本发明涉及瓶盖制造领域，尤其涉及一种耐低温矿泉水瓶盖的制备方法。
背景技术：
矿泉水是当今具有巨大市场的快消产品。市售的矿泉水多用塑料瓶灌装，并用塑料瓶盖密封。从材质上讲一般分为PP类和PE类。PP料类多用于气体饮料瓶盖垫片及瓶盖使用，耐热不变形，表面强度高，化学稳定性好，缺点是韧性差，低温条件下易脆化，由于抗氧化性差，也不耐磨。这种材质的瓶盖多用于果酒，碳酸饮料瓶盖包装。PE料类多用于热灌装瓶盖及无菌冷灌装瓶盖，这种材质无毒，有较好的韧性和耐冲击性，也易于成膜，耐高低温，环境应力开裂性能较好，缺点是成型收缩大，变形厉害。
一般来说，塑料瓶盖的生产工艺大致分为两种：压塑盖生产工艺与注塑盖生产工艺。压塑盖的生产工艺：吸料机将混合好的材料吸进压塑机炮筒，在炮筒内加热到半熔融塑化状态后，定量挤出到模具型腔内，上下模具合模、压塑并冷却定型、脱模，再经过切环、加垫，完成压塑盖生产。注塑盖的生产工艺：吸料机将混合好的材料吸进注塑机炮筒，在炮筒内加热到熔融塑化状态后，注射到模具型腔，在型腔内冷却定型、脱模，再经过切环、加垫，完成注塑盖生产。压塑成型是近10年才出现的新工艺，但它对具有百年传统的注塑工艺发出了强有力的挑战，并取得了压倒性优势。
目前所使用的矿泉水塑料瓶盖的材质及其制造方式，使得其使用温度范围比较窄，在冷藏或冷冻的状态下，变得很硬很脆。特别是PP瓶盖，在低温下脆性增加，当瓶盖储存库房温度低于18℃时，使用前须将瓶盖放置在温度高于18℃的环境中24小时，极大影响了其使用范围和便利性。
聚乙烯(PE)是五大合成树脂之一，聚乙烯依聚合方法、分子量高低、链结构之不同，分高密度聚乙烯、低密度聚乙烯及线性低密度聚乙烯。在工业上，也包括乙烯与少量α-烯烃的共聚物。聚乙烯无臭，无毒，手感似蜡，具有优良的耐低温性能(最低使用温度可达-100～-70℃)，化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀(不耐具有氧化性质的酸)。
改性塑料是指在通用塑料和工程塑料的基础上，经过填充、共混、增强等方法加工，提高了强度、抗冲击性、韧性等方面的性能的塑料制品。现有技术中的耐低温塑料有采用聚乙烯作为主要原料改性而成，但现有技术中的耐低温改性塑料的冲击韧性和热稳定性会显著下降，同时成型加工性能受到影响，特别是在成型瓶盖类的薄壁制件时，容易出现缺胶、分解气痕、制件脆裂等一系列的问题。
技术实现要素：
本发明提供了一种耐低温矿泉水瓶盖的制备方法，解决了现有塑料矿泉水瓶盖的不足，本发明得到的矿泉水瓶盖在及时在冷冻的状态下使用，仍然具有较高的韧性、耐磨性能、以及抗冲击性能。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种耐低温矿泉水瓶盖的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备树脂材料共混物
将聚乙烯树脂、ABS树脂、聚丙烯树脂按照质量比(6-8)：(4-7)：(2-5)均匀混合后得到混合物，添加混合物质量的2.5％-4％的相容剂，在215-230℃下熔融共混然后挤出造粒，得到树脂材料共混物；
所述ABS树脂为本体聚合法制备所得的粘均分子量为90000-130000的ABS树脂，该ABS树脂中丁二烯形成的橡胶的含量为5-10wt.％，丙烯腈形成的链段含量为18-35wt.％，其余为苯乙烯形成的链段，且该ABS树脂中丁二烯形成的橡胶的数均粒径为150-200nm；
(2)按照如下重量份配料：
(3)将上述所有配料在高速混合机充分混合20-40min，得到预混料；
