CN115572465B - 一种活鱼充气袋及其制备方法 - Google Patents

一种活鱼充气袋及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及充气袋技术领域，具体公开了一种活鱼充气袋及其制备方法。一种活鱼充气袋，其包括如下重量份的原料：有机硅改性聚酯树脂50‑60份、硅酮粉10‑20份、纳米碳纤维30‑40份、碳纳米管10‑20份、柠檬酸三辛酯2‑4份、钛酸酯偶联剂3‑5份、抗静电剂1‑3份和茶多酚1‑3份。本申请得到的活鱼充气袋的100%拉伸模量、断裂伸长率和拉伸强度最高分别为2.35MPa、536%和63.0N，磨耗系数最低为0.013%，在具有较高的强度和韧性情况下，提高了活鱼充气袋的耐磨性。

Description

一种活鱼充气袋及其制备方法
技术领域
本申请涉及充气袋领域，更具体地说，它涉及一种活鱼充气袋及其制备方法。
背景技术
随着社会经济的发展，长途运输活鱼在日常生活中已必不可少。在长途运输过程中，活鱼极易出现缺氧死亡现象，为了减少活鱼在运输过程中的缺氧死亡，起初在运输时需要携带大量输氧气的电源设备，但该设备占据运输空间，且开放式供氧的方式易造成活鱼的存活环境造成污染，降低活鱼质量。因此，为了便于活鱼运输，提高活鱼质量，采用在活鱼充气袋中充入足够的氧气的方式，有效减少了活鱼因缺氧或污染造成的死亡现象。
相关技术中，活鱼充气袋虽减少了活鱼因缺氧或污染造成的死亡现象，但在实际运输过程中，活鱼充气袋的耐磨性较差，导致活鱼充气袋在运输过程中破损，最终依旧会导致活鱼死亡，损失活鱼原有的经济价值。
发明内容
为了提高活鱼充气袋的耐磨性，本申请提供了一种活鱼充气袋及其制备方法
第一方面，本申请提供一种活鱼充气袋，其采用如下技术方案：
一种活鱼充气袋，其包括如下重量份的原料：其包括如下重量份的原料：有机硅改性聚酯树脂50-60份、硅酮粉10-20份、纳米碳纤维30-40份、碳纳米管10-20份、柠檬酸三辛酯2-4份、钛酸酯偶联剂3-5份、抗静电剂1-3份和茶多酚1-3份。
通过采用上述技术方案，有机硅改性聚酯树脂内部具有网状结构，其作为薄膜主体可提高膜层的致密性，三官能链节含量较高，交联密度大，形成网状交联共聚物，使得膜层硬度大，从而提高膜层的耐磨性。
硅酮粉在超高分子量硅酮上引入功能基团，与有机硅改性聚酯树脂具有更好的结合性、相容性，可改善活鱼充气袋原料的流动性；另外，硅酮粉还可明显降低活鱼充气袋的摩擦系数，提高爽滑性能，从而提高活鱼充气袋的耐磨性。
纳米碳纤维是一种新型纳米碳材料，尺寸介于常规碳纤维和碳纳米管之间，其具有较高的强度，可提高活鱼充气袋的耐磨性。碳纳米管具有较为完整的石墨层结构，更低的密度和较高的强度和模量，不止可提高活鱼充气袋的耐磨性，还可改善活鱼充气袋的韧性，提高活鱼充气袋的拉伸强度，阻止微裂纹的产生。纳米碳纤维和碳纳米管同时使用，可弥补加入纳米炭纤维表面石墨乱层结构，与有机硅改性聚酯树脂粘结性差以及降低活鱼充气袋拉伸强度等问题。
柠檬酸三辛酯作为增塑剂加入，增加有机硅改性聚酯树脂的塑性，减弱有机硅改性聚酯树脂分子间的次价键，增加有机硅改性聚酯树脂分子键的移动性，降低有机硅改性聚酯树脂分子的结晶性，增加树脂分子的可塑性，使其柔韧性增强，提高活鱼充气袋的耐磨性。
钛酸酯偶联剂增强纳米碳纤维、硅酮粉等无机原料与有机硅改性聚酯树脂之间亲和力，从而提高活鱼充气袋的综合性能。抗静电剂在有机硅改性聚酯树脂固化后，分子上的亲水基形成一个单分子导电层，使活鱼充气袋具有一定的抗静电效果。茶多酚可防止聚合物材料因氧化降解而失去强度和韧性，以延长活鱼充气袋的使用寿命。
