一种耐热型瓶盖密封材料的制备方法

技术领域

本发明属于高分子技术领域，具体涉及一种耐热型瓶盖密封材料的制备方法。

背景技术

目前作为啤酒瓶、饮料瓶的玻璃瓶和塑料瓶上，一般使用马口铁制成的皇冠盖或注塑成型的塑料盖作为密封盖，且在密封爱设置有一层柔软并含弹性的密封材料作为密封垫。目前皇冠盖和塑料盖的密封垫主要采用软质聚氯乙烯材料和普通聚烯烃弹性体材料。软质聚氯乙烯材料是由聚氯乙烯树脂、增塑剂、稳定剂、润滑剂等多种物质经高速搅拌机混合、挤出机塑化挤出、切粒包装等工序制成。普通聚烯烃弹性体材料是由聚乙烯树脂、热塑性弹性体和软化油等多种物质经搅拌机混合、挤出机塑化挤出、切粒包装等工序制成。

随着环保要求的提升，环保理念的不断深入人心，聚氯乙烯存在的环保问题与废弃物处理难题成为环保上的难点与重点。因此，采用耐热型的密封材料作为新一代瓶盖密封材料。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种耐热型瓶盖密封料的制备方法，解决了现有瓶盖密封材料的缺陷与空白，利用聚乙烯、聚丙烯和乙丙橡胶形成聚乙烯和聚丙烯为基础的有机框架结构，配合硅胶与填料形成硅氧体系无机框架，形成双重框架，满足目前的瓶盖质量需求，能够承受90℃/15min的巴氏杀菌以及121℃/30min的高压蒸汽杀菌。

为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：

一种耐热型瓶盖密封料的制备方法，按照比例加入聚丙烯、聚乙烯、乙丙橡胶、硅胶、多羟基化合物和填料，并混合加工后得到耐热型瓶盖密封材料。

所述密封材料的质量配比如下：聚丙烯30-100份、聚乙烯20-70份、乙丙橡胶20-50份、硅胶10-30份、多羟基化合物10-20份、填料20-30份。

所述聚丙烯采用丙烯与少量乙烯共聚而成，采用无规共聚聚丙烯、等规均聚聚丙烯中的一种。

所述聚乙烯采用线性低密度聚乙烯或低密度聚乙烯，进一步的，所述聚乙烯的分子量在10000-50000之间。

所述乙丙橡胶采用三元乙丙橡胶。

所述多羟基化合物采用羟乙基纤维素，进一步为高取代羟乙基纤维素。

所述硅胶采用有机-无机复合硅胶，且所述硅胶中的有机硅与无机硅胶质量比为5:1-3。所述有机-无机硅胶的制备方法如下：a1，将无机硅胶放入无水乙醇中并球磨处理1-3h，烘干得到无机硅胶细粉，所述无机硅胶与无水乙醇中的质量比为10:1-3，球磨压力为0.9-1.3MP，温度为20-40℃，所述烘干的温度为100-150℃；a2，将无机硅胶细粉放入反应釜内静置，并通入氯化氢气体反应2-4h，得到酸化无机硅胶细粉；所述氯化氢的通入速度为5-10mL/min，反应温度为100-120℃；该步骤将无机硅胶细粉表面均一化，形成酸化体系的处理；a3，将三氯甲基硅烷加入至无水乙醚中形成溶解液，并加入酸化无机硅胶细粉，恒温超声形成均匀的悬浊浆料，所述三氯甲基硅烷在无水乙醚中的浓度为100-200g/L，所述恒温超声的超声频率为50-90kHz，温度为30-40℃，所述悬浊浆料的体积是无水乙醚体积的10-30％；该步骤将三氯甲基硅烷加入无水乙醚中形成稀释，同时将三氯甲基硅烷自身的粘度急剧下降，在酸化无机硅胶细粉加入过程中，稀释低粘度状态下的三氯甲基硅烷乙醚液渗透至整个无机硅胶内，在无机硅胶自身的孔隙内形成液膜，随着恒温超声的处理，无水乙醚在温度条件下逐渐转化为乙醚蒸汽，达到排出的效果，同时悬浊液自身的三氯甲基硅烷的浓度逐渐上升，粘度液逐渐提升，并将整个溶液转化为均匀悬浊结构；a4，将蒸馏水喷雾至悬浊浆料表面，搅拌静置10-20min，形成悬浊树脂，经恒温烘干，得到粘稠性硅胶，所述蒸馏水的喷雾量是三氯甲基硅烷摩尔量的300-320％，喷雾速度为1-3mL/min，面积为100-500cm2，所述恒温烘干的温度为100-110℃；乙醚与水存在微溶的关系，将蒸馏水喷雾至乙醚上能够达到控制水解反应的效果；基于三氯甲基硅烷自身形成羟基硅烷，在水解后烘干过程中形成自团聚，同时酸化无机硅烷表面的酸化体系与羟基结构形成集合，提升了无机-有机硅胶的结合力，同时恒温烘干将大部分溶剂去除，即将乙醚完全去除，并降温回收重复利用。

