚丙烯树脂中含有的长支链聚丙烯树脂占所述聚丙烯树脂总量的15wt%；其余不变，按照实施例1的方法制备得到复合母粒，并按实施例1提供的方法制备得到聚丙烯打包盒。

实施例8

如实施例1提供的用于聚丙烯打包盒的复合母粒的制备方法，不同的是，所述复合母粒包括以下重量份的原料制备得到：聚丙烯树脂 70重量份、纳米二氧化钛 0.5重量份、玻璃纤维 2重量份、硅烷偶联剂 0.8份、磷系阻燃剂 0.07重量份、成核剂 二苯亚甲基山梨醇0.03重量份、抗氧剂1010 0.1重量份、抗氧剂168 0.05重量份、分散剂 木质素纤维 0.03重量份、抗静电剂 十八烷基二乙醇胺 0.02重量份、受阻酚类光稳定剂 0.1重量份、硅酮类润滑剂 0.1重量份；其余不变，按照实施例1的方法制备得到复合母粒，并按实施例1提供的方法制备得到聚丙烯打包盒。

实施例9

如实施例1提供的用于聚丙烯打包盒的复合母粒的制备方法，不同的是，所述复合母粒包括以下重量份的原料制备得到：聚丙烯树脂 90重量份、纳米二氧化钛 1.2重量份、玻璃纤维 5重量份、硅烷偶联剂 2份、磷系阻燃剂 0.3重量份、成核剂 二苯亚甲基山梨醇 0.1重量份、抗氧剂1010 0.3重量份、抗氧剂168 0.15重量份、分散剂 木质素纤维 0.05重量份、抗静电剂 十八烷基二乙醇胺 0.2重量份、受阻酚类光稳定剂 0.2重量份、硅酮类润滑剂 0.2重量份；其余不变，按照实施例1的方法制备得到复合母粒，并按实施例1提供的方法制备得到聚丙烯打包盒。

对比例1

如实施例1提供的用于聚丙烯打包盒的复合母粒的制备方法，不同的是，所述纳米二氧化钛的平均粒径为80nm；其余不变，按照实施例1的方法制备得到复合母粒，并按实施例1提供的方法制备得到聚丙烯打包盒。

对比例2

如实施例1提供的用于聚丙烯打包盒的复合母粒的制备方法，不同的是，所述玻璃纤维的直径为50μm，长度为1.0mm；其余不变，按照实施例1的方法制备得到复合母粒，并按实施例1提供的方法制备得到聚丙烯打包盒。

对比例3

如实施例1提供的用于聚丙烯打包盒的复合母粒的制备方法，不同的是，所述聚丙烯树脂中含有的长支链聚丙烯树脂占所述聚丙烯树脂总量的2wt%；其余不变，按照实施例1的方法制备得到复合母粒，并按实施例1提供的方法制备得到聚丙烯打包盒。

对比例4

如实施例1提供的用于聚丙烯打包盒的复合母粒的制备方法，不同的是，所述复合母粒包括以下重量份的原料制备得到：聚丙烯树脂 90重量份、纳米二氧化钛 0.3重量份、玻璃纤维 1重量份、硅烷偶联剂 0.8份、磷系阻燃剂 0.1重量份、成核剂 二苯亚甲基山梨醇0.1重量份、抗氧剂1010 0.2重量份、抗氧剂168 0.1重量份、分散剂 木质素纤维 0.07重量份、抗静电剂 十八烷基二乙醇胺 0.03重量份、受阻酚类光稳定剂 0.1重量份、硅酮类润滑剂 0.1重量份；其余不变，按照实施例1的方法制备得到复合母粒，并按实施例1提供的方法制备得到聚丙烯打包盒。

性能测试：

按照GB/T 1043.1-2008的规定测试上述实施例1-9、对比例1-4所提供配方的聚丙烯打包盒的性能，并将测试结果记录到表1中。

表1：

	抗拉强度 （MPa）	抗冲击强度 （MJ/m<sup>2</sup>）
			实施例1	569.2	93.8
实施例2	584.6	95.4
			实施例3	554.2	91.5
实施例4	571.4	94.6
			实施例5	556.7	91.6
实施例6	537.4	90.4
			实施例7	598.4	94.6
实施例8	564.8	93.7
			实施例9	567.4	93.6
对比例1	463.8	80.6
			对比例2	478.7	80.4
对比例3	428.4	75.4
			对比例4	534.8	81.5

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的特点。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的范围内。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 (7)

1.一种用于聚丙烯打包盒的复合母粒的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）将纳米二氧化钛和玻璃纤维加入到反应釜中，加入偶联剂，搅拌混合并升温至55~70℃，保温处理10~20min后，冷却、过滤、烘干得到经偶联剂表面活化处理的纳米二氧化钛和玻璃纤维；

（2）按配方量称取聚丙烯树脂、其它助剂、经偶联剂表面活化处理的纳米二氧化钛和玻璃纤维，加入到高速混合机中混合处理3~5min，然后将混合均匀的物料下料至双螺杆挤出机中，经熔融混合，熔体泵加压挤出，拉条水冷，切粒得到所述的复合母粒。

2.根据权利要求1所述的用于聚丙烯打包盒的复合母粒的制备方法，其中，所述纳米二氧化钛的平均粒径为10~50nm。

3.根据权利要求1所述的用于聚丙烯打包盒的复合母粒的制备方法，其中，所述玻璃纤维的直径为20~40μm，长度为0.5~1.0mm。

4.根据权利要求1所述的用于聚丙烯打包盒的复合母粒的制备方法，其中，所述的聚丙烯树脂中含有长支链聚丙烯树脂，所述长支链聚丙烯树脂占所述聚丙烯树脂总用量的5~15wt%；且以ISO 1133的标准，在230℃、2.16kg负荷下，所述长支链聚丙烯树脂的熔体质量流动速率为1~10g/10min。

5.根据权利要求1所述的用于聚丙烯打包盒的复合母粒的制备方法，其中，所述的其它助剂包括阻燃剂、成核剂、抗氧剂、分散剂、抗静电剂、光稳定剂、润滑剂中的一种或一种以上的组合物。

6.根据权利要求1所述的用于聚丙烯打包盒的复合母粒的制备方法，其中，步骤（2）中，所述双螺杆挤出机的工作条件包括：主机转速为250~350r/min；

各区温度为：一区170~180℃、二区200~210℃、三区200~210℃、四区200~210℃、五区200~210℃、六区200~210℃、七区200~210℃、八区200~210℃、模头220~230℃。

7.一种如权利要求1~6任意一项所述的制备方法制备得到的用于聚丙烯打包盒的复合母粒。