一种低碳食品级无机化聚烯烃材料及其制备工艺的制作方法

1.本发明涉及高分子材料，具体涉及一种低碳食品级无机化聚烯烃材料及其制备工艺。


背景技术：

2.在国家进行碳减排的大背景下，针对食品包装领域使用的材料进行优化升级势在必行。通常情况下，我们日常使用的连卷袋、背心袋、保鲜膜等食品包装材料都是聚乙烯材质，这是基于聚乙烯的成本低、易加工、透明、隔水隔氧等优点。但是，聚乙烯的生产是从石油产品而来，生产过程复杂，能耗高，不利于国家减碳目标的完成。通常，人们采用添加无机粉体材料的方式降低聚烯烃材料的使用量，同时达到降低碳排放的目的。然而，由于两种极性相反的材料相容性很差，无机粉体的添加量相对较少，尤其在一些要求透明的制品上，添加量甚至只有1-2％。这显然不是为了减碳而设计，只是为了提高某方面的性能而添加的助剂。本发明在保证制品使用性能、透明、可降解、抗菌等前提下，大幅提高了无机粉体材料的使用量，在大幅降低成本的同时，大大提高了减碳量，希望我们的日常生活用品也可以为国家的减碳目标贡献一份力量。
3.本发明提出了一种高无机粉体含量的塑料复合材料及其制备方法，满足透明、食品级、抗菌、可降解等性能要求的同时，降低成本，大幅降低碳排放，使我们的日常生活用品也能为我国提出的碳排放目标贡献一份力量。鉴于以上问题，本发明提出了一种低碳食品级可降解无机化聚烯烃材料及其制备工艺，旨在解决薄膜不透明，没有达到食品级的问题。由本材料制备的食品级连卷袋，力学性能、热封效果均良好，满足连卷袋使用国标gb/t24984-2010。由本材料制备的餐盒、水杯等也一样满足国标要求。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种食品级低碳塑料复合材料，可用于日常使用的膜、杯、盒等塑料基复合材料。本发明所要解决的问题是，解决之前的无机化聚烯烃材料达不到食品级的问题；解决高粉体含量导致的透明性问题。
5.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种食品级低碳塑料复合材料，由以下原料制备而成：
[0007][0008]
以上比例为重量比，且各组分之和为100％。
[0009]
优选地，无机粉体的含量为45-55％，
[0010]
优选地，开口剂的含量为1-3％，
[0011]
优选地，偶联剂的含量为3-5％，
[0012]
优选地，树脂的含量为35-50％，
[0013]
优选地，辅助树脂的含量为3-15％，
[0014]
优选地，x1的含量为0.5-5％，
[0015]
优选地，所述无机粉体为硫酸钡、硫酸钙、二氧化硅和氧化锌中的一种或者多种，经过高温煅烧制得。优选地，所述粉体粒径最大粒径(d100)≤8微米。
[0016]
优选地，所述无机粉体为硫酸钙和二氧化硅，优选地，所述无机粉体为硫酸钡和氧化锌；
[0017]
优选地，所述开口剂为油酸酰胺、芥酸酰胺及ebs衍生物中的至少一种。
[0018]
优选地，所述偶联剂为含有环状双亲基团的大分子偶联剂、羟基脂肪酸、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乙烯中的至少一种。
[0019]
优选地，树脂为高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯中的至少一种。
[0020]
优选地，辅助树脂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、乙烯-丙烯共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯型嵌段共聚物、三元乙丙橡胶中的至少一种。
[0021]
优选地，x1为硬脂酸锌、硬脂酸钙、聚酯蜡、氧化聚丙烯蜡、乙撑双硬脂酸酰胺中的至少一种。
[0022]
其制备方法为：
[0023]
第一步，将无机粉体先投入高混机里，以2000-6000r/mi n的转速高速搅拌，使得粉体温度升高至100℃，保持至少10-30分钟。
[0024]
第二步，把偶联剂加入高混机里，以6000r/mi n的转速高速搅拌3-30分钟。
[0025]
第三步，把x1和开口剂同时加入高混机里，以6000r/mi n的转速高速搅拌3-15分钟；再加入树脂和辅助树脂，继续搅拌0.5-3分钟。
[0026]
第四步，把高混机里面的所有物料放入过渡料仓，备用。
[0027]
第五步，通过过渡料仓将物料加入三螺杆挤出机的进料筒，螺杆温度设定为80-200℃，水环切粒。
[0028]
第六步，成品颗粒离心分离后风送入干燥料仓，80-120℃干燥6-72小时。
[0029]
第七步，成品经干燥、检验合格后风送至成品料仓。
