一种环境友好型轻量化吹塑容器及其制备方法与流程

1.本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种环境友好型轻量化吹塑容器及其制备方法。


背景技术：

2.聚丙烯具有质轻、原料来源丰富、无毒、无味等较多的优异性能，从而被广泛应用。但聚丙烯是一种高结晶型聚合物，其熔体强度和粘度在高温下急剧下降，导致在发泡过程中出现泡孔塌陷、破裂、聚并等情况，发泡产品效果不理想。
3.如今废旧塑料污染严重，仅靠焚烧、填埋等方式进行后处理不仅污染环境，且能耗花费大，不符合环保绿色理念。而废旧塑料和新料相比，因其热、氧、光降解，导致分子链断裂，性能下降，不能满足日常的使用。
4.为了改善其现状，现对废旧塑料进行接枝改性，然后与发泡组合物及其他助剂进行共混挤出，制备环境友好型轻量化吹塑容器制品。


技术实现要素：

5.本发明提供一种环境友好型轻量化吹塑容器及其制备方法。本发明通过发泡达到轻量化效果，同时利用了废旧塑料实现高价值转化；本发明的发泡产品泡孔稳定不易坍塌，具有较好的隔热保温作用。
6.为了达到以上目的，本发明通过以下技术方案实现：
7.一种环境友好型轻量化吹塑容器，所述容器具有多层共挤结构；所述多层共挤结构包括至少一层发泡层以及内表面支撑层、外表面支撑层；所述发泡层位于所述内表面支撑层和所述外表面支撑层之间；
8.所述发泡层的材料包括如下重量份组分：废旧塑料破碎料pp 100份、二烯丙基异氰脲酸酯1-3份、丙烯酰胺5-10份、引发剂0.3-0.5份、发泡物3-10份、其他助剂0-15份；所述发泡物中包括支撑物，所述支撑物为三维多孔结构材料。
9.进一步地，所述发泡物中还包括萜烯类化合物和发泡剂；所述萜烯类化合物、所述发泡剂以及所述支撑物的质量比为(7-11):(3-5):(1-2)。
10.再进一步地，所述三维多孔结构材料为mof、zif、笼型聚倍半硅氧烷中的一种或多种的任意配比组合；所述萜烯类化合物为莰烯、蒎烯、柠檬烯中的一种或多种的任意配比组合；所述发泡剂为柠檬酸、碳酸氢钠、偶氮二苯甲酰、碳酸钠、碳酸氢铵中的一种或多种的任意配比组合。
11.进一步地，所述其他助剂包括抗静电剂、抗氧剂、抗紫外线剂中的一种或多种；所述引发剂为dcp、dtbp、bipb中的一种；
12.再进一步地，所述抗静电剂为导电炭黑与十二胺聚氧乙烯醚按质量比为1:0.1-0.15混合物，所述抗静电剂在所述发泡层的材料中的添加量为1-3重量份；
13.所述抗氧剂为1010抗氧剂和168抗氧剂按质量比为6:4-5:5混合物，所述抗氧剂在
所述发泡层的材料中的添加量为3-5重量份；
14.所述抗紫外线剂为uv-3808、uv-531、uv-770中的一种，所述抗紫外线剂在所述发泡层的材料中的添加量为3-5重量份。
15.进一步地，所述内表面支撑层和所述外表面支撑层的材料分别均包括如下重量份组分：hdpe100份、色母3-5份、抗氧剂3-5份；所述抗氧剂为1010抗氧剂和168抗氧剂按质量比为6:4-5:5混合物。
16.上述环境友好型轻量化吹塑容器的制备方法，包括如下步骤：
17.(1)按照配比将萜烯类化合物、发泡剂、支撑物混合均匀后进行挤出造粒制得发泡物；
18.(2)然后按照配比将废旧塑料破碎料pp、二烯丙基异氰脲酸酯、丙烯酰胺在引发剂dcp的作用下，进行熔融反应性接枝，再加入所述发泡物和其他助剂进行共混获得发泡层的材料；
