一种易降解、抗收缩聚丙烯母料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种易降解、抗收缩聚丙烯母料，以聚丙烯为基料，优化母料原料种类和配方，改进生产工艺，科学复配含生物抗氧剂的复合抗氧剂；可显著提高聚丙烯母料耐高温及抗收缩性能、相对拉伸负荷、强度、韧性及弹性模量的改性纳米碳；可显著提高聚丙烯母料抗冲击性能且易生物降解、降低生产成本的钙果纤维；可大大提高聚丙烯母料耐低温性能的聚乙烯/冬黑麦肽复合物，可有效提高聚丙烯母料润滑性及抗氧化性的苦杏仁油；与其它加工助剂协同作用，最终制得一种物理性能良好的环保型易降解、抗收缩聚丙烯母料。

Degradable and anti shrinking polypropylene master batch and preparation method thereof

The invention discloses an easy degradation and anti shrinkage of polypropylene, polypropylene as the base material, optimization of materials and masterbatch formulation, improve production technology, scientific combination of composite antioxidants containing biological antioxidants; polypropylene can significantly improve the high temperature resistance and anti contraction performance, relative carbon nano modified tensile load, strength, and toughness the elastic modulus of polypropylene; can significantly improve the anti shock performance and easy biodegradation, reduce the production cost of cerasushumilis fiber; polyethylene / polypropylene masterbatch can greatly improve the cold resistance of winter rye peptide complexes, which can effectively improve the lubricity of polypropylene and antioxidant properties of bitter almond oil; synergistic effect with other additives, the final for environmental protection a good physical properties and easy degradation and anti shrinkage PP masterbatch.

【技术实现步骤摘要】
一种易降解、抗收缩聚丙烯母料及其制备方法
本专利技术涉及聚丙烯母料，具体涉及一种易降解、抗收缩聚丙烯母料及其制备方法。
技术介绍
聚丙烯是一种综合性能良好的通用塑料，其总产量已经超过聚氯乙烯成为仅次于聚乙烯的第二大通用塑料。主要特点：无毒、无味，密度小，强度、刚度、硬度耐热性均优于低压聚乙烯,有较高的抗弯曲疲劳强度，可在100度左右使用.具有良好的电性能和高频绝缘性不受湿度影响,但低温时变脆、不耐磨、易老化。因其具有缺口敏感性，且热变形温度低、成型收缩率大、硬度及耐磨性差，限制了其在产品包装、汽车、家用电器、建筑等领域的应用，特别是随着PP在家用电器、餐具、食品包装等领域应用的不断扩大。聚丙烯属于半结晶型树脂，其成型收缩率一般为1.4-2.6％，与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)等无定形材料(成型收缩率为0.4-0.8％)相比要大得多。