一种改性工程塑料、其制备方法及一种蒸煮杯制备方法与流程

本发明涉及塑料材料领域，尤其指一种改性工程塑料、其制备方法及一种蒸煮杯制备方法。

背景技术：

1、塑料改性是指在塑料树脂中添加一种或多种其他物质，通过物理或化学作用，以改变其原有的性能、改善某些方面的性能，从而拓宽其适用范围的方法。这种方法的目的是根据塑料的需求来调整其性能，使其更适用于特定的环境和用途。可以说凡是塑料，都可以通过改性的方法来提高塑料质量，如密度、硬度、精度、外观、加工性、透明性、机械性能、电磁性能、化学性能、耐腐蚀性能、耐老化性、耐磨性、热性能、阻燃性、阻隔性及成本性等方面。而塑料改性是降低成本，提高性能最有效的方法。

2、蒸煮杯是一种塑料制成用来盛放热水等温度较高液体的杯子，通常使用pp进行制备，人们在日常生活中使用蒸煮杯时对蒸煮杯的耐热性的要求较高，现有的蒸煮杯通过各种方式提升耐热性，例如增加耐热的增塑剂，耐热的玻纤，但增塑剂用量较多时制备出来的蒸煮杯长时间使用时会产生对人体有害的物质可能具有毒性、致癌性或内分泌干扰性。长期接触或摄入这些增塑剂可能会对肝脏、生殖系统、免疫系统等产生损害。增塑剂可能会从塑料制品中渗出或释放到环境中，对生态系统和生物造成潜在危害。因此，为了减少潜在的危害，蒸煮杯内的增塑剂含量要求严格。并且耐高温增塑剂及玻纤的的价格较高。玻纤能够提升蒸煮杯的耐热性，使用玻纤增强以后由于玻纤的加入会影响蒸煮杯的透光性，并且玻纤增强以后，pp的韧性降低，而脆性增加，会使得蒸煮杯的使用寿命降低。

3、申请号为cn201110003507.9的专利公开一种一种改性塑料，其特征在于由下述重量百分比的原料制成：聚丙烯75-85％，高密度聚乙烯7-10％，茂金属低密度聚乙烯3-8％，聚乙烯辛烯共弹性体3-8％。采用这种改性塑料制成的包装容器与采用聚丙烯制成的包装容器相比，在容量、形状及容器壁厚度相同的条件下，其刚性、抗冲击性及柔韧度更好，强度更高，更加硬挺，盛装功能更强，拿在手上时不易变形、碎裂，降低对人体伤害的危险性，适合盛装液态、半液态或固态物料。但材料本身的拉伸强度、冲击性能较低。