19.同时准备内表面支撑层的材料和外表面支撑层的材料熔融共混；
20.按照顺序将内表面支撑层的材料、发泡层的材料、外表面支撑层的材料进行多层共挤，然后吹塑成型，得到环境友好型轻量化吹塑容器。
21.进一步地，所述发泡物的挤出温度为80-130℃；所述熔融反应性接枝的温度为150-195℃、时间为2-8min。
22.有益技术效果：
23.1、使用废旧塑料破碎料pp与二烯丙基异氰脲酸酯、丙烯酰胺进行熔融反应性接枝，在pp分子链上接枝以提高熔体强度，有利于泡孔稳定，不塌陷，形成均匀稳定的泡孔；同时酰胺基团的存在，与少量的抗静电剂共同作用，可以使吹塑容器具有优异的长效抗静电效果；
24.在废旧塑料破碎料熔体的包裹下，发泡物中的莰烯先形成鼓泡，为气泡提供一定的支撑作用，同时具有三维多孔结构的支撑材料的加入能够进一步提高支撑泡孔的作用力，从发泡层内部有利改善发泡效果，使泡孔稳定、不塌陷，同时作为补强材料提高发泡制品的强度，对泡孔结构起到外部支撑作用；因此本发明的发泡层除了有内部三维多孔结构的材料来作为支撑，内、外表面同时也对泡孔结构具有支撑作用；
25.2、三层共挤所用的原料均为聚烯烃，内外表面支撑层用聚乙烯，中间发泡层用聚丙烯，具有较好的相容性，同时中间发泡产生的气泡遇到内外表面支撑层的熔体时，泡孔壁或熔体与内外表面支撑层熔体相连，使得三层共挤材料不产生分层，粘合性更强；
26.3、本发明既达到了减重的目的，实现轻量化，又不影响作为包装容器所具有的密封性能，同时还具有隔热保温作用；另外使用废旧塑料有利于降低成本，节约资源，符合绿色发展的理念；且本发明制备过程方便，工艺简单，便于商业化推广，具有良好的市场应用前景。
具体实施方式
27.下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任
何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的数值不限制本发明的范围。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
29.以下实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定；若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、或相关企业提出的标准要求进行。除非另有说明，否则所有的份数为重量份，所有的百分比为重量百分比。
30.实施例1
31.一种环境友好型轻量化吹塑容器，所述容器具有多层共挤结构；所述多层共挤结构由发泡层以及内表面支撑层、外表面支撑层组成；所述发泡层位于所述内表面支撑层和所述外表面支撑层之间；
32.所述发泡层的材料由如下重量份组分组成：废旧塑料破碎料pp 100份、二烯丙基异氰脲酸酯2份、丙烯酰胺5份、引发剂dcp 0.3份、发泡物7份、抗静电剂1份(导电炭黑和十二胺聚氧乙烯醚按质量比1:0.15混合)、抗氧化剂5份(抗氧剂1010和抗氧剂168按等质量比混合)、uv-3808抗紫外线剂5份；
33.所述发泡物由如下重量份材料组成：莰烯5.5份、柠檬酸2.5份、支撑物(mof-801和zif-8等质量比混合)1份；
34.所述内表面支撑层和所述外表面支撑层的材料均由如下重量份材料组成：hdpe 100份、色母3份(按需添加颜色)、抗氧化剂5份(抗氧剂1010和抗氧剂168按等质量比混合)。
