CN110862641A - 一种耐高低温食品级pc管及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种耐高低温食品级PC管及其制备方法，涉及塑料加工技术领域。所述耐高低温食品级PC管由以下重量份的原料制成：聚碳酸酯22‑26份、低密度聚乙烯2‑4份、高密度聚乙烯6‑8份、丙烯酸树脂5‑8份、纳米电气石粉末1‑1.4份、白炭黑1.2‑1.4份、硅酸钙0.6‑0.8份、硅酸铝短纤维1‑1.2份、苯氧乙醇5‑6份、马来酸酐1‑1.2份、丁二酸酐2‑3份、3‑甲基四氢噻唑‑2‑硫酮1‑2份、抗氧化剂0.8‑1.2份、增塑剂1‑1.4份、混合助剂4‑5份。本发明克服了现有技术的不足，提高了PC管的食品使用安全性，同时有效耐高低温，防止温度变化造成PC管变形老化，提升其使用寿命。

Description

一种耐高低温食品级PC管及其制备方法
技术领域
本发明涉及塑料加工技术领域，具体涉及一种耐高低温食品级PC管及其制备方法。
背景技术
塑料是现在人们日常生活中常用的基础材料之一，其中聚碳酸酯由于其具有优良的绝缘、延伸、耐化学腐蚀、耐高温、耐严寒、阻燃、抗冲击等性能，是日常生活中最常用到的通用工程塑料之一。
一般在对工程塑料进行改性性能时通常需要先确定其适用范围，在塑料制品用于食品行业时，在其成分复配的过程中首要考虑的是配方的安全性和环保性，以防塑料材质影响食品的安全，给人们的身体健康造成一定隐患。
在制备成酒炮(扎啤机)和各类食品存储的PC管时尤其要注意其安全性，同时某些食品在储存时温度过高，或者采用低温储存，会对传统的塑料储藏装置造成影响，降低其使用寿命，为了满足日常的需求，研发一种耐高低温食品级PC管使至关紧要的。
发明内容
针对现有技术不足，本发明提供一种耐高低温食品级PC管及其制备方法，提高了PC管的食品使用安全性，同时有效耐高低温，防止温度变化造成PC管变形老化，提升其使用寿命。
为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：
一种耐高低温食品级PC管，所述耐高低温食品级PC管由以下重量份的原料制成：聚碳酸酯22-26份、低密度聚乙烯2-4份、高密度聚乙烯6-8份、丙烯酸树脂5-8份、纳米电气石粉末1-1.4份、白炭黑1.2-1.4份、硅酸钙0.6-0.8份、硅酸铝短纤维1-1.2份、苯氧乙醇5-6份、马来酸酐1-1.2份、丁二酸酐2-3份、3-甲基四氢噻唑-2-硫酮1-2份、抗氧化剂0.8-1.2份、增塑剂1-1.4份、混合助剂4-5份。
优选的，所述抗氧化剂为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、硫代二丙酸、二丁基羟基甲苯质量比2∶2∶5的混合物。
优选的，所述增塑剂为柠檬酸酯类增塑剂中的任意一种或多种混合制备。
优选的，所述混合助剂包括以下重量份的原料制成：环氧大豆油16-18份、三乙醇胺4-5份、羟乙基纤维素2-4份、壳聚糖3-4份、N,N-二甲基癸酰胺1-2份、异氰酸丙基三乙氧基硅烷1-1.6份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷2-3份、六氟磷酸苯并***-1-基-氧基三吡咯烷基磷1-1.6份；其制备方法主要包括以下步骤：
(1)将环氧大豆油预热至50-60℃，并将羟乙基纤维素、壳聚糖、异氰酸丙基三乙氧基硅烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷加入其中，采用搅拌器于120-150r/min转速下搅拌15-20min，得混合液备用；
(2)将三乙醇胺、N,N-二甲基癸酰胺、六氟磷酸苯并***-1-基-氧基三吡咯烷基磷混合均匀后于15-20MPa压强下在40-50℃很稳重静置2-3h，得混合料备用；
(3)将上述混合料加入至混合液中，于超声均质机中，进行均质2-3次，得混合助剂备用。
所述耐高低温食品级PC管的制备方法包括以下步骤：
(1)改性处理：将聚碳酸酯、低密度聚乙烯混合后加入马来酸酐于高压反应釜中升压至18-20MPa，并于180-190℃高温下搅拌均匀后，保温改性接枝60-80min，得改性料备用；
(2)机械混合：将高密度聚乙烯、丙烯酸树脂混合升温至250-260℃，于搅拌机中在400-600r/min的转速下搅拌20-22min后，在加入上述改性料和混合助剂，调节温度至220-230℃，转速至800-900r/min，保温搅拌2-2.5h，得混合料备用；
