一种防水抗压石塑包装箱及其制备工艺的制作方法

1.本发明涉及石塑纸箱技术领域，更具体地说，本发明涉及一种防水抗压石塑包装箱及其制备工艺。


背景技术：

2.环保石塑纸箱的设计理念在于弥补纸箱的不足，功能比普通纸箱更全更广，它可以防水，防潮，防腐蚀，耐磨，耐冲击，防震，防油渍，耐腐蚀，手感好，韧性好不易折断，耐撕裂，可回收，石塑纸箱是一种可降解的新型环保材料。石塑纸箱应用范围：水果、蔬菜、食品类农产品的转运包装，可保护瓜果水分不跑掉，保持新鲜、干净不腐烂。石塑纸箱也可用于电子，机械，汽配，五金等行业的零部件产品外包装，还可以作为在化工，医药，食品，建陶，鞋包，衣帽，化妆品等行业的包装箱，目前是以塑代木，以塑代纸较为实用的一种绿色包装材料。
3.现有的防水抗压石塑包装箱，防火阻燃性能不佳，尤其是长时间在高温环境下放置之后，防火阻燃性能更差。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种防水抗压石塑包装箱及其制备工艺。
5.一种防水抗压石塑包装箱，按照重量百分比计算包括：67.40～68.40％的无机盐石头母粒、4.70～5.50％的功能助剂，其余为聚丙烯树脂。
6.进一步的，所述无机盐石头母粒按照重量百分比计算包括：48.60～50.80％的纳米碳酸钙、28.40～30.40％的纳米滑石粉，其余为纳米二氧化硅；所述功能助剂按照重量百分比计算包括：18.60～19.80％的聚酰亚胺纤维、8.40～9.40％的二氧化钛纳米管、21.20～22.40％的六方氮化硼微片、21.20～22.40％的纳米氢氧化铝、4.80～5.40％的多壁碳纳米管，其余为聚氨酯。
7.进一步的，按照重量百分比计算包括：67.40％的无机盐石头母粒、4.70％的功能助剂、27.90％的聚丙烯树脂；所述无机盐石头母粒按照重量百分比计算包括：48.60％的纳米碳酸钙、28.40％的纳米滑石粉、23.00％的纳米二氧化硅；所述功能助剂按照重量百分比计算包括：18.60％的聚酰亚胺纤维、8.40％的二氧化钛纳米管、21.20％的六方氮化硼微片、21.20％的纳米氢氧化铝、4.80％的多壁碳纳米管、25.80％的聚氨酯。
8.进一步的，按照重量百分比计算包括：68.40％的无机盐石头母粒、5.50％的功能助剂、26.10％的聚丙烯树脂；所述无机盐石头母粒按照重量百分比计算包括：50.80％的纳米碳酸钙、30.40％的纳米滑石粉、18.80％的纳米二氧化硅；所述功能助剂按照重量百分比计算包括：19.80％的聚酰亚胺纤维、9.40％的二氧化钛纳米管、22.40％的六方氮化硼微片、22.40％的纳米氢氧化铝、5.40％的多壁碳纳米管、20.60％的聚氨酯。
9.进一步的，按照重量百分比计算包括：67.90％的无机盐石头母粒、5.10％的功能
助剂、27.00％的聚丙烯树脂；所述无机盐石头母粒按照重量百分比计算包括：49.70％的纳米碳酸钙、29.40％的纳米滑石粉、20.90％的纳米二氧化硅；所述功能助剂按照重量百分比计算包括：19.20％的聚酰亚胺纤维、8.90％的二氧化钛纳米管、21.80％的六方氮化硼微片、21.80％的纳米氢氧化铝、5.10％的多壁碳纳米管、23.20％的聚氨酯。
10.一种防水抗压石塑包装箱的制备工艺，具体制备步骤如下：
11.步骤一：按照上述重量份比，称取聚丙烯树脂、无机盐石头母粒原料中的纳米碳酸钙、纳米滑石粉、纳米二氧化硅以及功能助剂原料中的聚酰亚胺纤维、二氧化钛纳米管、六方氮化硼微片、纳米氢氧化铝、多壁碳纳米管、聚氨酯；
12.步骤二：将步骤一中的聚酰亚胺纤维、二氧化钛纳米管、六方氮化硼微片、纳米氢氧化铝、多壁碳纳米管、聚氨酯加入到去离子水中，进行微波剥离辐照处理2～3分钟，得到共混料a；
13.步骤三：将步骤二中的制得的共混料a进行静电纺丝处理，得到功能助剂；
