本發(fā)明涉及包裝材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種梯度孔隙率包裝材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟(jì)和科技的迅猛發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)和電商行業(yè)發(fā)展迅速，網(wǎng)上購物已成為目前購物的發(fā)展大方向。從而，物流業(yè)也在電商的發(fā)展中得到了迅速的進(jìn)步，逐漸成為消費(fèi)者在網(wǎng)上購物中不可或缺的重要環(huán)節(jié)。

物流運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展帶動了包裝工業(yè)的興起和發(fā)展，具有緩沖防震功能的包裝材料先后經(jīng)歷了泡沫塑料、蜂窩紙板和植物纖維發(fā)泡包裝材料等。泡沫塑料的密度小、易加工、保護(hù)性能好、適用性廣且成本低廉，但其無法重復(fù)利用，且廢棄后回收困難、焚燒污染環(huán)境，環(huán)保性能較差；蜂窩紙板具有抗壓性能好、易裁切、易粘合、成本較低、使用范圍廣、沒有包裝公害、取材便利、生產(chǎn)工藝成熟等優(yōu)點(diǎn)，但其表面較硬，柔軟性差，回彈性差，難以形成三維曲面，緩沖性能差，耐潮濕性能差，過載復(fù)原性較差，在包裝高級商品時(shí)不能直接接觸內(nèi)裝物的表面，容易導(dǎo)致內(nèi)裝物與緩沖紙板之間出現(xiàn)相對移動而損壞內(nèi)裝物表面等；紙漿模塑材料重量輕、原料豐富、可回收利用，但其結(jié)構(gòu)致密，緩沖防震性能較差；植物纖維發(fā)泡包裝材料具有可降解、可回收、原料豐富、成本低等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用，但其耐水性較差，遇水易破壞，且包裝材料的機(jī)械強(qiáng)度不高，易撕裂。

綜上所述，研究開發(fā)一種密度小、吸能緩沖性能好、價(jià)格低廉且能重復(fù)使用的包裝材料，以滿足物流運(yùn)輸業(yè)和可持續(xù)發(fā)展的需要，是本領(lǐng)域技術(shù)人員急需解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種梯度孔隙率包裝材料及其制備方法。

本發(fā)明一方面提供了一種梯度孔隙率包裝材料，所述包裝材料為有機(jī)高分子發(fā)泡材料，其孔隙率為5-45％，且沿厚度方向呈梯度變化。

在上述技術(shù)方案中，所述包裝材料包含以下重量份的成分：eva92-98份、硬脂酸0.6-1.0份，氧化鋅1-2份，過氧化二異丙苯0.6-0.9份和偶氮二甲酰胺2-6份，其孔隙率在8-40％之間且沿厚度方向呈梯度變化。

進(jìn)一步地，在上述技術(shù)方案中，所述包裝材料包含以下重量份的成分：eva93-96份、硬脂酸0.7-0.85份，氧化鋅1.2-1.75份，過氧化二異丙苯0.65-0.85份、偶氮二甲酰胺2-5份，其孔隙率在12-35％之間且沿厚度方向呈梯度變化。

在上述技術(shù)方案中，所述包裝材料的孔徑為2-40μm。

優(yōu)選地，在上述技術(shù)方案中，所述包裝材料的孔徑在4-25μm之間且沿厚度方向呈梯度變化。

在上述技術(shù)方案中，所述包裝材料在孔隙率呈梯度變化方向上為2-5層，所述各層中偶氮二甲酰胺的含量依次遞減，且各層中偶氮二甲酰胺的含量梯度差為0.3-0.6份。