此处的成型收缩率又称二次收缩率，是指材料在注塑成型后注塑制品和模具型腔之间的尺寸差异。塑件从模具取出到稳定这一段时间内，尺寸仍会出现微小的变化，一种变化是继续收缩，此收缩称为后收缩。另一种变化是某些吸湿性塑料因吸湿而出现膨胀。聚丙烯的收缩率控制对其应用范围影响较大，在制品的注塑、储存和使用过程中往往会出现收缩行为，导致制品产生翘曲，局部产生内应力及产品尺寸不稳定。因此，降低PP的收缩率成为改善PP性能的重要研究方向。目前，已经公开的抗收缩聚丙烯材料的较多:中国专利CN104140590A公开了一种抗热收缩的聚丙烯薄膜材料及其制备方法，抗热收缩的聚丙烯薄膜材料由以下成分按照重量比组成：聚丙烯25～30份、聚酰亚胺15～18份、聚对苯二甲酸二丙酯8～14份、亚丙基二醇3～4份、间苯二酸为2～5份、二聚环戊二烯为6～7份、苯乙烯为2～3份。抗热收缩的聚丙烯薄膜材料的制备方法为混合、熔融、挤出、压延、成膜。制备得到的聚丙烯薄膜材料克服了常规聚丙烯薄膜材料加热容易发生收缩的问题。中国专利CN105218951A公开了一种低收缩率改性聚丙烯材料，由以下按重量份数计的原料制备而成：聚丙烯树脂40-80份，四脚状氧化锌晶须2-5份，无机粉体10-20份，α成核剂0.05-1.2份，抗氧剂1-5份，高密度聚乙烯5-30份；所述聚丙烯树脂为共聚聚丙烯K9026，所述共聚聚丙烯K9026在230℃×2.16kg测试条件下的熔体流动速率为30g/10min。该专利技术利用晶须、高密度聚乙烯和无机粉体三者的协同作用，特别是四脚状氧化锌晶须的添加，不仅大大降低了聚丙烯的成型收缩率，材料的力学性能也大大提高。中国专利CN105745269A公开了一种具有降低的收缩率和平衡的机械性能的聚丙烯组合物，所述聚丙烯组合物包含丙烯均聚物、两种多相丙烯共聚物、弹性乙烯共聚物以及无机填料。中国专利CN105273301A公开了一种低收缩率聚丙烯复合材料。由如下质量份数的原料制成：聚丙烯树脂59.5-89.95份，茂金属线性低密度聚乙烯10-35份，增韧剂1-5份和滑石粉0.05-0.5份。该专利技术利用茂金属线性低密度聚乙烯、增韧剂以及滑石粉的混合物与低收缩率的聚丙烯共混改性制备得到，解决了聚丙烯收缩率大的问题，操作简便，可广泛应用于对收缩率要求较高的高档部件的直接注塑生产及用于再度改性的基础树脂。上述公开的相关聚丙烯塑材料所使用的滑石粉、氧化锌晶须等抗收缩剂功能性单一，会造成断裂伸长率、相对拉伸力、抗冲击强度等其它物理性能和使用性能下降。抗收缩效果也不太理想；同时所使用的填充料多为硅酸盐和碳酸钙等无机盐填料不易生物降解、易使土壤碱化，会造成环境严重污染。碳纤维在传统使用中除用作绝热保温材料外。多作为增强材料加入到树脂、金属、陶瓷、混凝土等材料中，构成复合材料。碳纤维已成为先进复合材料最重要的增强材料。由于碳纤维复合材料具有轻而强、轻而刚、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、结构尺寸稳定性好以及设计性好、可大面积整体成型等特点，已在航空航天、国防军工和民用工业的各个领域得到广泛应用。碳纤维可加工成织物、毡、席、带、纸及其他材料。高性能碳纤维是制造先进复合材料最重要的增强材料。碳纳米管在力学方面具有极高的强度、韧性和弹性模量。其弹性可达1TPa,约为钢的5倍，与金刚石的弹性模量几乎相同，其弹性应变约为5％，最高可达12％。碳纳米管无论是强度还是韧性都远远优于任何纤维材料。将碳纳米管作为复合材料增强体，可表现出良好的强度、弹性、抗疲劳性。碳纳米管不仅具有优异的力学性能，还具有优异的电学、光学性能。大量实验表明，与其它增强体(如炭黑、碳纤维或金属填充物等)相比，碳纳米管对聚合物基复合材料导电性能的改善效果更为显著，由于碳纳米管具有纳米级尺寸，加入量少，其聚合物复合材料在获得良好的导电性能的同时，还可增强其机械性能及其它性能，同时还有利于高分子材料其它性能的设计，因此受到广泛关注。但是碳纤维、碳纳米管表面的活性基团非常少，与高分子材料基团的相互作用很弱，而且碳纳米管的长径比和比表面积大，用于制备高分子复合材料时难于在聚合物中分散均匀，极易出现团聚现象，无法体现出其优异性能。因此对碳纳米管的表面改性显得极为重要。综上，以聚丙烯为基料，优化母料原料种类和配方，科学复配经改性的碳纤维和碳纳米管，以有机可降解填料代替碳酸钙和硅酸盐，改进生产工艺，制备一种物理性能和使用性能良好的易降解、抗收缩聚丙烯母料很有必要。
