一种PP材料制备的瓶盖及其注塑工艺的制作方法

一种pp材料制备的瓶盖及其注塑工艺
技术领域
1.本发明涉及塑料瓶盖领域，具体涉及一种pp材料制备的瓶盖及其注塑工艺。


背景技术：

2.随着人们生活水平的日益提高，对饮料的需求量也相应增加。而作为盛装饮料瓶上的瓶盖，在饮料的灌装、密封、保存、运输和销售中对饮料的质量都起着很大的作用。pp材料即高聚物聚丙烯材料，无毒、无味，密度小，可在100℃左右使用，具有良好的介电性能和高频绝缘性且不受湿度影响，抗紫外线性能低，易老化，常见的酸、碱等有机溶剂对它几乎不起作用，可用于食具和食品包装材料，特别用于带压的碳酸饮料和需热灌装的饮料瓶盖材料。
3.pp材料瓶盖专用料要求具有良好的刚韧平衡性、高热变形温度、高光泽度、低收缩率、良好的爽滑性和加工性能，要满足不同高速制盖加工设备的工艺要求。但是，目前国内使用的大都为用普通共聚聚丙烯产品，产品的流动性低、热变形温度低、韧性差；此外，由于饮料瓶和瓶盖长期接触水、糖等物质，容易滋生细菌，而目前pp材料抗菌性不好。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的pp材料瓶盖产品的流动性低、热变形温度低、韧性差以及抗菌性不好的问题，本发明的目的是提供一种pp材料制备的瓶盖及其注塑工艺。
5.本发明的目的采用以下技术方案来实现：
6.第一方面，本发明提供一种pp材料制备的瓶盖，按照重量份数计算，包括以下成分：
7.65～87份pp颗粒、10～16份蛋白石改性微粉、0.5～2份增韧剂、0.1～0.3份成核剂、0.05～0.1份抗氧剂和0.05～0.15份滑爽剂。
8.优选地，所述成核剂为有机磷酸盐、山梨醇苄叉衍生物、苯甲酸钠中的一种或多种。
9.优选地，所述抗氧剂为抗氧剂bht。
10.优选地，所述增韧剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、磷酸三苯酯中的一种或多种。
11.优选地，所述滑爽剂为硬脂酸、硬脂酸丁酯、乙撑双硬脂酰胺中的一种或多种。
12.优选地，所述蛋白石改性微粉的制备方法为：
13.步骤s1，制备蛋白石微粉；
14.将粒状或块状的蛋白石粉碎处理，过筛，得到蛋白石微粉；
15.步骤s2，制备蛋白石多孔微粉；
16.使用氢氧化钠溶液与蛋白石微粉混合，升温至45～60℃，搅拌处理1～2h后，降温至室温并陈化处理24～48h，过滤并洗涤至中性，干燥后，得到蛋白石多孔微粉；
17.步骤s3，制备活化蛋白石粉：
18.称取蛋白石多孔微粉与去离子水混合，加入硅烷偶联剂，依次经过超声、过滤、洗涤和干燥处理，得到蛋白石活化微粉；
19.步骤s4，制备蛋白石改性微粉；
20.将蛋白石活化微粉与二氧六环混合至回流装置内，加入紫苏酸和酸性催化剂，充分混合后，在氮气保护下升温至100～110℃，滴加薄荷醇溶液，滴加完之后，继续保温回流反应3～6h，之后依次经过过滤、洗涤和干燥处理，得到蛋白石改性微粉。
21.优选地，所述步骤s1中，过筛为过50～100目的筛。
22.优选地，所述步骤s2中，氢氧化钠溶液的浓度为0.1～0.5mol/l。
23.优选地，所述步骤s2中，氢氧化钠溶液与蛋白石微粉的质量比为1∶0.2～0.5。
24.优选地，所述步骤s3中，硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷中的一种或多种。
25.优选地，所述步骤s3中，蛋白石多孔微粉、硅烷偶联剂与去离子水的质量比为1:0.02～0.06:5～10。
