一种电商用高缓冲性能充气包装材料

1.本发明涉及充气包装领域，尤其是一种电商用高缓冲性能充气包装材料。


背景技术：

2.包装气囊广泛应用于电商用运输行业，产品在运输的过程中会受到颠簸碰撞，容易造成产品损坏。所以有必要在装载产品时在其外围包裹防震材料，包装用的充气气囊运输方便，在使用时对其充气即可形成有缓冲功能的气囊，比用泡沫塑料更经济快捷。
3.尼龙是包装领域重要的高分子材料之一，与常用的尼龙6相比，尼龙66具有更优异的韧性、透明性，以及更低的熔点，更低的加工能耗，是一种应用前景广阔的包装材料。然而，现阶段pa66薄膜的强度和阻隔性能等需要进一步提高，以拓宽其应用范围，替代传统的包装材料。
4.cn201810297401.6：本发明涉及一种可热封的双向拉伸尼龙薄膜及其制备方法，所述的可热封的双向拉伸尼龙薄膜是由表层1、芯层和表层2组成的三层结构。其中，所述的表层1由以下原料组成：共聚尼龙70～100％，尼龙-6树脂0～30％；所述的芯层由尼龙-6树脂100％组成；所述的表层2由以下原料组成：抗粘连剂0～1％、爽滑剂0～1％、尼龙-6树脂98～100％。所述的可热封双向拉伸尼龙薄膜是通过熔融共挤、流延铸片后，经同步双向拉伸后形成的。本发明制备的可热封双向拉伸尼龙薄膜的生产工序简单，热封层厚度均匀，得到的薄膜具有较高的热封强度，环保无毒，可用于食品、医疗、电子包装等领域。
5.cn202011244432.9：本发明提供了一种双向拉伸尼龙材料，按质量百分比计，包括以下组分：85wt％～99.99wt％聚酰胺6和0.01wt％～15wt％酚-胺双官能剂；所述酚-胺双官能剂具有式i所示的化学结构。本发明通过控制酚-胺双官能剂在双向拉伸尼龙材料中的含量，使得酚-胺双官能剂能够充分发挥其分子内抗氧化协同作用，大幅度提高了分子内电子转移效率，具有高效的抗氧化稳定作用，进而提高了双向拉伸尼龙材料的热氧稳定性。实施例的实验结果表明，本发明提供的双向拉伸尼龙材料具有优异的热氧稳定性。
6.cn202011379824.6：本发明公开了一种高强度双向拉伸尼龙薄膜及其制备方法，依次经三层共挤、双向拉伸和电晕处理制备而成，包括上表层、芯层和下表层；所述上表层、下表层按质量份包括43.4～79.8份的尼龙树脂、15～35份的高粘尼龙树脂、5～20份的尼龙共聚物、0.1～1份的抗粘结剂和0.1～0.6份的爽滑剂；所述芯层按质量份包括32～78份的尼龙树脂、15～40份的高粘尼龙树脂、5～20份的尼龙共聚物和2～8份的尼龙二次料。本发明制备的高强度双向拉伸尼龙薄膜具有强度高，柔韧性佳等优点，可以满足普通包装、镀铝、复合等包装的需求。本发明在实现减薄的同时，又可满足包装等的使用要求。
7.在包装领域，大部分的尼龙薄膜均进行了双向拉伸过程，以大幅提高薄膜的力学性能和阻隔性能。双向拉伸过程将影响尼龙的微观结构，微观结构的变化将进一步决定薄膜的宏观性能。然而，目前国内外的研究中较少涉及pa66薄膜的双向拉伸过程、微观结构转变和薄膜最终性能之间的关系，极大限制了pa66在包装领域中的应用。


技术实现要素：

8.技术问题
9.因此，为了解决上述问题，本发明提供了一种电商用高缓冲性能充气包装材料，通过采用尼龙66、丙烯酸基蒙脱土、丙烯基纳米纤维素、乙烯基二茂铁、二苯甲酮，来制备电商用高缓冲性能充气包装材料，提升材料力学强度与性能。
10.技术方案
11.根据本发明的一个方面，提供一种电商用高缓冲性能充气包装材料制备方法，其操作步骤为：
12.s1：按照质量份数，将125-150份尼龙66、12-17份丙烯酸基蒙脱土、1-5份丙烯基纳米纤维素，0.02-0.3份乙烯基二茂铁，再加入0.07-0.32份二苯甲酮，用高速混合机中预混；