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题是克服现有聚丙烯母料及其制备方法的缺陷，以聚丙烯为基料，优化母料原料种类和配方，改进生产工艺，科学复配含生物抗氧剂的复合抗氧剂；可显著提高聚丙烯母料耐高温及抗收缩性能、相对拉伸负荷、强度、韧性及弹性模量的改性纳米碳；可显著提高聚丙烯母料抗冲击性能且易生物降解、降低生产成本的钙果纤维；可大大提高聚丙烯母料耐低温性能的聚乙烯/冬黑麦肽复合物，可有效提高聚丙烯母料润滑性及抗氧化性的苦杏仁油；与其它加工助剂协同作用，最终制得一种物理性能良好的环保型易降解、抗收缩聚丙烯母料；为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种易降解、抗收缩聚丙烯母料，主要由以下重量份数的原料制备：聚丙烯30-50份，钙果纤维17-19份，聚乙烯/冬黑麦肽复合物8-10份，改性纳米碳8-10份，紫外线吸收剂1-3份，乙烯-丙烯酸甲酯共聚物1.5-2.5份，防老化剂0.8-1.2份，柠檬酸三丁酯0.8-1.2份，偶联剂0.8-1.2份，苦杏仁油0.6-1份，复合抗氧剂0.3-0.5份；进一步地，所述苦杏仁油以苦杏仁为原料，经浸泡去毒、微波辐照灭酶、冷冻破碎、生物酶解、生物破乳剂破乳、真空离心等低温提取工艺制得；优选地，所述苦杏仁油的制备方法，包括如下步骤：将苦杏仁浸入质量百分比浓度为0.01-0.03％的碳酸氢钠溶液中室温漂洗、沥干，置容器中密封静置润湿0.5-1.5h,然后脱皮，将脱皮苦杏仁放入微波干燥机中于频率2450MHz、功率1000-3000W、温度80-90℃、料层厚度3-5cm条件微波辐照灭酶2-4min；然后放入质量百分比浓度为0.1-0.3％的柠檬酸溶液中室温浸泡2-4h，清水漂洗1-3次，沥干，于-20--25℃、料层厚度8-10cm冷冻3-5h,破碎至粒径0.4-0.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种易降解、抗收缩聚丙烯母料，主要由以下重量份数的原料制备：聚丙烯30‑50份，钙果纤维17‑19份，聚乙烯/冬黑麦肽复合物8‑10份，改性纳米碳8‑10份，紫外线吸收剂1‑3份，乙烯‑丙烯酸甲酯共聚物1.5‑2.5份，防老化剂0.8‑1.2份，柠檬酸三丁酯0.8‑1.2份，偶联剂0.8‑1.2份，苦杏仁油0.6‑1.0份，复合抗氧剂0.3‑0.5份；所述复合抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168与生物抗氧剂按质量比1‑2:1‑3:2‑4均匀混合；所述生物抗氧剂的制备方法，包括如下步骤：取1环活化后的酿酒酵母tlj2016斜面菌种，接种至装有100m L种子培养基的500m L三角瓶中培养，在28～30℃、摇床转速150～200r/min条件下培养25～30h，得到一级种子液；将一级种子液按5～10％(v/v)的接种量，接种至装有100m L发酵培养基的500m L三角瓶中进行发酵培养，发酵时间25～30h，温度28～30℃，摇床转速150～200r/min，得到二级种子液；将二级种子液以5～10％(v/v)接种量接入到装3L发酵培养基的5L发酵罐恒温发酵，温度28～30℃，通风量4～6L/min，转速150～200r/min，发酵全程调节发酵液pH值为6.0～6.5，当发酵至25～30h时，以每升发酵液25～30mmol的添加量向发酵液中一次性添加L‑半胱氨酸，继续发酵20‑30h得到最终发酵液；最终发酵液离心，上清液1000‑1200目筛网过滤，浓缩、冻干即得生物抗氧剂；所述酿酒酵母tlj2016保藏编号为CGMCC No.12789。...

