本发明涉及一种包装用发泡聚乙烯板材的制备方法，属于聚乙烯板材技术领域。
背景技术：
随着我国国民经济建设的高速发展，大量高灵敏度、高精度的电子设备，光学仪器、仪表电器等设备装置，要求质量高保护性能好的包装。同时，与上述产品的运输相配套的铁路、航海、航空包装运输等领域也非常需要隔热、保温、缓冲和浮力性能优良的保护材料。我国近年兴起的发泡聚乙烯（EPE）研究，正是解决这一问题的开端，目前已获成果。EPE是一种轻质保护包装材料，采用高压聚乙烯作主要原材料，加入发泡剂及其它助剂，在高温高压条件下，经发泡而成。这种材料具有独立的气泡结构、密度小、柔性好、富有弹性、耐化学腐蚀，耐酸、耐碱、耐油、耐水和耐老化等特性。克服了聚苯乙烯发泡材料（EPS）易碎、不耐溶剂、易变形、回复性差的缺点。同时，发泡聚乙烯成型工艺独特，在制作成型品过程中，不需要使用模具，不但能完全按客户的要求，自由进行设计的变动，而且大大减少客户的模具费用，尤其在客户产品品种多及数量少的特殊情况下，更能显示发泡聚乙烯所带来的效益，如优化设计综合成本低于EPS，纸塑等产品，制样及生产周期短，可极大地缩短交货周期，成品造型设计新颖美观，实用，高效。
目前，发泡聚乙烯发泡产品已在包装领域得到广泛使用，可用于家具保护包装，电器防震定位包装，木地板防潮地垫，管道保温隔热，机器保护包装、集装箱内衬、沙发及建筑施工接合缝及水果和玻璃器皿保护包装。目前市场上广泛使用的发泡聚乙烯材料的密度和表面硬度均较低，密度只能达到20～30g/m3，硬度只能达到邵氏硬度30～40，易被尖锐物体刺穿，长途运输时的耐碰撞性能较差，无法适应高档电器和精密仪器的保护要求。因此，对于包装材料用发泡聚乙烯板材的研究，显得尤为重要。
技术实现要素：
本发明主要解决的技术问题是：针对传统发泡聚乙烯板材表面硬度低，易被刺穿，作为包装材料在长途运输过程中耐碰撞性能较差，无法满足高档电器和精密仪器的保护要求的问题，提供了一种添加硅烷偶联剂改性的凹凸棒土，辅以碱浸后的木屑粉，通过塑炼挤出成型制得包装材料用发泡聚乙烯板材的方法。本发明首先将凹凸棒土粉碎后干燥，在加热搅拌状态下滴加硅烷偶联剂白油溶液对凹凸棒土进行改性，再将锯木屑经高压蒸煮活化后，浸泡于氢氧化钠溶液中进行改性，经干燥粉碎制得改性木屑粉，最后与聚乙烯树脂等混合均匀后经塑炼挤出成型，制得包装材料用发泡聚乙烯板材。本发明利用凹凸棒土增强材料的机械强度，提高其耐碰撞性能，同时利用硅烷偶联剂改性，提高凹凸棒土与聚乙烯的相容性，再通过碱液处理木屑粉提高木屑粉在材料中的界面性能，同时作为增韧材料，提高聚乙烯板材的抗拉伸性能，有效解决了传统发泡聚乙烯板材硬度低，耐碰撞性能较差的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
（1）量取60～80mL硅烷偶联剂KH-570，倒入盛有200～240mL15#白油的烧杯中，用玻璃棒搅拌混合均匀制得KH-570白油溶液；
（2）称取300～500g粉碎至325～400目的凹凸棒土，置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，再将干燥后的凹凸棒土倒入带搅拌器三口烧瓶中，再将烧瓶置于水浴锅中，调节水浴温度为75～80℃，搅拌转速为800～1000r/min，在恒温搅拌条件下，通过滴液漏斗向三口烧瓶中滴加100～150mL上述所得KH-570白油溶液，控制在30～45min内滴完，待滴加完毕，继续恒温搅拌反应60～90min，待反应结束，将三口烧瓶中物料转入烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥3～5h，得改性凹凸棒土，备用；
（3）称取200～300g锯木屑，倒入盛有300～500mL清水的高压蒸锅中，于温度为110～120℃，压力为0.18～0.22MPa条件下，蒸煮30～45min，过滤，收集蒸煮后的锯木屑，并将其投入盛有1～2L质量分数为15%氢氧化钠溶液的烧杯中，浸泡2～4h，过滤，收集滤渣，并将所得滤渣置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，再将干燥后的滤渣转入粉碎机中，粉碎后过200～300目筛，得改性木屑粉；