35.上述环境友好型轻量化吹塑容器的制备方法，包括如下步骤：
36.(1)按照配比将莰烯、柠檬酸、支撑物混合均匀后，在80-130℃下进行挤出造粒制得发泡物；
37.(2)然后按照配比将废旧塑料破碎料pp、二烯丙基异氰脲酸酯、丙烯酰胺在引发剂dcp作用下，在150-195℃下进行熔融反应性接枝5min，再加入所述发泡物和抗静电剂、抗氧化剂、抗紫外线剂进行共混得到发泡层的材料；
38.同时准备内表面支撑层的材料和外表面支撑层的材料熔融共混；
39.按照顺序将内表面支撑层的材料、发泡层的材料、外表面支撑层的材料进行三层共挤，然后吹塑成型，得到环境友好型轻量化吹塑容器。
40.实施例2
41.一种环境友好型轻量化吹塑容器，所述容器具有多层共挤结构；所述多层共挤结构由发泡层以及内表面支撑层、外表面支撑层组成；所述发泡层位于所述内表面支撑层和所述外表面支撑层之间；
42.所述发泡层的材料由如下重量份组分组成：废旧塑料破碎料pp 100份、二烯丙基异氰脲酸酯3份、丙烯酰胺8份、引发剂dcp 0.4份、发泡物7份、抗静电剂3份(导电炭黑和十二胺聚氧乙烯醚按质量比1:0.15混合)、抗氧化剂5份(抗氧剂1010和抗氧剂168按等质量比混合)、uv-531抗紫外线剂5份；
43.所述发泡物由如下重量份材料组成：莰烯5.5份、柠檬酸2.5份、支撑物(mof-808和
zif-67等质量比混合)1份；
44.所述内表面支撑层和所述外表面支撑层的材料均由如下重量份材料组成：hdpe 100份、色母4份(按需添加颜色)、抗氧化剂3份(抗氧剂1010和抗氧剂168按质量比3:2混合)。
45.上述环境友好型轻量化吹塑容器的制备方法与实施例1相同。
46.实施例3
47.一种环境友好型轻量化吹塑容器，所述容器具有多层共挤结构；所述多层共挤结构由发泡层以及内表面支撑层、外表面支撑层组成；所述发泡层位于所述内表面支撑层和所述外表面支撑层之间；
48.所述发泡层的材料由如下重量份组分组成：废旧塑料破碎料pp 100份、二烯丙基异氰脲酸酯4份、丙烯酰胺10份、引发剂dcp 0.5份、发泡物7份、抗静电剂2份(导电炭黑和十二胺聚氧乙烯醚按质量比1:0.15混合)、抗氧化剂5份(抗氧剂1010和抗氧剂168按等质量比混合)、uv-770抗紫外线剂5份；
49.所述发泡物由如下重量份材料组成：莰烯5.5份、柠檬酸2.5份、支撑物(mof-5和八甲基poss cas no.17865-85-9等质量比混合)1份；
50.所述内表面支撑层和所述外表面支撑层的材料均由如下重量份材料组成：hdpe 100份、色母5份(按需添加颜色)、抗氧化剂3份(抗氧剂1010和抗氧剂168按质量比3:2混合)。
51.上述环境友好型轻量化吹塑容器的制备方法与实施例1相同。
52.实施例4
53.一种环境友好型轻量化吹塑容器，所述容器具有多层共挤结构；所述多层共挤结构由发泡层以及内表面支撑层、外表面支撑层组成；所述发泡层位于所述内表面支撑层和所述外表面支撑层之间；
54.所述发泡层的材料由如下重量份组分组成：废旧塑料破碎料pp 100份、二烯丙基异氰脲酸酯4份、丙烯酰胺10份、引发剂dcp 0.5份、发泡物3份、抗静电剂2份(导电炭黑和十二胺聚氧乙烯醚按质量比1:0.12混合)、抗氧化剂5份(抗氧剂1010和抗氧剂168按等质量比混合)、uv-770抗紫外线剂5份；
55.所述发泡物由如下重量份材料组成：莰烯5.5份、柠檬酸2.5份、支撑物(zif-7和氨基丙基庚基poss cas no.444315-15-5等质量比混合)1份；
