专利名称：：一种低表面张力聚苯乙烯材料及其生产方法
技术领域：
：本发明涉及一种低表面张力聚苯乙烯材料，以及一种低表面张力聚苯乙烯材料的原料配备方法，还涉及一种生产低表面张力聚苯乙烯材料的方法，尤其是一种生产低表面张力聚苯乙烯片材的方法，更涉及一种利用低表面张力聚苯乙烯片材加工而成的食品包装材料。
背景技术：
：目前，市售酸奶通常采用塑料包装容器，例如，塑料杯、塑料盒、塑料瓶或塑料罐等。在打开酸奶或饮用酸奶时，通常会有一些酸奶会黏附在上述塑料包装容器壁上无法倒出，这对于消费者来说是一种浪费，所以急需要寻找一种有效途径解决此类问题。通常用于酸奶的包装材料为聚苯乙烯，从界面化学角度分析，酸奶黏附在聚苯乙烯材料的表面，是因为酸奶黏附润湿聚苯乙烯材料表面，要实现酸奶不黏附在材料表面，应该使酸奶与聚苯乙烯材料表面之间最终达到不润湿的效果。聚苯乙烯材料的表面张力值为33mN/m，在不改变发酵酸奶理化性质的情况下，我们可以通过降低聚苯乙烯包装材料的表面张力值达到酸奶不润湿其材料表面的效果，从而使酸奶不黏附在包装材料内表面。氟、硅两种元素在材料表面的富集能有效地降低材料的表面能，增大材料与接触液体之间的接触角，增强材料的憎水憎油性、防粘性等。含氟聚合物中由于C-F键不易极化，C-F键之间的范德华力比C-H键要小，表面张力是分子间作用力的体现，因此含氟聚合物的临界表面张力远低于碳氢聚合物，可以有效降低聚苯乙烯体系的表面张力值。含氟聚合物中的聚四氟乙烯表面张力为18.6mN/m，防粘性能较好，应用比较成熟，但是价格昂贵。含硅聚合物也同样具有优良的降低材料表面张力的能力，是除含氟聚合物外最佳的低表面能聚合物，含硅聚合物中的聚二甲基硅氧烷表面张力为21mN/m，是含硅聚合物中表面张力较低的一种，价格比较便宜。
发明内容本发明要解决的技术问题之一是提供一种具有低表面张力的聚苯乙烯材料，以减少或避免前面所提到的问题。本发明要解决的另一个技术问题是提供一种低表面张力聚苯乙烯材料的原料配备方法，以利于获得这种低表面张力的聚苯乙烯材料。本发明要解决的又一个技术问题是提供一种生产低表面张力聚苯乙烯材料的方法，以利于获得这种低表面张力的聚苯乙烯材料。本发明要解决的又一个技术问题是提供一种生产低表面张力聚苯乙烯片材的方法，以利于获得一种低表面张力的聚苯乙烯片材。本发明要解决的又一个技术问题是提供一种利用低表面张力聚苯乙烯片材加工而成的食品包装材料，以减少或避免前面所提到的问题，并提供一种可用于食品包装的安全的包装材料。为解决上述技术问题，本发明提供了一种低表面张力聚苯乙烯材料，其由如下重量份的原料制备而成聚苯乙烯1000聚二甲基硅氧烷5-25聚四氟乙烯5-40。本发明还提供了一种上述低表面张力聚苯乙烯材料的原料配备方法，包括如下步骤按重量称取所需聚苯乙烯原料粒子、聚二甲基硅氧烷和聚四氟乙烯；将聚苯乙烯原料加入高速混料机中，开机混料，再将聚二甲基硅氧烷缓慢倒入聚苯乙烯原料中，混合2-20min;将聚四氟乙烯分3-5次倒入混料机中，与均匀混合聚二甲基硅氧烷的聚苯乙烯原料继续混合3-30min。本发明还提供了一种采用上述方法配备的原料生产低表面张力聚苯乙烯材料的方法，包括如下步骤(1)双螺杆挤出机开机预热；(2)设定挤出机各加热段温度温度范围30-240。C，喂料区温度30-50。C，机身温度100-240。C,机头温度180-240°C;(3)设定螺杆转速为50-150r/min;(4)将均匀混合了两种表面助剂聚二甲基硅氧烷和聚四氟乙烯的聚苯乙烯混合粒子加入双螺杆挤出机料斗中；(5)将挤出的聚苯乙烯线料经过10-4(TC水槽进行冷却。