（4）按重量份数计，依次取30～40份上述所得改性木屑粉，6～8份步骤（2）备用改性凹凸棒土，80～100份聚乙烯树脂，3～5份偶氮二甲酰胺，0.3～0.5份纳米氧化锌，混合均匀后转入双辊塑炼机，于温度为100～120℃条件下塑炼5～7min，再将塑炼机中物料转入单螺杆挤出机进行连续挤出，挤出成型后拉伸冷却，即得包装用发泡聚乙烯板材。
本发明的应用方法：将本发明所得包装用发泡聚乙烯板材裁剪成长为0.6～0.8m，宽为0.3～0.4m的板材，用于玻璃化学器皿包装，并用透明胶带加固，即可。经检测，本发明制备的包装材料用发泡聚乙烯板材密度为60～400g/m3，邵氏表面硬度为40～70，且具有良好的耐刮擦性和耐刺穿性，能为包装物提供更全面的保护，在长途运输过程中包装材料完好，且玻璃化学器皿未因碰撞而损坏。
本发明的有益效果是：
（1）本发明制备的包装用发泡聚乙烯板材具有良好的耐刮擦性和耐刺穿性，回弹性，且抗震效果良好；
（2）本发明制得的包装用发泡聚乙烯板材符合当今包装材料高性能的要求，作为包装板材具有可持续利用时间长的优点，可大规模推广使用。
具体实施方式
量取60～80mL硅烷偶联剂KH-570，倒入盛有200～240mL15#白油的烧杯中，用玻璃棒搅拌混合均匀制得KH-570白油溶液；称取300～500g粉碎至325～400目的凹凸棒土，置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，再将干燥后的凹凸棒土倒入带搅拌器三口烧瓶中，再将烧瓶置于水浴锅中，调节水浴温度为75～80℃，搅拌转速为800～1000r/min，在恒温搅拌条件下，通过滴液漏斗向三口烧瓶中滴加100～150mL上述所得KH-570白油溶液，控制在30～45min内滴完，待滴加完毕，继续恒温搅拌反应60～90min，待反应结束，将三口烧瓶中物料转入烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥3～5h，得改性凹凸棒土，备用；称取200～300g锯木屑，倒入盛有300～500mL清水的高压蒸锅中，于温度为110～120℃，压力为0.18～0.22MPa条件下，蒸煮30～45min，过滤，收集蒸煮后的锯木屑，并将其投入盛有1～2L质量分数为15%氢氧化钠溶液的烧杯中，浸泡2～4h，过滤，收集滤渣，并将所得滤渣置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，再将干燥后的滤渣转入粉碎机中，粉碎后过200～300目筛，得改性木屑粉；按重量份数计，依次取30～40份上述所得改性木屑粉，6～8份备用改性凹凸棒土，80～100份聚乙烯树脂，3～5份偶氮二甲酰胺，0.3～0.5份纳米氧化锌，混合均匀后转入双辊塑炼机，于温度为100～120℃条件下塑炼5～7min，再将塑炼机中物料转入单螺杆挤出机进行连续挤出，挤出成型后拉伸冷却，即得包装用发泡聚乙烯板材。
实例1
量取60mL硅烷偶联剂KH-570，倒入盛有200mL15#白油的烧杯中，用玻璃棒搅拌混合均匀制得KH-570白油溶液；称取300g粉碎至325目的凹凸棒土，置于烘箱中，于温度为105℃条件下干燥至恒重，再将干燥后的凹凸棒土倒入带搅拌器三口烧瓶中，再将烧瓶置于水浴锅中，调节水浴温度为75℃，搅拌转速为800r/min，在恒温搅拌条件下，通过滴液漏斗向三口烧瓶中滴加100mL上述所得KH-570白油溶液，控制在30min内滴完，待滴加完毕，继续恒温搅拌反应60min，待反应结束，将三口烧瓶中物料转入烘箱中，于温度为105℃条件下干燥3h，得改性凹凸棒土，备用；称取200g锯木屑，倒入盛有300mL清水的高压蒸锅中，于温度为110℃，压力为0.18MPa条件下，蒸煮30min，过滤，收集蒸煮后的锯木屑，并将其投入盛有1L质量分数为15%氢氧化钠溶液的烧杯中，浸泡2h，过滤，收集滤渣，并将所得滤渣置于烘箱中，于温度为105℃条件下干燥至恒重，再将干燥后的滤渣转入粉碎机中，粉碎后过200目筛，得改性木屑粉；按重量份数计，依次取30份上述所得改性木屑粉，6份备用改性凹凸棒土，80份聚乙烯树脂，3份偶氮二甲酰胺，0.3份纳米氧化锌，混合均匀后转入双辊塑炼机，于温度为100℃条件下塑炼5min，再将塑炼机中物料转入单螺杆挤出机进行连续挤出，挤出成型后拉伸冷却，即得包装用发泡聚乙烯板材。