26.优选地，所述步骤s4中，薄荷醇溶液为薄荷醇与二氧六环按照质量比为1:8～12混合得到。
27.优选地，所述步骤s4中，蛋白石活化微粉、紫苏酸、酸性催化剂、薄荷醇溶液与二氧六环的的质量比为1:0.18～0.36:0.006～0.01:2.3～4.8:10～15。
28.第二方面，本发明提供一种pp材料制备的瓶盖的注塑工艺，包括以下步骤：
29.步骤s10，按量称取pp颗粒置于搅拌器内，完全熔融后，依次加入按量称取的滑爽剂和蛋白石改性微粉，搅拌混合均匀后，得到第一熔融物；
30.步骤s20，分别按量称取增韧剂、成核剂和抗氧剂依次加入至第一熔融物中，搅拌混合均匀，得到第二熔融物；
31.步骤s30，将第二熔融物置于注塑模具内，经过减压排气后，注塑成型，得到pp材料制备的瓶盖。
32.优选地，所述步骤s10中，完全熔融的温度为190～220℃。
33.优选地，所述步骤s30中，注塑成型的注塑压力为150～300bar，注塑成型的保压时间为15～25s，注塑成型的冷却时间为10～20s。
34.本发明的有益效果为：
35.本发明使用pp材料制备的瓶盖具有较好的流动性，较高的韧性以及更高的热变形温度和抗菌性，非常适合作为食品饮料的包装瓶盖使用。
36.本发明公开了一种pp材料制备的瓶盖，其成分包括pp颗粒、蛋白石改性微粉、增韧剂、成核剂、抗氧剂和滑爽剂。其中，pp颗粒作为主料，蛋白石改性微粉作为改性填料用于增加热变形温度和抗菌性，增韧剂用于增加可塑性，抗氧剂用于增加抗氧化性，滑爽剂用于增加流动性。
37.本发明还公开了一种pp材料制备的瓶盖的注塑工艺，制备工艺简便易于操作，非常适合工业生产线上使用。
38.本发明所制备的蛋白石改性微粉是在蛋白石的基础上进行改性得到的，具体地，先将蛋白石粉碎成微粉，再使用碱液进行刻蚀成多孔结构，然后使用硅烷偶联剂活化处理，之后加入紫苏酸和薄荷醇以及酸性催化剂，使得紫苏酸中的羧基和薄荷醇中的羟基发生缩
合反应，从而固定在活化蛋白石粉的孔隙内和表面，后续再经过过滤和洗涤除去多余溶剂以及催化剂，即得到蛋白石改性微粉。
39.由于紫苏酸和薄荷醇都属于植物提取物，紫苏酸、紫苏醛和柠檬烯均含有相似的结构，具有一定的抗菌作用，本发明利用紫苏酸上的羧基与薄荷醇上的羟基结合形成更为稳定的酯化物包裹和填充在微粉的表面和内部，最终制备得到的蛋白石改性微粉添加至pp颗粒中制备成的瓶盖不仅具有更高的热变形温度，还具有较好的抗菌作用；同时从实验结果来看，在韧性方面也得到了较好的改善。
具体实施方式
40.下面结合以下实施例对本发明作进一步描述。
41.实施例1
42.一种pp材料制备的瓶盖，按照重量份数计算，包括以下成分：
43.72份pp颗粒、13份蛋白石改性微粉、1.4份邻苯二甲酸二辛酯、0.2份苯甲酸钠、0.08份抗氧剂bht和0.1份乙撑双硬脂酰胺。
44.蛋白石改性微粉的制备方法为：
45.步骤s1，制备蛋白石微粉；
46.将粒状或块状的蛋白石粉碎处理，过100目的筛，得到蛋白石微粉；
47.步骤s2，制备蛋白石多孔微粉；
48.使用浓度为0.2mol/l的氢氧化钠溶液与蛋白石微粉混合，升温至55℃，搅拌处理1.5h后，降温至室温并陈化处理36h，过滤并洗涤至中性，干燥后，得到蛋白石多孔微粉；其中，氢氧化钠溶液与蛋白石微粉的质量比为1:0.3；
49.步骤s3，制备活化蛋白石粉：
50.称取蛋白石多孔微粉与去离子水混合，加入乙烯基三乙氧基硅烷，依次经过超声、过滤、洗涤和干燥处理，得到蛋白石活化微粉；蛋白石多孔微粉、乙烯基三乙氧基硅烷与去离子水的质量比为1:0.04:8；
51.步骤s4，制备蛋白石改性微粉；
