减重量高透明塑料及其制备方法和应用与流程

1.本发明涉及塑料吸塑产品领域，特别是涉及一种减重量高透明塑料及其制备方法和应用。


背景技术：

2.吸塑塑杯及杯具的生产一般采用pp（聚丙烯）。透明塑杯一般采用熔融指数较低的均聚聚丙烯，因压延工艺限制，一般难以做到骤冷，因此聚丙烯的产品透明度一般。因此我们需要对聚丙烯继续改性，增加透明度。但是提高聚丙烯的透明度后，产品的加工性行，韧性，耐低温性，拉伸性能等其他性能会有变化。


技术实现要素：

3.本发明主要解决的技术问题是提供一种减重量高透明塑料及其制备方法和应用，通过双峰聚乙烯对聚丙烯进行改性，改性后的材料具有更好的透明度、低温耐冲击性和阻隔性，而且能有效减轻材料的重量。
4.为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种减重量高透明塑料，由以下原料按重量百分比组成：60%-72%的聚丙烯载体树脂、26%-37%的双峰聚乙烯树脂、1.8%-2.6%的成核剂和0.2%-0.4%的分散剂，上述原料在熔融状态混合后冷却结晶形成分布均匀的纤维网络，根据聚丙烯载体树脂和双峰聚乙烯树脂不同的结晶速度从而得到共混增透改性聚丙烯物料。
5.在本发明一个较佳实施例中，所述上聚丙烯载体树脂、双峰聚乙烯树脂、成核剂和分散剂的混合物在熔融状态下冷却后形成结晶区和非结晶区，所述结晶区和非结晶区构成增加氧气流通路径的阻隔层。
6.在本发明一个较佳实施例中，所述双峰聚乙烯树脂的灰分≤400ppm，mfr为0.1-0.3 g/10min，熔点120-135℃，水分≤0.02%密度≥0.956g/cm3，落标冲击≥300g，抗穿刺力≥50n。
7.在本发明一个较佳实施例中，所述聚丙烯载体树脂为拉丝或者注塑用均聚聚丙烯、共聚聚丙烯、二元或三元共聚聚丙烯，薄膜级的聚丙烯。
8.在本发明一个较佳实施例中，所述抗分散剂包含主分散剂和辅助分散剂，主分散剂和辅助分散剂的质量比为3：1-3：2。
9.在本发明一个较佳实施例中，所述主分散剂为n，n'-亚乙基双硬脂酰胺，辅助分散剂为n，n'-亚乙基双硬脂酰胺衍生物。
10.在本发明一个较佳实施例中，所述成核剂选为3，4二甲基二苄叉山梨醇。
11.为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种上述的减重量高透明塑料的制备方法，包括以下步骤：a．将双峰聚乙烯树脂、成核剂和分散剂用通过高速混合机进行预混合，混合机转速为40r/min-60 r /min，高速混合机内料温不超过40℃，混合10-15min，混合完成后获得预混料；b．将预混料和聚丙烯载体树脂分别放入两个失重喂
料机中，两个失重喂料机按比例下料至挤出机中；c．原料在挤出机中熔融混合挤出，挤出机中的温度控制在聚丙烯载体树脂的熔点之上40-60℃；d．原料挤出后通过压延、冷却和干燥后制成片材，最后通过吸塑成型，获得减重量高透明塑料，吸塑成型时片材的温度控制在100-130℃，最终获得减重量高透明塑料。
12.在本发明一个较佳实施例中，所述步骤d中压延时压延辊的温度控制30℃-40℃，吸塑时片材的厚度控制在3mm-5mm，宽度在790mm-8200mm，模具型腔尺寸为600ml-700ml，模具的温度控制在20-30℃。
13.为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种上述的减重量高透明塑料的应用，所述减重量高透明塑料制成减重量高透明的吸塑塑料杯或吸塑包装。
14.本发明的有益效果是：本发明减重量高透明塑料及其制备方法和应用，通过双峰聚乙烯对聚丙烯进行改性，得到共混增透聚丙烯改性材料，能降低结晶尺寸，细化球晶，减少光在球晶界面上的散射和折射，从而提高聚丙烯透明度。由于双峰聚乙烯具有大量的低分子，侧链低分子较多，易蠕变运动，与聚丙烯共混改性可以改善聚丙烯的耐低温性能。通过添加分散性良好的双峰聚乙烯和成核剂，溶质氧气要通过弯曲路径才能通过薄膜增加了气体通过的路径的距离从而实现一定的阻隔气体性能。