作为优选：一种活鱼充气袋，其包括如下重量份的原料：有机硅改性聚酯树脂54-58份、硅酮粉14-18份、纳米碳纤维34-38份、碳纳米管14-18份、柠檬酸三辛酯2.5-3.5份、钛酸酯偶联剂3.5-4.5份、抗静电剂1.5-2.5份和茶多酚1.5-2.5份。
作为优选：所述活鱼充气袋还包括如下重量份的原料：甲基丙烯酸-丁二烯-苯乙烯共聚物3-5份。
通过采用上述方案，甲基丙烯酸-丁二烯-苯乙烯共聚物能在85-90℃下保持足够的刚性，低温性好，在-40℃下仍有良好的韧性。另外，甲基丙烯酸-丁二烯-苯乙烯共聚物透明性优良，透光率可达80％-90％，耐油、耐弱酸、耐弱碱，透明和耐紫外光老化是其突出的优点，可提高活鱼充气袋的耐磨性和抗冲击性。
作为优选：所述纳米碳纤维通过壳聚糖改性而得。
通过采用上述技术方案，将纳米碳纤维表面附着上壳聚糖颗粒，进一步增强纳米碳纤维在活鱼充气袋原料中的耐磨作用。
作为优选：所述纳米碳纤维改性的具体操作为：将纳米碳纤维置于浓度为65-70％的浓盐酸溶液中，在70℃条件下油浴，抽滤，蒸馏水冲洗至pH值中性，收集固体，干燥，得到纯化的纳米碳纤维；
将纯化的纳米碳纤维浸入浓度为15％的壳聚糖乙酸溶液中，在25-35℃条件下超声处理1.5-2h，干燥，得到改性纳米碳纤维；
所述纳米碳纤维与浓盐酸的质量比为1：(45-55)；所述壳聚糖溶液为。
通过采用上述技术方案，对纳米碳纤维表面进行酸化改性，增加了其表面官能团和粗糙度，提高了纳米碳纤维与壳聚糖乙酸溶液和有机硅改性聚酯树脂之间的粘结性，从而提高活鱼充气袋的耐磨性。
作为优选：所述活鱼充气袋还包括如下重量份的原料：纳米芳纶纤维10-15份。
通过采用上述技术方案，纳米芳纶纤维的加入，可进一步提高活鱼充气袋的耐磨性。
作为优选：所述纳米芳纶纤维与纳米碳纤维的重量份比为1:(2.5-3.5)。
通过采用上述技术方案，调节纳米芳纶纤维与纳米碳纤维的重量份，可进一步提高活鱼充气袋的耐磨性。
作为优选：所述抗静电剂为聚氧乙烯硬脂酸酯、单甘脂油酸酰胺和芥酸酰胺中的至少一种。
作为优选：所述活鱼充气袋还包括如下重量份的原料：聚丙烯酸酯黏合剂2-8份。
通过采用上述技术方案，加入高强度的聚丙烯酸酯黏合剂，与有机硅改性聚酯树脂具有协同作用，可提高活鱼充气袋的耐磨性。
第二方面，本申请提供一种上述任一项活鱼充气袋的制备方法，具体通过以下技术方案得以实现：
一种活鱼充气袋的制备方法，其包括以下操作步骤：
将活鱼充气袋各原料混合，在175-185℃熔融，吹膜，分切，制袋，得到活鱼充气袋。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
(1)本申请通过控制活鱼充气袋的各原料种类和掺量，使活鱼充气袋的100％拉伸模量、断裂伸长率和拉伸强度分别为2.10MPa、392％和47.2N，磨耗系数为0.035％，在具有较高的强度和韧性情况下，提高了活鱼充气袋的耐磨性。
(2)本申请通过在活鱼充气袋原料中加入甲基丙烯酸-丁二烯-苯乙烯共聚物，使活鱼充气袋的100％拉伸模量、断裂伸长率和拉伸强度分别为2.15MPa、432％和50.3N，磨耗系数为0.030％，进一步提高了活鱼充气袋的耐磨性。
(3)本申请通过对活鱼充气袋原料中纳米碳纤维进行改性，使活鱼充气袋的100％拉伸模量、断裂伸长率和拉伸强度分别为2.18MPa、455％和53.1N，磨耗系数为0.032％，提高了活鱼充气袋的耐磨性。
(4)本申请通过在活鱼充气袋原料中加入纳米芳纶纤维，并调节纳米芳纶纤维与纳米碳纤维的重量份配比，使活鱼充气袋磨耗系数为0.021％，进一步提高了活鱼充气袋的耐磨性。
