專利名稱：一種用于生產(chǎn)高填充天然無機礦物粉pp微發(fā)泡材料的組合物的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及高填充天然無機礦物粉PP微發(fā)泡材料組合物及其用途。該發(fā)泡材料的制備是根據(jù)聚合物共混改性和填充改性原理，采用特殊的天然無機粉體表面活化處理技術、聚合物共混技術和聚合物共混物(聚合物合金)與活化天然無機粉體的復合技術。天然無機礦物粉填充量高達35-60wt％，材料的發(fā)泡率可達45％以上(密度降低48％以上)，材料仍保持較好的力學性能，可滿足一次性餐飲具和食品用托盤使用要求。
所述PP共混物是PP與其它一種或多種聚烯烴和/或一種或多種聚烯烴共聚物和/或一種或者多種聚丙烯酸酯的共混物，其中，其它聚烯烴包括聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、耐抗沖聚苯乙烯等；聚烯烴共聚物包括乙烯/丙烯共聚物，乙烯/醋酸乙烯酯共聚物等；聚丙烯酸酯包括聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸甲酯等，共混物中PP占80-95wt％，其它一種或多種聚烯烴，一種或多種聚烯烴共聚物，以及一種或多種丙烯酸酯占5-20wt％，在其它多種聚烯烴、聚烯烴共聚物、聚丙烯酸酯的情況下，它們的比例是任選的。
所述天然無機礦物粉是選自400-1250目的重質(zhì)或輕質(zhì)CaCO3、滑石粉、硅灰石、蒙脫土、高嶺土等中一種或兩種以上經(jīng)表面活化處理得到的粉體材料，這些粉體材料中重金屬離子含量必須符合食品級質(zhì)量要求。
所述天然無機礦物粉表面活化處理是采用硬脂酸、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑或硅烷偶聯(lián)劑中的一種或兩種以上的復配物，進行表面物理包覆處理，處理劑的用量是天然無機礦物粉的2-5wt％?；蜃鳛檫x擇方案，采用丙烯酸酯類單體如丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯等，在引發(fā)劑的作用下，進行表面化學包覆處理，單體用量為天然無機礦物粉體的4-6wt％，引發(fā)劑用量為單體用量的0.5-2wt％。物理包覆處理是在60-100℃下，將天然無機礦物粉與處理劑在高攪機內(nèi)充分攪拌均勻即可。化學包覆處理是在40-80℃下，充分攪拌天然無機礦物粉體的同時，將丙烯酸酯類單體與引發(fā)劑按一定比例噴入來實現(xiàn)的。
引發(fā)劑是本領域中常用的那些。例如過氧化物，如過氧化二苯甲酰、過苯甲酸叔丁酯、過氧乙酸叔丁酯等。
所述增容劑，是聚烯烴/馬來酸酐接枝共聚物，乙烯/丙烯酸共聚物等。
所述發(fā)泡劑為本領域中常用的那些，物理發(fā)泡劑，如低沸點脂肪烴、醇、醚、鹵代烴等，也可以是化學發(fā)泡劑，如偶氮二甲酰胺，偶氮二碳酸二異丙酯，二亞硝基五次甲基四胺等，或者這些的結合物。
所述加工助劑是硬脂酸，硬脂酸酯類，液體石蠟，固體石蠟，聚乙烯蠟等。
制備本發(fā)明發(fā)泡材料的方法包括天然無機礦物粉的表面活化處理，天然無機礦物粉與載體樹脂捏合造粒，主體樹脂PP與其它樹脂共混改性，擠出壓延拉片成型。其中載體樹脂的量為總樹脂量的50％以下，一般為20-40％，其它為主體樹脂。
本發(fā)明的發(fā)泡材料主要用作一次性餐飲具和食品用托盤。