将预混料经过精密计量的送料装置输送到双螺杆挤出机中，所述混合物料在双螺杆挤出机中各段的温度分别为：一区150-160℃、二区170-180℃、三区190-200℃、四区210-220℃、五区200-210℃、六区205-215℃、七区190-200℃、八区210-220℃、九区220-230℃、十区200-210℃，双螺杆挤出机的长径比为20-35：1，螺杆转速为300-400r/min，在螺杆的剪切、混炼及输送下，物料得以充分熔化、复合，再经过挤出造粒、干燥，得到耐低温改性塑料；
(4)吸料机将上述耐低温改性塑料材料吸进压塑机炮筒，在炮筒内加热到半熔融塑化状态后，定量挤出到模具型腔内，上下模具合模、压塑并冷却定型、脱模，再经过切环、加垫，得到矿泉水瓶盖。
优选的，所述增塑剂由以下成分制成：脂肪酸甲酯7-9、碳铵0.1-0.3、柠檬酸三乙酯2-5、双氧水0.2-0.4、植物甾醇0.2-0.5；所述环保增塑剂的制备方法为：
将碳铵、柠檬酸三乙酯、植物甾醇添加到反应釜中，搅拌均匀后，加热至35-45℃，保温5-10分钟；
将脂肪酸甲酯添加到反应釜中，与之前添加的物料搅拌均匀后，加热至36-48℃，保温5-8分钟；
将双氧水添加到反应釜中，加热至55-65℃，压力调节至2-3.5MPa，以100-150r/min转速进行搅拌20-35分钟后，保温保压，静置1-3小时后，即得。
优选的，所述纳米氧化锡锑使用前，按照以下工艺进行处理：将纳米氧化锡锑，置于40-50KHz的超声清洗仪中，利用无水乙醇超声30-50min；超声完毕后，用无水乙醇洗涤4-6次，70-80℃干燥至恒重。
优选的，所述相容剂为苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、苯乙烯接枝马来酸酐聚合物和聚丙烯酸酯-烯丙氧基甘油酯梳形聚合物的一种。
优选的，所述耐候剂为TINUVIN 234(德国巴斯夫)，所述防开裂剂为氢化的苯乙烯与丁二烯的嵌段共聚物。
优选的，所述增韧剂为乳液聚合物法制备所得的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物，该甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物的粒径为150-200nm，且其中丁二烯形成的橡胶的含量45-75wt.％。
优选的，所述抗氧剂为双亚水杨基二胺。
本发明提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：(1)主料为三元混合树脂材料，其中的聚乙烯树脂具备良好的耐低温性能，通过在聚乙烯树脂和聚丙烯树脂中引入ABS树脂，提升了改性塑料的力学性能，通过使用特定成分的相容剂，克服了ABS树脂耐溶剂性能差的缺点；(2)本发明采用压塑加工制备瓶盖，温度较低，收缩量小，制盖尺寸较为精确；压塑每个模腔相对独立，可以单独更换；(3)采用特定工艺制备的增塑剂，配合选用合适的耐候剂、增韧剂和防开裂剂，进一步提升改性塑料的韧性和耐候性，使得改性塑料适用的温度方位大大提升；(4)添加经超声处理的纳米氧化锡锑一方面可以增强塑料的耐低温性，又可以保持塑料瓶盖的应有的寿命和功能。
具体实施方式
实施例一
将聚乙烯树脂、ABS树脂、聚丙烯树脂按照质量比6∶4∶2均匀混合后得到混合物，添加混合物质量的2.5％的相容剂，在215℃下熔融共混然后挤出造粒，得到树脂材料共混物。
所述ABS树脂为本体聚合法制备所得的粘均分子量为90000-130000的ABS树脂，该ABS树脂中丁二烯形成的橡胶的含量为5wt.％，丙烯腈形成的链段含量为18wt.％，其余为苯乙烯形成的链段，且该ABS树脂中丁二烯形成的橡胶的数均粒径为150-200nm。
按照如下重量份配料：