優(yōu)選地，在上述技術(shù)方案中，所述包裝材料在孔隙率呈梯度變化方向上包括3層，所述各層中偶氮二甲酰胺的含量梯度差為0.5份。

進(jìn)一步優(yōu)選地，在上述技術(shù)方案中，所述包裝材料中各層之間的厚度比為1:(0.8-1.2)。

本發(fā)明另一方面提供了上述包裝材料的制備方法，包括以下步驟：

s1、根據(jù)包裝材料的孔隙率變化的設(shè)計(jì)結(jié)果，計(jì)算多種偶氮二甲酰胺含量不同的原料混合物中各成分的重量配比；

s2、按照步驟s1中的重量配比，分別稱取各種原料中所含的eva，在開煉機(jī)中開煉至均勻透明，然后依次加入硬脂酸和氧化鋅，混煉均勻后加入過氧化二異丙苯和偶氮二甲酰胺，二次混煉均勻后通過開輥機(jī)薄通出片，裁剪后靜置冷卻；

s3、根據(jù)包裝材料的厚度和孔隙率在厚度方向上的梯度變化，計(jì)算各種偶氮二甲酰胺含量不同的片材的厚度，根據(jù)各片材厚度的計(jì)算結(jié)果，分別取各片材依次疊放后置于硫化機(jī)的模具中，在高溫高壓下硫化發(fā)泡，出模后即得。

在上述技術(shù)方案中，步驟s2中，所述開煉和混煉的溫度相同，且為90-120℃，優(yōu)選為100℃；所述二次混煉的溫度為80-90℃，優(yōu)選為85℃。

在上述技術(shù)方案中，步驟s3中，所述硫化發(fā)泡的溫度和壓力分別為160-200℃和12-18mpa，優(yōu)選為180℃和15mpa。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：

(1)本發(fā)明設(shè)計(jì)開發(fā)了一種孔隙率沿厚度方向呈梯度變化的包裝材料，具體為一種有機(jī)高分子發(fā)泡材料，密度小，柔軟性好，吸能緩沖性能優(yōu)異，耐水性好，機(jī)械強(qiáng)度高，不易撕裂，價(jià)格低廉，可重復(fù)多次使用，應(yīng)用前景廣闊，能滿足現(xiàn)代物流運(yùn)輸業(yè)和可持續(xù)發(fā)展的需要；

(2)本發(fā)明所設(shè)計(jì)的包裝材料的原料來源廣泛且價(jià)格低廉，制備過程簡單可控，制備工藝過程簡單且能耗低，工藝穩(wěn)定性好，綜合成本低廉，易于大規(guī)模生產(chǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所提供的梯度孔隙率包裝材料的制備方法的工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。

本發(fā)明實(shí)施例和對比例中所用原料均為市售產(chǎn)品，所用開煉機(jī)為廣東利拿實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)的khc6型開煉機(jī)。

實(shí)施例1

一種梯度孔隙率包裝材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)根據(jù)包裝材料的實(shí)際應(yīng)用對性能的要求，計(jì)算得到該包裝材料包括三種偶氮二甲酰胺含量不同的原料混合物及每種原料混合物中各成分的重量配比，具體為：原料混合物1包括eva95份，硬脂酸0.8份，氧化鋅1.5份，過氧化二異丙苯0.7份，偶氮二甲酰胺3份；原料混合物2包括eva95份，硬脂酸0.8份，氧化鋅1.5份，過氧化二異丙苯0.7份，偶氮二甲酰胺3.5份；原料混合物3包括eva95份，硬脂酸0.8份，氧化鋅1.5份，過氧化二異丙苯0.7份，偶氮二甲酰胺4份；

(2)按照步驟(1)中每種原料混合物的各成分的重量配比，分別稱取各種原料混合物中所含的eva，在開煉機(jī)中開煉至均勻透明，開煉溫度為100℃，然后依次加入硬脂酸和氧化鋅，混煉5分鐘后降低開煉機(jī)溫度至85℃，加入過氧化二異丙苯和偶氮二甲酰胺，以打三角包的形式二次混煉8分鐘；再經(jīng)過輥距為1.5mm的開輥機(jī)薄通三次后出片，將片材剪裁至合適大小，置于常溫干燥環(huán)境下冷卻8小時(shí)，分別得到片材1、片材2和片材3；

