本發(fā)明涉及瓶蓋制造領(lǐng)域，尤其涉及一種耐低溫礦泉水瓶蓋的制備方法。

背景技術(shù)：

礦泉水是當(dāng)今具有巨大市場的快消產(chǎn)品。市售的礦泉水多用塑料瓶灌裝，并用塑料瓶蓋密封。從材質(zhì)上講一般分為PP類和PE類。PP料類多用于氣體飲料瓶蓋墊片及瓶蓋使用，耐熱不變形，表面強度高，化學(xué)穩(wěn)定性好，缺點是韌性差，低溫條件下易脆化，由于抗氧化性差，也不耐磨。這種材質(zhì)的瓶蓋多用于果酒，碳酸飲料瓶蓋包裝。PE料類多用于熱灌裝瓶蓋及無菌冷灌裝瓶蓋，這種材質(zhì)無毒，有較好的韌性和耐沖擊性，也易于成膜，耐高低溫，環(huán)境應(yīng)力開裂性能較好，缺點是成型收縮大，變形厲害。

一般來說，塑料瓶蓋的生產(chǎn)工藝大致分為兩種：壓塑蓋生產(chǎn)工藝與注塑蓋生產(chǎn)工藝。壓塑蓋的生產(chǎn)工藝：吸料機將混合好的材料吸進壓塑機炮筒，在炮筒內(nèi)加熱到半熔融塑化狀態(tài)后，定量擠出到模具型腔內(nèi)，上下模具合模、壓塑并冷卻定型、脫模，再經(jīng)過切環(huán)、加墊，完成壓塑蓋生產(chǎn)。注塑蓋的生產(chǎn)工藝：吸料機將混合好的材料吸進注塑機炮筒，在炮筒內(nèi)加熱到熔融塑化狀態(tài)后，注射到模具型腔，在型腔內(nèi)冷卻定型、脫模，再經(jīng)過切環(huán)、加墊，完成注塑蓋生產(chǎn)。壓塑成型是近10年才出現(xiàn)的新工藝，但它對具有百年傳統(tǒng)的注塑工藝發(fā)出了強有力的挑戰(zhàn)，并取得了壓倒性優(yōu)勢。

目前所使用的礦泉水塑料瓶蓋的材質(zhì)及其制造方式，使得其使用溫度范圍比較窄，在冷藏或冷凍的狀態(tài)下，變得很硬很脆。特別是PP瓶蓋，在低溫下脆性增加，當(dāng)瓶蓋儲存庫房溫度低于18℃時，使用前須將瓶蓋放置在溫度高于18℃的環(huán)境中24小時，極大影響了其使用范圍和便利性。

聚乙烯(PE)是五大合成樹脂之一，聚乙烯依聚合方法、分子量高低、鏈結(jié)構(gòu)之不同，分高密度聚乙烯、低密度聚乙烯及線性低密度聚乙烯。在工業(yè)上，也包括乙烯與少量α-烯烴的共聚物。聚乙烯無臭，無毒，手感似蠟，具有優(yōu)良的耐低溫性能(最低使用溫度可達(dá)-100～-70℃)，化學(xué)穩(wěn)定性好，能耐大多數(shù)酸堿的侵蝕(不耐具有氧化性質(zhì)的酸)。

改性塑料是指在通用塑料和工程塑料的基礎(chǔ)上，經(jīng)過填充、共混、增強等方法加工，提高了強度、抗沖擊性、韌性等方面的性能的塑料制品?，F(xiàn)有技術(shù)中的耐低溫塑料有采用聚乙烯作為主要原料改性而成，但現(xiàn)有技術(shù)中的耐低溫改性塑料的沖擊韌性和熱穩(wěn)定性會顯著下降，同時成型加工性能受到影響，特別是在成型瓶蓋類的薄壁制件時，容易出現(xiàn)缺膠、分解氣痕、制件脆裂等一系列的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種耐低溫礦泉水瓶蓋的制備方法，解決了現(xiàn)有塑料礦泉水瓶蓋的不足，本發(fā)明得到的礦泉水瓶蓋在及時在冷凍的狀態(tài)下使用，仍然具有較高的韌性、耐磨性能、以及抗沖擊性能。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種耐低溫礦泉水瓶蓋的制備方法，包括如下步驟：

