專利名稱：：食品級聚丙烯復合材料及其制備方法與用途的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種聚烯烴復合材料，具體的說涉及一種食品級聚丙烯復合材料及其制備方法與用途；屬于新型材料
技術領域：
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背景技術：
：聚丙烯通常為半透明無色固體，無臭無毒。由于結構規(guī)整而高度結晶化，故熔點高達167°C，耐熱，制品可用蒸汽消毒是其突出優(yōu)點。密度為0.90g/cm3，是最輕的通用塑料。耐腐蝕，抗張強度可以達到30MPa，強度、剛性和透明性都比聚乙烯好。聚丙烴是以石油為原料制備而成的高分子材料，石油又是目前人類賴以生存的主要能源，而地球上的石油資源畢竟是有限的，因此，節(jié)約石油資源是世界各國都在關注的大問題。為了擴大聚丙烯的應用范圍并降低成本，可以對其進行改進，將CaCO3填充到聚丙烯中，可以大幅度的提高基體的綜合性能。聚丙烯與CaCO3的組成、結構和性能相差甚遠，二者之間的相容性差，復合后雖然剛性可以提高，但強度尤其是韌性卻明顯下降，CaCO3填充量越大，下降的越顯著，嚴重地影響聚丙烯復合材料的應用和發(fā)展。中國專利申請(公開號CN1502653A)涉及一種聚烯烴/無機粉料復合材料的補強增韌材料與用途，具體公開了利用活化劑處理無機粉體，使無機粉體表面包覆一層能與聚烯烴產生較好親合性的膜，與聚烯烴復合時可形成均勻分散穩(wěn)定體系。在無機粉體填充量高達50wt%以上情況下，雖然該復合材料具有較好的力學性能，其中沖擊強度比基體樹脂最高可提高3-5倍。但是該復合材料降解性能較差，用其生產餐飲具環(huán)保性能較差，不符合衛(wèi)生標準。
發(fā)明內容本發(fā)明目的在于針對現有技術所存在的缺陷，提供一種不僅力學性能好，成本較低；而且降解性能好，具有較高環(huán)保性能的食品級聚丙烯復合材料。本發(fā)明的上述目的可以通過下列技術方案來實現的一種食品級聚丙烯復合材料，該復合材料由以下質量百分比的成分組成聚丙稀48-78wt%；食品級添加劑碳酸鈣20_50wt%；食品級加工助劑0.5-2wt%；食品級著色劑0-l.Owt%；其中所述的食品級標準為以干基計含量為98.0-100%，干燥失重≤2.0%,酸不溶物含量≤0.2%,氟化物含量^0.005%，堿金屬及鎂鹽含量≤1.0%，砷金屬含量彡3.Omg/kg，鉛金屬含量≤3.Omg/kg。本發(fā)明在剛性粒子增韌理論指導下，成功地解決了這一問題。在食品級添加劑碳酸鈣填充量高達50wt%的情況下，復合材料的剛性、硬度等力學性能均得以提高，但沖擊強度稍有減少，降低材料成本10-30%，又符合衛(wèi)生標準，填充食品級添加劑碳酸鈣餐飲具較傳統(tǒng)餐具更容易降解。本發(fā)明的另一個目的是在GMP(GoodManufacturingPractice)與HACCP(HazardAnalysisandCriticalControlPoint)條件下，提供一種食品級添加劑碳酸鈣含量為20-50wt%高強度高硬度的食品級聚丙稀復合材料制備餐飲具。在上述的食品級聚丙烯復合材料中，該復合材料由以下優(yōu)選質量百分比的成分組成聚丙稀53-73wt%；食品級添加劑碳酸鈣25_45wt%；食品級加工助劑0.6-1.5wt%；食品級著色劑0-l.0wt%。在上述的食品級聚丙烯復合材料中，該復合材料由進一步的優(yōu)選質量百分比的成分組成聚丙稀58-68wt%；食品級添加劑碳酸鈣30_40wt%；食品級加工助劑0.8-1.2wt%；食品級著色劑0-l.Owt%。其中采用的聚丙烯符合21CFR177.1520標準，該標準如表1所示表1本發(fā)明采用的聚丙烯復合的標準<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>在上述的食品級聚丙烯復合材料中，所述的食品級加工助劑為食品級石蠟、烴蠟、微晶石蠟、硬脂酸、硬脂酸鈣中的一種或多種。在上述的食品級聚丙烯復合材料中，所述的食品級著色劑為食品級群青、二氧化鈦中的一種或兩種。