(3)混合微波：将纳米电气石粉末、白炭黑、丁二酸酐、硅酸钙混合后加入2倍体积的去离子水，后搅拌均匀置于微波功率为100-120W，温度为80-85℃的环境中处理3-4min，得备用；
(4)辅料混合：将硅酸铝短纤维、苯氧乙醇、3-甲基四氢噻唑-2-硫酮混合后加入上述处理液和增塑剂，升温至60-80℃，进行保温搅拌均匀后，低温冻干后研磨成粉，得混合辅料备用；
(5)混炼成型：将混合料与混合辅料和抗氧化剂混合，置于混炼机中，先于180-190℃温度区间内保温混炼20-30min，后于220-230℃温度区间内混炼30-40min，后于230-250℃温度区间内混炼20-30min，再于210-220℃温度区间内混炼30-40min，最后于190-200℃温度区间内混炼20-25min，置于成型机中进行成型，得耐高低温食品级PC管。
优选的，所述步骤(1)中改性处理需在氮气的氛围中进行。
优选的，所述步骤(2)中保温搅拌2-2.5h的过程中，每搅拌30min后静置25-30min进行孕育，后继续搅拌。
优选的，所述步骤(4)中的混合辅料需过120目筛。
本发明提供一种耐高低温食品级PC管及其制备方法，与现有技术相比优点在于：
(1)本发明使用聚碳酸酯、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、丙烯酸树脂为主要基料，并且添加纳米电气石粉末、白炭黑、硅酸钙和硅酸铝短纤维混合，进一步提升制得PC管的机械性能，在保证其耐高温的性能下进行一步增强其抗冲击性能。
(2)本发明添加苯氧乙醇、马来酸酐、丁二酸酐、3-甲基四氢噻唑-2-硫酮、抗氧化剂、增塑剂、混合助剂等物质，有效提升PC管的抗氧化性能和耐高低温性，同时原料混合后安全环保，物毒性物质生成，符合食品安全标准。
(3)本发明将塑料树脂成分混合接枝，有效提升原料的稳定性，同时将部分填料微波处理再混合研磨，有效提升填料在在基料中的分散性，提升物质混合的均匀度，并且采用多段式温度混炼，降低产品的应力，提升其机械性能。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种耐高低温食品级PC管，所述耐高低温食品级PC管由以下重量份的原料制成：聚碳酸酯22份、低密度聚乙烯2份、高密度聚乙烯6份、丙烯酸树脂5份、纳米电气石粉末1份、白炭黑1.2份、硅酸钙0.6份、硅酸铝短纤维1份、苯氧乙醇5份、马来酸酐1份、丁二酸酐2份、3-甲基四氢噻唑-2-硫酮1份、抗氧化剂0.8份、增塑剂1份、混合助剂4份。
所述抗氧化剂为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、硫代二丙酸、二丁基羟基甲苯质量比2∶2∶5的混合物；所述增塑剂为柠檬酸酯类增塑剂中的任意一种或多种混合制备；所述混合助剂包括以下重量份的原料制成：环氧大豆油16份、三乙醇胺4份、羟乙基纤维素2份、壳聚糖3份、N,N-二甲基癸酰胺1份、异氰酸丙基三乙氧基硅烷1份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷2份、六氟磷酸苯并***-1-基-氧基三吡咯烷基磷1份；其制备方法主要包括以下步骤：
(1)将环氧大豆油预热至50-60℃，并将羟乙基纤维素、壳聚糖、异氰酸丙基三乙氧基硅烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷加入其中，采用搅拌器于120-150r/min转速下搅拌15-20min，得混合液备用；
(2)将三乙醇胺、N,N-二甲基癸酰胺、六氟磷酸苯并***-1-基-氧基三吡咯烷基磷混合均匀后于15-20MPa压强下在40-50℃很稳重静置2-3h，得混合料备用；
(3)将上述混合料加入至混合液中，于超声均质机中，进行均质2-3次，得混合助剂备用。
所述耐高低温食品级PC管的制备方法包括以下步骤：
(1)改性处理：将聚碳酸酯、低密度聚乙烯混合后加入马来酸酐于高压反应釜中升压至18-20MPa，并于180-190℃高温下搅拌均匀后，保温改性接枝60-80min，得改性料备用；
(2)机械混合：将高密度聚乙烯、丙烯酸树脂混合升温至250-260℃，于搅拌机中在400-600r/min的转速下搅拌20-22min后，在加入上述改性料和混合助剂，调节温度至220-230℃，转速至800-900r/min，保温搅拌2-2.5h，得混合料备用；