一次性餐飲具和食品用托盤是目前造成“白色污染”的主要根源，研究開發(fā)可降解餐飲具和食品用托盤材料是解決“白色污染”主要途徑。由于PP樹脂本身非常容易降解，將其放在陽光下，一般不超過3個月，便可分解成粉末狀對環(huán)境無害的小分子化合物，填充天然無機礦物粉后可加速它的分解，天然無機礦物粉本身也是無害物質(zhì)。所以，本發(fā)明高填充天然無機礦物粉PP微發(fā)泡材料為可降解環(huán)境友好材料。
PP樹脂本身具有良好的耐熱性和加工流動性，由于它的熔體強度低，難以制成發(fā)泡材料，填充天然無機礦物粉后，進一步增加了發(fā)泡難度。本發(fā)明的技術關鍵之一是通過聚合物共混改性技術，通過PP與其它樹脂共混提高其熔體強度。熔體強度除與共混樹脂的性能、復配比例有關外，還與增容劑的選擇有關。本發(fā)明所制得的PP共混物，除保持PP本身良好的耐熱性、加工流動性和可降解性的同時，具有較好熔體強度，發(fā)泡率高，發(fā)泡后材料的韌性、隔熱、保溫性等都有較大提高。
天然無機礦物粉資源豐富，成本低，填充到聚合物中，可明顯降低制品成本。無機礦物粉與聚合物是絕然不同性質(zhì)的兩類物質(zhì)，無機礦物粉不經(jīng)表面活化處理，二者難以混合成一體，填充量越大，混合越困難。
本發(fā)明又一技術關鍵是對天然無機礦物粉的表面活化處理技術，采用了多種偶聯(lián)劑復配物，利用它們之間的協(xié)同作用進行物理包覆或表面化學聚合包覆技術，使無機粉體填充量高達40-60wt％的情況下，制得性能優(yōu)良的發(fā)泡材料。
作為餐飲具或食品用托盤，除考慮可降解性外，還必須符合食品衛(wèi)生要求；本發(fā)明所用合成樹脂、天然無機礦物粉和各種助劑都是無毒無害物質(zhì)。對于某些有特殊要求的餐飲具，可以在擠出壓延拉片過程中，采用表面復膜工藝，使材料表面復合一層0.1-0.2mm的薄膜。
本發(fā)明所涉及的高填充天然無機礦物粉PP微發(fā)泡材料制造設備、主要有無機粉體表面活化處理用高攪機，無機粉體與載體樹脂(含共混改性樹脂)捏合用雙螺桿擠出機，擠出拉片壓延機，熱壓成型機。所有設備均為塑料制品生產(chǎn)通用設備。
本發(fā)明制得的高填充無機礦物粉PP微發(fā)泡材料，主要用作一次性餐飲具、食品用各種托盤或相關制品。材料可降解性能好，如果采取回收再利用的話，可用作填充物制備其它塑料制品。
與純PP或填充同樣量的無機礦物粉非發(fā)泡材料相比，本發(fā)明的發(fā)泡材料具有韌性好、質(zhì)輕、成本低、隔熱、保溫性能好等優(yōu)點，容易降解，屬于環(huán)保型材料。
以下結合實施例進一步說明本發(fā)明，需要指出的是，這些實施例僅用于說明的目的，它們不構成對本發(fā)明的任何限制。
實施例1取8000g800目碳酸鈣，160g鋁酸酯偶聯(lián)劑，80g硬脂酸，200g固體石蠟加入到高攪機內(nèi)，60-80℃下攪拌20min后加入1000gPP，400gLDPE(低密度聚乙烯)，160g乙烯/丙烯酸共聚物，于150-160℃下繼續(xù)攪拌20min后取料，冷卻粉碎后，在雙螺桿擠出機內(nèi)于160-180℃擠出造粒，即得PP碳酸鈣母粒。母料中碳酸鈣含量為80％。
取6000gPP CaCO3母粒，3600gPP，300gLDPE，100g乙烯/丙烯共聚物，200g偶氮二甲酰胺，混合均勻，在拉片壓延機上于180-190℃下擠出拉片，即得高填充碳酸鈣PP微發(fā)泡片材，該片材CaCO3含量48％，密度為0.94g/cm3，在模壓機上加熱成型可制得各種餐飲具和食品用托盤。