(6)使用切粒机将冷却的聚苯乙烯线料切成粒子。(7)低表面张力聚苯乙烯原料粒子进行包装。本发明还提供了一种采用前述方法制备的低表面张力聚苯乙烯材料生产低表面张力聚苯乙烯片材的方法，包括如下步骤(1)塑料片材挤出机开机预热；(2)设定塑料片材挤出机各加热段温度温度范围130-240°C，料筒温度130-240°C，模头温度160-240°C;(3)设定冷却辊的温度范围为40-60'C;(4)将前述低表面张力聚苯乙烯材料加入塑料片材挤出机料斗中；(5)模口挤出片材；(6)三辊冷却定型；(7)切边；(8)收巻。本发明还提供了一种食品包装材料，采用前述的方法获得的低表面张力聚苯乙烯片材热成型加工而成，所述食品包装材料为液态食品包装容器，尤其是一种酸奶包装容器。本发明要解决的技术问题的重点是降低聚苯乙烯材料的表面张力，同时提供一种成本低、便于操作的低表面张力的聚苯乙烯材料的生产方法，另外，由于涉及将该低表面张力的聚苯乙烯材料应用于食品包装领域的情况，因此，还需要考虑材料对人体有无毒害的问题。根据本发明所提供的技术解决手段来看，本发明在聚苯乙烯材料中采用共混的方式在聚苯乙烯体系中引入两种适量的低表面张力值的表面助剂。其特点是引入的两种低表面张力值的表面助剂具有一定的协同效应；引入的两种低表面张力值的表面助剂为食品级，具有绝对的安全性；两种表面助剂分别为食品级聚二甲基硅氧烷和聚四氟乙烯；聚苯乙烯材料表面张力显著降低；比单纯使用聚四氟乙烯成本要低很多。另外，为获得这样一种低表面张力的聚苯乙烯材料，本发明还提供了有利于降低表面张力值的原料配备及其混合方法、材料的加工方法以及片材的加工方法。这些方法除了能降低聚苯乙烯材料的表面张力值，从而降低酸奶在聚苯乙烯材料表面的黏附程度的效果之外，还具有操作方法简便的优点。具体实施例方式为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。有必要在此指出的是本实施例只用于对本发明进行说明，不能理解为对本发明保护范围的限制。实施例l本实施例提供了一种具有低表面张力的聚苯乙烯材料及其生产方法。l.原料的组成-这种低表面张力聚苯乙烯材料由如下原料制备而成聚苯乙烯1000Kg聚二甲基硅氧烷8Kg聚四氟乙烯10Kg。其中，在聚苯乙烯原料中加入了两种表面助剂聚二甲基硅氧烷和聚四氟乙烯。本实施例所采用的聚二甲基硅氧垸助剂的各项理化指标如下所示<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>本实施例所采用的聚四氟乙烯助剂的各项理化指标如下所示:<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>2.原料配备方法按重量称取所需聚苯乙烯原料粒子、聚二甲基硅氧烷和聚四氟乙烯。将聚苯乙烯原料加入高速混料机(CBEL-25立式混料机川本机械)中，开机混料，再将聚二甲基硅氧烷缓慢倒入聚苯乙烯原料中，混合5min，待两种物质混合均匀后，将聚四氟乙烯粉料分3次倒入混料机中，与均匀混合聚二甲基硅氧烷的聚苯乙烯原料继续混合7min，使聚四氟乙烯粉末与均匀混合聚二甲基硅氧垸的聚苯乙烯原料充分混合。出料，获得均匀混合了两种表面助剂的聚苯乙烯混合粒子。3.