所述纳米氧化锡锑使用前，按照以下工艺进行处理：将纳米氧化锡锑，置于40KHz的超声清洗仪中，利用无水乙醇超声30min；超声完毕后，用无水乙醇洗涤4次，70℃干燥至恒重。
所述相容剂为苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物。
所述耐候剂为TINUVIN 234(德国巴斯夫)，所述防开裂剂为氢化的苯乙烯与丁二烯的嵌段共聚物。
所述增韧剂为乳液聚合物法制备所得的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物，该甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物的粒径为150-200nm，且其中丁二烯形成的橡胶的含量45wt.％。所述所述抗氧剂为双亚水杨基二胺。
所述增塑剂由以下成分制成：脂肪酸甲酯7、碳铵0.1、柠檬酸三乙酯2、双氧水0.2、植物甾醇0.2；所述环保增塑剂的制备方法为：
将碳铵、柠檬酸三乙酯、植物甾醇添加到反应釜中，搅拌均匀后，加热至35℃，保温5分钟；
将脂肪酸甲酯添加到反应釜中，与之前添加的物料搅拌均匀后，加热至36℃，保温5分钟；
将双氧水添加到反应釜中，加热至55℃，压力调节至2MPa，以100-150r/min转速进行搅拌20分钟后，保温保压，静置1小时后，即得。
将上述所有配料在高速混合机充分混合20min，得到预混料。
将预混料经过精密计量的送料装置输送到双螺杆挤出机中，所述混合物料在双螺杆挤出机中各段的温度分别为：一区150℃、二区170℃、三区190-200℃、四区210℃、五区200℃、六区205℃、七区190℃、八区210℃、九区220℃、十区200℃，双螺杆挤出机的长径比为20∶1，螺杆转速为300r/min，在螺杆的剪切、混炼及输送下，物料得以充分熔化、复合，再经过挤出造粒、干燥，得到耐低温改性塑料。
吸料机将上述耐低温改性塑料材料吸进压塑机炮筒，在炮筒内加热到半熔融塑化状态后，定量挤出到模具型腔内，上下模具合模、压塑并冷却定型、脱模，再经过切环、加垫，得到矿泉水瓶盖。
实施例二
将聚乙烯树脂、ABS树脂、聚丙烯树脂按照质量比7∶5∶4均匀混合后得到混合物，添加混合物质量的3％的相容剂，在220℃下熔融共混然后挤出造粒，得到树脂材料共混物。
所述ABS树脂为本体聚合法制备所得的粘均分子量为90000-130000的ABS树脂，该ABS树脂中丁二烯形成的橡胶的含量为8wt.％，丙烯腈形成的链段含量为25wt.％，其余为苯乙烯形成的链段，且该ABS树脂中丁二烯形成的橡胶的数均粒径为150-200nm。
按照如下重量份配料：
所述纳米氧化锡锑使用前，按照以下工艺进行处理：将纳米氧化锡锑，置于45KHz的超声清洗仪中，利用无水乙醇超声40min；超声完毕后，用无水乙醇洗涤5次，75℃干燥至恒重。
所述相容剂为苯乙烯接枝马来酸酐聚合物。
所述耐候剂为TINUVIN 234(德国巴斯夫)，所述防开裂剂为氢化的苯乙烯与丁二烯的嵌段共聚物。
所述增韧剂为乳液聚合物法制备所得的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物，该甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物的粒径为150-200nm，且其中丁二烯形成的橡胶的含量55wt.％。所述所述抗氧剂为双亚水杨基二胺。
所述增塑剂由以下成分制成：脂肪酸甲酯8、碳铵0.2、柠檬酸三乙酯3、双氧水0.3、植物甾醇0.4；所述环保增塑剂的制备方法为：
将碳铵、柠檬酸三乙酯、植物甾醇添加到反应釜中，搅拌均匀后，加热至40℃，保温8分钟；
将脂肪酸甲酯添加到反应釜中，与之前添加的物料搅拌均匀后，加热至42℃，保温7分钟；
