包裝瓶用PP組合物及其製備方法與流程
2023-06-14 13:24:36 2
本發明涉及PP組合物，特別是涉及包裝瓶用PP組合物及其製備方法。
背景技術：
目前，中國飲料的年產量基本呈逐年增長的趨勢，是食品工業中發展速度最快的行業之一。中國飲料工業經過20多年的快速發展，從20世紀70年代或80年代單一的玻璃瓶裝汽水，發展到現在碳酸飲料、瓶裝水、果蔬汁、茶飲料、含乳飲料、植物性蛋白飲料(豆奶)、功能性飲料、固體速溶性飲料以及其他飲料共十大類。未來3～5年的飲料市場在保有現有的果汁、茶類、瓶裝飲用水、功能性飲料以及碳酸飲料等的基礎上，將會向低糖或無糖飲料，純天然、含乳類等健康性飲料方向發展，產品開發的多樣性將最終推動飲料包裝技術的進步和發展。
其中，PP飲料包裝瓶材料的發展態勢非常好，其價格較低，穩定性、透明性好，不吸潮，耐溫性好，缺點是光澤度和阻隔性不如PET，但通過注拉吹制瓶工藝可以提高PP飲料包裝瓶的阻隔性和耐溫性。它不僅可用於礦泉水等傳統包裝市場，而且在茶、果蔬汁、運動飲料和保健飲料等熱灌裝市場上極具優勢。
例如，公開號為CN105128410A、公開日為2015.12.09、申請人為廣州麗盈塑料有限公司的中國專利公開了「高亮聚丙烯雙層擠吹瓶及其製備方法與應用」，兩層共擠而成，其中外層為兩種高亮PP的不同配比搭配，內層為普通擠吹級PP材料，並通過對PE/PP用的普通兩層吹塑機的模頭、以及相應的工裝、模具進行改進，並通過工藝的調試，最後製備出來。該發明的高亮PP雙層擠吹瓶具有表面光澤度較好、成本低、成型簡單等特點；且成型產生的邊料可以直接回收到內層，不用添加相容劑。然而，該擠吹瓶的抗氧保鮮性能不佳，使其不能用於果蔬汁等飲料領域。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是提供包裝瓶用PP組合物及其製備方法，製備出的PP組合物具有較好的抗氧保鮮性能，能用於果蔬汁等飲料領域。
為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：
包裝瓶用PP組合物的製備方法，包括以下步驟：
(1)將棕葉剪切成1cm×1cm的棕葉碎片，將棕葉碎片加入蒸餾水中，加熱至100℃後保溫2小時，取出後用蒸餾水衝洗5分鐘，然後加入2g/L濃度的硫酸溶液中，加熱至65℃後保溫1.5小時，取出後用蒸餾水衝洗至中性，得到酸化棕葉；
(2)將步驟(1)得到的酸化棕葉加入雙氧水中，再加入亞硫酸鈉、磷酸鈉、矽酸鈉，40分鐘內升溫至85℃，調節ph值為10，保溫2小時後取出，用無水乙醇和去離子水反覆洗滌至中性，置於烘箱中90℃下乾燥3小時，得到棕葉粗纖維；
(3)將步驟(2)得到的棕葉粗纖維、氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑加入乳化機中，設置乳化剪切速度為15000rpm，室溫下乳化剪切4次後得到混合溶液，將混合溶液離心分離後去上清液，加入去離子水後加熱至100℃後再生，置於烘箱中90℃下乾燥3小時，得到棕葉纖維；
(4)將步驟(3)得到的棕葉纖維、PP纖維、戊二醛加入蒸餾水中，加熱至80℃後攪拌4小時，調節ph值為8後過濾，真空脫泡24小時後得到紡絲原液，將紡絲原液加入溼法紡絲機中50℃下溼法紡絲後得到複合纖維，其中噴絲板的孔徑為0.1mm，凝固浴為45℃、4％質量分數的氯化鈣溶液，拉升倍數為1.4；
(5)按以下重量份稱重原料：PP 70-80份，潤滑劑0.5-1份，成核劑0.2-0.3份，抗氧劑0.5-1份，增韌劑6-9份，步驟(4)得到的混合纖維5-10份；
(6)將步驟(5)稱重好的原料加入混合機中，100℃下混合均勻後得到混合料，將混合料加入雙螺杆擠出機中熔融擠出，造粒後得到包裝瓶用PP組合物，雙螺杆擠出機1-2區溫度為180℃，3-4區溫度為220℃，5-6區溫度為230℃，7-8區溫度為225℃，機頭溫度為215℃，螺杆轉速為400rpm。