(5)本申请通过在活鱼充气袋原料中加入纳米芳纶纤维基础上，添加聚丙烯酸酯黏合剂，使活鱼充气袋磨耗系数为0.013％，进一步提高了活鱼充气袋的耐磨性。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本申请作进一步详细说明。本申请中的如下各原料均为市售产品，均为使本申请的各原料得以公开充分，不应当理解为对原料的来源产生限制作用。具体为：有机硅改性聚酯树脂，型号为SJ-9823；硅酮粉，粒径为300目；纳米碳纤维，粒径为200目；碳纳米管，粒径8nm，货号为XH-C2-8；柠檬酸三辛酯，有效物质含量为99％；钛酸酯偶联剂，货号JTW-133；抗静电剂选用聚氧乙烯硬脂酸酯，有效物质含量为99％；茶多酚，有效物质含量为99％；甲基丙烯酸-丁二烯-苯乙烯共聚物，型号E-920/MBS；壳聚糖，货号为4064；纳米芳纶纤维，长度1-10mm；聚丙烯酸酯黏合剂；25℃粘度为50-200CPS。
实施例1
实施例1的活鱼充气袋，通过如下操作步骤制备得到：
按照表1的掺量，将有机硅改性聚酯树脂、硅酮粉、纳米碳纤维、碳纳米管、柠檬酸三辛酯、钛酸酯偶联剂、抗静电剂(聚氧乙烯硬脂酸酯)和茶多酚混合均匀，在180℃条件下熔融，在160℃条件下吹膜，制得塑料薄膜，分切，制袋，得到活鱼充气袋。
实施例2-3
实施例2-3的活鱼充气袋与实施例1的制备方法及原料种类完全相同，区别在于各原料掺量不同，具体掺量详见表1所示。
表1实施例1-3的活鱼充气袋的各原料掺量(单位：kg)
原料 实施例1 实施例2 实施例3
有机硅改性聚酯树脂 45 45 45
硅酮粉 10 15 20
纳米碳纤维 30 30 30
碳纳米管 15 15 15
柠檬酸三辛酯 3 3 3
钛酸酯偶联剂 4 4 4
抗静电剂 2 2 2
茶多酚 2 2 2
实施例4-6
实施例4-6的活鱼充气袋与实施例2的制备方法及原料种类完全相同，区别在于各原料掺量不同，具体掺量详见表2所示。
表2实施例4-6的活鱼充气袋的各原料掺量(单位：kg)
Figure BDA0003835635470000041
Figure BDA0003835635470000051
实施例7
实施例7的活鱼充气袋与实施例5的制备方法相同，区别在于原料中纳米碳纤维通过壳聚糖改性而得，纳米碳纤维改性的具体操作为：将纳米碳纤维置于浓度为65％的浓盐酸溶液中，在70℃条件下油浴，抽滤，蒸馏水冲洗至pH值中性，收集固体，干燥，得到纯化的纳米碳纤维；将纯化的纳米碳纤维浸入浓度为15％的壳聚糖乙酸溶液中，在30℃条件下超声处理2h，干燥，得到改性纳米碳纤维；所述纳米碳纤维与浓盐酸的质量比为1：50，其余原料种类与实施例5相同。
实施例8-11
实施例8-11的活鱼充气袋与实施例7的制备方法完全相同，区别在于原料中加入纳米芳纶纤维，具体掺量详见表3所示。
表3实施例8-11的活鱼充气袋的各原料掺量(单位：kg)
原料 实施例8 实施例9 实施例10 实施例11
有机硅改性聚酯树脂 45 45 45 45
硅酮粉 15 15 15 15
纳米碳纤维 37.5 30 35 40
碳纳米管 15 15 15 15
柠檬酸三辛酯 3 3 3 3
钛酸酯偶联剂 4 4 4 4
抗静电剂 2 2 2 2
茶多酚 2 2 2 2
甲基丙烯酸-丁二烯-苯乙烯共聚物 3 4 5 5
纳米芳纶纤维 15 10 10 10
实施例12-14
实施例12-14的活鱼充气袋与实施例7的制备方法完全相同，区别在于原料中加入聚丙烯酸酯黏合剂，具体掺量详见表4所示。
表4实施例12-14的活鱼充气袋的各原料掺量(单位：kg)
原料 实施例12 实施例13 实施例14
有机硅改性聚酯树脂 45 45 45
硅酮粉 15 15 15
纳米碳纤维 30 30 30
碳纳米管 15 15 15
柠檬酸三辛酯 3 3 3
钛酸酯偶联剂 4 4 4