(1)制備樹脂材料共混物

將聚乙烯樹脂、ABS樹脂、聚丙烯樹脂按照質(zhì)量比(6-8)：(4-7)：(2-5)均勻混合后得到混合物，添加混合物質(zhì)量的2.5％-4％的相容劑，在215-230℃下熔融共混然后擠出造粒，得到樹脂材料共混物；

所述ABS樹脂為本體聚合法制備所得的粘均分子量為90000-130000的ABS樹脂，該ABS樹脂中丁二烯形成的橡膠的含量為5-10wt.％，丙烯腈形成的鏈段含量為18-35wt.％，其余為苯乙烯形成的鏈段，且該ABS樹脂中丁二烯形成的橡膠的數(shù)均粒徑為150-200nm；

(2)按照如下重量份配料：

(3)將上述所有配料在高速混合機充分混合20-40min，得到預(yù)混料；

將預(yù)混料經(jīng)過精密計量的送料裝置輸送到雙螺桿擠出機中，所述混合物料在雙螺桿擠出機中各段的溫度分別為：一區(qū)150-160℃、二區(qū)170-180℃、三區(qū)190-200℃、四區(qū)210-220℃、五區(qū)200-210℃、六區(qū)205-215℃、七區(qū)190-200℃、八區(qū)210-220℃、九區(qū)220-230℃、十區(qū)200-210℃，雙螺桿擠出機的長徑比為20-35：1，螺桿轉(zhuǎn)速為300-400r/min，在螺桿的剪切、混煉及輸送下，物料得以充分熔化、復(fù)合，再經(jīng)過擠出造粒、干燥，得到耐低溫改性塑料；

(4)吸料機將上述耐低溫改性塑料材料吸進壓塑機炮筒，在炮筒內(nèi)加熱到半熔融塑化狀態(tài)后，定量擠出到模具型腔內(nèi)，上下模具合模、壓塑并冷卻定型、脫模，再經(jīng)過切環(huán)、加墊，得到礦泉水瓶蓋。

優(yōu)選的，所述增塑劑由以下成分制成：脂肪酸甲酯7-9、碳銨0.1-0.3、檸檬酸三乙酯2-5、雙氧水0.2-0.4、植物甾醇0.2-0.5；所述環(huán)保增塑劑的制備方法為：

將碳銨、檸檬酸三乙酯、植物甾醇添加到反應(yīng)釜中，攪拌均勻后，加熱至35-45℃，保溫5-10分鐘；

將脂肪酸甲酯添加到反應(yīng)釜中，與之前添加的物料攪拌均勻后，加熱至36-48℃，保溫5-8分鐘；

將雙氧水添加到反應(yīng)釜中，加熱至55-65℃，壓力調(diào)節(jié)至2-3.5MPa，以100-150r/min轉(zhuǎn)速進行攪拌20-35分鐘后，保溫保壓，靜置1-3小時后，即得。

優(yōu)選的，所述納米氧化錫銻使用前，按照以下工藝進行處理：將納米氧化錫銻，置于40-50KHz的超聲清洗儀中，利用無水乙醇超聲30-50min；超聲完畢后，用無水乙醇洗滌4-6次，70-80℃干燥至恒重。

優(yōu)選的，所述相容劑為苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物、苯乙烯接枝馬來酸酐聚合物和聚丙烯酸酯-烯丙氧基甘油酯梳形聚合物的一種。