所述填料采用氧化铝基填料，进一步的，所述氧化铝基填料为氧化铝-氧化硅复合填料，且所述氧化铝为活性氧化铝；活性氧化铝表面存在羟基等活性结构，并且该活性结构有利用填料与硅胶表面的羟基材料形成结合，大大提升了填料在密封材料内的结合力，同时氧化硅自身为二氧化硅结构，与硅胶内的无机硅胶的单体结构相同，且氧化硅为纳米级材料，表面依然存在羟基结构，能够与三氯甲基硅烷和酸化无机硅胶细粉形成键连性，即在密封材料内形成硅氧结构的基础框架；进一步的，所述填料采用氧化铝-氧化硅为壳层，以海绵铁粉为内核的功能填料，在该功能填料中，氧化铝自身的多孔吸附性配合硅胶体系的吸附性，会形成氧气吸附效果，基于吸附原理的释放与吸附原理，内部的海绵铁粉能够快速消耗氧气，达到除氧的效果，同时需要注意的是内部氧含量较少，只有在吸附为基础上的方式下才能消除。所述填料的制备方法，包括：b1，将海绵铁粉加入至无水乙醚中超声洗涤10-20min，然后通入少量氯化氢气体静置30-50min，过滤得到洁净的海绵铁粉，所述乙醚与海绵铁粉的质量比10:1-3，超声洗涤的温度为10-20℃，超声频率为60-90kHz，所述氯化氢的通入量不高于海绵铁粉摩尔量的3％，通入速度为5-10mL/min，静置温度为5-10℃；b2，将洁净的海绵铁粉加入至无水乙醚中搅拌均匀，然后加入少量乙基纤维素搅拌，烘干造粒得到海绵铁粉颗粒，并表面涂覆乙基纤维素溶解液，烘干得到镀膜海绵铁粉，所述海绵铁粉与无水乙醚的质量比为10:2-3，乙基纤维素的加入量是海绵铁粉质量的20-30％，造粒烘干的温度为40-50℃；所述乙基纤维素溶解液为浓度为100-140g/L的乙基纤维素-乙醚液，且表面涂覆量为2-4mL/cm

所述密封材料的制备方法，包括：

步骤1，将硅胶与填料加入至反应釜内搅拌均匀，然后通入氯化氢气体静置10-20min，吹扫得到第一混合料；所述氯化氢气体在反应釜内空气的体积占比为4-8％，温度为40-50℃；

步骤2，将多羟基化合物、聚乙烯、聚丙烯和乙丙橡胶依次加入反应釜中搅拌形成混合料，然后加入密炼机中混炼挤出，得到密封材料。

从以上描述可以看出，本发明具备以下优点：

1.本发明解决了现有瓶盖密封材料的缺陷与空白，利用聚乙烯、聚丙烯和乙丙橡胶形成聚乙烯和聚丙烯为基础的有机框架结构，配合硅胶与填料形成硅氧体系无机框架，形成双重框架，满足目前的瓶盖质量需求。