技术实现思路

1、为了解决现有技术的不足，本技术提供一种降低增塑剂用量、能够提升耐热性，并且能够平衡韧性、硬度及透光性的一种改性工程塑料。

2、本发明公开了一种改性工程塑料，该改性工程塑料包括以下重量份组分：

3、156-164份的塑料基料、12-14份增塑剂、10-15份增韧剂、30-35份填料、5-12份的陶瓷微珠、7-15份木质纤维、3-6份高透母粒、1-3份的抗氧剂、1-3份热稳定剂、2-5份润滑剂及1-4份偶联剂，改性工程塑料中陶瓷纤维和木质纤维之间的重量比值为3-6：7，改性工程塑料中高透母粒和木质纤维之间的重量比值为3-5：11，塑料基料为pp。本发明的增塑剂用来增加塑料基料的性能，但增塑剂的使用量较少，减少使用时对人体的危害。填料可以增加改性工程塑料的填充量，从而降低改性工程塑料的成本，填料还可以提高改性工程塑料的硬度和刚度，使其更加坚固和耐用，填料还可以改善改性工程塑料耐热性，使其在高温环境下更加稳定。增韧剂在改性工程塑料中起到增加柔韧性和抗冲击性的作用，可以使改性工程塑料在受到冲击或拉伸时不容易破裂或断裂，从而提高改性工程塑料的耐用性和可靠性。陶瓷微珠可以提高改性工程塑料的刚度，使其更加坚固和耐用，陶瓷微珠可以提高改性工程塑料的耐热性能，使其在高温环境下更加稳定，陶瓷微珠可以提高改性工程塑料的耐磨性能，使其更加耐用，加入陶瓷微珠还可以提升改性工程塑料的硬度。木质纤维可以提高改性工程塑料的力学性能，如拉伸强度、弯曲强度和刚度，木质纤维的加入可以增加改性工程塑料的分子量和密度，从而提高其力学强度，木质纤维可以提高改性工程塑料的耐热性能，使其在高温环境下更加稳定，木质纤维的加入可以增加改性工程塑料的热稳定性和热导率，从而提高其耐热性，添加木质纤维还可以降低改性工程塑料的成本，木质纤维是天然可再生的植物资源，添加木质纤维可以减少改性工程塑料对环境的影响，提高改性工程塑料的环保性能。抗氧剂用来增加改性工程塑料的抗氧化能力。高透母粒可以提高改性工程塑料的透明度，使其更加透明。润滑剂可以在改性工程塑料制备时在改性性工程塑料表面形成一层润滑剂膜，减少改性工程塑料之间各成分的摩擦，使改性工程塑料更容易流动和成型。偶联剂改善填料与改性工程塑料的界面相容性，偶联剂可以与填料表面的羟基、羧基等活性基团发生反应，形成化学键，从而使填料与改性工程塑料界面之间的结合力增强，提高填料在改性工程塑料中的分散性和稳定性，从而提高改性工程塑料的力学性能，如拉伸强度、弯曲强度、冲击强度等。本发明原料中的木质纤维能够提升改性工程塑料的耐热性及拉伸性能，但是会降低改性工程塑料的冲击性能，而陶瓷微珠能够提升改性工程塑料的冲击性能但是会降低改性工程塑料的拉伸性能，为了保证改性工程塑料具有一定的拉伸性能与冲击性能，需要平衡加入的木质纤维与陶瓷微珠的比例，本发明的改性工程塑料中陶瓷纤维和木质纤维之间的重量比值为小于3:7时，会导致改性工程塑料的冲击性能较差，而当改性工程塑料中陶瓷纤维和木质纤维之间的重量比值为大于6:7时，会导致改性工程塑料的拉伸性能较差，本发明设置改性工程塑料中陶瓷纤维和木质纤维之间的重量比值为3-6：7，能够保证改性工程塑料具有较好的拉伸性能与冲击性能。本发明中为了提升改性工程塑料的性能，加入了一定量的木质纤维，但是随着木质纤维的加入，改性工程塑料的透光性会降低，本发明通过加入高透母粒来保证改性工程塑料的透光性，但高透母粒加多或加少都会对改性工程塑料的透光性影响较大，当改性工程塑料中高透母粒和木质纤维之间的重量比值小于3：11时，会导致改性工程塑料中的透光性较差，当改性工程塑料中高透母粒和木质纤维之间的重量比值大于5：11时，会导致改性工程塑料的透光性较强，而且会导致高透母粒的用量增多提升成本，本发明设置改性工程塑料中高透母粒和木质纤维之间的重量比值为3-5：11，能够保证改性工程塑料有一个较为合适的透光率。

4、进一步地，木质纤维的长度为0.8mm-2.5mm，木质纤维的密度为0.80g/cm³-0.95g/cm³。木质纤维的长度影响着改性工程塑料的拉伸性能，总体上随着木质纤维长度的提升，改性工程塑料的拉伸性能也随之提升，但木质纤维不能过长，过长的木质纤维会导致制备出的塑料制品外表毛糙影响使用，木质纤维也不能过短，过短的木质纤维会导致对改性工程塑料的性能提升较小，需要使用较多的木质纤维，综上所述，本技术设置木质纤维的长度为0.8mm-2.5mm，能够保证改性工程塑料的拉伸性能，并且防止制备出来的塑料制品外观粗糙。木质纤维的密度对改性工程塑料的性能影响不大，但是改性工程塑料融化制备其他塑料制品时，木质纤维会在融化的改性工程塑料中发生移动，导致木质纤维在塑料制品中的分布不均匀，从而容易导致塑料制品的性能不一致，为了防止木质纤维在塑料制品中出现移动，本技术设置木质纤维的密度为0.80g/cm³-0.95g/cm³，这个密度接近pp的密度，可以保证改性工程塑料制备其他塑料制品时，木质纤维的移动程度较小，提升塑料制品性能的均一性。