優(yōu)選的，所述耐候劑為TINUVIN 234(德國巴斯夫)，所述防開裂劑為氫化的苯乙烯與丁二烯的嵌段共聚物。

優(yōu)選的，所述增韌劑為乳液聚合物法制備所得的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物，該甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物的粒徑為150-200nm，且其中丁二烯形成的橡膠的含量45-75wt.％。

優(yōu)選的，所述抗氧劑為雙亞水楊基二胺。

本發(fā)明提供的一個或多個技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點：(1)主料為三元混合樹脂材料，其中的聚乙烯樹脂具備良好的耐低溫性能，通過在聚乙烯樹脂和聚丙烯樹脂中引入ABS樹脂，提升了改性塑料的力學(xué)性能，通過使用特定成分的相容劑，克服了ABS樹脂耐溶劑性能差的缺點；(2)本發(fā)明采用壓塑加工制備瓶蓋，溫度較低，收縮量小，制蓋尺寸較為精確；壓塑每個模腔相對獨立，可以單獨更換；(3)采用特定工藝制備的增塑劑，配合選用合適的耐候劑、增韌劑和防開裂劑，進一步提升改性塑料的韌性和耐候性，使得改性塑料適用的溫度方位大大提升；(4)添加經(jīng)超聲處理的納米氧化錫銻一方面可以增強塑料的耐低溫性，又可以保持塑料瓶蓋的應(yīng)有的壽命和功能。

具體實施方式

實施例一

將聚乙烯樹脂、ABS樹脂、聚丙烯樹脂按照質(zhì)量比6∶4∶2均勻混合后得到混合物，添加混合物質(zhì)量的2.5％的相容劑，在215℃下熔融共混然后擠出造粒，得到樹脂材料共混物。

所述ABS樹脂為本體聚合法制備所得的粘均分子量為90000-130000的ABS樹脂，該ABS樹脂中丁二烯形成的橡膠的含量為5wt.％，丙烯腈形成的鏈段含量為18wt.％，其余為苯乙烯形成的鏈段，且該ABS樹脂中丁二烯形成的橡膠的數(shù)均粒徑為150-200nm。

按照如下重量份配料：

所述納米氧化錫銻使用前，按照以下工藝進行處理：將納米氧化錫銻，置于40KHz的超聲清洗儀中，利用無水乙醇超聲30min；超聲完畢后，用無水乙醇洗滌4次，70℃干燥至恒重。

所述相容劑為苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物。

所述耐候劑為TINUVIN 234(德國巴斯夫)，所述防開裂劑為氫化的苯乙烯與丁二烯的嵌段共聚物。

所述增韌劑為乳液聚合物法制備所得的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物，該甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物的粒徑為150-200nm，且其中丁二烯形成的橡膠的含量45wt.％。所述所述抗氧劑為雙亞水楊基二胺。

所述增塑劑由以下成分制成：脂肪酸甲酯7、碳銨0.1、檸檬酸三乙酯2、雙氧水0.2、植物甾醇0.2；所述環(huán)保增塑劑的制備方法為：

將碳銨、檸檬酸三乙酯、植物甾醇添加到反應(yīng)釜中，攪拌均勻后，加熱至35℃，保溫5分鐘；

將脂肪酸甲酯添加到反應(yīng)釜中，與之前添加的物料攪拌均勻后，加熱至36℃，保溫5分鐘；

將雙氧水添加到反應(yīng)釜中，加熱至55℃，壓力調(diào)節(jié)至2MPa，以100-150r/min轉(zhuǎn)速進行攪拌20分鐘后，保溫保壓，靜置1小時后，即得。

將上述所有配料在高速混合機充分混合20min，得到預(yù)混料。

將預(yù)混料經(jīng)過精密計量的送料裝置輸送到雙螺桿擠出機中，所述混合物料在雙螺桿擠出機中各段的溫度分別為：一區(qū)150℃、二區(qū)170℃、三區(qū)190-200℃、四區(qū)210℃、五區(qū)200℃、六區(qū)205℃、七區(qū)190℃、八區(qū)210℃、九區(qū)220℃、十區(qū)200℃，雙螺桿擠出機的長徑比為20∶1，螺桿轉(zhuǎn)速為300r/min，在螺桿的剪切、混煉及輸送下，物料得以充分熔化、復(fù)合，再經(jīng)過擠出造粒、干燥，得到耐低溫改性塑料。

