王仁龍 整理

一、概述

編織袋，又稱蛇皮袋，常用于肥料、化工產(chǎn)品等物品的包裝材料，其原料一般是聚乙烯、聚丙烯等各種塑料經(jīng)擠出、拉絲，再經(jīng)編織、制袋等工序而成。目前聚丙烯等塑料的結(jié)晶度低的只有70-80%，高的不超過95%，采用不同工藝生產(chǎn)出來的原料結(jié)晶度存在很大的差異，而傳統(tǒng)的拉絲工序大多為一級熱牽引工藝，具有工藝簡單、成本低的特點，但是現(xiàn)有原料和工藝制成的編織袋大多容易老化，使用壽命短，并且抗紫外線、抗輻射功能差，拉伸力低，無法滿足特殊環(huán)境和氣候條件下的物品包裝和搬運等使用需求。例如，2011年3月12日日本福島核電站由于受到9級大地震破壞而發(fā)生嚴重的核泄漏事故，為轉(zhuǎn)移及集中處理受核事故污染的土壤和固體廢棄物，迫切需要一種能夠用來包裝、儲存以及轉(zhuǎn)移此類土壤和固體廢物的塑料編織袋，并且要求在嚴重的核輻射能量條件下和室外自然界大氣、雨水、風雪、陽光光照等環(huán)境下能夠長期保持編織袋的強度性能不會顯著下降。

本技術(shù)的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，而介紹了一種可用于包裝受核事故污染土壤的塑料編織袋及其制備方法，該塑料編織袋具有優(yōu)異的耐候性、抗紫外和抗輻射性能，能夠在嚴重的核輻射能量、雨水、風雪、陽光光照等特殊條件下長期使用而強度不會顯著下降，仍然能夠保持在50%以上。

二、技術(shù)方案

所述塑料編織袋由以下重量份的原料制成：

聚丙烯100份、特種炭黑0.1～1.0份、石墨烯0.01～0.5份、紫外線吸收劑0.1～0.5份、抗氧劑0.01～0.5份、填充母料5～10份、成核劑0.1～0.2份。

所述特種炭黑的性能參數(shù)為：碘價為130～150 mg/g，吸油值為100～150 ml/100g，密度為300～400 kg/m3。

所述石墨烯為采用氧化還原法生產(chǎn)的石墨烯，層數(shù)在10層以下，厚度5～15 nm以下，松裝密度為0.15～0.20 g/ml，比表面積為1500～3000 m2/g。

所述紫外線吸收劑為苯并三唑類光、2-(2-羥基-3-叔丁基-5-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑和2,2’-亞甲基雙(4-叔辛基-6-苯并三唑苯酚)中的一種或兩種。

所述抗氧劑為抗氧劑1010、抗氧劑1076、抗氧劑168、抗氧劑1098和抗氧劑245中的一種或者兩種。

所述填充母料為滑石粉、云母、碳酸鈣、硬脂酸鋅和硬脂酸鈣中的一種或二種；所述成核劑為2-對甲基芐叉山梨醇、低分子量聚乙烯蠟和聚酰胺蠟中的一種或二種。

本技術(shù)還介紹了上述一種可用于包裝受核事故污染土壤的塑料編織袋的制備方法，包括以下步驟：

步驟一、原料共混干燥——按配方量將聚丙烯顆粒、特殊炭黑、石墨烯、紫外線吸收劑、抗氧劑、填充母料和成核劑投入到干燥攪拌機內(nèi)攪拌干燥，得到共混料；

步驟二、拉絲工序——將所述共混料送入擠出機，經(jīng)過擠出機加熱以及螺桿與機筒的剪切作用后，經(jīng)過模頭擠出成型為熔融狀的薄膜，然后經(jīng)過冷卻后，用刀片切割成胚絲，然后進行多級熱牽引，將胚絲進行總倍數(shù)為5～20倍的牽伸，每一級熱牽引的方法為：胚絲先經(jīng)過熱箱被拉伸形成扁絲，然后扁絲在熱輥上熱定型，再經(jīng)過冷輥冷卻后，完成一級熱牽引；當經(jīng)過多級熱牽引定型后，收絲成卷；