低表面张力聚苯乙烯材料的生产方法(1)双螺杆挤出机开机(TSE75A同相平行双螺杆挤出机天水兴田)预热；(2)设定挤出机各加热段温度，挤出机温度设定如下<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>(3)设定螺杆转速为100r/min;(4)将均匀混合了两种表面助剂的聚苯乙烯混合粒子加入双螺杆挤出机料斗中；(5)将挤出的聚苯乙烯线料经过20-3(TC水槽进行冷却；(6)使用切粒机将冷却的聚苯乙烯线料切成粒子，粒机转速500r/min;(7)低表面张力聚苯乙烯原料粒子进行包装。4.低表面张力聚苯乙烯片材的生产方法(1)塑料片材挤出机(WJP90P-1000汕头市达城机械)开机预热;(2)设定塑料片材挤出机各加热段温度。具体设置如下:<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>150°C170°C190°C196°C196°C200°C220°C220°C(3)主机螺杆转速为40r/min;(4)调节三个冷却辊之间的间距为2mm，三辊转速为25r/min，保证片材的厚度均匀。冷却辊的温度范围为40-50'C;(5)调节切刀之间的距离为400mm，保证片材的幅宽偏差为士lmm;(6)将上一阶段造好的混合聚苯乙烯粒子加入塑料片材挤出机料斗中；(7)模口挤出片材；(8)三辊冷却定型；(9)切边；(10)收巻；(11)包装。5.检测结果取前述聚苯乙烯片材，检测其表面张力。材料表面张检测方法及测试液配置参照GB/T14216-93塑料膜和片润湿张力试验方法。经添加表面助剂改性之后所获得的片材的表面张力检测结果为27.3mN/m。将上述片材采用热成型加工成食品包装容器，在容器中装入酸奶放至15°C，采用统一的倾倒方法，以倾倒后杯中的酸奶挂壁率对粘杯壁、杯膜程度进行衡量。倾倒方法掀开酸奶盖膜后，将杯倾斜至90°30s，再将酸奶杯倾斜至18(T30s结束，检测结果为原味酸奶挂壁率下降40.6%。实施例2本实施例提供了另一种具有低表面张力的聚苯乙烯材料及其生产方法。l.原料的组成这种低表面张力聚苯乙烯材料由如下原料制备而成聚苯乙烯lOOOKg聚二甲基硅氧垸20Kg聚四氟乙烯30Kg。其中，在聚苯乙烯原料中加入了两种表面助剂聚二甲基硅氧烷和聚四氟乙烯。本实施例所采用的聚二甲基硅氧烷助剂的各项理化指标如下所示<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>本实施例所采用的聚四氟乙烯助剂的各项理化指标如下所示:<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>2.原料配备方法按重量称取所需聚苯乙烯原料粒子、聚二甲基硅氧烷和聚四氟乙烯。将聚苯乙烯原料加入高速混料机(CBEL-25立式混料机川本机械)中，开机混料，再将聚二甲基硅氧烷缓慢倒入聚苯乙烯原料中，混合5min,待两种物质混合均匀后，将聚四氟乙烯料分4次倒入混料机中，与均匀混合聚二甲基硅氧烷的聚苯乙烯原料继续混合10min，使聚四氟乙烯粉末与均匀混合聚二甲基硅氧垸的聚苯乙烯原料充分混合。出料，获得均匀混合了两种表面助剂的聚苯乙烯混合粒子。3.低表面张力聚苯乙烯材料的生产方法(1)双螺杆挤出机开机(同相平行双螺杆挤出机TSE75A天水兴田)预热;(2)设定挤出机各加热段温度，挤出机温度设定如下:<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>(3)设定螺杆转速为110-120r/min。(4)将均匀混合了两种表面助剂的聚苯乙烯混合粒子加入双螺杆挤出机料斗中。(5)将挤出的聚苯乙烯线料经过20-30'C水槽进行冷却；(6)使用切粒机将冷却的聚苯乙烯线料切成粒子，粒机转速500r/min;(7)低表面张力聚苯乙烯原料粒子进行包装。