14.步骤四：将功能助剂与聚氨酯进行共混处理30～50分钟，得到共混料b；
15.步骤五：将步骤四中的共混料b与步骤一中无机盐石头母粒中的纳米碳酸钙、纳米滑石粉、纳米二氧化硅加入到双螺杆挤出机中，进行挤出造粒，得到石塑包装箱母粒；
16.步骤六：将步骤五中制得的石塑包装箱母粒熔融注塑加工处理，得到防水抗压石塑包装箱。
17.进一步的，在步骤二中，聚酰亚胺纤维、二氧化钛纳米管、六方氮化硼微片、纳米氢氧化铝、多壁碳纳米管、聚氨酯的总重量与去离子水的重量比为1∶30～40，在带有溶剂收集器的微波设备中进行微波辐照剥离，微波频率1820～1920mhz，微波输出功率密度为90～100mw/cm3，微波设备中通入惰性气体，惰性气体为氮气、氩气、氦气中的一种；在步骤三中，静电纺丝时，施加14～18kv高压，注射器的毛细管喷头与接地的接收装置间距9～11cm；在步骤五中，双螺杆挤出温度从进料端到机头温度逐渐降低，温度变化区间为：130～240℃；在步骤六中，注塑工艺的模温为140～160℃，料温为270～280℃，保压时间为20～30s，保压压力为155～165mpa。
18.进一步的，在步骤二中，聚酰亚胺纤维、二氧化钛纳米管、六方氮化硼微片、纳米氢氧化铝、多壁碳纳米管、聚氨酯的总重量与去离子水的重量比为1∶30，在带有溶剂收集器的微波设备中进行微波辐照剥离，微波频率1820mhz，微波输出功率密度为90mw/cm3，微波设备中通入惰性气体，惰性气体为氮气、氩气、氦气中的一种；在步骤三中，静电纺丝时，施加14kv高压，注射器的毛细管喷头与接地的接收装置间距9cm；在步骤五中，双螺杆挤出温度从进料端到机头温度逐渐降低，温度变化区间为：130～240℃；在步骤六中，注塑工艺的模温为140℃，料温为270℃，保压时间为20s，保压压力为155mpa。
19.进一步的，在步骤二中，聚酰亚胺纤维、二氧化钛纳米管、六方氮化硼微片、纳米氢氧化铝、多壁碳纳米管、聚氨酯的总重量与去离子水的重量比为1∶40，在带有溶剂收集器的微波设备中进行微波辐照剥离，微波频率1920mhz，微波输出功率密度为100mw/cm3，微波设备中通入惰性气体，惰性气体为氮气、氩气、氦气中的一种；在步骤三中，静电纺丝时，施加18kv高压，注射器的毛细管喷头与接地的接收装置间距11cm；在步骤五中，双螺杆挤出温度从进料端到机头温度逐渐降低，温度变化区间为：130～240℃；在步骤六中，注塑工艺的模温为160℃，料温为280℃，保压时间为30s，保压压力为165mpa。
20.进一步的，在步骤二中，聚酰亚胺纤维、二氧化钛纳米管、六方氮化硼微片、纳米氢氧化铝、多壁碳纳米管、聚氨酯的总重量与去离子水的重量比为1∶35，在带有溶剂收集器的微波设备中进行微波辐照剥离，微波频率1870mhz，微波输出功率密度为95mw/cm3，微波设备中通入惰性气体，惰性气体为氮气、氩气、氦气中的一种；在步骤三中，静电纺丝时，施加16kv高压，注射器的毛细管喷头与接地的接收装置间距10cm；在步骤五中，双螺杆挤出温度从进料端到机头温度逐渐降低，温度变化区间为：130～240℃；在步骤六中，注塑工艺的模温为150℃，料温为275℃，保压时间为25s，保压压力为160mpa。
21.本发明的技术效果和优点：
22.1、采用本发明的原料配方所制备出的防水抗压石塑包装箱，可有效加强防水抗压石塑包装箱的防火阻燃性能，保证防水抗压石塑包装箱在高温地区或高温环境下长时间放置之后的防火阻燃性能，提高防水抗压石塑包装箱的适用性；聚酰亚胺纤维与二氧化钛纳米管进行复合，在静电纺丝加工下，可形成纳米复合纤维，可有效加强功能助剂的耐高低温，耐紫外，阻燃，绝缘，耐辐照性能；可有效将六方氮化硼微片进行剥离分层处理，同时聚酰亚胺纤维、二氧化钛纳米管、纳米氢氧化铝、多壁碳纳米管和聚氨酯复合到剥离分层后的六方氮化硼微片中，可有效加强功能助剂的安全性和稳定性，进而有效加强防水抗压石塑包装箱在高温环境中的防火阻燃性能，多壁碳纳米管和聚氨酯进行共混，可进一步加强功能助剂的防火阻燃性能；