[0030]
第八步，成品真空包装，存放在阴凉干燥处。
[0031]
有益效果
[0032]
本发明的有益效果是提出了一种低碳食品级可降解无机化聚烯烃材料及其制备工艺，适用于生产制造：薄膜类产品、连卷袋、餐盒、水杯等。而且制备原料完全是环保材料，在制造过程中无任何污染。
[0033]
本发明中原料成分简单，并且通过特定的原料及配比，使得本技术的产物可全降解，并且透明、低碳，非常环保。配方里引入了偶联剂，可将无机粉体活化改性，使其由亲水疏油变为亲油疏水。配方里引入了增强材料，可提高下游制品，如薄膜的纵向和横向的力学性能。配方里引入了x1，可以将粉体更好地分散到树脂载体里。工艺采用了高混-三螺杆挤出造粒工艺，生产效率高，粉体分散均匀。
[0034]
当用完废弃后，可直接作焚烧处理，焚烧所释放的气体对人体，空气，水以及土壤没有任何损害和污染。充分燃烧后，只剩下无机粉体，不会破坏焚化炉。在自然环境下，经过光、热、水、氧气等的综合作用可以被氧化成小分子气态化合物和可以被细菌作为能量来源的固态有机物，最终材料中的有机物部分完全转变为二氧化碳和水。与传统填充母料粒子作对比，该代塑新材料的优点是：透明、低碳、抗菌、可最终生物降解、全降解、成膜后比重小等。
[0035]
使用该低碳食品级可降解无机化聚烯烃材料制备的连卷袋、购物袋、水杯、餐盒等能满足使用功能，均能达到国标要求。
具体实施方式
[0036]
下面对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，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做出创造性劳动的前提下所获的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
[0037]
实施例1：
[0038]
将100公斤最大粒径为7微米的硫酸钙和20公斤二氧化硅加入高混机中，以2000r/min的转速搅拌10分钟，使得粉体温度升高至100℃，保持30分钟，加入6.5公斤甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乙烯后继续搅拌25分钟，再加入1公斤氧化聚丙烯蜡，以6000r/min的转速继续搅拌10分钟，加入60公斤高密度聚乙烯、12公斤低密度聚乙烯，6公斤苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，以6000r/min的转速继续搅拌3分钟。混合均匀后，放入过渡料仓。将挤出机加料口温度设定为80℃，最高温度为170℃，切粒后80℃干燥6小时，即得到低碳、透明、食品级的无机化聚烯烃连卷袋专用材料，经检验后包装，入库。
[0039]
对比例1-1：
[0040]
不加入氧化聚丙烯蜡，其余与实施例1相同。
[0041]
对比例1-2：
[0042]
甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乙烯用量改为3公斤，其余与实施例1相同。
[0043]
实施例2：
[0044]
将80公斤最大粒径为8微米的硫酸钡和1公斤氧化锌加入高混机中，以5000r/min
的转速搅拌30分钟，使得粉体温度升高至100℃，保持30分钟，加入4公斤6-羟基脂肪酸后以6000r/min的转速继续搅拌3分钟，再加入7公斤聚酯蜡，以6000r/min的转速继续搅拌3分钟，加入90公斤聚丙烯、15公斤乙烯-丙烯共聚物，以6000r/min的转速继续搅拌0.5分钟。混合均匀后，放入过渡料仓。将挤出机温度加料口温度设定为80℃，最高温度为200℃，切粒后80℃干燥12小时，即得到低碳、透明、食品级、抗菌的无机化聚烯烃餐盒专用材料，经检验后包装，入库。
[0045]
对比例2-1：
[0046]
不加入含有聚酯蜡，其余与实施例2相同。
[0047]
对比例2-2：
[0048]
将6-羟基脂肪酸的用量改为3公斤，其余与实施例2相同。
[0049]
将上述实施例和对比例的产物采用相同工艺制成产品，采用gb31604.8-2021进行总迁移量性能测试，结果如下表所示：
[0050][0051][0052]
可见实施例1、2具有无毒无害，高于国家标准，相比而言，对比例的性能较差。
[0053]
本发明以上实施方式只是为了清楚的说明本发明的举例，并不是对本发明的实施方式的限定。根据以上说明还可以做出不同的变动，这里无法对所有的实施方法举例。但凡属于本发明引申的方法和变动仍处于本发明发保护范围。
[0054]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。