一種食品醫用級高耐熱高透明抗菌聚丙烯材料及其製備方法與流程
2023-05-20 20:02:11 2
本發明涉及高分子材料技術領域，更具體地說，屬於一種食品醫用級高耐熱高透明抗菌聚丙烯材料及其製備方法。
背景技術：
隨著科學技術的飛速發展，人們對自己的日常生活質量也不斷提高。抗菌聚丙烯(PP)是一種新型生態功能材料，由於具有良好的機械性能、抗菌性能和易加工性能，同時對改善生態環境、保持人類健康具有重要意義，因此已被廣泛應用於食品透明包裝、容器、醫療器械、家庭用品和一般工業等領域。然而，抗菌PP屬於部分結晶聚合物，結晶速度相對較慢，容易形成較大的球晶，使光線很難穿過整個製品，因此，製品的光澤性和透明性較差，外觀缺少美感，使其在應用領域受到限制。
抗菌PP經過透明改性後，球晶結構極度均一細化，光澤度和透明性顯著提高，而且結晶溫度、維卡軟化點、剛性和其它性能都得到改善，透明PP與普通PP相比，綜合性能得到改善。透明PP材料在透明度、光澤度、密度、柔韌性、剛性、抗化學性等與傳統透明材料，如PC、PET、PS、PVC等相比具有許多優異性能。目前透明PP材料的應用已非常廣泛，可用於注射、吹塑、吹拉、流延膜、擠壓、熱成型製品等。這些綜合性能的提高，增強了透明PP製品的環境適應性，並擴大了使用範圍，在國內外得到迅速的發展。
技術實現要素：
本發明旨在在於提供了一種食品醫用級高耐熱高透明抗菌聚丙烯材料，其光澤度好、耐熱性好、透明度高、抗菌效果持久高效。
本發明所採用的技術方案，即一種食品醫用級高耐熱高透明抗菌聚丙烯材料，由以下以重量百分比計的原料組成：
以上所述的無規共聚聚丙烯為溶體流動速率5～25g/10min，懸臂梁缺口衝擊強度大於15kJ/m2的聚丙烯樹脂。所述的均聚聚丙烯為溶體流動速率15～45g/10min，懸臂梁缺口衝擊強度5～15kJ/m2，彎曲模量為1500～2000MPa的聚丙烯樹脂。
所述的透明成核劑選自美國Milliken公司的Millad NX8000第四代山梨醇類透明成核劑。
所述的抗菌母粒為有機和無機類抗菌劑的一種或兩種以上混合物母粒，無機類抗菌劑為載銀沸石抗菌劑和納米氧化鋅、氧化鈣、氧化鎂、二氧化鈦等的混合物，有機類抗菌劑為殼聚糖及其衍生物。
所述的潤滑分散劑為EBS、聚乙烯蠟、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅和矽酮粉中的任一種或幾種的組合。所述的抗氧劑為受阻酚類抗氧劑、有機亞磷酸酯類抗氧劑和硫代酯類抗氧劑的復配物。
另一方面，本發明還提供了一種製備上述食品醫用級高耐熱高透明抗菌聚丙烯材料的方法，其特徵在於，包括以下步驟：
(1)按權利要求1所述的組分和配比稱取原材料；
(2)將上述物料放入高混機中混合5～8分鐘，混合均勻後得到預混物；
(3)再將預混物在雙螺杆擠出機中熔融擠出，同時通過水冷卻後拉條、風冷、切粒，經振動篩分離出粒子，混合均勻後包裝得到最終產品。
根據成核劑的成核機理，第四代山梨醇類成核劑具有自行物理聚合的聚集性質，可溶解在熔融PP中，形成均相溶液。當聚合物冷卻時，透明劑先通過自聚集作用形成纖維狀的網絡，該網絡不僅分散均勻，而且具有極大的表面積。隨著進一步冷卻，PP首先在取向附生作用下結成層狀晶體，然後其它的PP鏈段沿纖維軸向排列結晶。因此提高了PP的成核密度，使PP形成均一細化的球晶，減少對光散射和折射，透明性增大。
本發明通過選擇合適的樹脂原材料以及各種助劑的添加配比，製備得到了光澤度好、耐熱性好、透明度高、抗菌性能優異的聚丙烯製品。與現有技術相比，本發明的優點在於：a)將無規共聚聚丙烯和均聚聚丙烯進行有效組合，使製備的材料在剛性、韌性和耐熱性方面達到平衡；b)第四代透明成核劑的添加，使聚丙烯的晶核增加，結晶速度加快，結晶的晶體細微化，透明性增加，同時還能較大幅的提高最終產品的剛性、低溫韌性、耐熱性和成型周期；c)添加有機和無機類抗菌劑的一種或兩種以上混合物母粒使得聚丙烯材料具有優異的抗菌效果。而且生產工藝簡單，加工成型方便，原料經濟易得，產品可廣泛應用於對透明性要求高的食品容器和醫用器械等領域。