實施例2取實施例1所制得PP碳酸鈣母料4000g、PP1000g，HIPS(高抗沖聚苯乙烯)200g，乙烯/醋酸乙烯共聚物130g，環(huán)乙烷400g，混合均勻后，在拉片壓延機上于180-200℃下擠出拉片，即得高填充CaCO3PP微發(fā)泡片材，該片材CaCO3含量60％，密度為1.05g/cm3，在模壓機上加熱成型，可制得各種餐飲具和食品用托盤。
實施例3取8000g400目滑石粉，100g硅烷偶聯(lián)劑，40g鈦酸酯偶聯(lián)劑，240g液體石蠟，加入到高攪機內(nèi)，60-80℃下攪拌20min后，加入1500gPP，120g聚丙烯/馬來酸酐接枝共聚物，于160-170℃下繼續(xù)攪拌20min取料，冷卻粉碎后在雙螺桿擠出機內(nèi)于170-185℃擠出造粒，即得滑石粉含量為80％的PP滑石粉母粒。
取5000g滑石粉母料，3000gPP，600gLDPE，400g乙烯/醋酸乙烯酯共聚物，160g偶氮二碳酸二異丙酯，混合均勻，在拉片壓延機上于180-190℃下擠出拉片，即得高填充滑石粉PP微發(fā)泡片材，片材的密度0.85g/cm3，滑石粉含量44％，在模壓機上加熱成型可制得各種餐飲具和食品用托盤。
實施例4取實施例3所制得的PP滑石粉母料5000g，PP2000g，HDPE800g，聚乙烯/丙烯共聚物200g，乙醇500g，混合均勻，在拉片壓延機上于180-195℃擠出拉片，即得高填充滑石粉PP微發(fā)泡片材，片材的密度0.9g/cm3，滑石粉含量50％，在模壓機上加熱成型，即得各種餐飲具和食品用托盤。
實施例5取5000g600目CaCO3，3000g400目滑石粉，放入帶有噴頭的攪拌機內(nèi)，溫度調(diào)至40-60℃，在高速攪拌下，在20min內(nèi)將溶有10g過氧化二苯甲酰的300ml丙烯酸甲酯溶液噴灑在粉體內(nèi)，使其化學包覆活化處理。而后，加入固體石蠟100g，PP1600g，在180-190℃下繼續(xù)攪拌30min取料，冷卻粉碎后在雙螺桿擠出機內(nèi)于180-190℃擠出造粒，即得碳酸鈣滑石粉總含量為80％PP母料。
取5000g上述PP母料，2000gPP，1000gLDPE，140g二亞硝基五次甲基四胺，混合均勻后，在拉片壓延機上于180-190℃下進行單面PP復膜擠出拉片，即得高填充碳酸鈣、滑石粉單面復膜PP微發(fā)泡片材，片材密度為0.95g/cm3，碳酸鈣、滑石粉總含量50％，在模壓機上加熱成型，可制得內(nèi)表面復膜各種餐飲具和食品用托盤。
實施例6取5000g實施例5中所制得PP母料，1500gPP，800gHDPE，200g乙烯/醋酸乙烯共聚物，200g偶氮二甲酰胺，混合均勻后，在拉片壓延機上于190-200℃下進行雙面PP復膜擠出拉片，即得高填充碳酸鈣滑石粉雙面復膜PP微發(fā)泡片材，片材的密度為0.98g/cm3，碳酸鈣，滑石粉總含量53％，在模壓機上加熱成型，可制得雙面復膜各種餐飲具和食品用托盤。
權利要求
1.高填充天然無機礦物粉PP微發(fā)泡材料組合物，它包括35-60wt％PP共混物，35-60wt％經(jīng)表面活化處理的無機礦物粉，0.5-1.5wt％增容劑；2-5wt％發(fā)泡劑和2-5wt％加工助劑，基于組合物的總重量。