13.s2：然后在空气中进行电子束预辐照，束流强度为10-15ma，电子束能量为1.8-2.2mev，初样置于平板小车上进行动态辐照；
14.s3：然后在双螺杆挤出机中共混，挤出，切粒，烘干，得到电商用高缓冲性能充气包装材料。
15.在一些实施例中，其中所述烘干温度为70-90℃，烘干时间为10-15h。
16.在一些实施例中，其中所述预混时间为3-5min。
17.在一些实施例中，其中所述挤出转速为100-350rpm。
18.在一些实施例中，其中所述喂料速度为5-10rpm。
19.在一些实施例中，其中所述挤出温度为190-230℃。
20.本发明的另一个方面，提供一种丙烯酸基蒙脱土的制备方法为：
21.按照质量份数，称取份65-80份甲醇、5-20份蒸馏水加入反应釜中，再加入0.5-2.5份丙烯酸基硅氧烷，用冰乙酸调节ph为4-5.5，控制反应温度为50-60℃，恒温反应1-3h，然后升温至80-90℃加入13-17份钠基蒙脱土，再恒温反应1-3h，冷却至室温，用甲醇洗涤，80-95℃烘箱干20-24h，得到丙烯酸基蒙脱土。
22.在一些实施例中，其中所述丙烯酸基硅氧烷选自甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷(cas号：21142-29-0)、1-甲基-2-(三甲氧基硅烷基)乙基甲基丙烯酸酯(cas号：51749-70-3)、甲基丙烯酸丙氧基三乙酰氧基硅烷(cas号：51772-85-1)。
23.本发明的再一个方面，提供一种丙烯基纳米纤维素的制备方法为：
24.量取丙烯酰氯7-10份，100-120份的二氯甲烷，纳米纤维素2-5份，加入0.5-1.5份吡啶，在0-10℃缓慢搅拌，反应5-8小时后，过滤，烘干，得到丙烯基纳米纤维素。
25.在一些实施例中，其中所述动态辐照的剂量为100-130kgy。
26.发明机理
27.尼龙66与丙烯酸基蒙脱土、丙烯基纳米纤维素，乙烯基二茂铁的界面在电子束预辐照下发生预交联反应，然后在双螺杆挤出机中高温挤出熔融过程中继续交联，将尼龙66与丙烯酸基蒙脱土、丙烯基纳米纤维素有机的结合在一起，界面之间通过离子键结合，提高了力学强度。
28.有益效果
29.本发明的一种电商用高缓冲性能充气包装材料，与现有技术相比，本发明具有以下显著优势：
30.1、本发明将尼龙66与丙烯酸基蒙脱土、丙烯基纳米纤维素，乙烯基二茂铁的界面在电子束预辐照下发生预交联反应，然后在双螺杆挤出机中高温挤出熔融过程中继续交联，将尼龙66与丙烯酸基蒙脱土、丙烯基纳米纤维素有机的结合在一起，界面之间通过离子键结合，提高了力学强度；
31.2、本发明制备的电商用高缓冲性能充气包装材料的屈服强度78mpa、冲击强度8.5kj/m2、弯曲强度51mpa，比现有技术制备的双向拉伸尼龙，具有良好的力学性能。
具体实施方式
32.下面通过具体实施例对本发明的方法进行说明，但本发明并不局限于此，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
33.力学测试：通过注塑成型制备拉伸和冲击测试样条，将样条23℃，50％rh环境调节48h。根据gb/t1040，采用5根样条(1a型，l
×w×
h＝150
×
10
×
4mm)进行拉伸测试，拉伸速率为100mm/min；根据gb/t1843，采用9根样条(1a型，l
×w×
h＝80
×
10
×
4mm)进行冲击测试。
34.实施例1
35.一种电商用高缓冲性能充气包装材料，其操作步骤为：
