用于緩沖包裝的高密度聚乙烯與硅藻土復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及聚乙烯與硅藻土復(fù)合材料，即一種用 于緩沖包裝的高密度聚乙烯與硅藻土復(fù)合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 任何商品均離不開包裝，沒有經(jīng)過包裝的產(chǎn)品無法成為商品。包裝材料作為商品 包裝的重要組成部分在包裝行業(yè)中占有舉足輕重的地位。塑料緩沖包裝由于其優(yōu)異的商品 保護(hù)功能、質(zhì)輕價(jià)廉已成為包裝材料中研究熱點(diǎn)。包裝材料中應(yīng)用量巨大的聚乙烯（簡稱 PE)是乙烯烴聚合制得的一種熱塑性樹脂，其無臭，無毒，手感似蠟，具有優(yōu)良的耐低溫性能 (最低使用溫度可達(dá)-100~_70°C)且化學(xué)穩(wěn)定性好，能耐大多數(shù)酸堿的侵蝕（不耐具有 氧化性質(zhì)的酸）。然而該材料也存在一定的不足，如低溫緩沖性能差，較易老化，后期加工成 型耐熱性差等缺點(diǎn)，因此傳統(tǒng)PE塑料還無法作為緩沖材料使用。
[0003] 硅藻土是近年來廣泛研究的一種綠色填料，一般是由統(tǒng)稱為硅藻的單細(xì)胞藻類死 亡以后的硅酸鹽遺骸形成的，主要是由無定形的Si02組成，它具有一些獨(dú)特的性能，如：多 孔性、較低的密度、較大的表面積、相對(duì)不可壓縮性及化學(xué)穩(wěn)定性、pH值中性、無毒、懸浮性 能好、吸附性能強(qiáng)。采用硅藻土改性傳統(tǒng)塑料材料，賦予其特定性能已有一些文獻(xiàn)報(bào)道。專 利CN201410344081. 7利用娃澡土改性膨化石墨，提尚了膨化石墨吸附處置極性油類污染 組分的性能，實(shí)現(xiàn)其對(duì)水體中各種污染物的有效去除。專利CN201510044217. 7則利用原位 聚合將硅藻土與聚醚酮材料復(fù)合，硅藻土的多孔特點(diǎn)使原位聚合的聚醚酮進(jìn)入硅藻土孔道 中，減少了應(yīng)力集中，解決硅藻土在高熔體中分散不均問題，明顯提高了復(fù)合材料的力學(xué)性 能。然而采用硅藻土多孔結(jié)構(gòu)，原位改性傳統(tǒng)PE塑料，制備適于緩沖包裝且加工成型耐熱 性能好的復(fù)合材料尚未見報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，通過利用硅藻土具有多孔、耐熱性能佳等特點(diǎn)， 提供了一種用于緩沖包裝的高密度聚乙烯與硅藻土復(fù)合材料，該發(fā)明通過原位共擠工藝， 使聚乙烯長鏈與硅藻土孔洞發(fā)生物理/化學(xué)相互作用，并通過毛細(xì)管效應(yīng)使兩者充分融 合，提高高密度聚乙烯/硅藻土復(fù)合材料緩沖成型加工中耐熱溫度低、易老化、瓦楞粘結(jié)力 低等缺點(diǎn)，為緩沖包裝材料設(shè)計(jì)提供一種新思路。
[0005] 本發(fā)明復(fù)合材料采用的質(zhì)量配比為：高密度聚乙烯30 % -40 %，碳酸鈣 50% -60%，硅藻土 3% -6%，增塑劑和偶聯(lián)劑2% -4%。
[0006] 本發(fā)明的增塑劑可以是鄰苯二甲酸酯類、磷酸酯類（如磷酸三甲苯酯、磷酸三苯 酯、磷酸二苯一辛酯）、聚酯類（如：癸二酸系列、己二酸系列、鄰苯二甲酸系列等）中的一 種，優(yōu)選采用鄰苯二甲酸二辛酯。
[0007] 本發(fā)明所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑，具有優(yōu)選可以為A174硅烷偶聯(lián)劑。
[0008] 本發(fā)明提供一種上述高密度聚乙烯與硅藻土復(fù)合材料的制備方法，具體制備步驟 包括：
[0009] (1)首先將硅藻土在110-120°C下烘干至水分達(dá)到0· 4% -0· 8% ;
[0010] (2)將高密度聚乙烯置于高速混合機(jī)中、并同時(shí)添加配方比例的增塑劑和偶聯(lián)劑， 在300-600r/min轉(zhuǎn)速下混合2-10min，制成混料A;