步驟三、編織工序——將成卷的扁絲通過織機編織成圓筒編織袋，檢測合格后，再通過收卷機收卷；

步驟四、切割——將編織好的圓筒編織袋切割成所需規(guī)格的編織袋；

步驟五、縫紉——通過縫紉設(shè)備縫紉袋口及吊環(huán)，得到成品編織袋。

步驟二中，擠出機的加熱溫度為250～260℃，冷卻溫度為25～35℃。

步驟二中，所述多級熱牽引為二級或者三級熱牽引，每一級熱牽引中，所述熱箱溫度80～150度，所述熱輥溫度為150～180度，所述冷輥的溫度為20～50度，并且多級熱牽伸中，熱輥和熱箱的溫度逐級升高。

三、有益效果

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)一方面在配方中添加了具有抗紫外線、耐老化性能的特種炭黑和具有抗輻射功能的石墨烯，現(xiàn)有的石墨烯多為類石墨烯，其層數(shù)多在20-100層之間，難以體現(xiàn)石墨烯的性能，而本技術(shù)采用的石墨烯只有10層以下，充分利用石墨烯的力學、光學等改性性能，有助于提升拉絲的抗輻射和耐光穩(wěn)定性的功能，進而提高編織袋的強度和耐候性和穩(wěn)定性；另一方面，本技術(shù)對傳統(tǒng)拉絲工藝進行了改進，采用了多級熱牽引，在一級熱牽引的基礎(chǔ)上再增加了1～2次熱牽引，能夠提高PP在拉絲過程中的高取向結(jié)構(gòu)的固定，從而提高PP結(jié)晶度，同時拉伸模量和扁絲強度也得到提高。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)通過對配方和工藝的調(diào)整，所制備的塑料編織袋具有優(yōu)異的耐候性、抗紫外和抗輻射性能，能夠在嚴重的核輻射能量、雨水、風雪、陽光光照等特殊條件下長期使用而強度不會顯著下降，仍然能夠保持在50%以上，使用壽命長。

四、具體實施方式

結(jié)合以下實施例對本技術(shù)作進一步描述。

實施例1

本實施例的一種可用于包裝受核事故污染土壤的塑料編織袋，包括以下步驟：

步驟一、原料共混干燥：

先將100 kg聚丙烯顆粒、100 g特種炭黑、10 g石墨烯，以及100 g2-(2-羥基-3-叔丁基-5-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑、10 g抗氧劑1098、6 kg硬脂酸鈣和100 g的2-對甲基芐叉山梨醇投入到干燥攪拌機內(nèi)攪拌，干燥溫度為58℃，干燥時間為35 min；其中：

特種炭黑為COBOT公司生產(chǎn)的特種炭黑，性能參數(shù)為：碘價為130～150 mg/g，吸油值為100～150 ml/100g，密度為300～400 kg/m3。

石墨烯采用氧化還原法生產(chǎn)的石墨烯，層數(shù)在10層以下，厚度5～15 nm以下，松裝密度為0.15～0.20 g/ml，比表面積為1500～3000 m2/g。

步驟二、拉絲工序：

經(jīng)過步驟一共混干燥后的共物料進入擠出機經(jīng)過擠出機加熱以及螺桿與機筒的剪切作用后，經(jīng)過模頭擠出成型為熔融狀的薄膜，擠出機的加熱溫度為250℃，然后經(jīng)過35℃的水冷卻后，用刀片切割成胚絲，然后進入熱箱被拉伸形成扁絲，接著扁絲在熱輥上熱定型，再經(jīng)過冷輥冷卻后，完成第一級熱牽引，然后扁絲再經(jīng)過第二級熱牽引定型后，收絲成卷；