36.s1：将125kg尼龙66、12kg丙烯酸基蒙脱土、1kg丙烯基纳米纤维素，0.02kg乙烯基二茂铁，再加入0.07kg二苯甲酮，用高速混合机中预混；
37.s2：然后在空气中进行电子束预辐照，束流强度为10ma，电子束能量为1.8mev，初样置于平板小车上进行动态辐照；
38.s3：然后在双螺杆挤出机中共混，挤出，切粒，烘干，得到电商用高缓冲性能充气包装材料。
39.所述烘干温度为70℃，烘干时间为10h。
40.所述预混时间为3min。
41.所述挤出转速为100rpm。
42.所述喂料速度为5rpm。
43.所述挤出温度为190℃。
44.所述一种丙烯酸基蒙脱土的制备方法为：
45.称取65kg甲醇、5kg蒸馏水加入反应釜中，再加入0.5kg丙烯酸基硅氧烷，用冰乙酸调节ph为4，控制反应温度为50℃，恒温反应1h，然后升温至80℃加入13kg钠基蒙脱土，再恒温反应1h，冷却至室温，用甲醇洗涤，80℃烘箱干20h，得到丙烯酸基蒙脱土。
46.所述丙烯酸基硅氧烷选自甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷(cas号：21142-29-0)。
47.所述一种丙烯基纳米纤维素的制备方法为：
48.量取丙烯酰氯7kg，100kg的二氯甲烷，纳米纤维素2kg，加入0.5kg吡啶，在0℃缓慢搅拌，反应5小时后，过滤，烘干，得到丙烯基纳米纤维素。
49.所述动态辐照的剂量为100kgy。
50.本例制备得到的包装材料性能测试结果：屈服强度为73mpa；冲击强度为8.1kj/m2；弯曲强度47mpa。
51.实施例2
52.一种电商用高缓冲性能充气包装材料，其操作步骤为：
53.s1：将130kg尼龙66、13kg丙烯酸基蒙脱土、2kg丙烯基纳米纤维素，0.1kg乙烯基二茂铁，再加入0.1kg二苯甲酮，用高速混合机中预混；
54.s2：然后在空气中进行电子束预辐照，束流强度为12ma，电子束能量为2.0mev，初样置于平板小车上进行动态辐照；
55.s3：然后在双螺杆挤出机中共混，挤出，切粒，烘干，得到电商用高缓冲性能充气包装材料。
56.所述烘干温度为75℃，烘干时间为12h。
57.所述预混时间为4min。
58.所述挤出转速为200rpm。
59.所述喂料速度为6rpm。
60.所述挤出温度为200℃。
61.所述一种丙烯酸基蒙脱土的制备方法为：
62.称取70kg甲醇、10kg蒸馏水加入反应釜中，再加入1kg丙烯酸基硅氧烷，用冰乙酸调节ph为4.5，控制反应温度为55℃，恒温反应2h，然后升温至85℃加入14kg钠基蒙脱土，再恒温反应2h，冷却至室温，用甲醇洗涤，85℃烘箱干21h，得到丙烯酸基蒙脱土。
63.所述丙烯酸基硅氧烷选自1-甲基-2-(三甲氧基硅烷基)乙基甲基丙烯酸酯(cas号：51749-70-3)。
64.所述一种丙烯基纳米纤维素的制备方法为：
65.量取丙烯酰氯8kg，105kg的二氯甲烷，纳米纤维素3kg，加入1kg吡啶，在5℃缓慢搅拌，反应6小时后，过滤，烘干，得到丙烯基纳米纤维素。
66.所述动态辐照的剂量为110kgy。
67.本例制备得到的包装材料性能测试结果：屈服强度为75mpa；冲击强度为8.2kj/m2；弯曲强度48mpa。
68.实施例3
69.一种电商用高缓冲性能充气包装材料，其操作步骤为：
70.s1：将140kg尼龙66、16kg丙烯酸基蒙脱土、4kg丙烯基纳米纤维素，0.2kg乙烯基二茂铁，再加入0.2kg二苯甲酮，用高速混合机中预混；
71.s2：然后在空气中进行电子束预辐照，束流强度为14ma，电子束能量为2mev，初样置于平板小车上进行动态辐照；
72.s3：然后在双螺杆挤出机中共混，挤出，切粒，烘干，得到电商用高缓冲性能充气包装材料。