(3)混合微波：将纳米电气石粉末、白炭黑、丁二酸酐、硅酸钙混合后加入2倍体积的去离子水，后搅拌均匀置于微波功率为100-120W，温度为80-85℃的环境中处理3-4min，得备用；
(4)辅料混合：将硅酸铝短纤维、苯氧乙醇、3-甲基四氢噻唑-2-硫酮混合后加入上述处理液和增塑剂，升温至60-80℃，进行保温搅拌均匀后，低温冻干后研磨成粉，得混合辅料备用；
(5)混炼成型：将混合料与混合辅料和抗氧化剂混合，置于混炼机中，先于180-190℃温度区间内保温混炼20-30min，后于220-230℃温度区间内混炼30-40min，后于230-250℃温度区间内混炼20-30min，再于210-220℃温度区间内混炼30-40min，最后于190-200℃温度区间内混炼20-25min，置于成型机中进行成型，得耐高低温食品级PC管。
其中，所述步骤(1)中改性处理需在氮气的氛围中进行；所述步骤(2)中保温搅拌2-2.5h的过程中，每搅拌30min后静置25-30min进行孕育，后继续搅拌；所述步骤(4)中的混合辅料需过120目筛。
实施例2：
一种耐高低温食品级PC管，所述耐高低温食品级PC管由以下重量份的原料制成：聚碳酸酯26份、低密度聚乙烯4份、高密度聚乙烯8份、丙烯酸树脂8份、纳米电气石粉末1.4份、白炭黑1.4份、硅酸钙0.8份、硅酸铝短纤维1.2份、苯氧乙醇6份、马来酸酐1.2份、丁二酸酐3份、3-甲基四氢噻唑-2-硫酮2份、抗氧化剂1.2份、增塑剂1.4份、混合助剂5份。
所述抗氧化剂为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、硫代二丙酸、二丁基羟基甲苯质量比2∶2∶5的混合物；所述增塑剂为柠檬酸酯类增塑剂中的任意一种或多种混合制备；所述混合助剂包括以下重量份的原料制成：环氧大豆油18份、三乙醇胺5份、羟乙基纤维素4份、壳聚糖4份、N,N-二甲基癸酰胺2份、异氰酸丙基三乙氧基硅烷1.6份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷3份、六氟磷酸苯并***-1-基-氧基三吡咯烷基磷1.6份；其制备方法主要包括以下步骤：
(1)将环氧大豆油预热至50-60℃，并将羟乙基纤维素、壳聚糖、异氰酸丙基三乙氧基硅烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷加入其中，采用搅拌器于120-150r/min转速下搅拌15-20min，得混合液备用；
(2)将三乙醇胺、N,N-二甲基癸酰胺、六氟磷酸苯并***-1-基-氧基三吡咯烷基磷混合均匀后于15-20MPa压强下在40-50℃很稳重静置2-3h，得混合料备用；
(3)将上述混合料加入至混合液中，于超声均质机中，进行均质2-3次，得混合助剂备用。
所述耐高低温食品级PC管的制备方法包括以下步骤：
(1)改性处理：将聚碳酸酯、低密度聚乙烯混合后加入马来酸酐于高压反应釜中升压至18-20MPa，并于180-190℃高温下搅拌均匀后，保温改性接枝60-80min，得改性料备用；
(2)机械混合：将高密度聚乙烯、丙烯酸树脂混合升温至250-260℃，于搅拌机中在400-600r/min的转速下搅拌20-22min后，在加入上述改性料和混合助剂，调节温度至220-230℃，转速至800-900r/min，保温搅拌2-2.5h，得混合料备用；
(3)混合微波：将纳米电气石粉末、白炭黑、丁二酸酐、硅酸钙混合后加入2倍体积的去离子水，后搅拌均匀置于微波功率为100-120W，温度为80-85℃的环境中处理3-4min，得备用；
(4)辅料混合：将硅酸铝短纤维、苯氧乙醇、3-甲基四氢噻唑-2-硫酮混合后加入上述处理液和增塑剂，升温至60-80℃，进行保温搅拌均匀后，低温冻干后研磨成粉，得混合辅料备用；
(5)混炼成型：将混合料与混合辅料和抗氧化剂混合，置于混炼机中，先于180-190℃温度区间内保温混炼20-30min，后于220-230℃温度区间内混炼30-40min，后于230-250℃温度区间内混炼20-30min，再于210-220℃温度区间内混炼30-40min，最后于190-200℃温度区间内混炼20-25min，置于成型机中进行成型，得耐高低温食品级PC管。
其中，所述步骤(1)中改性处理需在氮气的氛围中进行；所述步骤(2)中保温搅拌2-2.5h的过程中，每搅拌30min后静置25-30min进行孕育，后继续搅拌；所述步骤(4)中的混合辅料需过120目筛。
实施例3：