該步驟中，第一級熱牽引的熱箱溫度為90度，熱輥溫度為150度，冷輥溫度為40度；第二級熱牽引的熱箱溫度為110度，熱輥溫度為165度，冷輥溫度為30度。

步驟三、編織工序：

將成卷的扁絲通過織機編織成圓筒編織袋，檢測合格后，再通過收卷機收卷。

步驟四、切割：

將編織好的圓筒編織袋切割成所需規(guī)格的編織袋，然后印刷商標和廠商信息。

步驟五、縫紉：

通過縫紉設(shè)備縫紉袋口及吊環(huán)，得到塑料編織袋成品。

實施例2

本實施例的一種可用于包裝受核事故污染土壤的塑料編織袋，包括以下步驟：

步驟一、原料共混干燥：

先將100 kg聚丙烯顆粒、800 g特種炭黑、300 g石墨烯，以及100 g苯并三唑類光、400 g2,2’-亞甲基雙(4-叔辛基-6-苯并三唑苯酚)、200 g抗氧劑1076、300 g抗氧劑168、5 kg云母、2 kg碳酸鈣和100 g聚酰胺蠟投入到干燥攪拌機內(nèi)攪拌，干燥溫度為55℃，干燥時間為50 min；其中：

特種炭黑為COBOT公司生產(chǎn)的特種炭黑，性能參數(shù)為：碘價為130～150 mg/g，吸油值為100～150 ml/100 g，密度為300～400 kg/m3。

石墨烯采用氧化還原法生產(chǎn)的石墨烯，層數(shù)在10層以下，厚度5～15 nm以下，松裝密度為0.15～0.20 g/ml，比表面積為1500～3000 m2/g。

步驟二、拉絲工序：

經(jīng)過步驟一共混干燥后的共物料進入擠出機經(jīng)過擠出機加熱以及螺桿與機筒的剪切作用后，經(jīng)過模頭擠出成型為熔融狀的薄膜，擠出機的加熱溫度為260℃，然后經(jīng)過25℃的水冷卻后，用刀片切割成胚絲，然后進入熱箱被拉伸形成扁絲，接著扁絲在熱輥上熱定型，再經(jīng)過冷輥冷卻后，完成第一級熱牽引，然后扁絲再依次經(jīng)過第二級和第三級熱牽引定型后，收絲成卷；

該步驟中，第一級熱牽引的熱箱溫度為80度，熱輥溫度為150度，冷輥溫度為40度；第二級熱牽引的熱箱溫度為100度，熱輥溫度為160度，冷輥溫度為30度；第三級熱牽引的熱箱溫度為125度，熱輥溫度為170度，冷輥溫度為20度。

步驟三、編織工序：

將成卷的扁絲通過織機編織成圓筒編織袋，檢測合格后，再通過收卷機收卷。

步驟四、切割：

將編織好的圓筒編織袋切割成所需規(guī)格的編織袋，然后印刷商標和廠商信息。

步驟五、縫紉：

通過縫紉設(shè)備縫紉袋口及吊環(huán)，得到塑料編織袋成品。

實施例3

本實施例的一種可用于包裝受核事故污染土壤的塑料編織袋，包括以下步驟：

步驟一、原料共混干燥：

先將100 kg聚丙烯顆粒、600 g特種炭黑、500 g石墨烯，以及200 g的2-(2-羥基-3-叔丁基-5-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑、100 g抗氧劑168、6 kg硬脂酸鋅、4 kg硬脂酸鈣、100 g低分子量聚乙烯蠟和100 g聚酰胺蠟投入到干燥攪拌機內(nèi)攪拌，干燥溫度為52℃，干燥時間為40 min；其中：

特種炭黑為COBOT公司生產(chǎn)的特種炭黑，性能參數(shù)為：碘價為130～150 mg/g，吸油值為100～150 ml/100 g，密度為300～400 kg/m3。

石墨烯采用氧化還原法生產(chǎn)的石墨烯，層數(shù)在10層以下，厚度5～15 nm以下，松裝密度為0.15～0.20 g/ml，比表面積為1500～3000 m2/g。

步驟二、拉絲工序：

經(jīng)過步驟一共混干燥后的共物料進入擠出機經(jīng)過擠出機加熱以及螺桿與機筒的剪切作用后，經(jīng)過模頭擠出成型為熔融狀的薄膜，擠出機的加熱溫度為253℃，然后經(jīng)過28℃的水冷卻后，用刀片切割成胚絲，然后進入熱箱被拉伸形成扁絲，接著扁絲在熱輥上熱定型，再經(jīng)過冷輥冷卻后，完成第一級熱牽引，然后扁絲再依次經(jīng)過第二級和第三級熱牽引定型后，收絲成卷；

