本发明属于聚烯烃复合材料
技术领域：
，具体是一种包装袋用高强度聚烯烃复合材料及其制备方法。
背景技术：
：聚烯烃复合材料广泛应用于汽车、家电和包装等行业。经过改性和加工的聚烯烃复合材料在各方面的使用性能上可以满足正常使用要求。然而，聚烯烃复合材料在高温加工和使用过程中，会不同程度地释放出含某些难闻气味或对人体健康有害的挥发性物质，该问题已经引起政府、国内外各大生产企业和树脂生产厂家的关注。因此，低气味聚烯烃复合材料的技术开发具有绿色环保的现实意义。石墨烯纳米复合材料是以聚合物基体为连续相，以石墨烯作为分散相，通过适当的制备方法将石墨烯均匀地分散于聚合物基体材料，形成含有纳米尺寸材料的复合体系。石墨烯纳米复合材料不仅具有纳米材料的表面效应、量子尺寸效应，而且将纳米填料的刚性、尺寸稳定性、热稳定性与聚合物的韧性、加工性、介电性能糅合在一起从而产生许多优异性能。石墨烯纳米复合材料主要的聚合物基体有：尼龙-6、聚碳酸酯、环氧树脂、聚氨酯，聚苯乙烯，聚甲基丙烯酸甲酯，苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物等。而关于石墨烯/聚烯烃复合材料的研究报道较少。公开号为cn104926960a的发明专利，公开了一种通过原位聚合工艺制备石墨烯/氯化镁为载体的双烯烃聚合催化剂的方法。公开号为cn105504469a的发明专利，公开了一种通过溶液复合工艺制备石墨烯/聚烯烃弹性体母料、石墨烯抗静电复合材料的制备方法。但是，原位聚合工艺和溶液复合工艺都具有排放高、效率低、不易规模化的缺点。公开号为cn104098816a的发明专利，提出一种聚烯烃/石墨烯纳米复合材料及其制备方法，该方法中石墨烯的官能化修饰方法相对而言制备工序繁多，改性效率低，成本相对较高昂；公开号为cn105570560a的发明专利，提到一种石墨烯增强导热性复合聚烯烃管材，公开号为cn103739929a的发明专利中提出一种电缆用含石墨烯的聚烯烃高半导电屏蔽料及其制备方法，这两个专利中均采用熔融复合工艺，但制备得到的复合材料的分散效果不佳，也不易直接实现聚烯烃基石墨烯复合材料的工业化制备及应用。聚丙烯材料的刚性较高，但是冲击强度，尤其是低温冲击强度低；高密度聚乙烯材料的化学稳定性能好，韧性较好，但相对于聚丙烯而言，其刚性较差，耐热温度较低，表面光洁度低，容易变形，易应力开裂且表面硬度低。因此常常需要对这两种材料进行改性，以实现特定的应用目的。含有聚乙烯、聚丙烯和橡胶的聚烯烃组合物一直以来受到广泛关注，通过多种组分的搭配，可以实现刚性和韧性等性质的优化，从而满足特定产品需要。目前，这类组合物被应用于汽车、包装以及器皿等多个领域。技术实现要素：本发明要解决的技术问题是提供一种包装袋用高强度聚烯烃复合材料及其制备方法，通过用石墨烯增强改性聚烯烃材料，希望得到增强并使之具有优越的聚烯烃复合材料；该制备方法能够有效降低生产获得的聚烯烃复合材料的气味，不改变聚烯烃复合材料的原性能，且方法简单，生产成本低，便于工业应用。为了解决上述的问题本发明的采用的技术以及方法如下：一种包装袋用高强度聚烯烃复合材料，包括以下重量份数的原料：聚烯烃基体60-80份、功能化石墨烯10-15份、聚烯烃弹性体10-20份、玻璃纤维3-6份、偶联剂1-3份、抗氧剂0.5-1份。进一步地，所述聚烯烃基体选自无规共聚聚丙烯(ppr)、高密度聚乙烯中一种或两种。进一步地，所述聚烯烃弹性体为乙烯-辛烯共聚物(poe)。