一种耐高低温食品级PC管，所述耐高低温食品级PC管由以下重量份的原料制成：聚碳酸酯24份、低密度聚乙烯3份、高密度聚乙烯7份、丙烯酸树脂6.5份、纳米电气石粉末1.2份、白炭黑1.3份、硅酸钙0.7份、硅酸铝短纤维1份、苯氧乙醇5.5份、马来酸酐1.1份、丁二酸酐2.5份、3-甲基四氢噻唑-2-硫酮1.5份、抗氧化剂1份、增塑剂1.2份、混合助剂4.5份。
所述抗氧化剂为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、硫代二丙酸、二丁基羟基甲苯质量比2∶2∶5的混合物；所述增塑剂为柠檬酸酯类增塑剂中的任意一种或多种混合制备；所述混合助剂包括以下重量份的原料制成：环氧大豆油17份、三乙醇胺4.5份、羟乙基纤维素3份、壳聚糖3.5份、N,N-二甲基癸酰胺1.5份、异氰酸丙基三乙氧基硅烷1.3份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷2.5份、六氟磷酸苯并***-1-基-氧基三吡咯烷基磷1.3份；其制备方法主要包括以下步骤：
(1)将环氧大豆油预热至50-60℃，并将羟乙基纤维素、壳聚糖、异氰酸丙基三乙氧基硅烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷加入其中，采用搅拌器于120-150r/min转速下搅拌15-20min，得混合液备用；
(2)将三乙醇胺、N,N-二甲基癸酰胺、六氟磷酸苯并***-1-基-氧基三吡咯烷基磷混合均匀后于15-20MPa压强下在40-50℃很稳重静置2-3h，得混合料备用；
(3)将上述混合料加入至混合液中，于超声均质机中，进行均质2-3次，得混合助剂备用。
所述耐高低温食品级PC管的制备方法包括以下步骤：
(1)改性处理：将聚碳酸酯、低密度聚乙烯混合后加入马来酸酐于高压反应釜中升压至18-20MPa，并于180-190℃高温下搅拌均匀后，保温改性接枝60-80min，得改性料备用；
(2)机械混合：将高密度聚乙烯、丙烯酸树脂混合升温至250-260℃，于搅拌机中在400-600r/min的转速下搅拌20-22min后，在加入上述改性料和混合助剂，调节温度至220-230℃，转速至800-900r/min，保温搅拌2-2.5h，得混合料备用；
(3)混合微波：将纳米电气石粉末、白炭黑、丁二酸酐、硅酸钙混合后加入2倍体积的去离子水，后搅拌均匀置于微波功率为100-120W，温度为80-85℃的环境中处理3-4min，得备用；
(4)辅料混合：将硅酸铝短纤维、苯氧乙醇、3-甲基四氢噻唑-2-硫酮混合后加入上述处理液和增塑剂，升温至60-80℃，进行保温搅拌均匀后，低温冻干后研磨成粉，得混合辅料备用；
(5)混炼成型：将混合料与混合辅料和抗氧化剂混合，置于混炼机中，先于180-190℃温度区间内保温混炼20-30min，后于220-230℃温度区间内混炼30-40min，后于230-250℃温度区间内混炼20-30min，再于210-220℃温度区间内混炼30-40min，最后于190-200℃温度区间内混炼20-25min，置于成型机中进行成型，得耐高低温食品级PC管。
其中，所述步骤(1)中改性处理需在氮气的氛围中进行；所述步骤(2)中保温搅拌2-2.5h的过程中，每搅拌30min后静置25-30min进行孕育，后继续搅拌；所述步骤(4)中的混合辅料需过120目筛。
实施例4：
检测上述实施例1-3所得产品的安全性能：
将上述实施例1-3所得PC管按照GB 14942-1994食品容器、包装材料用聚碳酸酯成型品卫生标准进行检测，结果如下表1所示：
表1：PC管安全检测标准
Figure BDA0002298018190000091
实施例5：
检测上述实施例1-3所得PC管材的耐高低温性能：
(1)选取上述实施例1-3所得PC管材为实验组材料，普通PC材料为对照组材料；
(2)按照ASTM D256(悬臂梁)的标准，将实验组和对照组的管材制备成126×12.7×3.2mm的样条若干个，检测各组样条在-20℃、-10℃、25℃、60℃、100℃温度条件下放置48h后的抗冲击强度，结果如下表2所示：
表2：PC管材的冲击强度
Figure BDA0002298018190000101
