一種利用改性聚丙烯制備的高性能塑料編織袋

王仁龍 整理

一、概述

塑料編織袋按主要材料構成為聚丙烯袋、聚乙烯袋。其主要生產工藝是利用塑料原料經擠出薄膜、切割、單向拉伸為扁絲，經過經緯編織得到產品，一般稱為編織袋。塑料編織袋按縫制方法分為縫底袋、縫邊底袋。目前廣泛應用于肥料、化工產品等物品的包裝材料。

為了響應國家的號召，提高產品的環保能力，需要減少塑料編織袋內的塑料成分用量，同時添加可降解的物質，便于被丟棄到自然環境內的塑料編織袋的降解，但是可降解材料，如木粉，添加到塑料編織袋的原材料內后，編織袋的力學性能會發生顯著的下降，導致編織袋容易破裂，且耐撕扯的能力較差。

本文介紹了一種利用改性聚丙烯制備的高性能塑料編織袋，克服了現有技術的不足，通過對聚丙烯原料進行改性，對編織袋的生產原料進行改進，提高了添加木粉后的編織袋的力學性能。

二、技術方案

一種利用改性聚丙烯制備的高性能塑料編織袋，由以下重量份的原料制備而成：改性聚丙烯顆粒70-80份、硅烷偶聯劑3-5份、活化木粉10-20份、抗氧劑1-2份、潤滑劑2-4份、增韌劑2-3份，制備方法包括以下步驟：將改性聚丙烯顆粒70-80份、硅烷偶聯劑3-5份、活化木粉10-20份、抗氧劑1-2份、潤滑劑2-4份、增容劑2-3份置于離心攪拌機中100-120℃攪拌10-30 min，然后送入扁絲拉絲機，扁絲拉絲機的塑化溫度為210-240℃，塑化完畢后擠出，冷卻至35℃以下，經刀片切割成胚絲，將胚絲加熱軟化，然后牽引拉伸成扁絲；接著將扁絲按50-60根/100mm經緯密編織，然后以縫合針距為5-10針/mm進行縫合，編織成高性能塑料編織袋。

所述的改性聚丙烯顆粒的制備方法包括以下步驟：首先，將聚丙烯顆粒浸入30-50℃的堿性溶液中浸泡30-40 min，撈出水洗，得到堿化聚丙烯顆粒，然后將堿化聚丙烯顆粒與氨基硅烷偶聯劑進行表面改性反應，得到改性聚丙烯顆粒。

所述的活化木粉的制備方法為：將干燥的木粉放入含有催化劑、乙二醇、碳納米管、丙烯酸的水溶液中浸漬1-3 h，然后取出加熱，進行聚合反應，得到活化木粉。

所述的催化劑、乙二醇、碳納米管、丙烯酸和水的質量比為1:3-5:5:30-50:70。

所述的催化劑為過硫酸鉀。

所述的增韌劑使用以下重量份的原料制備而成：丙烯酸酯接枝苯乙烯30-40份、聚乙二醇8-15份、氯化銨1-3份。

所述的增韌劑的制備方法包括以下步驟：將聚乙二醇溶解于水中，形成5-8wt%的水溶液，然后加入丙烯酸酯接枝苯乙烯攪拌混合均勻，加熱至50-70℃，然后加入氯化銨，攪拌反應8-10 h，過濾、烘干，得到增韌劑。在增韌劑的制備過程中，氯化銨起催化作用，能夠催化聚乙二醇和丙烯酸酯接枝苯乙烯中的活性雙鍵與羥基發生縮酮反應，使聚乙二醇結合在丙烯酸酯接枝苯乙烯的表面。

三、有益效果

1.本技術通過使用堿液對聚丙烯顆粒的表面進行處理，使聚丙烯顆粒的表面得到活化，形成大量的羥基官能團，使聚丙烯顆粒能夠與氨基硅烷偶聯劑進行交聯，在聚丙烯顆粒的表面形成大量的羥基和氨基，使改性聚丙烯顆粒在制備塑料編織袋的過程中，聚丙烯攜帶的羥基和氨基能夠促進其與活化木粉的相容性，使該塑料編織袋的結構強度得到提高，避免了木粉與聚丙烯混合制備的材料容易出現裂紋和斷裂的問題。

2.本技術通過浸漬法，使用乙二醇、碳納米管、丙烯酸對木粉進行活化，使木粉能夠有效的吸收乙二醇和丙烯酸，使聚合反應后的木粉內部的結構強度得到了提升，同時木粉的表面形成大量的含氧官能團和包覆的碳納米管，能夠與硅烷偶聯劑發生偶聯反應，提高了木粉與聚丙烯基體的結合強度，提高了編織袋的力學性能。