15.本发明减重量高透明塑料及其制备方法和应用，对双峰聚乙烯进行了拉伸，且其刚性和挺度较好，在满足聚丙烯刚性和挺度的同时可以减少聚丙烯的用量。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：图1是单峰聚乙烯和为双峰聚乙烯对比图；图2是双峰聚乙烯热焓图谱；图3是经过拉伸后的分子链“墙”排列；图4是气体分子通过片材示意图。
具体实施方式
17.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
18.一种减重量高透明塑料，由以下原料按重量百分比组成：60%-72%的聚丙烯载体树脂、26%-37%的双峰聚乙烯树脂、1.8%-2.6%的成核剂和0.2%-0.4%的分散剂，上述原料在熔融状态混合后冷却结晶形成分布均匀的纤维网络，根据聚丙烯载体树脂和双峰聚乙烯树脂
不同的结晶速度从而得到共混增透改性聚丙烯物料。上聚丙烯载体树脂、双峰聚乙烯树脂、成核剂和分散剂的混合物在熔融状态下冷却后形成结晶区和非结晶区，所述结晶区和非结晶区构成增加氧气流通路径的阻隔层。
19.利用双峰聚乙烯（c8者c6生产的双峰聚乙烯）来代替单峰聚乙烯，此类双峰聚乙烯在低分子量部分具有较少的侧链，在高分子量部分具有较多的侧链，且因低分子的存在，因此具有优异的加工性能和物理性能，我们采用博禄的线性低密度双峰聚乙烯，其优异的加工性能普通聚乙烯的分子量分布只有一个峰，而双峰聚乙烯的分子量分布曲线趋势两个峰值，普通的聚乙烯需要良好的加工性能的的话，那么其力学性能就会变差，但双峰聚乙烯可以解决这个问题。见图1。
20.选择双峰聚乙烯改性聚丙烯性能建立在对塑杯增透、增韧、减重机理深入探究之上的，分析如下：加入成核剂、双峰聚乙烯树脂和分散剂组成的共混物的聚丙烯在熔融状态下冷却，成核剂和双峰聚乙烯树脂先结晶形成纤维状网络，且分布均与，直径约100埃，小于可见光的波长，该网络的表面性能结晶中心，纤维网络具有极大的表面积，可提供极高成核密度，优于成核纤维较细，不能散射可见光，且形成的晶球较小，极高成核密度进一步形成细化晶球，减少对光的折射和散射，透明度增加。由于聚乙烯和聚丙烯结晶速度不同，其增透机理与透明成核剂相似，加入共混物起到了异相成核的作用，能降低结晶尺寸，细化球晶，减少光在球晶界面上的散射和折射，从而提高聚丙烯透明度。
21.聚合物分子的运动有若干个层次，从高到低分别是：整个分子链的运动，链段的运动和分子内键长键角的运动；整个分子链的运动在高温下容易进行，表现出的是不可逆的形变，链段运动是宏观上弹性的机理；这三种运动分别对应黏流态，高弹态和玻璃态，温度形变曲线是这样的如果温度降低到tg（玻璃化转变温度）以下，链运动和链段运动被冻结，高分子材料就处于玻璃态，低温脆性与位错在晶体点阵中运动的阻力有关，当温度降低的时候，位错运动阻力增大，原子热激活能力下降，温度低原子被冻住不能活动。结晶度分别为95%的等规聚丙烯其脆化温度分在20℃左右，其耐低温性能较差。由于双峰聚乙烯具有大量的低分子，侧链低分子较多，易蠕变运动，与聚丙烯共混改性可以改善聚丙烯的耐低温性能。
22.在相同分子量长度的情况下双峰聚乙烯具有较好的刚性和机械强度。目前博禄、陶氏、中国石化北京化工研究院已开发出可以特殊加工的或可拉伸双峰聚乙烯树脂，普通的聚乙烯因结晶速率太快而无法进行特殊加工的或可拉伸。在拉伸的过程中双峰聚乙烯分子链进行规整排列且双峰聚乙烯树脂起到增塑剂作用，即能降低聚丙烯的熔点，因此片材可以在较低的温度下进行拉伸，同时因为拉伸结构，极大提高取向度，在双峰聚乙烯结晶区和非结晶区域形成类似于“墙”的阻隔层，分子链间排列更为致密，降低了气体扩散系数，提高了溶质扩散的通道长度，达到阻隔性提高的目的：提高材料的结晶度，达到阻隔性上升的目的：通过添加分散性良好的双峰聚乙烯和成核剂；溶质氧气要通过弯曲路径才能通过薄膜增加了气体通过的路径的距离从而实现一定的阻隔气体性能。如图3，图4。