優選地，本發明所述步驟(1)中，棕葉碎片與硫酸溶液的質量比為1:15。
優選地，本發明所述步驟(2)中，酸化棕葉、亞硫酸鈉、磷酸鈉、矽酸鈉的質量比為100:3:3:3。
優選地，本發明所述步驟(3)中，棕葉粗纖維、氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑的質量比為1:40。
優選地，本發明所述步驟(3)中，棕葉纖維、PP纖維、戊二醛的質量比為15:45:1。
優選地，本發明所述步驟(5)中，PP為乙烯含量為2％的無規共聚PP。
優選地，本發明所述步驟(5)中，潤滑劑為季戊四醇硬脂酸酯。
優選地，本發明所述步驟(5)中，成核劑為二苄叉山梨醇。
優選地，本發明所述步驟(5)中，抗氧劑為抗氧劑CA。
優選地，本發明所述步驟(5)中，增韌劑為乙烯-辛烯-丙烯三元無規共聚物。
上述製備方法所製備得到的包裝瓶用PP組合物。
與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：
1)棕葉具有很好的抗氧保鮮性能，不過其含有一定膠質、木質素、半纖維素等，因而力學性能不佳，與PP之間的相容性也不好，不能直接添加於PP中，本發明先棕葉剪成棕葉碎片，水煮後用硫酸溶液處理去除了膠質得到酸化棕葉，然後將酸化棕葉用雙氧水、亞硫酸鈉、磷酸鈉、矽酸鈉處理去了木質素、半纖維素得到棕葉粗纖維，再將棕葉粗纖維、氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑用乳化機進行乳化剪切，降低了棕葉粗纖維的潔淨度，增大了比表面積，增強了力學性能，再生後得到了力學性能較好的棕葉纖維，然後將棕葉纖維、PP纖維、戊二醛混合製得紡絲原液，溼法紡絲後得到複合纖維，戊二醛能分別與棕葉纖維、PP纖維發生交聯反應，從而改善了棕葉纖維與PP纖維之間的相容性，得到的複合纖維與PP之間的相容性也較好，因此與PP共混後有效提高了PP組合物的抗氧保鮮性能。
2)本發明使用的棕葉廉價易得，而且能夠生物降解，因此可有效降低製備成本，具有很好的經濟價值和環保價值。
具體實施方式
下面將結合具體實施例來詳細說明本發明，在此本發明的示意性實施例以及說明用來解釋本發明，但並不作為對本發明的限定。
實施例1
按照以下步驟製備包裝瓶用PP組合物：
(1)將棕葉剪切成1cm×1cm的棕葉碎片，將棕葉碎片加入蒸餾水中，加熱至100℃後保溫2小時，取出後用蒸餾水衝洗5分鐘，然後加入2g/L濃度的硫酸溶液中，棕葉碎片與硫酸溶液的質量比為1:15，加熱至65℃後保溫1.5小時，取出後用蒸餾水衝洗至中性，得到酸化棕葉；
(2)將步驟(1)得到的酸化棕葉加入雙氧水中，再加入亞硫酸鈉、磷酸鈉、矽酸鈉，酸化棕葉、亞硫酸鈉、磷酸鈉、矽酸鈉的質量比為100:3:3:3，40分鐘內升溫至85℃，調節ph值為10，保溫2小時後取出，用無水乙醇和去離子水反覆洗滌至中性，置於烘箱中90℃下乾燥3小時，得到棕葉粗纖維；
(3)將質量比為1:40的步驟(2)得到的棕葉粗纖維、氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑加入乳化機中，設置乳化剪切速度為15000rpm，室溫下乳化剪切4次後得到混合溶液，將混合溶液離心分離後去上清液，加入去離子水後加熱至100℃後再生，置於烘箱中90℃下乾燥3小時，得到棕葉纖維；
(4)將質量比為15:45:1的步驟(3)得到的棕葉纖維、PP纖維、戊二醛加入蒸餾水中，加熱至80℃後攪拌4小時，調節ph值為8後過濾，真空脫泡24小時後得到紡絲原液，將紡絲原液加入溼法紡絲機中50℃下溼法紡絲後得到複合纖維，其中噴絲板的孔徑為0.1mm，凝固浴為45℃、4％質量分數的氯化鈣溶液，拉升倍數為1.4；