3.本技術的增韌劑通過使用聚乙二醇與丙烯酸酯接枝苯乙烯進行反應，在氯化銨的催化作用下，使聚乙二醇與丙烯酸酯接枝苯乙烯進行結合，使丙烯酸酯接枝苯乙烯的表面形成了大量的含氧官能團（醚基、酯基），使增韌劑在聚丙烯的基體內能與木粉和聚丙烯基體產生強電子吸引作用，提高了編織袋的強度。

四、具體實施方式

實施例1

將聚丙烯顆粒浸入40℃10wt%的氫氧化鈉堿性溶液中浸泡40 min，撈出水洗，得到堿化聚丙烯顆粒，然后將100 kg堿化聚丙烯顆粒與25 kg氨基硅烷偶聯劑進行表面改性反應，得到改性聚丙烯顆粒。

將干燥的木粉放入含有催化劑過硫酸鉀、乙二醇、碳納米管、丙烯酸的水溶液中浸漬1 h，其中，催化劑過硫酸鉀、乙二醇、碳納米管、丙烯酸和水的質量比為1:3-5:5:30-50:70，然后取出加熱，進行聚合反應，得到活化木粉。

將聚乙二醇8 kg溶解于水中，形成5wt%的水溶液，然后加入30 kg丙烯酸酯接枝苯乙烯攪拌混合均勻，加熱至60℃，然后加入1 kg氯化銨，攪拌反應8 h，過濾、烘干，得到增韌劑。

將改性聚丙烯顆粒70 kg、硅烷偶聯劑3 kg、活化木粉10 kg、抗氧劑1 kg、潤滑劑2 kg、增容劑2 kg置于離心攪拌機中110℃攪拌10 min，然后送入扁絲拉絲機，扁絲拉絲機的塑化溫度為220℃，塑化完畢后擠出，冷卻至25℃，經刀片切割成胚絲，將胚絲加熱軟化，然后牽引拉伸成扁絲，牽引拉伸成扁絲的速度為200 m/min，拉伸倍數為6倍；接著將扁絲按60根/100mm經緯密編織，然后以縫合針距為10針/mm進行縫合，編織成高性能塑料編織袋。

實施例2

將聚丙烯顆粒浸入50℃10wt%的氫氧化鈉堿性溶液中浸泡30 min，撈出水洗，得到堿化聚丙烯顆粒，然后將100 kg堿化聚丙烯顆粒與25 kg氨基硅烷偶聯劑進行表面改性反應，得到改性聚丙烯顆粒。

將干燥的木粉放入含有催化劑過硫酸鉀、乙二醇、碳納米管、丙烯酸的水溶液中浸漬2 h，其中，催化劑過硫酸鉀、乙二醇、碳納米管、丙烯酸和水的質量比為1:3-5:5:30-50:70，然后取出加熱，進行聚合反應，得到活化木粉。

將聚乙二醇12 kg溶解于水中，形成8wt%的水溶液，然后加入40 kg丙烯酸酯接枝苯乙烯攪拌混合均勻，加熱至70℃，然后加入3 kg氯化銨，攪拌反應10 h，過濾、烘干，得到增韌劑。

將改性聚丙烯顆粒80 kg、硅烷偶聯劑4 kg、活化木粉20 kg、抗氧劑2 kg、潤滑劑4 kg、增容劑3 kg置于離心攪拌機中120℃攪拌30 min，然后送入扁絲拉絲機，扁絲拉絲機的塑化溫度為240℃，塑化完畢后擠出，冷卻至25℃，經刀片切割成胚絲，將胚絲加熱軟化，然后牽引拉伸成扁絲，牽引拉伸成扁絲的速度為200 m/min，拉伸倍數為5.8倍；接著將扁絲按60根/100mm經緯密編織，然后以縫合針距為10針/mm進行縫合，編織成高性能塑料編織袋。

對比例1

與實施例1的區別在于，將生產編織袋的改性聚丙烯顆粒替換為等質量的聚丙烯顆粒。

對比例2

與實施例1的區別在于，將生產編織袋的活 化木粉替換為等質量的木粉。

對比例3

與實施例1的區別在于，將生產編織袋的增韌劑替換為等質量的丙烯酸酯接枝苯乙烯。

將實施例1-2和對比例1-3中的編織袋根據GB/T8946中方法，測試力學性能，結果如下表。

由以上數據可知，本技術的高性能塑料編織袋通過使用改性聚丙烯，使聚丙烯與活化木粉的結合強度的到了顯著的提升提高了編織袋的力學性能，而增韌劑有效的提高了編織袋的強度，使該編織袋避免了縫邊和縫底容易破裂的問題。

本技術專利信息：

申請號：CN202110286768.X

申請日：2021.03.17

公開（公告）號：CN113045835A

公開（公告）日：2021.06.29

IPC分類號：C08L23/36；C08L97/02；C08L87/00； C08K3/04

實施例1 實施例2 對比例1 對比例2 對比例3 經向拉斷力N/50mm 634647435461549 緯向拉斷力N/50mm 596605418438510 縫邊向拉斷力N/50mm 348347314438510 縫底向拉斷力N/50mm 328330284263245