抗静电剂 2 2 2
茶多酚 2 2 2
甲基丙烯酸-丁二烯-苯乙烯共聚物 3 4 5
聚丙烯酸酯黏合剂 2 5 8
实施例15
实施例15的活鱼充气袋与实施例13的制备方法完全相同，区别在于原料中加入10kg的纳米芳纶纤维，且纳米碳纤维的用量为30kg，其余原料种类和掺量与实施例13相同。
对比例1
对比例1的活鱼充气袋与实施例1的制备方法完全相同，区别在于：活鱼充气袋原料中未添加硅酮粉，其余原料及掺量与实施例1相同。
对比例2
对比例2的活鱼充气袋与实施例1的制备方法完全相同，区别在于：将活鱼充气袋原料中的纳米碳纤维等量替换为碳纳米管，其余原料及掺量与实施例1相同。
对比例3
对比例3的活鱼充气袋与实施例1的制备方法完全相同，区别在于：将活鱼充气袋原料中的碳纳米管等量替换为纳米碳纤维，其余原料及掺量与实施例1相同。
性能检测
采用如下检测标准或方法分别对不同的实施例1-15和对比例1-3得到的活鱼充气袋进行性能检测，检测结果详见表5所示。
100％拉伸模量：根据GB/T 528-2009《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》对活鱼充气袋进行拉伸模量的检测。
断裂伸长率：根据GB/T 528-2009《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》对活鱼充气袋进行断裂伸长率的检测。
拉伸强度：根据GB/T 528-2009《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》对活鱼充气袋进行拉伸强度的检测。
磨耗系数：根据GB/T 5478-2008《塑料滚动磨损实验方法》对活鱼充气袋进行磨耗系数的检测，磨耗系数为质量磨损。
表5不同活鱼充气袋的性能检测结果
Figure BDA0003835635470000071
由表5的检测结果表明，本申请得到的活鱼充气袋的100％拉伸模量、断裂伸长率和拉伸强度最高分别为2.35MPa、536％和63.0N，具有较高的强度和韧性；且活鱼充气袋的磨耗系数最低为0.013％，提高了活鱼充气袋的耐磨性。
实施例1-3中，实施例2的活鱼充气袋的100％拉伸模量、断裂伸长率和拉伸强度分别为2.10MPa、392％和47.2N，均高于实施例1和实施例3；且活鱼充气袋磨耗系数为0.035％，均低于实施例1和实施例3，表明实施例2活鱼充气袋原料中的硅酮粉的掺量较为合适，提高了活鱼充气袋的耐磨性。可能与硅酮粉还可明显降低活鱼充气袋的摩擦系数，提高爽滑性能，从而提高活鱼充气袋的耐磨性有关。
实施例4-6中，实施例5的活鱼充气袋的100％拉伸模量、断裂伸长率和拉伸强度分别为2.15MPa、432％和50.3N，均高于实施例4和实施例6；且活鱼充气袋磨耗系数为0.030％，均低于实施例4和实施例6，表明实施例5活鱼充气袋原料中的甲基丙烯酸-丁二烯-苯乙烯共聚物的掺量较为合适，提高了活鱼充气袋的耐磨性。可能与甲基丙烯酸-丁二烯-苯乙烯共聚物能在85-90℃下保持足够的刚性，低温性好，在-40℃下仍有良好的韧性有关。
结合实施例5与实施例7活鱼充气袋的性能检测结果可知，实施例7的活鱼充气袋的100％拉伸模量、断裂伸长率和拉伸强度分别为2.18MPa、455％和53.1N，均高于实施例5；且活鱼充气袋磨耗系数为0.026％，均低于实施例5，表明实施例7活鱼充气袋原料中的对纳米碳纤维进行改性，可提高活鱼充气袋的耐磨性。可能与将纳米碳纤维表面附着上壳聚糖颗粒，进一步增强纳米碳纤维在活鱼充气袋原料中的耐磨作用有关。
