一种透明抗老化的水杯及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种透明抗老化的水杯，属于生活用品技术领域。该水杯具有圆形的开口、圆形的杯底及连接开口和杯底的杯壁；水杯由复合材料制成，复合材料包括以下重量份数的成分：聚丙烯：50‑75份、聚甲基丙烯酸甲酯：25‑35份、高密度聚乙烯：6‑18份、改性纳米填料：5‑12份、相容剂：5‑15份、增透剂：0.01‑0.3份、抗老化剂：0.02‑0.3份、润滑剂：0.1‑0.8份。本发明专利技术通过复合材料各组分间的合理配伍，产生良好的协同作用，提供一种透明性好、抗老化能力强且力学性能兼优的聚丙烯材料，应用于水杯，赋予水杯更高透明性、抗老化性及抗冲击强度，不易破碎，使用寿命长。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种透明抗老化的水杯，属于生活用品

技术介绍
水杯，按材料一般分为玻璃、塑料、陶瓷等几种，玻璃、陶瓷水杯不耐摔，而塑料水杯比较耐用，造型多变，因此塑料水杯占据了比较大的市场。塑料水杯一般由聚丙烯(简称PP)、聚碳酸酯(简称PC)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(简称PET)等材料制成，其中PET塑料杯一般不耐高温，最高使用温度不能超过70℃，杯壁较薄，主要用于包装碳酸饮料、饮用水、果汁、酵素和茶饮料等；PC是被大量使用的一种材料,尤其多用于制造奶瓶、太空杯等,但因为含有双酚A(BPA)一直备受争议，BPA会导致内分泌失调，威胁着胎儿和儿童的健康。癌症和新陈代谢紊乱导致的肥胖也被认为与此有关。欧盟认为含双酚A奶瓶会诱发性早熟，从2011年3月2日起，禁止生产含化学物质双酚A(BPA)的婴儿奶瓶。我国也与于2011年6月1日起，禁止双酚A用于婴幼儿食品容器(如奶瓶)生产和进口。PC奶瓶已悄然退出市场。而聚丙烯无毒、无臭、无味，质地轻，是目前所有塑料中最轻的品种之一，且聚丙烯具有良好的耐热性，制品能在100℃以上温度进行消毒灭菌，在不受外力的条件下，150℃也不变形。可替代PC和PET用于制备透明杯。但是聚丙烯透明性能不佳，耐氧化性和耐辐射性较差，在有阳光照射下相对易变形。故需要对聚丙烯材料进行改性处理或添加助剂使这些问题得到克服，以满足透明杯用的需求。目前，主要通过添加成核剂来改善聚丙烯的结晶尺寸和形态，从而使聚丙烯的透明性能增加，如中国专利(公开号：CN102391585A)公开的一种透明瓶用聚丙烯材料，该聚丙烯材料通过引入抗氧剂和增透剂来提高产品透明性，虽然该聚丙烯材料透明度得到提高，但是因为抗氧剂、增透剂以及吸酸剂的大量添加，严重降低了材料的力学性能，其抗氧化性也不能满足户外运动及高温条件下的应用。中国专利(公开号：CN102869719A)公开了一种聚丙烯瓶，该专利通过添加成核剂提高产品的力学性能，虽然提高了产品的冲击性能、刚性性能，但是产品的透明度没有得到实质提高，获得的产品透明度仅为90％左右。
技术实现思路