(3)根據(jù)包裝材料的實(shí)際應(yīng)用對厚度和孔隙率在厚度方向上的梯度變化的要求，計(jì)算得到該包裝材料包括2層片材1、3層片材2和4層片材3，按照以上計(jì)算結(jié)果，分別取片材1、片材2和片材3依次疊放后置于硫化機(jī)的模具中，在180℃、15mpa下硫化發(fā)泡，出模后在25℃恒溫箱放置24h即得包裝材料1。

實(shí)施例2

一種梯度孔隙率包裝材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)根據(jù)包裝材料的實(shí)際應(yīng)用對性能的要求，計(jì)算得到該包裝材料包括五種偶氮二甲酰胺含量不同的原料混合物及每種原料混合物中各成分的重量配比，具體為：原料混合物1包括eva93份，硬脂酸0.75份，氧化鋅1.3份，過氧化二異丙苯0.7份，偶氮二甲酰胺2.5份；原料混合物2包括eva93份，硬脂酸0.75份，氧化鋅1.3份，過氧化二異丙苯0.7份，偶氮二甲酰胺2.9份；原料混合物3包括eva93份，硬脂酸0.75份，氧化鋅1.3份，過氧化二異丙苯0.7份，偶氮二甲酰胺3.3份；原料混合物4包括eva93份，硬脂酸0.75份，氧化鋅1.3份，過氧化二異丙苯0.7份，偶氮二甲酰胺3.7份；原料混合物5包括eva93份，硬脂酸0.75份，氧化鋅1.3份，過氧化二異丙苯0.7份，偶氮二甲酰胺4.1份；

(2)按照步驟(1)中每種原料混合物的各成分的重量配比，分別稱取各種原料混合物中所含的eva，在開煉機(jī)中開煉至均勻透明，開煉溫度為90℃，然后依次加入硬脂酸和氧化鋅，混煉5分鐘后降低開煉機(jī)溫度至80℃，加入過氧化二異丙苯和偶氮二甲酰胺，以打三角包的形式二次混煉8分鐘；再經(jīng)過輥距為1.0mm的開輥機(jī)薄通三次后出片，將片材剪裁至合適大小，置于常溫干燥環(huán)境下冷卻8小時(shí)，分別得到片材1、片材2、片材3、片材4和片材5；

(3)根據(jù)包裝材料的實(shí)際應(yīng)用對厚度和孔隙率在厚度方向上的梯度變化的要求，計(jì)算得到該包裝材料包括1層片材1、2層片材2、3層片材3、4層片材4和5層片材5，按照以上計(jì)算結(jié)果，分別取片材1、片材2和片材3依次疊放后置于硫化機(jī)的模具中，在170℃、16mpa下硫化發(fā)泡，出模后在25℃恒溫箱放置24h即得包裝材料2。

實(shí)施例3

一種梯度孔隙率包裝材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)根據(jù)包裝材料的實(shí)際應(yīng)用對性能的要求，計(jì)算得到該包裝材料包括兩種偶氮二甲酰胺含量不同的原料混合物及每種原料混合物中各成分的重量配比，具體為：原料混合物1包括eva97份，硬脂酸0.6份，氧化鋅1.8份，過氧化二異丙苯0.75份，偶氮二甲酰胺2.5份；原料混合物2包括eva97份，硬脂酸0.6份，氧化鋅1.8份，過氧化二異丙苯0.75份，偶氮二甲酰胺4.5份；

(2)按照步驟(1)中每種原料混合物的各成分的重量配比，分別稱取各種原料混合物中所含的eva，在開煉機(jī)中開煉至均勻透明，開煉溫度為100℃，然后依次加入硬脂酸和氧化鋅，混煉5分鐘后降低開煉機(jī)溫度至85℃，加入過氧化二異丙苯和偶氮二甲酰胺，以打三角包的形式二次混煉9分鐘；再經(jīng)過輥距為1.8mm的開輥機(jī)薄通三次后出片，將片材剪裁至合適大小，置于常溫干燥環(huán)境下冷卻8小時(shí)，分別得到片材1和片材2；