吸料機將上述耐低溫改性塑料材料吸進壓塑機炮筒，在炮筒內(nèi)加熱到半熔融塑化狀態(tài)后，定量擠出到模具型腔內(nèi)，上下模具合模、壓塑并冷卻定型、脫模，再經(jīng)過切環(huán)、加墊，得到礦泉水瓶蓋。

實施例二

將聚乙烯樹脂、ABS樹脂、聚丙烯樹脂按照質(zhì)量比7∶5∶4均勻混合后得到混合物，添加混合物質(zhì)量的3％的相容劑，在220℃下熔融共混然后擠出造粒，得到樹脂材料共混物。

所述ABS樹脂為本體聚合法制備所得的粘均分子量為90000-130000的ABS樹脂，該ABS樹脂中丁二烯形成的橡膠的含量為8wt.％，丙烯腈形成的鏈段含量為25wt.％，其余為苯乙烯形成的鏈段，且該ABS樹脂中丁二烯形成的橡膠的數(shù)均粒徑為150-200nm。

按照如下重量份配料：

所述納米氧化錫銻使用前，按照以下工藝進行處理：將納米氧化錫銻，置于45KHz的超聲清洗儀中，利用無水乙醇超聲40min；超聲完畢后，用無水乙醇洗滌5次，75℃干燥至恒重。

所述相容劑為苯乙烯接枝馬來酸酐聚合物。

所述耐候劑為TINUVIN 234(德國巴斯夫)，所述防開裂劑為氫化的苯乙烯與丁二烯的嵌段共聚物。

所述增韌劑為乳液聚合物法制備所得的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物，該甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物的粒徑為150-200nm，且其中丁二烯形成的橡膠的含量55wt.％。所述所述抗氧劑為雙亞水楊基二胺。

所述增塑劑由以下成分制成：脂肪酸甲酯8、碳銨0.2、檸檬酸三乙酯3、雙氧水0.3、植物甾醇0.4；所述環(huán)保增塑劑的制備方法為：

將碳銨、檸檬酸三乙酯、植物甾醇添加到反應(yīng)釜中，攪拌均勻后，加熱至40℃，保溫8分鐘；

將脂肪酸甲酯添加到反應(yīng)釜中，與之前添加的物料攪拌均勻后，加熱至42℃，保溫7分鐘；

將雙氧水添加到反應(yīng)釜中，加熱至60℃，壓力調(diào)節(jié)至3MPa，以140r/min轉(zhuǎn)速進行攪拌25分鐘后，保溫保壓，靜置2小時后，即得。

將上述所有配料在高速混合機充分混合30min，得到預(yù)混料。

將預(yù)混料經(jīng)過精密計量的送料裝置輸送到雙螺桿擠出機中，所述混合物料在雙螺桿擠出機中各段的溫度分別為：一區(qū)155℃、二區(qū)175℃、三區(qū)195℃、四區(qū)215℃、五區(qū)205℃、六區(qū)210℃、七區(qū)195℃、八區(qū)215℃、九區(qū)225℃、十區(qū)205℃，雙螺桿擠出機的長徑比為20-35∶1，螺桿轉(zhuǎn)速為350r/min，在螺桿的剪切、混煉及輸送下，物料得以充分熔化、復(fù)合，再經(jīng)過擠出造粒、干燥，得到耐低溫改性塑料。

吸料機將上述耐低溫改性塑料材料吸進壓塑機炮筒，在炮筒內(nèi)加熱到半熔融塑化狀態(tài)后，定量擠出到模具型腔內(nèi)，上下模具合模、壓塑并冷卻定型、脫模，再經(jīng)過切環(huán)、加墊，得到礦泉水瓶蓋。