4.低表面张力聚苯乙烯片材的生产方法(1)塑料片材挤出机(WJP90P-1000汕头市达城机械)开机预热;(2)设定塑料片材挤出机各加热段温度，具体设置如下<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>(3)主机螺杆转速为40r/min;(4)调节三个冷却辊之间的间距为2mm，辊转速为25r/min，保证片材的厚度均匀。冷却辊的温度范围为40-5(TC;(5)调节切刀之间的距离为400mm，证片材的幅宽偏差为士lmm;(6)将上一阶段造好的混合聚苯乙烯粒子加入塑料片材挤出机料斗中;(7)模口挤出片材；(8)三辊冷却定型；(9)切边；(10)收巻;(11)包装。5.检测结果取前述聚苯乙烯片材，检测其表面张力。材料表面张检测方法及测试液配置参照GB/T14216-93塑料膜和片润湿张力试验方法。经添加表面助剂改性之后所获得的片材的表面张力检测结果为25.4mN/m。将上述片材采用热成型加工成食品包装容器，在容器中装入酸奶放至15°C，采用统一的倾倒方法，以倾倒后杯中的酸奶挂壁率对粘杯壁、杯膜程度进行衡量。倾倒方法掀开酸奶盖膜后，将杯倾斜至90°30s，再将酸奶杯倾斜至180°30s结束，检测结果为原味酸奶挂壁率下降45.6%实施例3本实施例提供了另一种具有低表面张力的聚苯乙烯材料及其生产方法。l.原料的组成这种低表面张力聚苯乙烯材料由如下原料制备而成聚苯乙烯1000Kg聚二甲基硅氧烷25Kg聚四氟乙烯40Kg。其中，在聚苯乙烯原料中加入了两种表面助剂聚二甲基硅氧烷和聚四氟乙烯，所采用的聚二甲基硅氧烷和聚四氟乙烯助剂的各项理化指标与实施例1和实施例2相同。2.原料配备方法按重量称取所需聚苯乙烯原料粒子、聚二甲基硅氧烷和聚四氟乙烯。将聚苯乙烯原料加入高速混料机(CBEL-25立式混料机川本机械)中，开机混料，再将聚二甲基硅氧烷缓慢倒入聚苯乙烯原料中，混合20min，待两种物质混合均匀后，将聚四氟乙烯粉料分5次倒入混料机中，与均匀混合聚二甲基硅氧烷的聚苯乙烯原料继续混合30min，使聚四氟乙烯粉末与均匀混合聚二甲基硅氧垸的聚苯乙烯原料充分混合。出料，获得均匀混合了两种表面助剂的聚苯乙烯混合粒子。3.低表面张力聚苯乙烯材料的生产方法(1)双螺杆挤出机开机(TSE75A同相平行双螺杆挤出机天水兴田)预热；(2)设定挤出机各加热段温度，温度范围30-240。C，喂料区温度30-50。C，机身温度100-240°C，机头温度180-240°C;(3)设定螺杆转速为150r/min;(4)将均匀混合了两种表面助剂的聚苯乙烯混合粒子加入双螺杆挤出机料斗中；(5)将挤出的聚苯乙烯线料经过10-4(TC水槽进行冷却；(6)使用切粒机将冷却的聚苯乙烯线料切成粒子，粒机转速500r/min;(7)低表面张力聚苯乙烯原料粒子进行包装。4.低表面张力聚苯乙烯片材的生产方法(1)塑料片材挤出机(WJP90P-1000汕头市达城机械)开机预热；(2)设定塑料片材挤出机各加热段温度温度范围130-240°C，料筒温度130-24(TC，模头温度160-240°C。(3)主机螺杆转速为40r/min;(4)调节三个冷却辊之间的间距为2mm，三辊转速为25r/min，保证片材的厚度均匀。冷却辊的温度范围为40-6(TC;(5)调节切刀之间的距离为400mm，保证片材的幅宽偏差为ilmm;(6)将上一阶段造好的混合聚苯乙烯粒子加入塑料片材挤出机料斗中；(7)模口挤出片材；(8)三辊冷却定型；(9)切边；(10)收巻；(11)包装。