将本发明所得包装材料用发泡聚乙烯板材裁剪成长为0.6m，宽为0.3m的板材，用于玻璃化学器皿包装，并用透明胶带加固，即可。经检测，本发明制备的包装材料用发泡聚乙烯板材密度为60g/m3，邵氏表面硬度为40，且具有良好的耐刮擦性和耐刺穿性，能为包装物提供更全面的保护，在长途运输过程中包装材料完好，且玻璃化学器皿未因碰撞而损坏。
实例2
量取80mL硅烷偶联剂KH-570，倒入盛有240mL15#白油的烧杯中，用玻璃棒搅拌混合均匀制得KH-570白油溶液；称取500g粉碎至400目的凹凸棒土，置于烘箱中，于温度为110℃条件下干燥至恒重，再将干燥后的凹凸棒土倒入带搅拌器三口烧瓶中，再将烧瓶置于水浴锅中，调节水浴温度为80℃，搅拌转速为1000r/min，在恒温搅拌条件下，通过滴液漏斗向三口烧瓶中滴加150mL上述所得KH-570白油溶液，控制在45min内滴完，待滴加完毕，继续恒温搅拌反应90min，待反应结束，将三口烧瓶中物料转入烘箱中，于温度为110℃条件下干燥5h，得改性凹凸棒土，备用；称取300g锯木屑，倒入盛有500mL清水的高压蒸锅中，于温度为120℃，压力为0.22MPa条件下，蒸煮45min，过滤，收集蒸煮后的锯木屑，并将其投入盛有2L质量分数为15%氢氧化钠溶液的烧杯中，浸泡4h，过滤，收集滤渣，并将所得滤渣置于烘箱中，于温度为110℃条件下干燥至恒重，再将干燥后的滤渣转入粉碎机中，粉碎后过300目筛，得改性木屑粉；按重量份数计，依次取40份上述所得改性木屑粉，8份备用改性凹凸棒土，100份聚乙烯树脂，5份偶氮二甲酰胺，0.5份纳米氧化锌，混合均匀后转入双辊塑炼机，于温度为120℃条件下塑炼7min，再将塑炼机中物料转入单螺杆挤出机进行连续挤出，挤出成型后拉伸冷却，即得包装用发泡聚乙烯板材。
将本发明所得包装材料用发泡聚乙烯板材裁剪成长为0.8m，宽度为0.4m的板材，用于玻璃化学器皿包装，并用透明胶带加固，即可。经检测，本发明制备的包装材料用发泡聚乙烯板材密度为400g/m3，邵氏表面硬度为70，且具有良好的耐刮擦性和耐刺穿性，能为包装物提供更全面的保护，在长途运输过程中包装材料完好，且玻璃化学器皿未因碰撞而损坏。
实例3
量取70mL硅烷偶联剂KH-570，倒入盛有220mL15#白油的烧杯中，用玻璃棒搅拌混合均匀制得KH-570白油溶液；称取400g粉碎至363目的凹凸棒土，置于烘箱中，于温度为108℃条件下干燥至恒重，再将干燥后的凹凸棒土倒入带搅拌器三口烧瓶中，再将烧瓶置于水浴锅中，调节水浴温度为78℃，搅拌转速为900r/min，在恒温搅拌条件下，通过滴液漏斗向三口烧瓶中滴加125mL上述所得KH-570白油溶液，控制在38min内滴完，待滴加完毕，继续恒温搅拌反应75min，待反应结束，将三口烧瓶中物料转入烘箱中，于温度为108℃条件下干燥4h，得改性凹凸棒土，备用；称取250g锯木屑，倒入盛有400mL清水的高压蒸锅中，于温度为115℃，压力为0.20MPa条件下，蒸煮38min，过滤，收集蒸煮后的锯木屑，并将其投入盛有2L质量分数为15%氢氧化钠溶液的烧杯中，浸泡3h，过滤，收集滤渣，并将所得滤渣置于烘箱中，于温度为108℃条件下干燥至恒重，再将干燥后的滤渣转入粉碎机中，粉碎后过250目筛，得改性木屑粉；按重量份数计，依次取35份上述所得改性木屑粉，7份备用改性凹凸棒土，90份聚乙烯树脂，4份偶氮二甲酰胺，0.4份纳米氧化锌，混合均匀后转入双辊塑炼机，于温度为110℃条件下塑炼6min，再将塑炼机中物料转入单螺杆挤出机进行连续挤出，挤出成型后拉伸冷却，即得包装用发泡聚乙烯板材。
将本发明所得包装材料用发泡聚乙烯板材裁剪成长为0.7m，宽为0.3m的板材，用于玻璃化学器皿包装，并用透明胶带加固，即可。经检测，本发明制备的包装材料用发泡聚乙烯板材密度为230g/m3，邵氏表面硬度为55，且具有良好的耐刮擦性和耐刺穿性，能为包装物提供更全面的保护，在长途运输过程中包装材料完好，且玻璃化学器皿未因碰撞而损坏。