52.将蛋白石活化微粉与二氧六环混合至回流装置内，加入紫苏酸和酸性催化剂，充分混合后，在氮气保护下升温至100℃，滴加薄荷醇溶液，滴加完之后，继续保温回流反应5h，之后依次经过过滤、洗涤和干燥处理，得到蛋白石改性微粉；薄荷醇溶液为薄荷醇与二氧六环按照质量比为1:10混合得到；蛋白石活化微粉、紫苏酸、酸性催化剂、薄荷醇溶液与二氧六环的的质量比为1:0.24:0.008:3.6:12。
53.上述pp材料制备的瓶盖的注塑工艺，包括以下步骤：
54.步骤s10，按量称取pp颗粒置于搅拌器内，升温至200℃完全熔融后，依次加入按量称取的乙撑双硬脂酰胺和蛋白石改性微粉，搅拌混合均匀后，得到第一熔融物；
55.步骤s20，分别按量称取邻苯二甲酸二辛酯、苯甲酸钠和抗氧剂bht依次加入至第一熔融物中，搅拌混合均匀，得到第二熔融物；
56.步骤s30，将第二熔融物置于注塑模具内，经过减压排气后，注塑成型，注塑成型的注塑压力为200bar，注塑成型的保压时间为20s，注塑成型的冷却时间为15s，得到pp材料制备的瓶盖。
57.实施例2
58.一种pp材料制备的瓶盖，按照重量份数计算，包括以下成分：
59.65份pp颗粒、10份蛋白石改性微粉、0.5份邻苯二甲酸二丁酯、0.1份山梨醇苄叉衍生物、0.05份抗氧剂bht和0.05份硬脂酸。
60.蛋白石改性微粉的制备方法为：
61.步骤s1，制备蛋白石微粉；
62.将粒状或块状的蛋白石粉碎处理，过50目的筛，得到蛋白石微粉；
63.步骤s2，制备蛋白石多孔微粉；
64.使用浓度为0.1mol/l的氢氧化钠溶液与蛋白石微粉混合，升温至45℃，搅拌处理1h后，降温至室温并陈化处理24h，过滤并洗涤至中性，干燥后，得到蛋白石多孔微粉；其中，氢氧化钠溶液与蛋白石微粉的质量比为1∶0.2；
65.步骤s3，制备活化蛋白石粉：
66.称取蛋白石多孔微粉与去离子水混合，加入乙烯基三甲氧基硅烷，依次经过超声、过滤、洗涤和干燥处理，得到蛋白石活化微粉；蛋白石多孔微粉、乙烯基三甲氧基硅烷与去离子水的质量比为1∶0.02:5；
67.步骤s4，制备蛋白石改性微粉；
68.将蛋白石活化微粉与二氧六环混合至回流装置内，加入紫苏酸和酸性催化剂，充分混合后，在氮气保护下升温至100℃，滴加薄荷醇溶液，滴加完之后，继续保温回流反应3h，之后依次经过过滤、洗涤和干燥处理，得到蛋白石改性微粉；薄荷醇溶液为薄荷醇与二氧六环按照质量比为1:8混合得到；蛋白石活化微粉、紫苏酸、酸性催化剂、薄荷醇溶液与二氧六环的的质量比为1:0.18∶0.006∶2.3∶10。
69.上述pp材料制备的瓶盖的注塑工艺，包括以下步骤：
70.步骤s10，按量称取pp颗粒置于搅拌器内，升温至190℃完全熔融后，依次加入按量称取的硬脂酸和蛋白石改性微粉，搅拌混合均匀后，得到第一熔融物；
71.步骤s20，分别按量称取邻苯二甲酸二丁酯、山梨醇苄叉衍生物和抗氧剂bht依次加入至第一熔融物中，搅拌混合均匀，得到第二熔融物；
72.步骤s30，将第二熔融物置于注塑模具内，经过减压排气后，注塑成型，注塑成型的注塑压力为150bar，注塑成型的保压时间为15s，注塑成型的冷却时间为10s，得到pp材料制备的瓶盖。
73.实施例3
74.一种pp材料制备的瓶盖，按照重量份数计算，包括以下成分：
75.87份pp颗粒、16份蛋白石改性微粉、2份磷酸三苯酯、0.3份有机磷酸盐、0.1份抗氧剂bht和0.15份硬脂酸丁酯。
76.蛋白石改性微粉的制备方法为：
77.步骤s1，制备蛋白石微粉；
78.将粒状或块状的蛋白石粉碎处理，过100目的筛，得到蛋白石微粉；