5.检测结果取前述聚苯乙烯片材，检测其表面张力。材料表面张检测方法及测试液配置参照GB/T14216-93塑料膜和片润湿张力试验方法。经添加表面助剂改性之后所获得的片材的表面张力检测结果为22.6mN/m，而原来聚苯乙烯片材表面张力为33mN/m，降低了10.4mN/m。将上述片材采用热成型加工成食品包装容器，在容器中装入酸奶放至15°C，采用统一的倾倒方法，以倾倒后杯中的酸奶挂壁率对粘杯壁、杯膜程度进行衡量。倾倒方法掀开酸奶盖膜后，将杯倾斜至卯°30s，再将酸奶杯倾斜至180°30s结束，检测结果为原味酸奶挂壁率下降50.1%，果味酸奶挂壁率下降了48.8%。本实施例的这种改性材料还可以被应用在其他黏度较高的食品的包装材料上，例如果酱。实施例4本实施例提供了另一种具有低表面张力的聚苯乙烯材料及其生产方法。1.原料的组成这种低表面张力聚苯乙烯材料由如下原料制备而成聚苯乙烯1000Kg聚二甲基硅氧垸5Kg聚四氟乙烯5Kg。其中，在聚苯乙烯原料中加入了两种表面助剂聚二甲基硅氧烷和聚四氟乙烯，所采用的聚二甲基硅氧烷和聚四氟乙烯助剂的各项理化指标与实施例l和实施例2相同。2.原料配备方法按重量称取所需聚苯乙烯原料粒子、聚二甲基硅氧垸和聚四氟乙烯。将聚苯乙烯原料加入高速混料机(CBEL-25立式混料机川本机械)中，开机混料，再将聚二甲基硅氧烷缓慢倒入聚苯乙烯原料中，混合2min，待两种物质混合均匀后，将聚四氟乙烯粉料分3次倒入混料机中，与均匀混合聚二甲基硅氧烷的聚苯乙烯原料继续混合3min，使聚四氟乙烯粉末与均匀混合聚二甲基硅氧烷的聚苯乙烯原料充分混合。出料，获得均匀混合了两种表面助剂的聚苯乙烯混合粒子。3.低表面张力聚苯乙烯材料的生产方法(1)双螺杆挤出机幵机(TSE75A同相平行双螺杆挤出机天水兴田)预热；(2)设定挤出机各加热段温度，温度范围30-24(TC，喂料区温度30-50。C，机身温度100-240°C，机头温度180-240°C;(3)设定螺杆转速为50r/min;(4)将均匀混合了两种表面助剂的聚苯乙烯混合粒子加入双螺杆挤出机料斗中；(5)将挤出的聚苯乙烯线料经过10-40。C水槽进行冷却；(6)使用切粒机将冷却的聚苯乙烯线料切成粒子，粒机转速500r/min;(7)低表面张力聚苯乙烯原料粒子进行包装。4.低表面张力聚苯乙烯片材的生产方法(1)塑料片材挤出机(WJP90P-1000汕头市达城机械)开机预热；(2)设定塑料片材挤出机各加热段温度温度范围130-24(TC，料筒温度130-24(TC，模头温度160-240°C。(3)主机螺杆转速为40r/min;(4)调节三个冷却辊之间的间距为2mm，三辊转速为25r/min，保证片材的厚度均匀。冷却辊的温度范围为40-6(TC;(5)调节切刀之间的距离为400mm，保证片材的幅宽偏差为ilmm;(6)将上一阶段造好的混合聚苯乙烯粒子加入塑料片材挤出机料斗中；(7)模口挤出片材；(8)三辊冷却定型；(9)切边；(10)收巻；(11)包装。5.检测结果取前述聚苯乙烯片材，检测其表面张力。材料表面张检测方法及测试液配置参照GB/T14216-93塑料膜和片润湿张力试验方法。经添加表面助剂改性之后所获得的片材的表面张力检测结果为28.6mN/m，而原来聚苯乙烯片材表面张力为33mN/m。将上述片材采用热成型加工成食品包装容器，在容器中装入酸奶放至15°C，采用统一的倾倒方法，以倾倒后杯中的酸奶挂壁率对粘杯壁、杯膜程度进行衡量。