本發(fā)明的食品級聚丙烯復合材料在符合GMP與HACCP條件下，可以按照本領域的常用方法制成各種成型餐飲具。例如，先按上述質量百分比將食品級添加劑碳酸鈣，聚丙烯樹脂、食品級加工助劑、食品級著色劑(根據餐飲具要求選擇加入或不加)加入高速混合機內，以475-950r/min的轉速攪拌下，在高速混合機內同時活化與混合，再用單螺桿擠出機或雙螺桿擠出機制備成母粒或專用料，用母粒或專用料即可生產各種餐飲具；還可以將混好的料直接用錐型雙螺桿擠出機生產餐飲具。食品級添加劑碳酸鈣的粒徑為325-2250目，優(yōu)選為400-1800目，最佳優(yōu)選為600-1250目。添加量的多少取決餐飲具使用性能要求，但從抗沖擊強度來說，最佳填充量為30-40wt%。加工助劑的選擇和用量主要取決于食品級聚丙烯樹脂的性能和食品添加劑碳酸鈣填充量。例如一種制備方法包括以下步驟在符合GMP與HACCP條件下，將食品級添加劑碳酸鈣、聚丙烯樹脂、食品級加工助劑、食品級著色劑(根據餐飲具要求選擇加入量或不加)按上述比例加入高速混合機內，通過高速混合機混合15-30分鐘，溫度達到75-125°C，制得混合料；將混合料造粒，制成母粒，使得母粒中食品級添加劑碳酸鈣含量為70_80wt%；生產餐飲具時，根據餐飲具性能要求，與剩余部分的食品級聚丙烯純樹脂，混合后用成型設備成型為餐飲具。另一種制備方法包括以下步驟在符合GMP與HACCP條件下，將食品級添加劑碳酸鈣、聚丙烯樹脂、食品級加工助劑、食品級著色劑(根據餐飲具要求選擇加入量或不加)按上述比例加入高速混合機內，通過高速混合機混合15-30分鐘，溫度達到75-125°C，制得混合料；再造粒(例如用單或雙螺桿擠出機擠出造粒)制成專用料，用該專用料生產各種餐飲具。還有一種制備方法包括以下步驟在符合GMP與HACCP條件下，將食品級添加劑碳酸鈣、聚丙烯樹脂、食品級加工助劑、食品級著色劑(根據餐飲具要求選擇加入量或不加)按上述比例加入高速混合機內，通過高速混合機混合15-30分鐘，溫度達到65-100度，制得混合料；直接生產餐飲具。本發(fā)明具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明用食品級添加劑碳酸鈣與聚丙稀復合不僅可以減少聚丙稀的用量，節(jié)約石油資源，還可以降低成本，改善和提高材料的性能。而且食品級添加劑碳酸鈣填充量情況下是非常容易降解，在焚燒時才可降低發(fā)熱量，容易充分燃燒，焚燒時化為粉末不滴油，不冒黑煙，無二次公害產生，且不損傷焚化爐，在治理“白色污染”方面必將發(fā)揮更大的作用。這符合環(huán)保產品的要求。2、本發(fā)明的食品級聚丙烯復合材料及其制成的餐飲具力學性能較好，成本較低，填充食品級添加劑碳酸鈣的餐飲具較傳統(tǒng)餐具更加符合衛(wèi)生標準，容易降解。具體實施例方式下面通過具體實施例，對本發(fā)明的技術方案作進一步具體的說明；但是本發(fā)明并不限于這些實施例。實施例1在符合GMP與HACCP條件下，取78Kg粒徑為800目的食品級添加劑碳酸鈣、1.2Kg食品級石蠟、0.8Kg食品級硬脂酸鈣、20Kg符合21CFR177.1520標準的聚丙烯樹脂放入高速混合機，在溫度為75-125°C的條件下，以475-950r/min的轉速攪拌15-30min后待用。將上述混合料用雙螺桿擠出機造粒，螺桿溫度為180-230°C，制得母粒。將制得的75Kg母粒與75Kg聚丙烯樹脂混合均勻，用注塑機注塑成餐飲具，餐飲具成品中碳酸鈣含量為39wt%，聚丙烯總含量為60wt%。餐飲具制品按美國FDA使用的食品模擬物進行遷移試驗，各項性能指標均達標。實施例2在符合GMP與HACCP條件下，取26.5Kg粒徑為600目食品級添加劑碳酸鈣、0.3Kg食品級硬脂酸鈣、0.2Kg食品級硬脂酸、73Kg符合21CFR177.1520標準的聚丙烯樹脂、0.IKg食品級著色劑二氧化鈦，放入高速混合機內，在溫度為75-105°C的條件下以475-950r/min的轉速攪拌10-25min后待用。將上述混合料用雙螺桿擠出機造粒，螺桿溫度為180_230°C，制得母粒。