进一步地，所述偶联剂选自铬络合物偶联剂、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或其它偶联剂中的一种。进一步地，所述抗氧剂选自四(β-(3,5(3,5(3,5-二叔丁基4-羟基苯)丙酸)季戊四醇酯(1010)、双(2,4(2,4-二叔丁基苯)季戊四醇二亚磷酸酯(626)、硫代二丙酸二月桂酯(dltp)中的一种或多种。进一步地，所述功能化石墨烯由改性氧化石墨烯的还原方法得到，改性氧化石墨烯的还原方法为：将冷冻干燥的改性氧化石墨烯分散在二甲苯和正己烷有机相中，加入草酸和硼氢化钠还原剂，得到一定还原程度的石墨烯，再冷冻、干燥即可；其中还原剂的添加量为改性氧化石墨烯质量的0.1-2.0倍。进一步地，一种包装袋用高强度聚烯烃复合材料的制备方法，具体步骤如下：s1、将聚烯烃基体60-80份与功能化石墨烯10-15份进行高速预混，得到预混物料；s2、将步骤s1的预混物料与聚烯烃弹性体10-20份、玻璃纤维3-6份、偶联剂1-3份、抗氧剂0.5-1份共混，得到混合物料；s3、将步骤s2所述混合物料放入微波加热反应器中，微波加热温度160-280℃，反应3-600s，微波加热的条件为：微波功率为50-8000w，微波频率为500-270000mhz；得到预制料；s4、将预制料加入吹膜机中，加热吹出、冷却、压边制得包装袋用高强度聚烯烃复合材料。进一步地，所述步骤s3中微波加热温度160-260℃，反应10-400s。进一步地，所述步骤s3中微波加热的条件为：微波功率为300-6000w，微波频率为700-240000mhz。进一步地，所述步骤s4中加热温度为220-240。本发明通过聚烯烃基体和功能化石墨烯混合，然后加入玻璃纤维、偶联剂和抗氧剂，采用微波加热的方式，通过对微波功率、微波频率、微波加热温度和微波加热时间进行合理调控，使热量能够渗透到聚烯烃大分子内部，避免局部过热导致不必要的过度反应，进而有效减少在生产聚烯烃复合材料时聚烯烃或添加剂分解为有气味的小分子化合物的量，明显地降低聚烯烃复合材料的气味；制备出了含有石墨烯的包装袋用高强度聚烯烃复合材料，通过功能化石墨烯改善了石墨烯和聚烯烃的相容性，提高了聚烯烃复合材料的弯曲强度、缺口冲击强度、拉伸强度、断裂强度力学性能；使得聚烯烃复合材料的耐磨、弯曲、缺口冲击、断裂、热稳定等性能优良，而且开辟了含有纳米石墨烯材料的新的应用领域，可应用于包装材料等各种领域中；本发明的制备方法中石墨烯用量少，制备方法简单，成本低，绿色环保，不会对聚烯烃复合材料的性能造成影响又容易实施。通过用石墨烯增强聚烯烃材料，得到增强并使之具有优越的耐磨性能的聚烯烃复合材料；具有很高的常温和低温缺口冲击强度，尤其是低温缺口冲击强度，且刚韧平衡性能优异；添加选用玻璃纤维作为增强材料可以有效地改善材料的综合力学性能，同时降低成本，所述玻璃纤维的种类没有特别的限定，可以为本领域常见的聚烯烃复合材料中的玻璃纤维，优选地，所述玻璃纤维的纤维直径为10-14μm，线密度为800-1200特克斯，例如无捻粗纱。具体实施方式下面对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定；本发明技术方案一种包装袋用高强度聚烯烃复合材料包括以下重量份数的原料：聚烯烃基体60-80份、功能化石墨烯10-15份、聚烯烃弹性体10-20份、玻璃纤维3-6份、偶联剂1-3份、抗氧剂0.5-1份。所述聚烯烃基体选自无规共聚聚丙烯(ppr)、高密度聚乙烯中一种或两种。