倾倒方法掀开酸奶盖膜后，将杯倾斜至90°30s，再将酸奶杯倾斜至180°30s结束，检测结果为原味酸奶挂壁率下降40.1%，果味酸奶挂壁率下降了40.8%。本实施例的这种改性材料还可以被应用在其他黏度较高的食品的包装材料上，例如果酱。以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本发明保护的范围。权利要求1.一种低表面张力聚苯乙烯材料，其由如下重量份的原料制备而成聚苯乙烯1000聚二甲基硅氧烷5-25聚四氟乙烯5-40。2.—种如权利要求1中所述的低表面张力聚苯乙烯材料的原料配备方法，包括如下步骤按重量称取所需聚苯乙烯原料粒子、聚二甲基硅氧垸和聚四氟乙烯；将聚苯乙烯原料加入高速混料机中，开机混料，再将聚二甲基硅氧烷缓慢倒入聚苯乙烯原料中，混合2-20min;将聚四氟乙烯分3-5次倒入混料机中，与均匀混合聚二甲基硅氧烷的聚苯乙烯原料继续混合3-30min。3.—种采用如权利要求2中所述的方法配备的原料生产低表面张力聚苯乙烯材料的方法，包括如下步骤(1)双螺杆挤出机开机预热；(2)设定挤出机各加热段温度温度范围30-240°C，喂料区温度30-50。C，机身温度100-240°C，机头温度180-240°C;(3)设定螺杆转速为50-150r/min;(4)将均匀混合了两种表面助剂聚二甲基硅氧垸和聚四氟乙烯的聚苯乙烯混合粒子加入双螺杆挤出机料斗中；(5)将挤出的聚苯乙烯线料经过10-4(TC水槽进行冷却。4.如权利要求3所述的方法，进一步包括如下步骤(6)使用切粒机将冷却的聚苯乙烯线料切成粒子。5.如权利要求4所述的方法，进一步包括如下步骤(7)低表面张力聚苯乙烯原料粒子进行包装。6.—种采用如权利要求3-5之一所述的方法制备的低表面张力聚苯乙烯材料生产低表面张力聚苯乙烯片材的方法，包括如下步骤(1)塑料片材挤出机开机预热；(2)设定塑料片材挤出机各加热段温度温度范围130-240°C，料筒温度130-240。C，模头温度160-240°C;(3)设定冷却辊的温度范围为40-6(TC;(4)将前述低表面张力聚苯乙烯材料加入塑料片材挤出机料斗中；(5)模口挤出片材；(6)三辊冷却定型；(7)切边；(8)收巻。7.—种食品包装材料，采用如权利要求6所述的方法获得的低表面张力聚苯乙烯片材加工而成。8.根据权利要求7所述的食品包装材料，所述食品包装材料由所述低表面张力聚苯乙烯片材热成型加工而成。9.根据权利要求7或8所述的食品包装材料，所述食品包装材料为液态食品包装容器。10.根据权利要求9所述的食品包装材料，所述食品包装材料为酸奶包装容器。全文摘要一种低表面张力聚苯乙烯材料，其由如下重量份的原料制备而成聚苯乙烯1000；聚二甲基硅氧烷5-25；聚四氟乙烯5-40。本发明在聚苯乙烯材料中采用共混的方式在聚苯乙烯体系中引入两种适量的低表面张力值的表面助剂，引入的两种低表面张力值的表面助剂为食品级，具有绝对的安全性；而且成本低。本发明还提供了一种低表面张力聚苯乙烯材料的原料配备方法，还涉及一种生产低表面张力聚苯乙烯材料的方法，尤其是一种生产低表面张力聚苯乙烯片材的方法，更涉及一种利用低表面张力聚苯乙烯片材加工而成的食品包装材料。这些方法除了能降低聚苯乙烯材料的表面张力值，从而降低酸奶在聚苯乙烯材料表面的黏附程度的效果之外，还具有操作方法简便的优点。文档编号B65D65/00GK101381496SQ200810172638公开日2009年3月11日申请日期2008年11月6日优先权日2008年11月6日发明者刘卫星,雪白,胡新宇,郭利春,韩永生申请人:内蒙古蒙牛乳业(集团)股份有限公司