56.所述内表面支撑层和所述外表面支撑层的材料均由如下重量份材料组成：hdpe 100份、色母5份(按需添加颜色)、抗氧化剂4份(抗氧剂1010和抗氧剂168按等质量比混合)。
57.上述环境友好型轻量化吹塑容器的制备方法与实施例1相同。
58.实施例5
59.一种环境友好型轻量化吹塑容器，所述容器具有多层共挤结构；所述多层共挤结构由发泡层以及内表面支撑层、外表面支撑层组成；所述发泡层位于所述内表面支撑层和所述外表面支撑层之间；
60.所述发泡层的材料由如下重量份组分组成：废旧塑料破碎料pp 100份、二烯丙基异氰脲酸酯4份、丙烯酰胺10份、引发剂dcp 0.5份、发泡物3份、抗静电剂2份(导电炭黑和十二胺聚氧乙烯醚按质量比1:0.1混合)、抗氧化剂5份(抗氧剂1010和抗氧剂168按等质量比
混合)、uv-3808抗紫外线剂5份；
61.所述发泡物由如下重量份材料组成：莰烯5.5份、发泡剂(偶氮二苯甲酰和碳酸钠等质量比)2.5份、支撑物(zif-67和二甲基硅烷基笼形聚倍半硅氧烷cas no.125756-69-6等质量比混合)1份；
62.所述内表面支撑层和所述外表面支撑层的材料均由如下重量份材料组成：hdpe 100份、色母5份(按需添加颜色)、抗氧化剂4份(抗氧剂1010和抗氧剂168按等质量比混合)。
63.上述环境友好型轻量化吹塑容器的制备方法与实施例1相同。
64.实施例6
65.一种环境友好型轻量化吹塑容器，所述容器具有多层共挤结构；所述多层共挤结构由发泡层以及内表面支撑层、外表面支撑层组成；所述发泡层位于所述内表面支撑层和所述外表面支撑层之间；
66.所述发泡层的材料由如下重量份组分组成：废旧塑料破碎料pp 100份、二烯丙基异氰脲酸酯4份、丙烯酰胺10份、引发剂dcp 0.5份、发泡物7份、抗静电剂2份(导电炭黑和十二胺聚氧乙烯醚按质量比1:0.12混合)、抗氧化剂5份(抗氧剂1010和抗氧剂168按等质量比混合)、uv-3808抗紫外线剂5份；
67.所述发泡物由如下重量份材料组成：莰烯3.5份、发泡剂(柠檬酸和碳酸氢铵等质量比)1.5份、支撑物(mof-808和zif-7等质量比混合)0.5份；
68.所述内表面支撑层和所述外表面支撑层的材料均由如下重量份材料组成：hdpe 100份、色母3份(按需添加颜色)、抗氧化剂4份(抗氧剂1010和抗氧剂168按等质量比混合)。
69.上述环境友好型轻量化吹塑容器的制备方法与实施例1相同。
70.实施例7
71.一种环境友好型轻量化吹塑容器，所述容器具有多层共挤结构；所述多层共挤结构由发泡层以及内表面支撑层、外表面支撑层组成；所述发泡层位于所述内表面支撑层和所述外表面支撑层之间；
72.所述发泡层的材料由如下重量份组分组成：废旧塑料破碎料pp 100份、二烯丙基异氰脲酸酯4份、丙烯酰胺10份、引发剂dcp 0.5份、发泡物7份、抗静电剂2份(导电炭黑和十二胺聚氧乙烯醚按质量比1:0.15混合)、抗氧化剂5份(抗氧剂1010和抗氧剂168按等质量比混合)、uv-770抗紫外线剂3份；
73.所述发泡物由如下重量份材料组成：莰烯4.5份、发泡剂(柠檬酸和碳酸氢铵等质量比)2份、支撑物(zif-9和氨基丙基庚基poss cas no.444315-15-5等质量比混合)0.5份；