73.所述烘干温度为85℃，烘干时间为14h。
74.所述预混时间为4min。
75.所述挤出转速为300rpm。
76.所述喂料速度为8rpm。
77.所述挤出温度为220℃。
78.所述一种丙烯酸基蒙脱土的制备方法为：
79.称取75kg甲醇、15kg蒸馏水加入反应釜中，再加入2kg丙烯酸基硅氧烷，用冰乙酸调节ph为5，控制反应温度为55℃，恒温反应2h，然后升温至85℃加入16kg钠基蒙脱土，再恒温反应2h，冷却至室温，用甲醇洗涤，90℃烘箱干23h，得到丙烯酸基蒙脱土。
80.所述丙烯酸基硅氧烷选自1-甲基-2-(三甲氧基硅烷基)乙基甲基丙烯酸酯(cas号：51749-70-3)。
81.所述一种丙烯基纳米纤维素的制备方法为：
82.量取丙烯酰氯9kg，115kg的二氯甲烷，纳米纤维素4kg，加入1kg吡啶，在5℃缓慢搅拌，反应7小时后，过滤，烘干，得到丙烯基纳米纤维素。
83.所述动态辐照的剂量为120kgy。
84.本例制备得到的包装材料性能测试结果：屈服强度为78mpa；冲击强度为8.5kj/m2；弯曲强度48mpa。
85.实施例4
86.一种电商用高缓冲性能充气包装材料，其操作步骤为：
87.s1：将150kg尼龙66、17kg丙烯酸基蒙脱土、5kg丙烯基纳米纤维素，0.3kg乙烯基二茂铁，再加入0.32kg二苯甲酮，用高速混合机中预混；
88.s2：然后在空气中进行电子束预辐照，束流强度为15ma，电子束能量为2.2mev，初样置于平板小车上进行动态辐照；
89.s3：然后在双螺杆挤出机中共混，挤出，切粒，烘干，得到电商用高缓冲性能充气包装材料。
90.所述烘干温度为90℃，烘干时间为15h。
91.所述预混时间为5min。
92.所述挤出转速为350rpm。
93.所述喂料速度为10rpm。
94.所述挤出温度为230℃。
95.所述一种丙烯酸基蒙脱土的制备方法为：
96.称取80kg甲醇、20kg蒸馏水加入反应釜中，再加入2.5kg丙烯酸基硅氧烷，用冰乙酸调节ph为5.5，控制反应温度为60℃，恒温反应3h，然后升温至90℃加入17kg钠基蒙脱土，再恒温反应3h，冷却至室温，用甲醇洗涤，95℃烘箱干24h，得到丙烯酸基蒙脱土。
97.所述丙烯酸基硅氧烷选自甲基丙烯酸丙氧基三乙酰氧基硅烷(cas号：51772-85-1)。
98.所述一种丙烯基纳米纤维素的制备方法为：
99.量取丙烯酰氯10kg，120kg的二氯甲烷，纳米纤维素5kg，加入1.5kg吡啶，在10℃缓慢搅拌，反应8小时后，过滤，烘干，得到丙烯基纳米纤维素。
100.所述动态辐照的剂量为130kgy。
101.本例制备得到的包装材料性能测试结果：屈服强度为76mpa；冲击强度为8.4kj/m2；弯曲强度50mpa。
102.对比例1
103.一种电商用高缓冲性能充气包装材料，其操作步骤为：
104.s1：将125kg尼龙66、1kg丙烯基纳米纤维素，0.02kg乙烯基二茂铁，再加入0.07kg
二苯甲酮，用高速混合机中预混；
105.s2：然后在空气中进行电子束预辐照，束流强度为10ma，电子束能量为1.8mev，初样置于平板小车上进行动态辐照；
106.s3：然后在双螺杆挤出机中共混，挤出，切粒，烘干，得到电商用高缓冲性能充气包装材料。
107.所述烘干温度为70℃，烘干时间为10h。
108.所述预混时间为3min。
109.所述挤出转速为100rpm。
110.所述喂料速度为5rpm。
111.所述挤出温度为190℃。
112.所述一种丙烯基纳米纤维素的制备方法为：