23.2、本发明在制备防水抗压石塑包装箱的过程中，在步骤二中，将功能助剂原料在去离子水中进行微波剥离处理，可有效对六方氮化硼微片进行分层剥离处理，可有效加强功能助剂中原料的复合效果；在步骤三中，可有效制成纳米纤维结构的功能助剂，使得功能助剂中原料功能复合效果更佳；在步骤四中，将功能助剂与聚氨酯进行共混处理，可有效加强功能助剂与聚氨酯的接触结合效果，进而加强功能助剂在防水抗压石塑包装箱中的分布均匀性和稳定性；在步骤五中，双螺杆挤出制成石塑包装箱母粒；在步骤六中，注塑制成防水抗压石塑包装箱。
具体实施方式
24.下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。
25.实施例1：
26.本发明提供了一种防水抗压石塑包装箱，包括：67.40kg的无机盐石头母粒、4.70kg的功能助剂、27.90kg的聚丙烯树脂；所述无机盐石头母粒包括：32.7564％的纳米碳酸钙、19.1416％的纳米滑石粉、15.502％的纳米二氧化硅；所述功能助剂包括：0.8742％的聚酰亚胺纤维、0.3948％的二氧化钛纳米管、0.9964％的六方氮化硼微片、0.9964％的纳米氢氧化铝、0.2256％的多壁碳纳米管、1.2126％的聚氨酯；
27.一种防水抗压石塑包装箱的制备工艺，具体制备步骤如下：
28.步骤一：按照上述重量份比，称取聚丙烯树脂、无机盐石头母粒原料中的纳米碳酸钙、纳米滑石粉、纳米二氧化硅以及功能助剂原料中的聚酰亚胺纤维、二氧化钛纳米管、六
方氮化硼微片、纳米氢氧化铝、多壁碳纳米管、聚氨酯；
29.步骤二：将步骤一中的聚酰亚胺纤维、二氧化钛纳米管、六方氮化硼微片、纳米氢氧化铝、多壁碳纳米管、聚氨酯加入到去离子水中，进行微波剥离辐照处理2分钟，得到共混料a；
30.步骤三：将步骤二中的制得的共混料a进行静电纺丝处理，得到功能助剂；
31.步骤四：将功能助剂与聚氨酯进行共混处理30分钟，得到共混料b；
32.步骤五：将步骤四中的共混料b与步骤一中无机盐石头母粒中的纳米碳酸钙、纳米滑石粉、纳米二氧化硅加入到双螺杆挤出机中，进行挤出造粒，得到石塑包装箱母粒；
33.步骤六：将步骤五中制得的石塑包装箱母粒熔融注塑加工处理，得到防水抗压石塑包装箱。
34.在步骤二中，聚酰亚胺纤维、二氧化钛纳米管、六方氮化硼微片、纳米氢氧化铝、多壁碳纳米管、聚氨酯的总重量与去离子水的重量比为1∶30，在带有溶剂收集器的微波设备中进行微波辐照剥离，微波频率1820mhz，微波输出功率密度为90mw/cm3，微波设备中通入惰性气体，惰性气体为氮气、氩气、氦气中的一种；在步骤三中，静电纺丝时，施加14kv高压，注射器的毛细管喷头与接地的接收装置间距9cm；在步骤五中，双螺杆挤出温度从进料端到机头温度逐渐降低，温度变化区间为：130～240℃；在步骤六中，注塑工艺的模温为140℃，料温为270℃，保压时间为20s，保压压力为155mpa。
35.实施例2：
36.与实施例1不同的是，包括：68.40％的无机盐石头母粒、5.50％的功能助剂、26.10％的聚丙烯树脂；所述无机盐石头母粒包括：34.7472％的纳米碳酸钙、20.7936％的纳米滑石粉、12.8592％的纳米二氧化硅；所述功能助剂包括：1.089％的聚酰亚胺纤维、0.517％的二氧化钛纳米管、1.232％的六方氮化硼微片、1.232％的纳米氢氧化铝、0.297％的多壁碳纳米管、1.133％的聚氨酯。
37.实施例3：
38.与实施例1
‑
2均不同的是，包括：67.90％的无机盐石头母粒、5.10％的功能助剂、27.00％的聚丙烯树脂；所述无机盐石头母粒包括：33.7463％的纳米碳酸钙、19.9626％的纳米滑石粉、14.1911％的纳米二氧化硅；所述功能助剂包括：0.9792％的聚酰亚胺纤维、0.4539％的二氧化钛纳米管、1.1118％的六方氮化硼微片、1.1118％的纳米氢氧化铝、0.2601％的多壁碳纳米管、1.1832％的聚氨酯。