[0011] (3)將步驟（1)干燥后的硅藻土和配方比例的碳酸鈣混合，制成混料B;
[0012] (4)將混料A與混料B混合均勻，在密煉機(jī)中密煉，密煉溫度為130_160°C、時(shí)間為 5-15min;然后在開煉機(jī)中開練，開練溫度為130-160°C、時(shí)間為5-15min;最后在四輥壓延 機(jī)中進(jìn)行壓延，壓延溫度為130-150°C，壓延后得到片材。
[0013] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：
[0014] 1.本發(fā)明通過合理的配方比例，充分發(fā)揮協(xié)同作用，同時(shí)加入高密度聚乙烯 30% -40%，碳酸鈣50 % -60%，硅藻土 3 % -6 %三者進(jìn)行匹配，既降低了碳酸鈣的含量，降 低了生產(chǎn)成本，同時(shí)，由于高密度聚乙烯與硅藻土的協(xié)同作用使得制備出的材料能克服耐 低溫緩沖性能差，較易老化的缺點(diǎn)，有效提高延展性，有較高的沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng) 度，質(zhì)輕軟、耐磨性好；此外，本發(fā)明復(fù)合材料制備成緩沖包裝材料具有防潮不怕水、韌性好 不易折斷、還有很好的耐沖擊性，無塵無污染環(huán)保可多次回收再利用。
[0015] 2.本發(fā)明配方中加入特定配比的偶聯(lián)劑和增塑劑，并先將偶聯(lián)劑與HDPE先行混 合，然后再與其它原料配合，能有效的改善高密度聚乙烯與碳酸鈣、硅藻土的分散度，使得 填料分散的更加均勻，有效提高整體材料的機(jī)械性能和界面性能；而增塑劑的加入可以增 大材料的塑性，改進(jìn)表面光澤和外觀，改進(jìn)韌性和沖擊強(qiáng)度，提高延伸性和斷裂伸長率，改 進(jìn)對(duì)各種基料的粘合，使得材料的性能更加穩(wěn)定。
[0016] 3.本發(fā)明的產(chǎn)品是首次將高密度聚乙烯30%-40%，碳酸鈣50%-60%，硅藻土 3% -6%三者進(jìn)行匹配，制備復(fù)合材料，既能有效克服原有工藝的成本貴、且機(jī)械性能差的 不足，同時(shí)還能有效提高產(chǎn)品的機(jī)械性能。且本發(fā)明的制備方法易于操作，且分步混合，有 效減弱各種混合料之間的排斥作用，使得混合更加充分均勻，所得的產(chǎn)品性能穩(wěn)定；同時(shí)采 用密煉、開煉等工序并合理控制溫度或時(shí)間，保證原料特別是碳酸鈣在基體內(nèi)的均勻分布； 該發(fā)明通過原位共擠工藝，使聚乙烯長鏈與硅藻土孔洞發(fā)生物理/化學(xué)相互作用，并通過 毛細(xì)管效應(yīng)使兩者充分融合，提高高密度聚乙烯/硅藻土復(fù)合材料緩沖成型加工中耐熱溫 度低、易老化、瓦楞粘結(jié)力低等缺點(diǎn)，為緩沖包裝材料設(shè)計(jì)提供一種新思路。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面通過實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明，但本發(fā)明不僅僅局限于以下實(shí)施例。
[0018] 實(shí)施例
[0019] (1)首先將硅藻土在110_115°C下烘干至水分達(dá)到0. 6% ;
[0020] (2)將高密度聚乙烯置于高速混合機(jī)中、并同時(shí)添加配方比例的增塑劑和偶聯(lián)劑， 在450-500r/min轉(zhuǎn)速下混合6min，制成混料A;
[0021] (3)將步驟（1)干燥后的硅藻土和配方比例的碳酸鈣混合，制成混料B;
[0022] ⑷將混料A與混料B混合均勾，在密煉機(jī)中密煉，密煉溫度為150-155°C、時(shí)間 為12min;然后在開煉機(jī)中開練，開練溫度為150-155Γ、時(shí)間為lOmin;最后在四輥壓延機(jī) (壓片機(jī)）中進(jìn)行壓延，壓延溫度為140-145Γ，壓延后得到片材。
[0023] 具體原料配比如表1所示：
[0024] 表 1
[0025]