113.量取丙烯酰氯7kg，100kg的二氯甲烷，纳米纤维素2kg，加入0.5kg吡啶，在0℃缓慢搅拌，反应5小时后，过滤，烘干，得到丙烯基纳米纤维素。
114.所述动态辐照的剂量为100kgy。
115.本例制备得到的包装材料性能测试结果：屈服强度为62mpa；冲击强度为6.3kj/m2；弯曲强度36mpa。
116.对比例2
117.一种电商用高缓冲性能充气包装材料，其操作步骤为：
118.s1：将125kg尼龙66、12kg丙烯酸基蒙脱土，0.02kg乙烯基二茂铁，再加入0.07kg二苯甲酮，用高速混合机中预混；
119.s2：然后在空气中进行电子束预辐照，束流强度为10ma，电子束能量为1.8mev，初样置于平板小车上进行动态辐照；
120.s3：然后在双螺杆挤出机中共混，挤出，切粒，烘干，得到电商用高缓冲性能充气包装材料。
121.所述烘干温度为70℃，烘干时间为10h。
122.所述预混时间为3min。
123.所述挤出转速为100rpm。
124.所述喂料速度为5rpm。
125.所述挤出温度为190℃。
126.所述一种丙烯酸基蒙脱土的制备方法为：
127.称取65kg甲醇、5kg蒸馏水加入反应釜中，再加入0.5kg丙烯酸基硅氧烷，用冰乙酸调节ph为4，控制反应温度为50℃，恒温反应1h，然后升温至80℃加入13kg钠基蒙脱土，再恒温反应1h，冷却至室温，用甲醇洗涤，80℃烘箱干20h，得到丙烯酸基蒙脱土。
128.所述丙烯酸基硅氧烷选自甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷(cas号：21142-29-0)。
129.所述动态辐照的剂量为100kgy。
130.本例制备得到的包装材料性能测试结果：屈服强度为65mpa；冲击强度为6.8kj/m2；弯曲强度40mpa。
131.对比例3
132.一种电商用高缓冲性能充气包装材料，其操作步骤为：
133.s1：将125kg尼龙66、12kg丙烯酸基蒙脱土、1kg丙烯基纳米纤维素，再加入0.07kg二苯甲酮，用高速混合机中预混；
134.s2：然后在空气中进行电子束预辐照，束流强度为10ma，电子束能量为1.8mev，初样置于平板小车上进行动态辐照；
135.s3：然后在双螺杆挤出机中共混，挤出，切粒，烘干，得到电商用高缓冲性能充气包装材料。
136.所述烘干温度为70℃，烘干时间为10h。
137.所述预混时间为3min。
138.所述挤出转速为100rpm。
139.所述喂料速度为5rpm。
140.所述挤出温度为190℃。
141.所述一种丙烯酸基蒙脱土的制备方法为：
142.称取65kg甲醇、5kg蒸馏水加入反应釜中，再加入0.5kg丙烯酸基硅氧烷，用冰乙酸调节ph为4，控制反应温度为50℃，恒温反应1h，然后升温至80℃加入13kg钠基蒙脱土，再恒温反应1h，冷却至室温，用甲醇洗涤，80℃烘箱干20h，得到丙烯酸基蒙脱土。
143.所述丙烯酸基硅氧烷选自甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷(cas号：21142-29-0)。
144.所述一种丙烯基纳米纤维素的制备方法为：
145.量取丙烯酰氯7kg，100kg的二氯甲烷，纳米纤维素2kg，加入0.5kg吡啶，在0℃缓慢搅拌，反应5小时后，过滤，烘干，得到丙烯基纳米纤维素。
146.所述动态辐照的剂量为100kgy。
147.本例制备得到的包装材料性能测试结果：屈服强度为67mpa；冲击强度为7.1kj/m2；弯曲强度42mpa。
148.上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。