2.本发明以氧化铝作为填料成分之一，自身具有良好的导热性，能够快速分散热量，减少局部温度偏高的问题，同时，硅胶与填料形成的三维立体孔隙结构，配合其他材料的弹性压缩体系，能够形成一定的挤压密封效果，满足密封要求。

3.本发明利用海绵铁粉作为内核材料，将瓶盖功能化，配合氧化铝的吸附特性，将瓶内氧气吸附去除，达到延长保质期的效果。

4.本发明利用多羟基化合物的活性促使乙烯-丙烯体系的框架结构与硅氧体系的框架结构形成复合连接，大大提升了密封材料的性能。且基于硅氧框架体系的原材料小于有机框架材料，造成硅氧体系作为有机框架的内框架，大大提升了整体的稳定性，在机械强度上得到提升。

具体实施方式

结合实施例详细说明本发明，但不对本发明的权利要求做任何限定。

实施例1

一种耐热型瓶盖密封料的制备方法：

所述密封材料的质量配比如下：

无规共聚聚丙烯30份、

线性低密度聚乙烯20份，且聚乙烯的分子量在10000-50000之间、

三元乙丙橡胶20份、

硅胶10份，所述硅胶采用有机-无机复合硅胶，且所述硅胶中的有机硅与无机硅胶质量比为5:1，所述有机-无机硅胶的制备方法如下：a1，将无机硅胶放入无水乙醇中并球磨处理1h，烘干得到无机硅胶细粉，所述无机硅胶与无水乙醇中的质量比为10:1，球磨压力为0.9MP，温度为20℃，所述烘干的温度为100℃；a2，将无机硅胶细粉放入反应釜内静置，并通入氯化氢气体反应2h，得到酸化无机硅胶细粉；所述氯化氢的通入速度为5mL/min，反应温度为100℃；a3，将三氯甲基硅烷加入至无水乙醚中形成溶解液，并加入酸化无机硅胶细粉，恒温超声形成均匀的悬浊浆料，所述三氯甲基硅烷在无水乙醚中的浓度为100g/L，所述恒温超声的超声频率为50kHz，温度为30℃，所述悬浊浆料的体积是无水乙醚体积的10％；a4，将蒸馏水喷雾至悬浊浆料表面，搅拌静置10min，形成悬浊树脂，经恒温烘干，得到粘稠性硅胶，所述蒸馏水的喷雾量是三氯甲基硅烷摩尔量的300％，喷雾速度为1mL/min，面积为100cm

高取代羟乙基纤维素10份、

填料20份，所述填料采用氧化铝-氧化硅为壳层，以海绵铁粉为内核的功能填料，且所述填料的制备方法，包括：b1，将海绵铁粉加入至无水乙醚中超声洗涤10min，然后通入少量氯化氢气体静置30min，过滤得到洁净的海绵铁粉，所述乙醚与海绵铁粉的质量比10:1，超声洗涤的温度为10℃，超声频率为60kHz，所述氯化氢的通入量为海绵铁粉摩尔量的3％，通入速度为5mL/min，静置温度为5℃；b2，将洁净的海绵铁粉加入至无水乙醚中搅拌均匀，然后加入少量乙基纤维素搅拌，烘干造粒得到海绵铁粉颗粒，并表面涂覆乙基纤维素溶解液，烘干得到镀膜海绵铁粉，所述海绵铁粉与无水乙醚的质量比为5:1，乙基纤维素的加入量是海绵铁粉质量的20％，造粒烘干的温度为40℃；所述乙基纤维素溶解液为浓度为100g/L的乙基纤维素-乙醚液，且表面涂覆量为2mL/cm