所述聚烯烃弹性体为乙烯-辛烯共聚物(poe)。所述偶联剂选自铬络合物偶联剂、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或其它偶联剂中的一种。所述抗氧剂选自四(β-(3,5(3,5(3,5-二叔丁基4-羟基苯)丙酸)季戊四醇酯(1010)、双(2,4(2,4-二叔丁基苯)季戊四醇二亚磷酸酯(626)、硫代二丙酸二月桂酯(dltp)中的一种或多种。所述功能化石墨烯由改性氧化石墨烯的还原方法得到，改性氧化石墨烯的还原方法为：将冷冻干燥的改性氧化石墨烯分散在二甲苯和正己烷有机相中，加入草酸和硼氢化钠还原剂，得到一定还原程度的石墨烯，再冷冻、干燥即可；其中还原剂的添加量为改性氧化石墨烯质量的0.1-2.0倍。实施例1本实施例一种包装袋用高强度聚烯烃复合材料的制备方法，具体步骤如下：s1、将聚烯烃基体选自无规共聚聚丙烯(ppr)60份与功能化石墨烯10份进行高速预混，得到预混物料；s2、将步骤s1的预混物料与聚烯烃弹性体10份、玻璃纤维3份、偶联剂1份、抗氧剂0.5份共混，得到混合物料；s3、将步骤s2所述混合物料放入微波加热反应器中，微波加热温度200℃，反应200s，微波加热的条件为：微波功率为1000w，微波频率为250000mhz；得到预制料；s4、将预制料加入吹膜机中，加热吹出、冷却、压边制得包装袋用高强度聚烯烃复合材料，加热温度为220。实施例2本实施例一种包装袋用高强度聚烯烃复合材料的制备方法，具体步骤如下：s1、将聚烯烃基体选用高密度聚乙烯70份与功能化石墨烯12份进行高速预混，得到预混物料；s2、将步骤s1的预混物料与聚烯烃弹性体15份、玻璃纤维5份、偶联剂2份、抗氧剂0.8份共混，得到混合物料；s3、将步骤s2所述混合物料放入微波加热反应器中，微波加热温度250℃，反应400s，微波加热的条件为：微波功率为3000w，微波频率为50000mhz；得到预制料；s4、将预制料加入吹膜机中，加热吹出、冷却、压边制得包装袋用高强度聚烯烃复合材料，加热温度为230。实施例3本实施例一种包装袋用高强度聚烯烃复合材料的制备方法，具体步骤如下：s1、将聚烯烃基体选用无规共聚聚丙烯(ppr)和高密度聚乙烯80份与功能化石墨烯15份进行高速预混，得到预混物料；s2、将步骤s1的预混物料与聚烯烃弹性体20份、玻璃纤维6份、偶联剂3份、抗氧剂1份共混，得到混合物料；s3、将步骤s2所述混合物料放入微波加热反应器中，微波加热温度230℃，反应80s，微波加热的条件为：微波功率为6000w，微波频率为800mhz；得到预制料；s4、将预制料加入吹膜机中，加热吹出、冷却、压边制得包装袋用高强度聚烯烃复合材料，加热温度240。实施例4本实施例一种包装袋用高强度聚烯烃复合材料的制备方法，具体步骤如下：s1、将聚烯烃基体选用高密度聚乙烯80份与功能化石墨烯10份进行高速预混，得到预混物料；s2、将步骤s1的预混物料与聚烯烃弹性体20份、玻璃纤维3份、偶联剂1份、抗氧剂0.5份共混，得到混合物料；s3、将步骤s2所述混合物料放入微波加热反应器中，微波加热温度160℃，反应10s，微波加热的条件为：微波功率为4500w，微波频率为2000mhz；得到预制料。s4、将预制料加入吹膜机中，加热吹出、冷却、压边制得包装袋用高强度聚烯烃复合材料，加热温度为220。