實施例三

將聚乙烯樹脂、ABS樹脂、聚丙烯樹脂按照質(zhì)量比8∶7∶5均勻混合后得到混合物，添加混合物質(zhì)量的4％的相容劑，在230℃下熔融共混然后擠出造粒，得到樹脂材料共混物。

所述ABS樹脂為本體聚合法制備所得的粘均分子量為90000-130000的ABS樹脂，該ABS樹脂中丁二烯形成的橡膠的含量為10wt.％，丙烯腈形成的鏈段含量為35wt.％，其余為苯乙烯形成的鏈段，且該ABS樹脂中丁二烯形成的橡膠的數(shù)均粒徑為150-200nm。

按照如下重量份配料：

所述納米氧化錫銻使用前，按照以下工藝進行處理：將納米氧化錫銻，置于50KHz的超聲清洗儀中，利用無水乙醇超聲30-50min；超聲完畢后，用無水乙醇洗滌6次，80℃干燥至恒重。

所述相容劑為聚丙烯酸酯-烯丙氧基甘油酯梳形聚合物。

所述耐候劑為TINUVIN 234(德國巴斯夫)，所述防開裂劑為氫化的苯乙烯與丁二烯的嵌段共聚物。

所述增韌劑為乳液聚合物法制備所得的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物，該甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物的粒徑為150-200nm，且其中丁二烯形成的橡膠的含量75wt.％。所述所述抗氧劑為雙亞水楊基二胺。

所述增塑劑由以下成分制成：脂肪酸甲酯9、碳銨0.3、檸檬酸三乙酯5、雙氧水0.4、植物甾醇0.5；所述環(huán)保增塑劑的制備方法為：

將碳銨、檸檬酸三乙酯、植物甾醇添加到反應(yīng)釜中，攪拌均勻后，加熱至45℃，保溫10分鐘；

將脂肪酸甲酯添加到反應(yīng)釜中，與之前添加的物料攪拌均勻后，加熱至48℃，保溫8分鐘；

將雙氧水添加到反應(yīng)釜中，加熱至65℃，壓力調(diào)節(jié)至3.5MPa，以150r/min轉(zhuǎn)速進行攪拌35分鐘后，保溫保壓，靜置3小時后，即得。

將上述所有配料在高速混合機充分混合40min，得到預(yù)混料。

將預(yù)混料經(jīng)過精密計量的送料裝置輸送到雙螺桿擠出機中，所述混合物料在雙螺桿擠出機中各段的溫度分別為：一區(qū)160℃、二區(qū)180℃、三區(qū)200℃、四區(qū)220℃、五區(qū)210℃、六區(qū)215℃、七區(qū)200℃、八區(qū)220℃、九區(qū)230℃、十區(qū)210℃，雙螺桿擠出機的長徑比為35∶1，螺桿轉(zhuǎn)速為400r/min，在螺桿的剪切、混煉及輸送下，物料得以充分熔化、復(fù)合，再經(jīng)過擠出造粒、干燥，得到耐低溫改性塑料。

吸料機將上述耐低溫改性塑料材料吸進壓塑機炮筒，在炮筒內(nèi)加熱到半熔融塑化狀態(tài)后，定量擠出到模具型腔內(nèi)，上下模具合模、壓塑并冷卻定型、脫模，再經(jīng)過切環(huán)、加墊，得到礦泉水瓶蓋。

經(jīng)測試，本發(fā)明各實例中的實施例的瓶蓋(瓶蓋直徑為30mm，壁厚為1.5mm，高度為15mm)，主要技術(shù)指標(biāo)如下表所示：

由上表可知，本發(fā)明得到的礦泉水瓶蓋的力學(xué)性能好，在低溫下依然具備較好的韌性和耐性。