针对现有聚丙烯材料应用于水杯透光率低，耐氧化性和耐辐射性差的问题，本专利技术提供一种透明性好、抗老化能力强且力学性能兼优的聚丙烯材料，应用于水杯，从美观和实用上赋予水杯更高透明性及抗老化性。本专利技术上述目的可通过下列技术方案来实现：一种透明抗老化的水杯，所述的水杯具有圆形的开口、圆形的杯底及连接开口和杯底的杯壁，所述水杯的直经由杯底自开口逐渐变大，且杯壁上呈轴向阶梯状设置；所述水杯由复合材料制成，所述的复合材料包括以下重量份数的成分：聚丙烯：50-75份聚甲基丙烯酸甲酯：25-35份高密度聚乙烯：6-18份改性纳米填料：5-12份相容剂：5-15份增透剂：0.01-0.3份抗老化剂：0.02-0.3份润滑剂：0.1-0.8份。本专利技术透明抗老化的水杯的复合材料以聚丙烯为基体，复配使用聚甲基丙烯酸甲酯、高密度聚乙烯、改性纳米填料，有效提高聚丙烯材料的透光率、抗老化能力以及力学性能，同时还添加了相容剂、增透剂、抗老化剂及各类助剂，通过各组分之间产生的协同作用进一步提高聚丙烯材料各项性能。聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)具有良好的力学性能，其拉伸强度、弯曲强度以及压缩强度等均远远高于其它通用塑料，因PMMA较大的侧甲酯基和α碳原子上的侧甲基的存在，使聚合物分子链的刚性增大，致使PMMA硬度大。PMMA具有十分优异的光学性能，其作为三种空间立构体的混合物，宏观上属于无定形聚合物，为刚性无色透明材料，故透射率高，可与硅玻璃相媲美，透射率大于91％。且PMMA具有很好的抗老化性能，可长期在紫外光强烈的户外使用，其试样经过4年的自然老化试验，质量无变化，拉伸强度、透射率略有下降，其他物理性能几乎未发生变化。聚丙烯与PMMA共混，通过相容剂的引入提高混合体系之间的界面结合强度，实现优势互补，得到的材料能集聚丙烯与PMMA优良性能于一体，可以改善产品的力学强度，同时提高产品的表面硬度，增加产品的透光率和抗老化性。聚丙烯与PMMA最佳的质量复配比为(2-3)：1，在此范围内的材料性能较优。高密度聚乙烯(HDPE)与体系共混，体系中PP与HDPE在结晶时相互之间有阻碍作用，HDPE对PP球晶进行了插入分割，从而使得PP球晶变成较小的碎片，达到细化PP球晶的目的，从而使聚丙烯材料的透明度、抗冲击性能增强。纳米粒子的粒径较小，具有较高的表面能和表面结合能，导致纳米粒子极易团聚，团聚后的纳米粒子不利于材料力学性能、抗老化性能的改善，因此对纳米粒子进行表面处理是制备力学性能好、抗老化能力佳聚丙烯材料的关键。改性纳米填料的引入可以改善材料的力学性能，添加少量的纳米粒子使得聚丙烯球晶颗粒细小而均匀，对聚丙烯材料起到增强增韧的作用，且因为纳米填料，粒径小、比表面积大、活性高，与聚丙烯有更大的接触面积并与基体粘合更牢，当材料受到外力冲击时，纳米填料与聚丙烯形成的物理三维网络会起到应力集中作用，吸收冲击能来提高材料的抗冲击能力。改性纳米填料的引入可以有效提高材料的抗老化能力，一方面，纳米填料具有合适的粒径范围，故对紫外线具有较强的散射能力和屏蔽功能，使照射到材料的紫外线部分被屏蔽，延缓材料老化；另一方面，纳米填料的量子尺寸效应不但使它对紫外光产生蓝移现象，而且对各种波长光的吸收带有宽化现象，这使纳米填料对紫外光有一定的吸收能力，降低紫外破换。纯聚丙烯材料经紫外线加速老化到200h时，其拉伸强度损失50％以上，而冲击强度仅为初始值的2/3；在紫外光中曝露700h时，其拉伸强度损失接近于90％，冲击强度损伤一半。通过纳米填料改性后，PP的力学性能保持率大幅度提高，大大提高了PP材料的实际使用价值。本专利技术中改性纳米填料添加份数使材料性能最优，过多加入纳米填料会影响材料的透明度。本专利技术复合材料引入的增透剂和抗老化剂与聚丙烯、PMMA、HDPE以及改性纳米填料起协同增效作用，在添加少量的基础上可实现材料透光率及抗老化性能的大幅度提高。满足透明水杯在阳光照射下的使用要求。在上述透明抗老化水杯的复合材料中，作为优选，所述的聚丙烯由无规共聚聚丙烯和等规聚丙烯组成。