实施例5本实施例一种包装袋用高强度聚烯烃复合材料的制备方法，具体步骤如下：s1、将聚烯烃基体60份与功能化石墨烯15份进行高速预混，得到预混物料；s2、将步骤s1的预混物料与聚烯烃弹性体10份、玻璃纤维6份、偶联剂3份、抗氧剂1份共混，得到混合物料；s3、将步骤s2所述混合物料放入微波加热反应器中，微波加热温度250℃，反应80s，微波加热的条件为：微波功率为2000w，微波频率为200000mhz；得到预制料；s4、将预制料加入吹膜机中，加热吹出、冷却、压边制得包装袋用高强度聚烯烃复合材料，加热温度为240。对比例1将实施例1中的偶联剂改为普通偶联剂，不使用抗氧剂，在步骤s3中微波加热反应器改为传统反应罐(电加热)中，其他原料和制备方法不变。对比例2将实施例2中的功能化石墨烯改为未改性的氧化石墨烯，不使用抗氧剂，在步骤s3中微波加热反应器改为传统反应罐(电加热)中，其他原料和制备方法不变。对比例3将实施例3中的功能化石墨烯改为未改性的氧化石墨烯，不使用偶联剂，在步骤s3中微波加热反应器改为传统反应罐(电加热)中，其他原料和制备方法不变。对比例4将实施例4中的不使用功能化石墨烯，在步骤s3中微波加热反应器改为传统反应罐(电加热)中，其他原料和制备方法不变。对比例5将实施例5中的不使用玻璃纤维，在步骤s3中微波加热反应器改为传统反应罐(电加热)中，其他原料和制备方法不变。测试例对实施例1-5和对比例1-5制备得到的聚烯烃复合材料进行性能测试，结果如表所示。分别参照如下方法进行：按照jb/t9226-2008标准，力学性能(gb1040-79)，热稳定性(gb/t14837-1993)的测试，结果如下：表1实施例1-5和对比例1-5制备的聚烯烃复合材料性能参数对本发明实施例1-5和对比例1-5制得的聚烯烃复合材料采用以下标准进行气味评估：将聚烯烃复合材料放入专用的气味瓶，密封好气味瓶后放入80℃的鼓风烘箱中恒温存放2h；随后取出气味瓶置于室温中并冷却至30℃，气味评估人员迅速横移开气味瓶的盖子(盖子不能提起)并进行气味评估；每个试样需要5名气味评估员按表1的气味等级评价标准进行气味评估。表2气味试验评价标5名气味评估员评级中的最大值减去最小值小于1.5时，那么气味级数为5名气味评估人员评级的平均数。平均级数可约至0.5级，具体规则如下：当平均级数小数点后的值小于0.25时，舍去小数点后的值(如3.22取3.0)；当平均级数小数点后的值大于或等于0.25且小于0.75时，小数点后的值约至0.5(如3.33或3.73取3.5)；当平均级数小数点后的值大于或等于0.75时，数值进一位(如3.77取4.0)；5名气味评估员评级中的最大值减去最小值为1.5时，除去最大值和最小值后，求剩下三个值的平均值；5名气味评估员评级中的最大值减去最小值大于1.5时，气味等级需要重新评估。实验效果如表3所示；表3为本发明实施例1-5和对比例1-5制得的聚烯烃复合材料的气味评级数据实施案例微波功率/w微波频率/mhz温度/℃时间/s气味/级实施例110002500002002003.0实施例23000500002504002.6实施例36000800230802.7实施例445002000160102.9实施例520002000002002002.8对比例12002004.1对比例22504003.9对比例3230803.8对比例4160104.5对比例52002004.2以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。当前第1页1 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