74.所述内表面支撑层和所述外表面支撑层的材料均由如下重量份材料组成：hdpe 100份、色母3份(按需添加颜色)、抗氧化剂5份(抗氧剂1010和抗氧剂168按等质量比混合)。
75.上述环境友好型轻量化吹塑容器的制备方法与实施例1相同。
76.对比例1
77.本对比例吹塑容器的配方及制备方法与实施例3相同，不同之处在于：发泡层的材料中不存在二烯丙基异氰脲酸酯、丙烯酰胺和引发剂dcp，且增加抗静电剂至3份。即本对比例未对废旧破碎料pp进行熔融反应性接枝酰胺极性基团。
78.对比例2
79.本对比例吹塑容器的配方及制备方法与实施例3相同，不同之处在于：发泡层的材
料中不存在抗静电剂。
80.对比例3
81.本对比例吹塑容器的配方及制备方法与实施例3相同，不同之处在于：发泡层的材料中不存在二烯丙基异氰脲酸酯、丙烯酰胺和引发剂dcp，以及不存在抗静电剂。
82.对以上实施例和对比例进行拉伸性能、弯曲性能、熔融指数、表观密度、表面电阻率和吹塑容器密封性能测试，测试结果见表1。
83.拉伸性能按照gb/t 1040.1-2018测试。
84.弯曲性能按照gb/t 9341-2008测试。
85.熔融指数按照gb/t 3682.1-2018测试。
86.表观密度按照gb/t 6343-2009测试。
87.表面电阻率按照gb/t1410-2006测试。
88.吹塑容器密封性能按照gb/t 13508-2011测试。
89.测试结果见下表1。
90.表1实施例及对比例测试结果
[0091][0092]
由表1中可知，实施例1、实施例2、实施例3随着交联程度增加，熔体强度和力学性能提高，三者密度相差不大，在少量抗静电剂的加入下，制品即具有较好的抗静电效果；实施例3、实施例4、实施例5随发泡剂用量增加，熔体强度基本不变，但密度逐渐降低，制品更轻。
[0093]
对比例3为未对废旧塑料进行改性，纯发泡配方，表面电阻9.42
×
10
14
ω，大于1
×
10
12
ω，为绝缘状态且熔体强度很差(熔融指数较大)。对比例1没有在pp上接枝酰胺极性基团，但存在抗静电剂，抗静电效果由抗静电剂提供，虽然增加了抗静电剂的用量，但是其抗静电效果相较于实施例3稍差；另外对比例1其熔融指数较大表示其熔体强度大大降低，力学性能较差，制品厚度不均，生产较难控制，且对比例1的抗静电效果不具有长效性。对比例2未加入抗静电剂，但在pp分子结构中接枝了酰胺极性基团，可见接枝后pp熔体强度得到提升，其熔融指数与实施例3接近，且可提供基本抗静电性。
[0094]
本发明通过对废旧塑料pp进行接枝改性，制备的三层吹塑容器既实现轻量化，又不影响作为包装容器所具有的密封性能；同时酰胺基团的存在，与少量的抗静电剂共同作
用，可以使吹塑容器具有优异的长效抗静电效果；另外由于在发泡层中采用的三维多孔材料，可提供发泡层内部孔支撑力，且在发泡层两侧的共挤层对孔洞也具有较好的支撑作用，可使得发泡产品泡孔稳定、不易坍塌，较好的泡孔稳定性可使制品具有较好的隔热保温作用。
[0095]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种环境友好型轻量化吹塑容器，其特征在于，所述容器具有多层共挤结构；所述多层共挤结构包括至少一层发泡层以及内表面支撑层、外表面支撑层；所述发泡层位于所述内表面支撑层和所述外表面支撑层之间；所述发泡层的材料包括如下重量份组分：废旧塑料破碎料pp 100份、二烯丙基异氰脲酸酯1-3份、丙烯酰胺5-10份、引发剂0.3-0.5份、发泡物3-10份、其他助剂0-15份；所述发泡物中包括支撑物，所述支撑物为三维多孔结构材料。