39.分别取上述实施例1
‑
3所制得的防水抗压石塑包装箱与对照组一的防水抗压石塑包装箱、对照组二的防水抗压石塑包装箱、对照组三的防水抗压石塑包装箱、对照组四的防水抗压石塑包装箱和对照组五的防水抗压石塑包装箱，对照组一的防水抗压石塑包装箱与实施例相比无聚酰亚胺纤维，对照组二的防水抗压石塑包装箱与实施例相比无二氧化钛纳米管，对照组三的防水抗压石塑包装箱与实施例相比无六方氮化硼微片，对照组四的防水抗压石塑包装箱与实施例相比无纳米氢氧化铝，对照组五的防水抗压石塑包装箱与实施例相比无多壁碳纳米管，将三个实施例和五个对照组的防水抗压石塑包装箱进行测试；测试结果如表一所示：
40.表一：
[0041][0042][0043]
由表一可知，当防水抗压石塑包装箱的原料配比为：67.90％的无机盐石头母粒、5.10％的功能助剂、27.00％的聚丙烯树脂；所述无机盐石头母粒包括：33.7463％的纳米碳酸钙、19.9626％的纳米滑石粉、14.1911％的纳米二氧化硅；所述功能助剂包括：0.9792％的聚酰亚胺纤维、0.4539％的二氧化钛纳米管、1.1118％的六方氮化硼微片、1.1118％的纳米氢氧化铝、0.2601％的多壁碳纳米管、1.1832％的聚氨酯时，可有效加强防水抗压石塑包装箱的防火阻燃性能，保证防水抗压石塑包装箱在高温地区或高温环境下长时间放置之后的防火阻燃性能，提高防水抗压石塑包装箱的适用性；故实施例3为本发明的较佳实施方式，无机盐石头母料作为防水抗压石塑包装箱的主要支撑材料，可有效加强环保可回收可降解性能，聚酰亚胺纤维与二氧化钛纳米管进行复合，在静电纺丝加工下，可形成纳米复合纤维，可有效加强功能助剂的耐高低温，耐紫外，阻燃，绝缘，耐辐照性能；六方氮化硼微片在微波辐照剥离处理下，可有效将六方氮化硼微片进行剥离分层处理，同时聚酰亚胺纤维、二氧化钛纳米管、纳米氢氧化铝、多壁碳纳米管和聚氨酯复合到剥离分层后的六方氮化硼微片中，可有效加强功能助剂的安全性和稳定性，同时加强功能助剂中原料的共混复合效果，进而有效加强防水抗压石塑包装箱在高温环境中的防火阻燃性能，多壁碳纳米管和聚氨酯进行共混，将碳纳米管复合到纳米纤维结构的功能助剂中，可进一步加强功能助剂的防火阻燃性能。
[0044]
实施例4
[0045]
在上述优选的技术方案中，本发明提供了一种防水抗压石塑包装箱，包括：67.90％的无机盐石头母粒、5.10％的功能助剂、27.00％的聚丙烯树脂；所述无机盐石头母粒包括：33.7463％的纳米碳酸钙、19.9626％的纳米滑石粉、14.1911％的纳米二氧化硅；所述功能助剂包括：0.9792％的聚酰亚胺纤维、0.4539％的二氧化钛纳米管、1.1118％的六方氮化硼微片、1.1118％的纳米氢氧化铝、0.2601％的多壁碳纳米管、1.1832％的聚氨酯。
[0046]
一种防水抗压石塑包装箱的制备工艺，具体制备步骤如下：
[0047]
步骤一：按照上述重量份比，称取聚丙烯树脂、无机盐石头母粒原料中的纳米碳酸钙、纳米滑石粉、纳米二氧化硅以及功能助剂原料中的聚酰亚胺纤维、二氧化钛纳米管、六方氮化硼微片、纳米氢氧化铝、多壁碳纳米管、聚氨酯；
[0048]
步骤二：将步骤一中的聚酰亚胺纤维、二氧化钛纳米管、六方氮化硼微片、纳米氢
氧化铝、多壁碳纳米管、聚氨酯加入到去离子水中，进行微波剥离辐照处理2.5分钟，得到共混料a；
[0049]
步骤三：将步骤二中的制得的共混料a进行静电纺丝处理，得到功能助剂；
[0050]
步骤四：将功能助剂与聚氨酯进行共混处理40分钟，得到共混料b；
[0051]
步骤五：将步骤四中的共混料b与步骤一中无机盐石头母粒中的纳米碳酸钙、纳米滑石粉、纳米二氧化硅加入到双螺杆挤出机中，进行挤出造粒，得到石塑包装箱母粒；