(5)按以下重量份稱重原料：乙烯含量為2％的無規共聚PP 70份，季戊四醇硬脂酸酯1份，二苄叉山梨醇0.2份，抗氧劑CA 0.6份，乙烯-辛烯-丙烯三元無規共聚物7份，步驟(4)得到的混合纖維7份；
(6)將步驟(5)稱重好的原料加入混合機中，100℃下混合均勻後得到混合料，將混合料加入雙螺杆擠出機中熔融擠出，造粒後得到包裝瓶用PP組合物，雙螺杆擠出機1-2區溫度為180℃，3-4區溫度為220℃，5-6區溫度為230℃，7-8區溫度為225℃，機頭溫度為215℃，螺杆轉速為400rpm。
實施例2
按照以下步驟製備包裝瓶用PP組合物：
(1)將棕葉剪切成1cm×1cm的棕葉碎片，將棕葉碎片加入蒸餾水中，加熱至100℃後保溫2小時，取出後用蒸餾水衝洗5分鐘，然後加入2g/L濃度的硫酸溶液中，棕葉碎片與硫酸溶液的質量比為1:15，加熱至65℃後保溫1.5小時，取出後用蒸餾水衝洗至中性，得到酸化棕葉；
(2)將步驟(1)得到的酸化棕葉加入雙氧水中，再加入亞硫酸鈉、磷酸鈉、矽酸鈉，酸化棕葉、亞硫酸鈉、磷酸鈉、矽酸鈉的質量比為100:3:3:3，40分鐘內升溫至85℃，調節ph值為10，保溫2小時後取出，用無水乙醇和去離子水反覆洗滌至中性，置於烘箱中90℃下乾燥3小時，得到棕葉粗纖維；
(3)將質量比為1:40的步驟(2)得到的棕葉粗纖維、氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑加入乳化機中，設置乳化剪切速度為15000rpm，室溫下乳化剪切4次後得到混合溶液，將混合溶液離心分離後去上清液，加入去離子水後加熱至100℃後再生，置於烘箱中90℃下乾燥3小時，得到棕葉纖維；
(4)將質量比為15:45:1的步驟(3)得到的棕葉纖維、PP纖維、戊二醛加入蒸餾水中，加熱至80℃後攪拌4小時，調節ph值為8後過濾，真空脫泡24小時後得到紡絲原液，將紡絲原液加入溼法紡絲機中50℃下溼法紡絲後得到複合纖維，其中噴絲板的孔徑為0.1mm，凝固浴為45℃、4％質量分數的氯化鈣溶液，拉升倍數為1.4；
(5)按以下重量份稱重原料：乙烯含量為2％的無規共聚PP 72份，季戊四醇硬脂酸酯0.8份，二苄叉山梨醇0.3份，抗氧劑CA 0.8份，乙烯-辛烯-丙烯三元無規共聚物8份，步驟(4)得到的混合纖維5份；
(6)將步驟(5)稱重好的原料加入混合機中，100℃下混合均勻後得到混合料，將混合料加入雙螺杆擠出機中熔融擠出，造粒後得到包裝瓶用PP組合物，雙螺杆擠出機1-2區溫度為180℃，3-4區溫度為220℃，5-6區溫度為230℃，7-8區溫度為225℃，機頭溫度為215℃，螺杆轉速為400rpm。
實施例3
按照以下步驟製備包裝瓶用PP組合物：
(1)將棕葉剪切成1cm×1cm的棕葉碎片，將棕葉碎片加入蒸餾水中，加熱至100℃後保溫2小時，取出後用蒸餾水衝洗5分鐘，然後加入2g/L濃度的硫酸溶液中，棕葉碎片與硫酸溶液的質量比為1:15，加熱至65℃後保溫1.5小時，取出後用蒸餾水衝洗至中性，得到酸化棕葉；
(2)將步驟(1)得到的酸化棕葉加入雙氧水中，再加入亞硫酸鈉、磷酸鈉、矽酸鈉，酸化棕葉、亞硫酸鈉、磷酸鈉、矽酸鈉的質量比為100:3:3:3，40分鐘內升溫至85℃，調節ph值為10，保溫2小時後取出，用無水乙醇和去離子水反覆洗滌至中性，置於烘箱中90℃下乾燥3小時，得到棕葉粗纖維；
(3)將質量比為1:40的步驟(2)得到的棕葉粗纖維、氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑加入乳化機中，設置乳化剪切速度為15000rpm，室溫下乳化剪切4次後得到混合溶液，將混合溶液離心分離後去上清液，加入去離子水後加熱至100℃後再生，置於烘箱中90℃下乾燥3小時，得到棕葉纖維；