[0026] 本發(fā)明上述實(shí)施例1-3制備的樣品，其機(jī)械性能如表2所示：
[0027] 表2樣品性能檢索
[0030] 從上述表格扣知，本友明制備的包裝材料具有使度高、拉伸輕度強(qiáng)，能適用于要求 高的包裝環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)。
[0028]
[0029]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于緩沖包裝的高密度聚乙稀與娃藻土復(fù)合材料，其特征在于：該復(fù)合材料由 下列重量百分比的原料制備而成：高密度聚乙烯30 % -40%，碳酸鈣50 % -60%，硅藻土 3% -6%，增塑劑和偶聯(lián)劑2% -4%。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于緩沖包裝的高密度聚乙烯與硅藻土復(fù)合材料，其特征在 于：所述的增塑劑為苯二甲酸酯類、磷酸酯類、聚酯類中的一種。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于緩沖包裝的高密度聚乙烯與硅藻土復(fù)合材料，其特征在 于：所述的增塑劑為鄰苯二甲酸二辛酯。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于緩沖包裝的高密度聚乙烯與硅藻土復(fù)合材料，其特征在 于：所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于緩沖包裝的高密度聚乙烯與硅藻土復(fù)合材料，其特征在 于：所述的偶聯(lián)劑為A174硅烷偶聯(lián)劑。6. -種用于緩沖包裝的高密度聚乙烯與硅藻土復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：具 體制備步驟包括： (1) 首先將硅藻土在110_120°C下烘干至水分達(dá)到0. 4% -0. 8% ; (2) 將高密度聚乙烯置于高速混合機(jī)中、并同時(shí)添加配方比例的增塑劑和偶聯(lián)劑，在 300_600r/min轉(zhuǎn)速下混合2-10min，制成混料A ; (3) 將步驟⑴干燥后的硅藻土和配方比例的碳酸鈣混合，制成混料B ; (4) 將混料A與混料B混合均勻，在密煉機(jī)中密煉，密煉溫度為130-160°C、時(shí)間為 5-15min ;然后在開煉機(jī)中開練，開練溫度為130-160°C、時(shí)間為5-15min ;最后在四輥壓延 機(jī)中進(jìn)行壓延，壓延溫度為130-150°C，壓延后得到片材。
【專利摘要】一種用于緩沖包裝的高密度聚乙烯與硅藻土復(fù)合材料及其制備方法，其特征在于：該復(fù)合材料由下列重量百分比的原料制備而成：高密度聚乙烯30％-40％，碳酸鈣50％-60％，硅藻土3％-6％，增塑劑和偶聯(lián)劑2％-4％。本發(fā)明通過合理的配方比例，充分發(fā)揮協(xié)同作用，既降低了碳酸鈣的含量，降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)，由于高密度聚乙烯與硅藻土的協(xié)同作用使得制備出的材料能克服耐低溫緩沖性能差，較易老化的缺點(diǎn)，有效提高延展性，有較高的沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度，質(zhì)輕軟、耐磨性好；此外，本發(fā)明復(fù)合材料制備成緩沖包裝材料具有防潮不怕水、韌性好不易折斷、還有很好的耐沖擊性，無塵無污染環(huán)保可多次回收再利用。
【IPC分類】C08K3/26, C08L23/06, C08K3/34
【公開號(hào)】CN105237848
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510634082
【發(fā)明人】盧富德, 王炳濤, 高德, 張萍
【申請(qǐng)人】浙江大學(xué)寧波理工學(xué)院
【公開日】2016年1月13日
【申請(qǐng)日】2015年9月30日