該步驟中，第一級熱牽引的熱箱溫度為90度，熱輥溫度為150度，冷輥溫度為50度；第二級熱牽引的熱箱溫度為125度，熱輥溫度為160度，冷輥溫度為35度；第三級熱牽引的熱箱溫度為150度，熱輥溫度為180度，冷輥溫度為20度。

步驟三、編織工序：

將成卷的扁絲通過織機編織成圓筒編織袋，檢測合格后，再通過收卷機收卷。

步驟四、切割：

將編織好的圓筒編織袋切割成所需規(guī)格的編織袋，然后印刷商標和廠商信息；

步驟五、縫紉：

通過縫紉設(shè)備縫紉袋口及吊環(huán)，得到塑料編織袋成品。

實施例4

本實施例的一種可用于包裝受核事故污染土壤的塑料編織袋，包括以下步驟：

步驟一、原料共混干燥：

先將100 kg聚丙烯顆粒、300 g特種炭黑、100 g石墨烯，以及250 g苯并三唑類光、200 g抗氧劑245、3 kg云母、2 kg碳酸鈣和100 g低分子量聚乙烯蠟投入到干燥攪拌機內(nèi)攪拌，干燥溫度為60℃，干燥時間為30 min；其中：

特種炭黑為COBOT公司生產(chǎn)的特種炭黑，性能參數(shù)為：碘價為130～150 mg/g，吸油值為100～150 ml/100 g，密度為300～400 kg/m3。

石墨烯采用氧化還原法生產(chǎn)的石墨烯，層數(shù)在10層以下，厚度5～15 nm以下，松裝密度為0.15～0.20 g/ml，比表面積為1500～3000 m2/g。

步驟二、拉絲工序：

經(jīng)過步驟一共混干燥后的共物料進入擠出機經(jīng)過擠出機加熱以及螺桿與機筒的剪切作用后，經(jīng)過模頭擠出成型為熔融狀的薄膜，擠出機的加熱溫度為256℃，然后經(jīng)過30℃的水冷卻后，用刀片切割成胚絲，然后進入熱箱被拉伸形成扁絲，接著扁絲在熱輥上熱定型，再經(jīng)過冷輥冷卻后，完成第一級熱牽引，然后扁絲再經(jīng)過第二級熱牽引定型后，收絲成卷；

該過程中，第一級熱牽引的熱箱溫度為120度，熱輥溫度為150度，冷輥溫度為30度；第二級熱牽引的熱箱溫度為150度，熱輥溫度為175度，冷輥溫度為35度。

步驟三、編織工序：

將成卷的扁絲通過織機編織成圓筒編織袋，檢測合格后，再通過收卷機收卷。

步驟四、切割：

將編織好的圓筒編織袋切割成所需規(guī)格的編織袋，然后印刷商標和廠商信息。

步驟五、縫紉：

通過縫紉設(shè)備縫紉袋口及吊環(huán)，得到塑料編織袋成品。

實施例5

本實施例的一種可用于包裝受核事故污染土壤的塑料編織袋，包括以下步驟：

步驟一、原料共混干燥：

先將100 kg聚丙烯顆粒、500 g特種炭黑、50 g石墨烯，以及300 g 2,2’-亞甲基雙(4-叔辛基-6-苯并三唑苯酚)、100g抗氧劑1010、200 g抗氧劑1076、8 kg滑石粉和200 g 2-對甲基芐叉山梨醇投入到干燥攪拌機內(nèi)攪拌，干燥溫度為50℃，干燥時間為60 min；其中：

特種炭黑為COBOT公司生產(chǎn)的特種炭黑，性能參數(shù)為：碘價為130～150 mg/g，吸油值為100～150 ml/100 g，密度為300～400 kg/m3。

石墨烯采用氧化還原法生產(chǎn)的石墨烯，層數(shù)在10層以下，厚度5～15 nm以下，松裝密度為0.15～0.20 g/ml，比表面積為1500～3000 m2/g。