由上表可知本发明所制得的PC管材具有良好的耐寒耐热功能。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种耐高低温食品级PC管，其特征在于，所述耐高低温食品级PC管由以下重量份的原料制成：聚碳酸酯22-26份、低密度聚乙烯2-4份、高密度聚乙烯6-8份、丙烯酸树脂5-8份、纳米电气石粉末1-1.4份、白炭黑1.2-1.4份、硅酸钙0.6-0.8份、硅酸铝短纤维1-1.2份、苯氧乙醇5-6份、马来酸酐1-1.2份、丁二酸酐2-3份、3-甲基四氢噻唑-2-硫酮1-2份、抗氧化剂0.8-1.2份、增塑剂1-1.4份、混合助剂4-5份。
2.根据权利要求1所述的一种耐高低温食品级PC管，其特征在于：所述抗氧化剂为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、硫代二丙酸、二丁基羟基甲苯质量比2∶2∶5的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种耐高低温食品级PC管，其特征在于：所述增塑剂为柠檬酸酯类增塑剂中的任意一种或多种混合制备。
4.根据权利要求1所述的一种耐高低温食品级PC管，其特征在于，所述混合助剂包括以下重量份的原料制成：环氧大豆油16-18份、三乙醇胺4-5份、羟乙基纤维素2-4份、壳聚糖3-4份、N,N-二甲基癸酰胺1-2份、异氰酸丙基三乙氧基硅烷1-1.6份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷2-3份、六氟磷酸苯并***-1-基-氧基三吡咯烷基磷1-1.6份；其制备方法主要包括以下步骤：
(1)将环氧大豆油预热至50-60℃，并将羟乙基纤维素、壳聚糖、异氰酸丙基三乙氧基硅烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷加入其中，采用搅拌器于120-150r/min转速下搅拌15-20min，得混合液备用；
(2)将三乙醇胺、N,N-二甲基癸酰胺、六氟磷酸苯并***-1-基-氧基三吡咯烷基磷混合均匀后于15-20MPa压强下在40-50℃很稳重静置2-3h，得混合料备用；
(3)将上述混合料加入至混合液中，于超声均质机中，进行均质2-3次，得混合助剂备用。
5.一种耐高低温食品级PC管的制备方法，其特征在于：所述耐高低温食品级PC管的制备方法包括以下步骤：
(1)改性处理：将聚碳酸酯、低密度聚乙烯混合后加入马来酸酐于高压反应釜中升压至18-20MPa，并于180-190℃高温下搅拌均匀后，保温改性接枝60-80min，得改性料备用；
(2)机械混合：将高密度聚乙烯、丙烯酸树脂混合升温至250-260℃，于搅拌机中在400-600r/min的转速下搅拌20-22min后，在加入上述改性料和混合助剂，调节温度至220-230℃，转速至800-900r/min，保温搅拌2-2.5h，得混合料备用；
(3)混合微波：将纳米电气石粉末、白炭黑、丁二酸酐、硅酸钙混合后加入2倍体积的去离子水，后搅拌均匀置于微波功率为100-120W，温度为80-85℃的环境中处理3-4min，得备用；
(4)辅料混合：将硅酸铝短纤维、苯氧乙醇、3-甲基四氢噻唑-2-硫酮混合后加入上述处理液和增塑剂，升温至60-80℃，进行保温搅拌均匀后，低温冻干后研磨成粉，得混合辅料备用；
(5)混炼成型：将混合料与混合辅料和抗氧化剂混合，置于混炼机中，先于180-190℃温度区间内保温混炼20-30min，后于220-230℃温度区间内混炼30-40min，后于230-250℃温度区间内混炼20-30min，再于210-220℃温度区间内混炼30-40min，最后于190-200℃温度区间内混炼20-25min，置于成型机中进行成型，得耐高低温食品级PC管。
6.根据权利要求5所述的一种耐高低温食品级PC管的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中改性处理需在氮气的氛围中进行。
7.根据权利要求5所述的一种耐高低温食品级PC管的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中保温搅拌2-2.5h的过程中，每搅拌30min后静置25-30min进行孕育，后继续搅拌。
8.根据权利要求5所述的一种耐高低温食品级PC管的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中的混合辅料需过120目筛。
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