5、进一步地，增塑剂包括耐高温增塑剂及耐低温增塑剂，耐高温增塑剂和耐低温增塑剂的重量比值为3-4：6-7。

6、进一步地，耐高温增塑剂为偏苯三酸三辛酯（totm），耐低温增塑剂为乙二酸二辛脂（doa）、葵二酸二辛酯（dos）或乙二酸二异壬酯（dina）中的至少一种。

7、进一步地，增韧剂包括乙丙橡胶（epdm）、丁苯橡胶（sbr）或顺丁橡胶（br）中的至少一种。

8、进一步地，填料为碳酸钙、滑石粉、硅灰石、云母、锻烧陶土或铝矾土中的至少一种，填料的粒径为小于等于48μm。

9、本发明公开了一种改性工程塑料的制备方法，该改性工程塑料的制备方法包括：s1：按重量份分别称取改性工程塑料各原料，将木质纤维在烘箱内烘干备用，s2：将填料加入高混机内进行预热干燥，然后加入偶联剂进行高速搅拌，s3：将木质纤维在烘箱内烘干备用，将其他原料加入至高混机中，在高混机内进行首次批混，然后加入木质纤维进行点动批混，混合得到混合物，s4：将s3制得的混合物加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒、震动筛筛选得到目标产物。木质纤维因为是粉状，在保存时会多少吸收一些空气中的水分，水分会在双螺杆挤出机挤出过程中形成气泡或蒸汽，影响制品的质量和性能，所以在使用前需要对木质纤维进行烘干处理。高混机混料时如果将木质纤维与其他原料一起进行批混，一方面会导致呈粉末状的木质纤维混料不均匀，另一方面会导致木质纤维在高混机内结块，导致难以从双螺杆挤出机的进料口下料，本发明首先将除木质纤维外的其他原料批混，最后加入木质纤维进行点动批混，上述方式能够保证木质纤维批混的均匀性，从而保证改性工程塑料的性能均一。

10、进一步地，s1中高混机的首次批混时间为60s-120s，高混机的批混温度为60℃-80℃，s3中点动批混的操作为启动高混机批混3s-5s后停止批混，停止1s-2s后再次启动高混机进行批混，循环启动关闭高混机3-4次，s3中木质纤维在烘箱内的烘干时间为16h-24h，木质纤维在烘箱内的烘干温度为80℃-90℃，s4中双螺杆挤出机的各区温度范围为170℃-220℃，双螺杆挤出机的螺杆转速为280r/min-320r/min。

11、本发明公开了一种蒸煮杯的制备方法，该蒸煮杯的制备方法包括：m1：向第一注塑机加入由上述任一改性工程塑料制备的塑料颗粒，其中改性工程塑料的木质纤维的重量比例为4%-5%，将改性工程塑料融化后通过注塑口将改性工程塑料溶液加入到蒸煮杯模具中，向第二注塑机加入由上述任一改性工程塑料制备的塑料颗粒，其中改性工程塑料的木质纤维的重量比例为8%-9%，将改性工程塑料融化后通过注塑口将改性工程塑料溶液加入到蒸煮杯模具中，m2：通过第一注塑机及第二注塑机的注塑口将蒸煮杯模具加满后，进行静置一段时间，将蒸煮杯模中的塑料脱落得到蒸煮杯。使用改性工程塑料制备蒸煮杯时需要静置，在静置时改性工程塑料中的木质纤维会出现移动，会导致制备出来的蒸煮杯性能均一性较差，本发明的蒸煮杯的制备方法中通过使用了两个注塑机，通过两个注塑机注塑不同木质纤维含量的改性工程塑料，使得制备的蒸煮杯在最开始时各处木质纤维的含量不同，当静置结束时木质纤维开始移动，最终静置结束时木质纤维在蒸煮杯内分布较为均匀。

12、进一步地，m1中第一注塑机的注塑流量与注塑时间之间的关系为y1＝ln3x1+60，其中x1为改性工程塑料在第一注塑机内的反应时间，y1为改性工程塑料在第一注塑机内的注塑流量，m1中第二注塑机的注塑流量与注塑时间之间的关系为y2＝-0.7x2+300，其中x2为改性工程塑料在第二注塑机内的反应时间，y2为改性工程塑料在第二注塑机内的注塑流量，m2中静置时间为大于等于8h且小于等于16h。木质纤维在蒸煮杯静置时会发生移动，本发明通过控制两台注塑机具有不同的流速，通过流速控制蒸煮杯不同部位的木质纤维含量，使得最后制得的蒸煮杯内的木质纤维均匀性更好，进一步提升蒸煮杯性能的均一性。

13、本发明的有益效果：

14、1本发明的改性工程塑料，通过在pp内加入限定长度与密度的木质纤维来增加pp的耐热性及拉伸强度，从而增加pp的韧性，又通过加入陶瓷微珠平衡因为pp加入木质纤维而降低的冲击性能，使得改性工程塑料具有较好的耐热性及韧性。本技术通过限制陶瓷微珠与木质纤维的比例控制改性工程塑料的性能。

15、2本发明的pp因为加入木质纤维导致透光性下降，通过加入定量的高透母粒改变改性工程塑料的透光性，并且通过限制高透母粒与木质纤维的比例控制改性工程塑料的透光性。

16、3本发明制备改性工程塑料时，通过点动批混木质纤维，能够使得木质纤维在塑料中分布均匀，并且防止木质纤维在高混机内结块。

17、4本发明制备蒸煮杯时，为了使木质纤维在蒸煮杯内分布均匀，通过使用两个使用时能够改变流量的注塑机进行注塑，并且两个注塑机内使用的改性工程塑料的木质纤维比例不同，通过这样的方法可以使得制备的蒸煮杯性能均一性较好，防止因为需要静置木质纤维在pp内游动导致性能不均一的情况。