步驟二、拉絲工序：

經(jīng)過步驟一共混干燥后的共物料進入擠出機經(jīng)過擠出機加熱以及螺桿與機筒的剪切作用后，經(jīng)過模頭擠出成型為熔融狀的薄膜，擠出機的加熱溫度為250℃，然后經(jīng)過25℃的水冷卻后，用刀片切割成胚絲，然后進入熱箱被拉伸形成扁絲，接著扁絲在熱輥上熱定型，再經(jīng)過冷輥冷卻后，完成第一級熱牽引，然后扁絲再依次經(jīng)過第二級和第三級熱牽引定型后，收絲成卷；

該步驟中，第一級熱牽引的熱箱溫度為85度，熱輥溫度為160度，冷輥溫度為30度；第二級熱牽引的熱箱溫度為105度，熱輥溫度為170度，冷輥溫度為40度；第三級熱牽引的熱箱溫度為135度，熱輥溫度180度，冷輥溫度為50度。

步驟三、編織工序：

將成卷的扁絲通過織機編織成圓筒編織袋，檢測合格后，再通過收卷機收卷。

步驟四、切割：

將編織好的圓筒編織袋切割成所需規(guī)格的編織袋，然后印刷商標和廠商信息。

步驟五、縫紉：

通過縫紉設(shè)備縫紉袋口及吊環(huán)，得到塑料編織袋成品。

對比例1

對比例1的塑料編織袋的制備方法為：

步驟一、原料共混干燥：

先將100 kg聚丙烯顆粒以及100 g苯并三唑類光、400 g 2,2’-亞甲基雙(4-叔辛基-6-苯并三唑苯酚)、200 g抗氧劑1076、300 g抗氧劑168、5 kg云母、2 kg碳酸鈣和100 g聚酰胺蠟投入到干燥攪拌機內(nèi)攪拌，干燥溫度為55℃，干燥時間為50 min。

步驟二、拉絲工序：

經(jīng)過步驟一共混干燥后的共物料進入擠出機經(jīng)過擠出機加熱以及螺桿與機筒的剪切作用后，經(jīng)過模頭擠出成型為熔融狀的薄膜，擠出機的加熱溫度為260℃，然后經(jīng)過25℃的水冷卻后，用刀片切割成胚絲，然后進入熱箱被拉伸形成扁絲，接著扁絲在熱輥上熱定型，再經(jīng)過冷輥冷卻后，完成一級熱牽引定型后，收絲成卷；其中，熱箱溫度為80度，熱輥溫度為150度，冷輥溫度為40度。

步驟三、編織工序：將成卷的扁絲通過織機編織成圓筒編織袋，檢測合格后，再通過收卷機收卷。

步驟四、切割：將編織好的圓筒編織袋切割成所需規(guī)格的編織袋，然后印刷商標和廠商信息。

步驟五、縫紉：通過縫紉設(shè)備縫紉袋口及吊環(huán)，得到塑料編織袋成品。

對比例2

對比例2的塑料編織袋的制備方法主要與對比例1相同，不同之處為：步驟二、拉絲工序由一級熱牽引增加為二級熱牽引，具體步驟如下：

步驟一、原料共混干燥：

先將100 kg聚丙烯顆粒以及100 g苯并三唑類光、400 g 2,2’-亞甲基雙(4-叔辛基-6-苯并三唑苯酚)、200 g抗氧劑1076、300 g抗氧劑168、5 kg云母、2 kg碳酸鈣和100g聚酰胺蠟投入到干燥攪拌機內(nèi)攪拌，干燥溫度為55℃，干燥時間為50 min。

步驟二、拉絲工序：

經(jīng)過步驟一共混干燥后的共物料進入擠出機經(jīng)過擠出機加熱以及螺桿與機筒的剪切作用后，經(jīng)過模頭擠出成型為熔融狀的薄膜，擠出機的加熱溫度為250℃，然后經(jīng)過35℃的水冷卻后，用刀片切割成胚絲，然后進入熱箱被拉伸形成扁絲，接著扁絲在熱輥上熱定型，再經(jīng)過冷輥冷卻后，完成第一級熱牽引，然后扁絲再經(jīng)過第二級熱牽引定型后，收絲成卷；