[0052]
步骤六：将步骤五中制得的石塑包装箱母粒熔融注塑加工处理，得到防水抗压石塑包装箱。
[0053]
在步骤二中，聚酰亚胺纤维、二氧化钛纳米管、六方氮化硼微片、纳米氢氧化铝、多壁碳纳米管、聚氨酯的总重量与去离子水的重量比为1∶30，在带有溶剂收集器的微波设备中进行微波辐照剥离，微波频率1820mhz，微波输出功率密度为90mw/cm3，微波设备中通入惰性气体，惰性气体为氮气、氩气、氦气中的一种；在步骤三中，静电纺丝时，施加14kv高压，注射器的毛细管喷头与接地的接收装置间距9cm；在步骤五中，双螺杆挤出温度从进料端到机头温度逐渐降低，温度变化区间为：130～240℃；在步骤六中，注塑工艺的模温为140℃，料温为270℃，保压时间为20s，保压压力为155mpa。
[0054]
实施例5
[0055]
与实施例4不同的是，在步骤二中，聚酰亚胺纤维、二氧化钛纳米管、六方氮化硼微片、纳米氢氧化铝、多壁碳纳米管、聚氨酯的总重量与去离子水的重量比为1∶40，在带有溶剂收集器的微波设备中进行微波辐照剥离，微波频率1920mhz，微波输出功率密度为100mw/cm3，微波设备中通入惰性气体，惰性气体为氮气、氩气、氦气中的一种；在步骤三中，静电纺丝时，施加18kv高压，注射器的毛细管喷头与接地的接收装置间距11cm；在步骤五中，双螺杆挤出温度从进料端到机头温度逐渐降低，温度变化区间为：130～240℃；在步骤六中，注塑工艺的模温为160℃，料温为280℃，保压时间为30s，保压压力为165mpa。
[0056]
实施例6
[0057]
与实施例4
‑
5均不同的是，在步骤二中，聚酰亚胺纤维、二氧化钛纳米管、六方氮化硼微片、纳米氢氧化铝、多壁碳纳米管、聚氨酯的总重量与去离子水的重量比为1∶35，在带有溶剂收集器的微波设备中进行微波辐照剥离，微波频率1870mhz，微波输出功率密度为95mw/cm3，微波设备中通入惰性气体，惰性气体为氮气、氩气、氦气中的一种；在步骤三中，静电纺丝时，施加16kv高压，注射器的毛细管喷头与接地的接收装置间距10cm；在步骤五中，双螺杆挤出温度从进料端到机头温度逐渐降低，温度变化区间为：130～240℃；在步骤六中，注塑工艺的模温为150℃，料温为275℃，保压时间为25s，保压压力为160mpa。
[0058]
分别取上述实施例4
‑
6所制得的防水抗压石塑包装箱与对照组六的防水抗压石塑包装箱、对照组七的防水抗压石塑包装箱和对照组八的防水抗压石塑包装箱，对照组六的防水抗压石塑包装箱与实施例相比没有步骤二中的操作，对照组七的防水抗压石塑包装箱与实施例相比没有步骤三中的操作，对照组八的防水抗压石塑包装箱与实施例相比没有步骤四中的操作，将三个实施例和三个对照组的防水抗压石塑包装箱进行测试，测试结果如表二所示：
[0059]
表二：
[0060][0061]
由表二可知，在制备防水抗压石塑包装箱的过程中，当实施例六中的制备工艺为本发明的优选方案，在步骤二中，将聚酰亚胺纤维、二氧化钛纳米管、六方氮化硼微片、纳米氢氧化铝、多壁碳纳米管、聚氨酯在去离子水中进行微波剥离处理，可有效对六方氮化硼微片进行分层剥离处理，可有效加强功能助剂中原料的复合效果；在步骤三中，对共混料a进行静电纺丝处理，可有效制成纳米纤维结构的功能助剂，使得功能助剂中原料功能复合效果更佳；在步骤四中，将功能助剂与聚氨酯进行共混处理，可有效加强功能助剂与聚氨酯的接触结合效果，进而加强功能助剂在防水抗压石塑包装箱中的分布均匀性和稳定性；在步骤五中，双螺杆挤出制成石塑包装箱母粒；在步骤六中，注塑制成防水抗压石塑包装箱。
[0062]
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。
[0063]
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。