2.根據(jù)權利要求1的組合物，所述PP共混物是PP與其它一種或多種聚烯烴和/或一種或多種聚烯烴共聚物和/或一種或者多種聚丙烯酸酯的共混物，共混物中PP占80-95wt％，其它一種或多種聚烯烴，一種或多種聚烯烴共聚物，以及一種或多種聚丙烯酸酯占5-20wt％，在其它多種聚烯烴、聚烯烴共聚物、聚丙烯酸酯的情況下，它們的比例是任選的。
3.根據(jù)權利要求1或2的組合物，其中，其它聚烯烴包括聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、耐抗沖聚苯乙烯；聚烯烴共聚物包括乙烯/丙烯共聚物、乙烯/醋酸乙烯酯共聚物；聚丙烯酸酯包括聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸甲酯。
4.根據(jù)權利要求1或2的組合物，所述天然無機礦物粉是選自400-1250目的重質(zhì)或輕質(zhì)CaCO3、滑石粉、硅灰石、蒙脫土、高嶺土中一種或兩種以上經(jīng)表面活化處理得到的粉體材料，這些粉體材料中重金屬離子含量必須符合食品級質(zhì)量要求。
5.根據(jù)權利要求4的組合物，所述天然無機礦物粉表面活化處理是采用硬脂酸、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑或硅烷偶聯(lián)劑中的一種或兩種以上的復配物，進行表面物理包覆處理，處理劑的用量是天然無機礦物粉的2-5wt％；或作為選擇方案，采用丙烯酸酯類單體如丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯等，在引發(fā)劑的作用下，進行表面化學包覆處理，單體用量為天然無機礦物粉體的4-6wt％，引發(fā)劑用量為單體用量的0.5-2wt％；物理包覆處理是在60-100℃下，將天然無機礦物粉與處理劑在高攪機內(nèi)充分攪拌均勻即可；化學包覆處理是在40-80℃下，充分攪拌天然無機礦物粉體的同時，將丙烯酸酯類單體與引發(fā)劑如過氧化二苯甲酰按一定比例噴入來實現(xiàn)的。
6.根據(jù)權利要求1的組合物，所述增容劑是聚烯烴/馬來酸酐接枝共聚物或者乙烯/丙烯酸共聚物。
7.根據(jù)權利要求1的組合物，所述發(fā)泡劑為物理發(fā)泡劑，如低沸點脂肪烴、醇、醚、鹵代烴，或者是化學發(fā)泡劑，如偶氮二甲酰胺、偶氮二碳酸二異丙酯、二亞硝基五次甲基四胺，或者這些中的結合物。
8.根據(jù)權利要求1的組合物，所述加工助劑是硬脂酸，硬脂酸酯類，液體石蠟，固體石蠟，聚乙烯蠟，或者它們的結合物。
9.將權利要求1的組合物制成發(fā)泡材料的方法包括天然無機礦物粉的表面活化處理，天然無機礦物粉與載體樹脂捏合造粒，主體樹脂PP與其它樹脂共混改性，擠出壓延拉片成型，任選進行復膜處理。
10.由權利要求1的組合物制備的制品，尤其一次性餐飲具和食品用托盤。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高填充天然無機礦物粉PP微發(fā)泡材料組合物及其用途。材料中無機礦物粉含量可達35－60wt%,密度為0.8－1.2g/cm
文檔編號C08L33/08GK1357570SQ0113866
公開日2002年7月10日 申請日期2001年12月29日 優(yōu)先權日2001年12月29日
發(fā)明者王錫臣, 蘇河山 申請人:北京凱奇北方環(huán)保材料技術開發(fā)有限公司