实施例8-11中，实施例9的活鱼充气袋的100％拉伸模量、断裂伸长率和拉伸强度分别为2.23MPa、481％和56.3N，均高于实施例8和实施例10-11；且活鱼充气袋磨耗系数为0.021％，均低于实施例8和实施例10-11，表明实施例9活鱼充气袋原料中当纳米芳纶纤维与纳米碳纤维的重量份配比为1:3较为合适，提高了活鱼充气袋的耐磨性。可能与调节纳米芳纶纤维与纳米碳纤维的重量份，可进一步提高活鱼充气袋的耐磨性有关。
实施例12-14中，实施例13的活鱼充气袋的100％拉伸模量、断裂伸长率和拉伸强度分别为2.29MPa、517％和59.9N，均高于实施例12和实施例14；且活鱼充气袋磨耗系数为0.015％，均低于实施例12和实施例14，表明实施例13活鱼充气袋原料中聚丙烯酸酯黏合剂的掺量较为合适，提高了活鱼充气袋的耐磨性。可能与加入高强度的聚丙烯酸酯黏合剂，与有机硅改性聚酯树脂具有协同作用，可提高活鱼充气袋的耐磨性有关。
结合实施例15与实施例13活鱼充气袋的性能检测结果可知，实施例7的活鱼充气袋的100％拉伸模量、断裂伸长率和拉伸强度分别为2.35MPa、536％和63.0N，均高于实施例13；且活鱼充气袋磨耗系数为0.013％，均低于实施例13，表明实施例15活鱼充气袋原料中在添加聚丙烯酸酯黏合剂的基础上添加纳米芳纶纤维，可进一步提高活鱼充气袋的耐磨性。
另外，结合对比例1-3和实施例1的活鱼充气袋的各项指标数据发现，本申请在活鱼充气袋原料中加入硅酮粉。纳米碳纤维、碳纳米管，均可不同程度的提高活鱼充气袋的耐磨性。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种活鱼充气袋，其特征在于，其包括如下重量份的原料：有机硅改性聚酯树脂50-60份、硅酮粉10-20份、纳米碳纤维30-40份、碳纳米管10-20份、柠檬酸三辛酯2-4份、钛酸酯偶联剂3-5份、抗静电剂1-3份和茶多酚1-3份；
所述纳米碳纤维通过壳聚糖改性而得；所述纳米碳纤维改性的具体操作为：将纳米碳纤维置于浓度为65-70%的浓盐酸溶液中，在70℃条件下油浴，抽滤，蒸馏水冲洗至pH值中性，收集固体，干燥，得到纯化的纳米碳纤维；
将纯化的纳米碳纤维浸入浓度为15%的壳聚糖乙酸溶液中，在25-35℃条件下超声处理1.5-2h，干燥，得到改性纳米碳纤维；
所述纳米碳纤维与浓盐酸的质量比为1：（45-55）。
2.根据权利要求1所述的活鱼充气袋，其特征在于，其包括如下重量份的原料：有机硅改性聚酯树脂54-58份、硅酮粉14-18份、纳米碳纤维34-38份、碳纳米管14-18份、柠檬酸三辛酯2.5-3.5份、钛酸酯偶联剂3.5-4.5份、抗静电剂1.5-2.5份和茶多酚1.5-2.5份。
3.根据权利要求1所述的活鱼充气袋，其特征在于，所述活鱼充气袋还包括如下重量份的原料：甲基丙烯酸-丁二烯-苯乙烯共聚物3-5份。
4.根据权利要求1所述的活鱼充气袋，其特征在于：所述活鱼充气袋还包括如下重量份的原料：纳米芳纶纤维10-15份。
5.根据权利要求4所述的活鱼充气袋，其特征在于：所述纳米芳纶纤维与纳米碳纤维的重量份配比为1:（2.5-3.5）。
6.根据权利要求1所述的活鱼充气袋，其特征在于：所述抗静电剂为聚氧乙烯硬脂酸酯、单甘脂油酸酰胺和芥酸酰胺中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的活鱼充气袋，其特征在于：所述活鱼充气袋还包括如下重量份的原料：聚丙烯酸酯黏合剂2-8份。
8.一种权利要求1-7任一所述的活鱼充气袋的制备方法，其特征在于，包括以下操作步骤：
将活鱼充气袋各原料混合，在175-185℃条件下熔融，吹膜，分切，制袋，得到活鱼充气袋。
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