聚丙烯具有良好的耐热性和耐压强度，但其在透明性、低温耐抗冲击韧性方面性能较差，而在无规则共聚聚丙烯的聚合物链上，由于其共聚单体分子无规则地插在丙烯分子中间，阻碍了聚合物的结晶排列，降低了其结晶度，使其晶粒微细化，可提高聚合物的透明度和力学性能。进一步优选，所述的聚丙烯55％-65％无规共聚聚丙烯和35％-45％等规聚丙烯组成。所述的无规共聚聚丙烯采用在230℃，5kg时熔体流动速率7～15g/10min、乙烯质量百分含量＜5％的无规共聚聚丙烯。无规共聚物通过与等规聚丙烯以合适的比例共混，可明显提高产品的透明性、抗冲击性能和高温抗热变形性能。在上述透明抗老化水杯的复合材料中，作为优选，所述的聚甲基丙烯酸甲酯的透光率＞91％，维卡软化点＞100℃。在上述透明抗老化水杯的复合材料中，作为优选，所述的高密度聚乙烯的熔点为130-140℃，粘均分子量为100000-220000克/摩尔，在230℃，2.16kg条件下熔融指数为0.5-10g/10min。高密度聚乙烯更高的分子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种透明抗老化的水杯，其特征在于，所述的水杯具有圆形的开口、圆形的杯底及连接开口和杯底的杯壁，所述水杯的直经由杯底自开口逐渐变大，且杯壁上呈轴向阶梯状设置；所述水杯由复合材料制成，所述的复合材料包括以下重量份数的成分：聚丙烯：50‑75份聚甲基丙烯酸甲酯：25‑35份高密度聚乙烯：6‑18份改性纳米填料：5‑12份相容剂：5‑15份增透剂：0.01‑0.3份抗老化剂：0.02‑0.3份润滑剂：0.1‑0.8份。

【技术特征摘要】
1.一种透明抗老化的水杯，其特征在于，所述的水杯具有圆形的开口、圆形的杯底及连接开口和杯底的杯壁，所述水杯的直经由杯底自开口逐渐变大，且杯壁上呈轴向阶梯状设置；所述水杯由复合材料制成，所述的复合材料包括以下重量份数的成分：聚丙烯：50-75份聚甲基丙烯酸甲酯：25-35份高密度聚乙烯：6-18份改性纳米填料：5-12份相容剂：5-15份增透剂：0.01-0.3份抗老化剂：0.02-0.3份润滑剂：0.1-0.8份。2.根据权利要求1所述的透明抗老化的水杯，其特征在于，所述的复合材料中聚丙烯由无规共聚聚丙烯和等规聚丙烯组成。3.根据权利要求1或2所述的透明抗老化的水杯，其特征在于，所述的复合材料中聚丙烯由55％-65％无规共聚聚丙烯和35％-45％等规聚丙烯组成。4.根据权利要求1所述的透明抗老化的水杯，其特征在于，所述的复合材料中聚甲基丙烯酸甲酯的透光率＞91％，维卡软化点＞100℃。5.根据权利要求1所述的透明抗老化的水杯，其特征在于，所述的复合材料中高密度聚乙烯的熔点为130-140℃，粘均分子量为100000-220000克/摩尔，在230℃，2.16kg条件下熔融指数为0.5-10g/10min。6.根据权利要求1所述的透明抗老化的水杯，其特征在于，所述的复合材料中改性纳米填料为改性纳米蒙脱土、改性纳米碳酸钙、改性纳米二氧化铈、改性纳米二氧化钛、改性纳米二氧化硅中的一种或多种，所述改性纳米填料均为聚甲基丙烯酸甲酯包覆改性而成。7.根据权利要求1或5所述的透明抗老化的水杯，其特征在于，所述的复合材料中改性纳米填...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙柯达，
申请(专利权)人：宁波市鄞州柯力塑业有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33