所述密封材料的制备方法，包括：

步骤1，将硅胶与填料加入至反应釜内搅拌均匀，然后通入氯化氢气体静置10min，吹扫得到第一混合料；所述氯化氢气体在反应釜内空气的体积占比为4％，温度为40℃；

步骤2，将多羟基化合物、聚乙烯、聚丙烯和乙丙橡胶依次加入反应釜中与第一混合料搅拌形成混合料，然后加入密炼机中200℃混炼10min，挤出得到密封材料。

实施例2

一种耐热型瓶盖密封料的制备方法：

所述密封材料的质量配比如下：

无规共聚聚丙烯100份、

线性低密度聚乙烯70份，且聚乙烯的分子量在10000-50000之间、

三元乙丙橡胶50份、

硅胶30份，所述硅胶采用有机-无机复合硅胶，且所述硅胶中的有机硅与无机硅胶质量比为5:3。所述有机-无机硅胶的制备方法如下：a1，将无机硅胶放入无水乙醇中并球磨处理3h，烘干得到无机硅胶细粉，所述无机硅胶与无水乙醇中的质量比为10:3，球磨压力为1.3MP，温度为40℃，所述烘干的温度为150℃；a2，将无机硅胶细粉放入反应釜内静置，并通入氯化氢气体反应4h，得到酸化无机硅胶细粉；所述氯化氢的通入速度为10mL/min，反应温度为120℃；该步骤将无机硅胶细粉表面均一化，形成酸化体系的处理；a3，将三氯甲基硅烷加入至无水乙醚中形成溶解液，并加入酸化无机硅胶细粉，恒温超声形成均匀的悬浊浆料，所述三氯甲基硅烷在无水乙醚中的浓度为200g/L，所述恒温超声的超声频率为90kHz，温度为40℃，所述悬浊浆料的体积是无水乙醚体积的30％；a4，将蒸馏水喷雾至悬浊浆料表面，搅拌静置20min，形成悬浊树脂，经恒温烘干，得到粘稠性硅胶，所述蒸馏水的喷雾量是三氯甲基硅烷摩尔量的320％，喷雾速度为3mL/min，面积为500cm2，所述恒温烘干的温度为100-110℃。

高取代羟乙基纤维素20份、

填料30份，所述填料采用氧化铝-氧化硅为壳层，以海绵铁粉为内核的功能填料，所述填料的制备方法，包括：b1，将海绵铁粉加入至无水乙醚中超声洗涤-20min，然后通入少量氯化氢气体静置50min，过滤得到洁净的海绵铁粉，所述乙醚与海绵铁粉的质量比10:3，超声洗涤的温度为20℃，超声频率为90kHz，所述氯化氢的通入量为海绵铁粉摩尔量的2％，通入速度为10mL/min，静置温度为10℃；b2，将洁净的海绵铁粉加入至无水乙醚中搅拌均匀，然后加入少量乙基纤维素搅拌，烘干造粒得到海绵铁粉颗粒，并表面涂覆乙基纤维素溶解液，烘干得到镀膜海绵铁粉，所述海绵铁粉与无水乙醚的质量比为10:3，乙基纤维素的加入量是海绵铁粉质量的30％，造粒烘干的温度为50℃；所述乙基纤维素溶解液为浓度为140g/L的乙基纤维素-乙醚液，且表面涂覆量为4mL/cm