具體實施方式
為便於對本發明進一步理解，現結合以下具體實施例對本發明作詳細的說明，但實施例並不對本發明做任何形式的限定。
按重量比分別稱取各原料，無規共聚聚丙烯樹脂50份，均聚聚丙烯46份，相容劑3份，潤滑分散劑0.6份，抗氧劑0.4份，在高速混合機混合5～8分鐘，然後將混好的料置於雙螺杆擠出機經熔融、造粒，其擠出工藝為：第一區溫度為150℃、第二區～第四區為170～185℃、第五區～第九區為185～210℃，機頭溫度為205℃，主機螺杆轉速350～420rpm，餵料頻率18～24Hz。
實施例1
按重量比分別稱取各原料，無規共聚聚丙烯樹脂50份，均聚聚丙烯35.6份，透明成核劑0.4份，抗菌母粒10份，相容劑3份，潤滑分散劑0.6份，抗氧劑0.4份，在高速混合機混合5～8分鐘，然後將混好的料置於雙螺杆擠出機經熔融、造粒，其擠出工藝為：第一區溫度為150℃、第二區～第四區為170～185℃、第五區～第九區為185～210℃，機頭溫度為205℃，主機螺杆轉速350～420rpm，餵料頻率18～24Hz。
實施例2
按重量比分別稱取各原料，無規共聚聚丙烯樹脂50份，均聚聚丙烯35份，透明成核劑0.8份，抗菌母粒10份，相容劑3份，潤滑分散劑0.6份，抗氧劑0.4份，在高速混合機混合5～8分鐘，然後將混好的料置於雙螺杆擠出機經熔融、造粒，其擠出工藝為：第一區溫度為150℃、第二區～第四區為170～185℃、第五區～第九區為185～210℃，機頭溫度為205℃，主機螺杆轉速350～420rpm，餵料頻率18～24Hz。
實施例3
按重量比分別稱取各原料，無規共聚聚丙烯樹脂50份，均聚聚丙烯40.6份，透明成核劑0.4份，抗菌母粒5份，相容劑3份，潤滑分散劑0.6份，抗氧劑0.4份，在高速混合機混合5～8分鐘，然後將混好的料置於雙螺杆擠出機經熔融、造粒，其擠出工藝為：第一區溫度為150℃、第二區～第四區為170～185℃、第五區～第九區為185～210℃，機頭溫度為205℃，主機螺杆轉速350～420rpm，餵料頻率18～24Hz。
實施例4
按重量比分別稱取各原料，無規共聚聚丙烯樹脂50份，均聚聚丙烯30.2份，透明成核劑0.8份，抗菌母粒15份，相容劑3份，潤滑分散劑0.6份，抗氧劑0.4份，在高速混合機混合5～8分鐘，然後將混好的料置於雙螺杆擠出機經熔融、造粒，其擠出工藝為：第一區溫度為150℃、第二區～第四區為170～185℃、第五區～第九區為185～210℃，機頭溫度為205℃，主機螺杆轉速350～420rpm，餵料頻率18～24Hz。
將實施例的粒料注塑為測試樣條進行測試，物理性能按照相關國標測試，抗菌性能按照QB/T 2591-2003測試，透光率和霧度按照GB/T 2410-2008測試，樣品厚度為1mm。材料的添加組分和測試性能見表1和表2：
表1對比實施例以及實施例1～4透明抗菌PP材料的添加組分和物理性能
表2對比實施例以及實施例1～4透明抗菌PP材料的抗菌性能和透光性能
由表1和表2的實施結果可以看出，通過選擇合適的樹脂原材料以及各種助劑的添加配比，製備得到了光澤度好、耐熱性好、透明度高、抗菌性能優異的聚丙烯材料，其中以實施例2的綜合性能最優。
以上對本發明的實施例進行了詳細說明，但所述內容只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在於讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發明的內容並據以實施，並不能以此限制本發明的保護範圍。凡依本發明申請範圍所作的均等變化與改進等，均應仍歸屬於本發明的專利涵蓋範圍之內。