79.步骤s2，制备蛋白石多孔微粉；
80.使用浓度为0.5mol/l的氢氧化钠溶液与蛋白石微粉混合，升温至60℃，搅拌处理2h后，降温至室温并陈化处理48h，过滤并洗涤至中性，干燥后，得到蛋白石多孔微粉；其中，
氢氧化钠溶液与蛋白石微粉的质量比为1∶0.5；
81.步骤s3，制备活化蛋白石粉：
82.称取蛋白石多孔微粉与去离子水混合，加入乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷，依次经过超声、过滤、洗涤和干燥处理，得到蛋白石活化微粉；蛋白石多孔微粉、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷与去离子水的质量比为1∶0.06∶10；
83.步骤s4，制备蛋白石改性微粉；
84.将蛋白石活化微粉与二氧六环混合至回流装置内，加入紫苏酸和酸性催化剂，充分混合后，在氮气保护下升温至110℃，滴加薄荷醇溶液，滴加完之后，继续保温回流反应6h，之后依次经过过滤、洗涤和干燥处理，得到蛋白石改性微粉；薄荷醇溶液为薄荷醇与二氧六环按照质量比为1:12混合得到；蛋白石活化微粉、紫苏酸、酸性催化剂、薄荷醇溶液与二氧六环的的质量比为1:0.36:0.01:4.8:15。
85.上述pp材料制备的瓶盖的注塑工艺，包括以下步骤：
86.步骤s10，按量称取pp颗粒置于搅拌器内，升温至220℃完全熔融后，依次加入按量称取的硬脂酸丁酯和蛋白石改性微粉，搅拌混合均匀后，得到第一熔融物；
87.步骤s20，分别按量称取磷酸三苯酯、有机磷酸盐和抗氧剂bht依次加入至第一熔融物中，搅拌混合均匀，得到第二熔融物；
88.步骤s30，将第二熔融物置于注塑模具内，经过减压排气后，注塑成型，注塑成型的注塑压力为300bar，注塑成型的保压时间为25s，注塑成型的冷却时间为20s，得到pp材料制备的瓶盖。
89.对比例
90.一种pp材料制备的瓶盖，按照重量份数计算，包括以下成分：
91.72份pp颗粒、13份蛋白石微粉、1.4份邻苯二甲酸二辛酯、0.2份苯甲酸钠、0.08份抗氧剂bht和0.1份乙撑双硬脂酰胺。
92.蛋白石微粉的制备方法为：将粒状或块状的蛋白石粉碎处理，过100目的筛，得到蛋白石微粉；
93.上述pp材料制备的瓶盖的注塑工艺，包括以下步骤：
94.步骤s10，按量称取pp颗粒置于搅拌器内，升温至200℃完全熔融后，依次加入按量称取的乙撑双硬脂酰胺和蛋白石微粉，搅拌混合均匀后，得到第一熔融物；
95.步骤s20，分别按量称取邻苯二甲酸二辛酯、苯甲酸钠和抗氧剂bht依次加入至第一熔融物中，搅拌混合均匀，得到第二熔融物；
96.步骤s30，将第二熔融物置于注塑模具内，经过减压排气后，注塑成型，注塑成型的注塑压力为200bar，注塑成型的保压时间为20s，注塑成型的冷却时间为15s，得到pp材料制备的瓶盖。
97.为了更加清楚地对本发明进行说明，本发明还做了以下相关检测，详见表1：
98.表1不同pp材料制备的瓶盖的性能
[0099][0100]
上表1中，拉伸强度根据标准astm d638检测，弯曲模量根据标准astm d790检测，熔融指数使用标准astm d1238检测，缺口冲击强度根据标准astm d256检测，抑菌性根据标准gb/t 21510进行检测。由表1中能够看出，本发明制备得到的pp材料制备的瓶盖在力学强度、韧性、热变形温度、流动性以及抑菌性方面均表现优异。
[0101]
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。