(3)根據(jù)包裝材料的實(shí)際應(yīng)用對厚度和孔隙率在厚度方向上的梯度變化的要求，計(jì)算得到該包裝材料包括3層片材1和4層片材2，按照以上計(jì)算結(jié)果，分別取片材1和片材2依次疊放后置于硫化機(jī)的模具中，在180℃、15mpa下硫化發(fā)泡，出模后在25℃恒溫箱放置24h即得包裝材料3。

對比例1

一種梯度孔隙率包裝材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)根據(jù)包裝材料的實(shí)際應(yīng)用對性能的要求，按以下重量配比稱取各成分eva95份，硬脂酸0.8份，氧化鋅1.5份，過氧化二異丙苯0.7份，偶氮二甲酰胺3.5份；

(2)按照步驟(1)中的各成分的重量配比，稱取eva，在開煉機(jī)中開煉至均勻透明，開煉溫度為100℃，然后依次加入硬脂酸和氧化鋅，混煉5分鐘后降低開煉機(jī)溫度至85℃，加入過氧化二異丙苯和偶氮二甲酰胺，以打三角包的形式二次混煉8分鐘；再經(jīng)過輥距為1.5mm的開輥機(jī)薄通三次后出片，將片材剪裁至合適大小，置于常溫干燥環(huán)境下冷卻8小時(shí)，得到片材；

(3)根據(jù)包裝材料的實(shí)際應(yīng)用對厚度的要求，計(jì)算得到該包裝材料包括9層片材，按照以上計(jì)算結(jié)果，取9層片材依次疊放后置于硫化機(jī)的模具中，在180℃、15mpa下硫化發(fā)泡，出模后在25℃恒溫箱放置24h即得包裝材料4。

對比例2

一種梯度孔隙率包裝材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)根據(jù)包裝材料的實(shí)際應(yīng)用對性能的要求，計(jì)算得到該包裝材料包括三種偶氮二甲酰胺含量不同的原料混合物及每種原料混合物中各成分的重量配比，具體為：原料混合物1包括eva95份，硬脂酸0.8份，氧化鋅1.5份，過氧化二異丙苯0.7份，偶氮二甲酰胺3份；原料混合物2包括eva95份，硬脂酸0.8份，氧化鋅1.5份，過氧化二異丙苯0.7份，偶氮二甲酰胺3.5份；原料混合物3包括eva95份，硬脂酸0.8份，氧化鋅1.5份，過氧化二異丙苯0.7份，偶氮二甲酰胺4份；

(2)按照步驟(1)中每種原料混合物的各成分的重量配比，分別稱取各種原料混合物中所含的eva，在開煉機(jī)中開煉至均勻透明，開煉溫度為100℃，然后依次加入硬脂酸和氧化鋅，混煉5分鐘后降低開煉機(jī)溫度至85℃，加入過氧化二異丙苯和偶氮二甲酰胺，以打三角包的形式二次混煉8分鐘；再經(jīng)過輥距為1.5mm的開輥機(jī)薄通三次后出片，將片材剪裁至合適大小，置于常溫干燥環(huán)境下冷卻8小時(shí)，分別得到片材1、片材2和片材3；

(3)根據(jù)包裝材料的實(shí)際應(yīng)用對厚度和孔隙率在厚度方向上的梯度變化的要求，計(jì)算得到該包裝材料包括2層片材1、3層片材2和4層片材3，按照以上計(jì)算結(jié)果，分別取片材1、片材2和片材3按3層片材2疊加2層片材1疊加4層片材3的順序疊放后置于硫化機(jī)的模具中，在180℃、15mpa下硫化發(fā)泡，出模后在25℃恒溫箱放置24h即得包裝材料5。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

表1本發(fā)明各實(shí)驗(yàn)例和對照例所得包裝材料的性能測試結(jié)果

從表1中的結(jié)果看出，本發(fā)明所提供的梯度孔隙率包裝材料具有良好的回彈性能和緩沖性能，其回彈率高于55％，緩沖系數(shù)低于6.8，同時(shí)具有良好的機(jī)械強(qiáng)度，其拉伸強(qiáng)度大于1.22mpa，綜合性能明顯優(yōu)于同類產(chǎn)品。

最后，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施方案，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。