該步驟中，第一級熱牽引的熱箱溫度為90度，熱輥溫度為150度，冷輥溫度為40度；第二級熱牽引的熱箱溫度為110度，熱輥溫度為165度，冷輥溫度為30度。

步驟三、編織工序：將成卷的扁絲通過織機編織成圓筒編織袋，檢測合格后，再通過收卷機收卷。

步驟四、切割：將編織好的圓筒編織袋切割成所需規(guī)格的編織袋，然后印刷商標和廠商信息。

步驟五、縫紉：通過縫紉設(shè)備縫紉袋口及吊環(huán)，得到塑料編織袋成品。

對比例3

對比例3的塑料編織袋的制備方法主要與對比例2相同，不同之處為：步驟二、拉絲工序由二級熱牽引增加為三級熱牽引，具體步驟如下：

步驟一、原料共混干燥：

先將100 kg聚丙烯顆粒以及100 g苯并三唑類光、400 g 2,2’-亞甲基雙(4-叔辛基-6-苯并三唑苯酚)、200 g抗氧劑1076、300 g抗氧劑168、5 kg云母、2 kg碳酸鈣和100 g聚酰胺蠟投入到干燥攪拌機內(nèi)攪拌，干燥溫度為55℃，干燥時間為50 min。

步驟二、拉絲工序：

經(jīng)過步驟一共混干燥后的共物料進入擠出機經(jīng)過擠出機加熱以及螺桿與機筒的剪切作用后，經(jīng)過模頭擠出成型為熔融狀的薄膜，擠出機的加熱溫度為250℃，然后經(jīng)過35℃的水冷卻后，用刀片切割成胚絲，然后進入熱箱被拉伸形成扁絲，接著扁絲在熱輥上熱定型，再經(jīng)過冷輥冷卻后，完成第一級熱牽引，然后扁絲再依次經(jīng)過第二級和第三級熱牽引定型后，收絲成卷；

該步驟中，第一級熱牽引的熱箱溫度為85度，熱輥溫度為160度，冷輥溫度為30度；第二級熱牽引的熱箱溫度為105度，熱輥溫度為170度，冷輥溫度為40度；第三級熱牽引的熱箱溫度為135度，熱輥溫度180度，冷輥溫度為50度。

步驟三、編織工序：將成卷的扁絲通過織機編織成圓筒編織袋，檢測合格后，再通過收卷機收卷。

步驟四、切割：將編織好的圓筒編織袋切割成所需規(guī)格的編織袋，然后印刷商標和廠商信息。

步驟五、縫紉：通過縫紉設(shè)備縫紉袋口及吊環(huán)，得到塑料編織袋成品。

表1 實施例1-5和對比例1-3的PP扁絲結(jié)晶度和斷裂變強度對比

表2 實施例1-5以及對比例1-3的塑料編織袋的拉伸強度和耐候性對比

五、性能測試

1. PP扁絲結(jié)晶度和斷裂強度測試

對實施例1-5以及對比例1-3所生產(chǎn)的塑料編織袋樣品，分別測試PP扁絲結(jié)晶度和斷裂強度，對比結(jié)果如下表1所示。

從表1中可以看出，實施例1至5增加多級熱牽引拉絲有助于PP扁絲結(jié)晶度和強度的增加。

2. 拉伸強度和耐候性測試

對實施例1-5以及對比例1-3所生產(chǎn)出的塑料編織袋分別進行拉伸強度和耐候性測試，耐候性檢測方法：采用照度100 mW/cm2(300～400 nm)，試驗溫度63℃，試驗時間為90小時和180小時二種；拉伸強度檢測方法：采用日本JIS L1096.8.14標準，試驗樣條寬度50 mm，拉伸間距200 mm，拉伸速度150 mm/min，如表2所示。

從表2的對比測試結(jié)果可以得出，實施例1至5的塑料編織袋在拉伸強度、抗UV強度、以及自然條件下的強度保持率、耐候性方面均要優(yōu)于對比例1-3。

本技術(shù)專利信息：

申請?zhí)枺篊N201910511539.6

申請日：2019.06.13

公開（公告）號：CN110157100A

公開（公告）日：2019.08.23

IPC分類號：C08L23/12；C08L77/00；C08L23/06；C08K13/02；C08K3/04；C08K5/3475；B29B13/06；B29C48/92；B29C55/00；B29C69/00