2.根据权利要求1所述的一种环境友好型轻量化吹塑容器，其特征在于，所述发泡物中还包括萜烯类化合物和发泡剂；所述萜烯类化合物、所述发泡剂以及所述支撑物的质量比为(7-11):(3-5):(1-2)。3.根据权利要求2所述的一种环境友好型轻量化吹塑容器，其特征在于，所述三维多孔结构材料为mof、zif、笼型聚倍半硅氧烷中的一种或多种的任意配比组合；所述萜烯类化合物为莰烯、蒎烯、柠檬烯中的一种或多种的任意配比组合；所述发泡剂为柠檬酸、碳酸氢钠、偶氮二苯甲酰、碳酸钠、碳酸氢铵中的一种或多种的任意配比组合。4.根据权利要求1所述的一种环境友好型轻量化吹塑容器，其特征在于，所述其他助剂包括抗静电剂、抗氧剂、抗紫外线剂中的一种或多种；所述引发剂为dcp、dtbp、bipb中的一种。5.根据权利要求4所述的一种环境友好型轻量化吹塑容器，其特征在于，所述抗静电剂为导电炭黑与十二胺聚氧乙烯醚按质量比为1:0.1-0.15混合物，所述抗静电剂在所述发泡层的材料中的添加量为1-3重量份；所述抗氧剂为1010抗氧剂和168抗氧剂按质量比为6:4-5:5混合物，所述抗氧剂在所述发泡层的材料中的添加量为3-5重量份；所述抗紫外线剂为uv-3808、uv-531、uv-770中的一种，所述抗紫外线剂在所述发泡层的材料中的添加量为3-5重量份。6.根据权利要求1所述的一种环境友好型轻量化吹塑容器，其特征在于，所述内表面支撑层和所述外表面支撑层的材料分别均包括如下重量份组分：hdpe 100份、色母3-5份、抗氧剂3-5份；其中所述抗氧剂为1010抗氧剂和168抗氧剂按质量比为6:4-5:5混合物。7.根据权利要求1-6任一项所述的一种环境友好型轻量化吹塑容器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)按照配比将萜烯类化合物、发泡剂、支撑物混合均匀后进行挤出造粒制得发泡物；(2)然后按照配比将废旧塑料破碎料pp、二烯丙基异氰脲酸酯、丙烯酰胺在引发剂dcp的作用下，进行熔融反应性接枝，再加入所述发泡物和其他助剂进行共混获得发泡层的材料；同时准备内表面支撑层的材料和外表面支撑层的材料熔融共混；按照顺序将内表面支撑层的材料、发泡层的材料、外表面支撑层的材料进行多层共挤，然后吹塑成型，得到环境友好型轻量化吹塑容器。8.根据权利要求7所述的一种环境友好型轻量化吹塑容器的制备方法，其特征在于，所述发泡物的挤出温度为80-130℃；所述熔融反应性接枝的温度为150-195℃、时间为2-8min。

技术总结
本发明涉及一种环境友好型轻量化吹塑容器，所述容器具有多层共挤结构；所述多层共挤结构包括至少一层发泡层以及内表面支撑层、外表面支撑层；所述发泡层位于所述内表面支撑层和所述外表面支撑层之间；所述发泡层的材料包括如下重量份组分：废旧塑料破碎料PP 100份、二烯丙基异氰脲酸酯1-3份、丙烯酰胺5-10份、引发剂0.3-0.5份、发泡物3-10份、其他助剂0-15份；所述发泡物中包括支撑物，所述支撑物为三维多孔结构材料。本发明通过发泡达到轻量化效果，同时利用了废旧塑料实现高价值转化；本发明的发泡产品泡孔稳定不易坍塌，具有较好的隔热保温作用。热保温作用。


技术研发人员：潘凯 朱正超 仲志强 张丽平
受保护的技术使用者：天津瑞杰塑料制品有限公司
技术研发日：2023.06.14
技术公布日：2023/10/6