將制得的母粒用制備成餐飲具，餐飲具成品中碳酸鈣中碳酸鈣含量為26.5wt%,聚丙烯總含量為73wt%。制品按美國FDA使用的食品模擬物進行遷移試驗，各項性能指標均達標。實施例3在符合GMP與HACCP條件下，取22.5Kg粒徑為1000目食品級添加劑碳酸鈣、0.5Kg食品級烴蠟、77Kg符合21CFR177.1520標準的聚丙烯樹脂、0.05Kg食品級著色劑群青，放入高速混合機內，在溫度為65-100的條件下以475-950r/min的轉速攪拌10-20min后待用。將制得的混合料制備成餐飲具，餐飲具成品中碳酸鈣含量為22.5wt%，聚丙烯總含量為77wt%。制品按美國FDA使用的食品模擬物進行遷移試驗，各項性能指標均達標。本發(fā)明中所描述的具體實施例僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬
技術領域：
的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。盡管對本發(fā)明已作出了詳細的說明并引證了一些具體實施例，但是對本領域熟練技術人員來說，只要不離開本發(fā)明的精神和范圍可作各種變化或修正是顯然的。權利要求一種食品級聚丙烯復合材料，該復合材料由以下質量百分比的成分組成聚丙稀48-78wt％；食品級添加劑碳酸鈣20-50wt％；食品級加工助劑0.5-2wt％；食品級著色劑0-1.0wt％；其中所述的食品級標準為以干基計含量為98.0-100％，干燥失重≤2.0％，酸不溶物含量≤0.2％，氟化物含量≤0.005％，堿金屬及鎂鹽含量≤1.0％，砷金屬含量≤3.0mg/kg，鉛金屬含量≤3.0mg/kg。2.根據權利要求1所述的食品級聚丙烯復合材料，其特征在于該復合材料由以下質量百分比的成分組成聚丙稀53-73wt%；食品級添加劑碳酸鈣25-45wt%；食品級加工助劑0.6-1.5wt%；食品級著色劑0-l.Owt%。3.根據權利要求1或2所述的食品級聚丙烯復合材料，其特征在于所述的食品級加工助劑為食品級石蠟、烴蠟、微晶石蠟、硬脂酸、硬脂酸鈣中的一種或多種。4.根據權利要求1或2所述的食品級聚丙烯復合材料，其特征在于所述的食品級著色劑為食品級群青、二氧化鈦中的一種或兩種。5.一種如權利要求1或2所述的食品級聚丙烯復合材料制品的制備方法，該方法包括以下步驟在符合GMP與HACCP條件下，將食品級添加劑碳酸鈣、加工助劑和部分聚丙稀樹脂一起攪拌制得均勻混合料；將混合料造粒，制成母粒；將母粒與剩余部分的聚丙烯樹脂和著色劑混合后，成型為復合材料制品。6.一種如權利要求1或2所述的食品級聚丙烯復合材料制品的制備方法，該方法包括以下步驟在符合GMP與HACCP條件下，將食品級添加劑碳酸鈣、加工助劑、聚丙烯樹脂和著色劑，攪拌制得混合料；再造粒制成復合顆粒料，用該復合顆粒料制成制品。7.—種如權利要求1或2所述的食品級聚丙烯復合材料制品的制備方法，該方法包括以下步驟在符合GMP與HACCP條件下，將食品級添加劑碳酸鈣、加工助劑、聚丙烴樹脂和著色劑，攪拌制得混合料；直接生產食品級聚丙烯復合材料制品。8.一種由權利要求1或2所述的食品級聚丙烯復合材料制成的餐飲具。全文摘要本發(fā)明涉及食品級聚丙烯復合材料及其制備方法與用途，該復合材料由以下質量百分比的成分組成聚丙稀48-78wt％；食品級添加劑碳酸鈣20-50wt％；食品級加工助劑0.5-2wt％；食品級著色劑0-1.0wt％；其中所述的食品級標準為以干基計含量為98.0-100％，干燥失重≤2.0％，酸不溶物含量≤0.2％，氟化物含量≤0.005％，堿金屬及鎂鹽含量≤1.0％，砷金屬含量≤3.0mg/kg，鉛金屬含量≤3.0mg/kg。本發(fā)明的食品級聚丙烯復合材料及其制成的餐飲具力學性能較好，成本較低，填充食品級添加劑碳酸鈣的餐飲具較傳統(tǒng)餐具更加符合衛(wèi)生標準，容易降解。文檔編號C08L23/12GK101817954SQ20101011607公開日2010年9月1日申請日期2010年3月2日優(yōu)先權日2010年3月2日發(fā)明者胡新福,陳啟早申請人:臺州富嶺塑膠有限公司