所述密封材料的制备方法，包括：

步骤1，将硅胶与填料加入至反应釜内搅拌均匀，然后通入氯化氢气体静置20min，吹扫得到第一混合料；所述氯化氢气体在反应釜内空气的体积占比为8％，温度为50℃；

步骤2，将多羟基化合物、聚乙烯、聚丙烯和乙丙橡胶依次加入反应釜中与第一混合料搅拌形成混合料，然后加入密炼机中200℃混炼10min，挤出得到密封材料。

实施例3

一种耐热型瓶盖密封料的制备方法：

所述密封材料的质量配比如下：

等规均聚聚丙烯60份、

线性低密度聚乙烯50份，且聚乙烯的分子量在10000-50000之间、

三元乙丙橡胶40份、

硅胶20份，所述硅胶采用有机-无机复合硅胶，且所述硅胶中的有机硅与无机硅胶质量比为5:2。所述有机-无机硅胶的制备方法如下：a1，将无机硅胶放入无水乙醇中并球磨处理1-3h，烘干得到无机硅胶细粉，所述无机硅胶与无水乙醇中的质量比为10:2，球磨压力为1.2MP，温度为30℃，所述烘干的温度为130℃；a2，将无机硅胶细粉放入反应釜内静置，并通入氯化氢气体反应3h，得到酸化无机硅胶细粉；所述氯化氢的通入速度为8mL/min，反应温度为110℃；a3，将三氯甲基硅烷加入至无水乙醚中形成溶解液，并加入酸化无机硅胶细粉，恒温超声形成均匀的悬浊浆料，所述三氯甲基硅烷在无水乙醚中的浓度为150g/L，所述恒温超声的超声频率为70kHz，温度为35℃，所述悬浊浆料的体积是无水乙醚体积的20％；a4，将蒸馏水喷雾至悬浊浆料表面，搅拌静置15min，形成悬浊树脂，经恒温烘干，得到粘稠性硅胶，所述蒸馏水的喷雾量是三氯甲基硅烷摩尔量的310％，喷雾速度为2mL/min，面积为400cm2，所述恒温烘干的温度为105℃。

高取代羟乙基纤维素15份、

填料25份，所述填料采用氧化铝-氧化硅为壳层，以海绵铁粉为内核的功能填料，在该功能填料中，氧化铝自身的多孔吸附性配合硅胶体系的吸附性，会形成氧气吸附效果，基于吸附原理的释放与吸附原理，内部的海绵铁粉能够快速消耗氧气，达到除氧的效果，同时需要注意的是内部氧含量较少，只有在吸附为基础上的方式下才能消除。所述填料的制备方法，包括：b1，将海绵铁粉加入至无水乙醚中超声洗涤15min，然后通入少量氯化氢气体静置40min，过滤得到洁净的海绵铁粉，所述乙醚与海绵铁粉的质量比10:3，超声洗涤的温度为15℃，超声频率为80kHz，所述氯化氢的通入量为海绵铁粉摩尔量的3％，通入速度为8mL/min，静置温度为8℃；b2，将洁净的海绵铁粉加入至无水乙醚中搅拌均匀，然后加入少量乙基纤维素搅拌，烘干造粒得到海绵铁粉颗粒，并表面涂覆乙基纤维素溶解液，烘干得到镀膜海绵铁粉，所述海绵铁粉与无水乙醚的质量比为10:3，乙基纤维素的加入量是海绵铁粉质量的25％，造粒烘干的温度为45℃；所述乙基纤维素溶解液为浓度为130g/L的乙基纤维素-乙醚液，且表面涂覆量为3mL/cm

所述密封材料的制备方法，包括：

步骤1，将硅胶与填料加入至反应釜内搅拌均匀，然后通入氯化氢气体静置15min，吹扫得到第一混合料；所述氯化氢气体在反应釜内空气的体积占比为6％，温度为45℃；

步骤2，将多羟基化合物、聚乙烯、聚丙烯和乙丙橡胶依次加入反应釜中与第一混合料搅拌形成混合料，然后加入密炼机中200℃混炼10min，挤出得到密封材料。

针对上述实施例的产品进行检测，检测表明，密封材料的耐温温度为95-123℃，拉伸强度不低于12MPa，断裂拉伸率为200-400％，熔融指数为2-4g/10min，吸氧量达到586μg/g。即，本申请方案的产品满足目前的瓶盖要求，且不存在软质聚氯乙烯的环保问题，同时，本技术方案中具有良好的吸氧除氧性能，从而使饮料的保质期延长。

可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。