(4)將質量比為15:45:1的步驟(3)得到的棕葉纖維、PP纖維、戊二醛加入蒸餾水中，加熱至80℃後攪拌4小時，調節ph值為8後過濾，真空脫泡24小時後得到紡絲原液，將紡絲原液加入溼法紡絲機中50℃下溼法紡絲後得到複合纖維，其中噴絲板的孔徑為0.1mm，凝固浴為45℃、4％質量分數的氯化鈣溶液，拉升倍數為1.4；
(5)按以下重量份稱重原料：乙烯含量為2％的無規共聚PP 74份，季戊四醇硬脂酸酯0.6份，二苄叉山梨醇0.3份，抗氧劑CA 1份，乙烯-辛烯-丙烯三元無規共聚物6份，步驟(4)得到的混合纖維9份；
(6)將步驟(5)稱重好的原料加入混合機中，100℃下混合均勻後得到混合料，將混合料加入雙螺杆擠出機中熔融擠出，造粒後得到包裝瓶用PP組合物，雙螺杆擠出機1-2區溫度為180℃，3-4區溫度為220℃，5-6區溫度為230℃，7-8區溫度為225℃，機頭溫度為215℃，螺杆轉速為400rpm。
實施例4
按照以下步驟製備包裝瓶用PP組合物：
(1)將棕葉剪切成1cm×1cm的棕葉碎片，將棕葉碎片加入蒸餾水中，加熱至100℃後保溫2小時，取出後用蒸餾水衝洗5分鐘，然後加入2g/L濃度的硫酸溶液中，棕葉碎片與硫酸溶液的質量比為1:15，加熱至65℃後保溫1.5小時，取出後用蒸餾水衝洗至中性，得到酸化棕葉；
(2)將步驟(1)得到的酸化棕葉加入雙氧水中，再加入亞硫酸鈉、磷酸鈉、矽酸鈉，酸化棕葉、亞硫酸鈉、磷酸鈉、矽酸鈉的質量比為100:3:3:3，40分鐘內升溫至85℃，調節ph值為10，保溫2小時後取出，用無水乙醇和去離子水反覆洗滌至中性，置於烘箱中90℃下乾燥3小時，得到棕葉粗纖維；
(3)將質量比為1:40的步驟(2)得到的棕葉粗纖維、氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑加入乳化機中，設置乳化剪切速度為15000rpm，室溫下乳化剪切4次後得到混合溶液，將混合溶液離心分離後去上清液，加入去離子水後加熱至100℃後再生，置於烘箱中90℃下乾燥3小時，得到棕葉纖維；
(4)將質量比為15:45:1的步驟(3)得到的棕葉纖維、PP纖維、戊二醛加入蒸餾水中，加熱至80℃後攪拌4小時，調節ph值為8後過濾，真空脫泡24小時後得到紡絲原液，將紡絲原液加入溼法紡絲機中50℃下溼法紡絲後得到複合纖維，其中噴絲板的孔徑為0.1mm，凝固浴為45℃、4％質量分數的氯化鈣溶液，拉升倍數為1.4；
(5)按以下重量份稱重原料：乙烯含量為2％的無規共聚PP 76份，季戊四醇硬脂酸酯0.9份，二苄叉山梨醇0.2份，抗氧劑CA 0.5份，乙烯-辛烯-丙烯三元無規共聚物9份，步驟(4)得到的混合纖維6份；
(6)將步驟(5)稱重好的原料加入混合機中，100℃下混合均勻後得到混合料，將混合料加入雙螺杆擠出機中熔融擠出，造粒後得到包裝瓶用PP組合物，雙螺杆擠出機1-2區溫度為180℃，3-4區溫度為220℃，5-6區溫度為230℃，7-8區溫度為225℃，機頭溫度為215℃，螺杆轉速為400rpm。
實施例5
按照以下步驟製備包裝瓶用PP組合物：
(1)將棕葉剪切成1cm×1cm的棕葉碎片，將棕葉碎片加入蒸餾水中，加熱至100℃後保溫2小時，取出後用蒸餾水衝洗5分鐘，然後加入2g/L濃度的硫酸溶液中，棕葉碎片與硫酸溶液的質量比為1:15，加熱至65℃後保溫1.5小時，取出後用蒸餾水衝洗至中性，得到酸化棕葉；
(2)將步驟(1)得到的酸化棕葉加入雙氧水中，再加入亞硫酸鈉、磷酸鈉、矽酸鈉，酸化棕葉、亞硫酸鈉、磷酸鈉、矽酸鈉的質量比為100:3:3:3，40分鐘內升溫至85℃，調節ph值為10，保溫2小時後取出，用無水乙醇和去離子水反覆洗滌至中性，置於烘箱中90℃下乾燥3小時，得到棕葉粗纖維；
(3)將質量比為1:40的步驟(2)得到的棕葉粗纖維、氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑加入乳化機中，設置乳化剪切速度為15000rpm，室溫下乳化剪切4次後得到混合溶液，將混合溶液離心分離後去上清液，加入去離子水後加熱至100℃後再生，置於烘箱中90℃下乾燥3小時，得到棕葉纖維；