23.同时因双峰聚乙烯进行了拉伸，且其刚性和挺度较好，在挤出复合领域常用作自立袋、冷冻海鲜包装、冷冻食品包装，在能达到一定挺度的情况下，我们可以让片材做的更薄，经过定性拉伸的双峰聚乙烯密度大概是0.93左右，相对于定向拉伸的聚丙烯密度比较
重。因此我们在聚丙烯塑杯领域达到聚丙烯刚性和挺度的同时可以减少聚丙烯的用量。
24.鉴于以上的分析，故选择线性低密度双峰聚乙烯作为改性材料，在低分子量部分具有较少的侧链，在高分子量部分具有较多的侧链，因此具有优异的加工性能和物理性能。
25.双峰聚乙烯树脂的灰分≤400ppm，mfr为0.1-0.3 g/10min，熔点120-135℃，水分≤0.02%，密度≥0.956g/cm3，落标冲击≥300g，抗穿刺力≥50n。双峰聚乙烯树脂外观乳白色分体或颗粒。防止双峰聚乙烯中其他组分对其产生影响。
26.聚丙烯载体树脂为拉丝或者注塑用均聚聚丙烯、共聚聚丙烯、二元或三元共聚聚丙烯，薄膜级的聚丙烯。
27.抗分散剂包含主分散剂和辅助分散剂，主分散剂和辅助分散剂的质量比为3：1-3：2。主分散剂为n，n'-亚乙基双硬脂酰胺，辅助分散剂为n，n'-亚乙基双硬脂酰胺衍生物。
28.成核剂选为3，4二甲基二苄叉山梨醇。采用3，4二甲基二苄叉山梨醇成核剂通过分子间的氢键形成二聚体，二聚体能很好的容纳螺旋结构的聚丙烯，使其分子运动收到限制，降低结晶能力，促进聚丙烯的成核。山梨醇化合物分子内一定的自由基，在熔融聚丙烯内通过氢键形成一定的纳米纤维网络，并形成结晶成核中心，形成的晶球较小，减少对光的折射和散射，聚丙烯透明度增加。
29.一种减重量高透明塑料的制备方法，包括以下步骤：a．将双峰聚乙烯树脂、成核剂和分散剂用通过高速混合机进行预混合，混合机转速为40r/min-60r /min，高速混合机内料温不超过40℃，混合10-15min，混合完成后获得预混料；b．将预混料和聚丙烯载体树脂分别放入两个失重喂料机中，两个失重喂料机按比例下料至挤出机中；c．原料在挤出机中熔融混合挤出，挤出机中的温度控制在聚丙烯载体树脂的熔点之上40-60℃，一般设置温度在200-230℃；挤出机为双螺杆65机型（l/d=44）经过t型模头挤出，片材宽度400mm-600mm，厚度2mm-2.5mm，螺杆转速为260-300r/min。
30.d．原料挤出后通过压延、冷却和干燥后制成片材，最后通过吸塑成型，获得减重量高透明塑料，吸塑成型时片材的温度控制在100-130℃，最终获得减重量高透明塑料。成型机采用电加热温度设置在300-330℃左右，片材的温度控制在110-140℃，采用水冷模具，模具温度设置20-30℃，气压设置0.5-0.7mpa，成型时间为3-5s。中压延时压延辊的温度控制30℃-40℃，吸塑时片材的厚度控制在3mm-5mm，宽度在790mm-8200mm，模具型腔尺寸为600ml-700ml，模具的温度控制在20-30℃。
31.一种上述的减重量高透明塑料的应用，所述减重量高透明塑料制成减重量高透明的吸塑塑料杯或吸塑包装。添加少量的聚乙烯情况下，可以达到聚丙烯塑杯的克重，且拥有同聚丙烯同样的挺度；从而减少聚丙烯的使用量。
32.区别于现有技术，本发明减重量高透明塑料及其制备方法和应用，通过特殊分子量分布聚乙烯对塑杯用聚丙烯进行改性，该聚乙烯具有良好的加工性能，和抗撕裂性能，属于双峰聚乙烯，可用作聚烯烃类同质回收，在片材/膜领域具有定向的拉伸性能，耐低温冲性能，同时具有良好的透明性，比聚乙烯具更好的加工能性能，韧性，抗撕裂强度。利用其优异的透明性能、加工性能以及较高的挺度，同等厚度的情况下其优异的抗撕裂能力能代替较厚的片材/薄膜产品其能更好的减少塑杯的克重，减少塑料材料的大量使用，且回收二次
利用，因此是一款理想的减塑材料以及达到碳中和效果。
33.以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。