【技术特征摘要】
1.一种易降解、抗收缩聚丙烯母料，主要由以下重量份数的原料制备：聚丙烯30-50份，钙果纤维17-19份，聚乙烯/冬黑麦肽复合物8-10份，改性纳米碳8-10份，紫外线吸收剂1-3份，乙烯-丙烯酸甲酯共聚物1.5-2.5份，防老化剂0.8-1.2份，柠檬酸三丁酯0.8-1.2份，偶联剂0.8-1.2份，苦杏仁油0.6-1.0份，复合抗氧剂0.3-0.5份；所述复合抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168与生物抗氧剂按质量比1-2:1-3:2-4均匀混合；所述生物抗氧剂的制备方法，包括如下步骤：取1环活化后的酿酒酵母tlj2016斜面菌种，接种至装有100mL种子培养基的500mL三角瓶中培养，在28～30℃、摇床转速150～200r/min条件下培养25～30h，得到一级种子液；将一级种子液按5～10％(v/v)的接种量，接种至装有100mL发酵培养基的500mL三角瓶中进行发酵培养，发酵时间25～30h，温度28～30℃，摇床转速150～200r/min，得到二级种子液；将二级种子液以5～10％(v/v)接种量接入到装3L发酵培养基的5L发酵罐恒温发酵，温度28～30℃，通风量4～6L/min，转速150～200r/min，发酵全程调节发酵液pH值为6.0～6.5，当发酵至25～30h时，以每升发酵液25～30mmol的添加量向发酵液中一次性添加L-半胱氨酸，继续发酵20-30h得到最终发酵液；最终发酵液离心，上清液1000-1200目筛网过滤，浓缩、冻干即得生物抗氧剂；所述酿酒酵母tlj2016保藏编号为CGMCCNo.12789。2.如权利要求1所述的易降解、抗收缩聚丙烯母料，其特征在于，所述钙果纤维的制备方法，包括如下步骤：将新鲜钙果茎、钙果叶和废木屑按质量比6-8:2-6:1-2均匀混合，置于超声波清洗机中于200W、30KHz清洗3-5min，沥干，破碎，加入破碎物质量0.8-1.2倍的水，室温200-400W、35-40KHz条件超声提取10-15min,然后在电场强度20-40kV/cm，脉冲时间400-600μs,脉冲频率200-400Hz条件下进行高压脉冲电场处理10-15min；调节pH值为6-10，加入混合物质量0.1-0.3％的生物酶，于50-60℃酶解10-15min；酶解液减压浓缩至固形物含量为40-60％，放入微波干燥机于2000W、130-150℃进行间歇式干燥，使之水分达到8-10％，然后粉碎至粒径0.4-0.6mm，加入粉碎物质量0.2-0.4％的碳酸氢钠，均匀混合，调整混合物水分含量为15-18％，室温、密封静置1.5-2.5h，于螺杆转速105-115r/min、温度140-160℃条件挤压膨化，然后超微粉碎至粒径10-15μm，最后于100-115℃干燥4-6h即得钙果纤维；所述生物酶为碱性木聚糖酶、漆酶、葡聚糖酶、甘露糖酶、果胶酶、戊聚糖酶按质量比2-4:1-3:1-2:0.5-1.5:0.4-1:0.2-0.8均匀混合。3.如权利要求1所述的易降解、抗收缩聚丙烯母料，其特征在于，所述改性纳米碳的制备方法，包括如下步骤：将中模碳纤维、单壁碳纳米管、过硫酸铵和去离子水按质量比1:0.8-1:80-100:1000均匀混合，首先在功率200-400W、频率20-24KHz超声处理20-40min，然后在电场强度2-6kV/cm，脉冲时间100-300μs,脉冲频率200-400Hz条件下进行高压脉冲电场处理10-15min；经处理后的混合物在转速100-120r/min、温度50-70℃反应0.5-2.5h,反应液用孔径0.22μm的PP微孔过滤膜进行过滤，并用去离子水反复洗涤至中性，最后于70-80℃真空干燥至恒重，粉碎，即得改性纳米碳。4.如权利要求1所述的易降解、抗收缩聚丙烯母料，其特征在于，所述聚乙烯/冬黑麦肽复合物的制备方法，包括如下步骤：1)冬黑麦肽的制备：将冬黑麦的种子装盘，于电场强度8-10kV/cm高压静电处理6-8min；接着在浓度为12-18mg/L的水杨酸溶液中室温浸泡1-3h，同时在电场强度6-10kV/cm，脉冲时间100-200μs,脉冲频率200-400Hz条件下进行高压脉冲电场处理；漂洗、沥干，于3...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建树，
申请(专利权)人：宁夏盐池西部畅享农业生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：宁夏,64