(4)將質量比為15:45:1的步驟(3)得到的棕葉纖維、PP纖維、戊二醛加入蒸餾水中，加熱至80℃後攪拌4小時，調節ph值為8後過濾，真空脫泡24小時後得到紡絲原液，將紡絲原液加入溼法紡絲機中50℃下溼法紡絲後得到複合纖維，其中噴絲板的孔徑為0.1mm，凝固浴為45℃、4％質量分數的氯化鈣溶液，拉升倍數為1.4；
(5)按以下重量份稱重原料：乙烯含量為2％的無規共聚PP 78份，季戊四醇硬脂酸酯0.7份，二苄叉山梨醇0.2份，抗氧劑CA 0.7份，乙烯-辛烯-丙烯三元無規共聚物6.5份，步驟(4)得到的混合纖維10份；
(6)將步驟(5)稱重好的原料加入混合機中，100℃下混合均勻後得到混合料，將混合料加入雙螺杆擠出機中熔融擠出，造粒後得到包裝瓶用PP組合物，雙螺杆擠出機1-2區溫度為180℃，3-4區溫度為220℃，5-6區溫度為230℃，7-8區溫度為225℃，機頭溫度為215℃，螺杆轉速為400rpm。
實施例6
按照以下步驟製備包裝瓶用PP組合物：
(1)將棕葉剪切成1cm×1cm的棕葉碎片，將棕葉碎片加入蒸餾水中，加熱至100℃後保溫2小時，取出後用蒸餾水衝洗5分鐘，然後加入2g/L濃度的硫酸溶液中，棕葉碎片與硫酸溶液的質量比為1:15，加熱至65℃後保溫1.5小時，取出後用蒸餾水衝洗至中性，得到酸化棕葉；
(2)將步驟(1)得到的酸化棕葉加入雙氧水中，再加入亞硫酸鈉、磷酸鈉、矽酸鈉，酸化棕葉、亞硫酸鈉、磷酸鈉、矽酸鈉的質量比為100:3:3:3，40分鐘內升溫至85℃，調節ph值為10，保溫2小時後取出，用無水乙醇和去離子水反覆洗滌至中性，置於烘箱中90℃下乾燥3小時，得到棕葉粗纖維；
(3)將質量比為1:40的步驟(2)得到的棕葉粗纖維、氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑加入乳化機中，設置乳化剪切速度為15000rpm，室溫下乳化剪切4次後得到混合溶液，將混合溶液離心分離後去上清液，加入去離子水後加熱至100℃後再生，置於烘箱中90℃下乾燥3小時，得到棕葉纖維；
(4)將質量比為15:45:1的步驟(3)得到的棕葉纖維、PP纖維、戊二醛加入蒸餾水中，加熱至80℃後攪拌4小時，調節ph值為8後過濾，真空脫泡24小時後得到紡絲原液，將紡絲原液加入溼法紡絲機中50℃下溼法紡絲後得到複合纖維，其中噴絲板的孔徑為0.1mm，凝固浴為45℃、4％質量分數的氯化鈣溶液，拉升倍數為1.4；
(5)按以下重量份稱重原料：乙烯含量為2％的無規共聚PP 80份，季戊四醇硬脂酸酯0.5份，二苄叉山梨醇0.3份，抗氧劑CA 0.9份，乙烯-辛烯-丙烯三元無規共聚物7.5份，步驟(4)得到的混合纖維8份；
(6)將步驟(5)稱重好的原料加入混合機中，100℃下混合均勻後得到混合料，將混合料加入雙螺杆擠出機中熔融擠出，造粒後得到包裝瓶用PP組合物，雙螺杆擠出機1-2區溫度為180℃，3-4區溫度為220℃，5-6區溫度為230℃，7-8區溫度為225℃，機頭溫度為215℃，螺杆轉速為400rpm。
對實施例1-6製得的包裝瓶用PP組合物以及對比例的抗氧保鮮性能分別進行測試，對比例為公開號為CN105128410A的中國專利，測試方法為：將實施例1-6製得的產物製成包裝瓶，在每個包裝瓶包括對比例在內裝入等量的橙汁，置於冰箱中，設置溫度為6℃，6天後取出觀測瓶內果汁情況。
測試結果見下表：
由該表可以看出，本發明實施例1-6製得的包裝瓶用PP組合物的抗氧保鮮性能明顯好於對比例。
上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及範疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發明的權利要求所涵蓋。