将双氧水添加到反应釜中，加热至60℃，压力调节至3MPa，以140r/min转速进行搅拌25分钟后，保温保压，静置2小时后，即得。
将上述所有配料在高速混合机充分混合30min，得到预混料。
将预混料经过精密计量的送料装置输送到双螺杆挤出机中，所述混合物料在双螺杆挤出机中各段的温度分别为：一区155℃、二区175℃、三区195℃、四区215℃、五区205℃、六区210℃、七区195℃、八区215℃、九区225℃、十区205℃，双螺杆挤出机的长径比为20-35∶1，螺杆转速为350r/min，在螺杆的剪切、混炼及输送下，物料得以充分熔化、复合，再经过挤出造粒、干燥，得到耐低温改性塑料。
吸料机将上述耐低温改性塑料材料吸进压塑机炮筒，在炮筒内加热到半熔融塑化状态后，定量挤出到模具型腔内，上下模具合模、压塑并冷却定型、脱模，再经过切环、加垫，得到矿泉水瓶盖。
实施例三
将聚乙烯树脂、ABS树脂、聚丙烯树脂按照质量比8∶7∶5均匀混合后得到混合物，添加混合物质量的4％的相容剂，在230℃下熔融共混然后挤出造粒，得到树脂材料共混物。
所述ABS树脂为本体聚合法制备所得的粘均分子量为90000-130000的ABS树脂，该ABS树脂中丁二烯形成的橡胶的含量为10wt.％，丙烯腈形成的链段含量为35wt.％，其余为苯乙烯形成的链段，且该ABS树脂中丁二烯形成的橡胶的数均粒径为150-200nm。
按照如下重量份配料：
所述纳米氧化锡锑使用前，按照以下工艺进行处理：将纳米氧化锡锑，置于50KHz的超声清洗仪中，利用无水乙醇超声30-50min；超声完毕后，用无水乙醇洗涤6次，80℃干燥至恒重。
所述相容剂为聚丙烯酸酯-烯丙氧基甘油酯梳形聚合物。
所述耐候剂为TINUVIN 234(德国巴斯夫)，所述防开裂剂为氢化的苯乙烯与丁二烯的嵌段共聚物。
所述增韧剂为乳液聚合物法制备所得的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物，该甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物的粒径为150-200nm，且其中丁二烯形成的橡胶的含量75wt.％。所述所述抗氧剂为双亚水杨基二胺。
所述增塑剂由以下成分制成：脂肪酸甲酯9、碳铵0.3、柠檬酸三乙酯5、双氧水0.4、植物甾醇0.5；所述环保增塑剂的制备方法为：
将碳铵、柠檬酸三乙酯、植物甾醇添加到反应釜中，搅拌均匀后，加热至45℃，保温10分钟；
将脂肪酸甲酯添加到反应釜中，与之前添加的物料搅拌均匀后，加热至48℃，保温8分钟；
将双氧水添加到反应釜中，加热至65℃，压力调节至3.5MPa，以150r/min转速进行搅拌35分钟后，保温保压，静置3小时后，即得。
将上述所有配料在高速混合机充分混合40min，得到预混料。
将预混料经过精密计量的送料装置输送到双螺杆挤出机中，所述混合物料在双螺杆挤出机中各段的温度分别为：一区160℃、二区180℃、三区200℃、四区220℃、五区210℃、六区215℃、七区200℃、八区220℃、九区230℃、十区210℃，双螺杆挤出机的长径比为35∶1，螺杆转速为400r/min，在螺杆的剪切、混炼及输送下，物料得以充分熔化、复合，再经过挤出造粒、干燥，得到耐低温改性塑料。
吸料机将上述耐低温改性塑料材料吸进压塑机炮筒，在炮筒内加热到半熔融塑化状态后，定量挤出到模具型腔内，上下模具合模、压塑并冷却定型、脱模，再经过切环、加垫，得到矿泉水瓶盖。
经测试，本发明各实例中的实施例的瓶盖(瓶盖直径为30mm，壁厚为1.5mm，高度为15mm)，主要技术指标如下表所示：
由上表可知，本发明得到的矿泉水瓶盖的力学性能好，在低温下依然具备较好的韧性和耐性。