王仁龍 整理

一、概述

編織袋，又稱蛇皮袋，是塑料袋的一種，其加工原料一般是聚乙烯、聚丙烯等化學(xué)塑料原料，常用于蔬菜與糧食等農(nóng)產(chǎn)品包裝、建筑材料包裝、肥料包裝、飼料包裝、戶外用品等領(lǐng)域。

編織袋通常采用塑料編織絲經(jīng)編織工序加工而成，塑料編織絲是由塑料受熱熔融后擠出成膜，將膜切成窄條，再經(jīng)熱拉伸和定型處理制成扁絲?，F(xiàn)有編織袋常用于重量較大貨物的包裝，由于抗拉性能低，在貨物挪動過程中常常因編織袋撕裂而導(dǎo)致貨物散落滿地，甚至損壞貨物。并且容易老化，可重復(fù)使用次數(shù)少，使用壽命短，廢棄后還會造成環(huán)境污染。

本文介紹了一種編織袋用聚乙烯塑料編織絲材料及其制備工藝，采用化學(xué)接枝法制備改性聚乙烯，再添加無機納米填料、增塑劑、相容劑和抗靜電劑制備塑料編織絲，提高聚乙烯塑料編織絲的抗拉性能和抗老化性能，從而改善編織袋的應(yīng)用效果。

二、技術(shù)方案

一種編織袋用聚乙烯塑料編織絲材料，由以下重量份數(shù)的原料制成：接枝改性聚乙烯100-150份、無機納米填料10-25份、增塑劑5-15份、相容劑1-10份、抗靜電劑0.1-5份。

所述接枝改性聚乙烯是由100-120份線性低密度聚乙烯、10-25份烯丙基三甲氧基硅烷和5-15份二甲基丙烯酸鋅在引發(fā)劑作用下反應(yīng)制成。

所述引發(fā)劑為有機過氧化物引發(fā)劑。

想要實質(zhì)性改進聚乙烯塑料編織絲的應(yīng)用性能，得從聚乙烯的分子結(jié)構(gòu)上入手，本技術(shù)采用化學(xué)接枝法，在聚乙烯大分子鏈上接枝功能性支鏈，具體采用烯丙基三甲氧基硅烷作為單體，二甲基丙烯酸鋅作為交聯(lián)劑。

所述無機納米填料為納米碳酸鈣、納米二氧化硅、納米滑石粉中的一種或幾種。通過無機納米填料的添加來減少接枝改性聚乙烯的用量，在降低制備成本的同時保證聚乙烯塑料編織絲的強度。

所述增塑劑為檸檬酸三丁酯、環(huán)氧大豆油、偏苯三甲酸三辛酯中的一種或幾種。相對于鄰苯二甲酸酯類增塑劑來說，檸檬酸三丁酯、環(huán)氧大豆油、偏苯三甲酸三辛酯屬于目前應(yīng)用較為廣泛的環(huán)保增塑劑。

所述相容劑為馬來酸酐接枝聚乙烯。使用相容劑來提高接枝改性聚乙烯與無機納米填料的相容性，促進無機納米填料與接枝改性聚乙烯的均勻分散。

所述抗靜電劑為乙氧基化烷基胺。通過內(nèi)加抗靜電劑以減少靜電積累。

本技術(shù)的制備工藝，包括以下工序：

（1）向混合機中加入接枝改性聚乙烯、無機納米填料、增塑劑、相容劑和抗靜電劑，高速混合，得到混合料；

（2）將混合料加入混煉型雙螺桿擠出機中，熔融塑化，擠出成薄膜；

（3）將薄膜切割成胚絲，再將胚絲放入烘箱中經(jīng)拉伸形成扁絲，對扁絲進行熱定型，冷卻后收卷；

（4）將扁絲作為經(jīng)線和緯線放入編織機中，經(jīng)編織制成編織袋。

所述混煉型雙螺桿擠出機的螺桿長徑比為（30-50）:1，螺桿轉(zhuǎn)速為100-400 r/min，螺桿溫度為150-180℃。

所述拉伸溫度為90-120℃，拉伸倍率為2-5倍。

所述熱定型溫度為100-130℃，熱定型時間為10-60 min。

編織密度按照編織袋的應(yīng)用領(lǐng)域和承重大小進行合理選擇。

本技術(shù)的一種增塑劑的制備方法，采用該增塑劑來替代檸檬酸三丁酯、環(huán)氧大豆油、偏苯三甲酸三辛酯作為上述技術(shù)方案中的增塑劑，取得更好的增塑效果。

所述增塑劑為L-谷氨酸二（間三氟甲基苯乙醇）酯，結(jié)構(gòu)式如下所示；

反應(yīng)方程式如下所示：

合成方法：將L-谷氨酸加入溶劑DMF中，攪拌溶解，再加入間三氟甲基苯乙醇和催化量的濃硫酸，L-谷氨酸與間三氟甲基苯乙醇的摩爾比為1:2，加完后升溫至80-85℃保溫反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束，加水沉淀，過濾，水洗，烘干，粉碎，得到L-谷氨酸二（間三氟甲基苯乙醇）酯。

產(chǎn)物結(jié)構(gòu)表征：1H NMR（DMSO-d6，400MHz），δ:8.72（s，2H），7.46-7.42（m，6H），7.21（m，2H），4.38（t，4H），3.34（t，1H），2.93（t，4H），2.35-2.29（m，4H）；ESI-MS:m/z＝492.43[M+1]+.

三、有益效果

本技術(shù)以聚乙烯作為底物，采用化學(xué)接枝法制備改性聚乙烯，并通過添加無機納米填料、增塑劑、相容劑和抗靜電劑制備塑料編織絲，制得的聚乙烯塑料編織絲具有優(yōu)良的抗拉性能和抗老化性能，解決了現(xiàn)有聚乙烯塑料編織絲存在的抗拉性能和抗老化性能差的問題；將制備的塑料編織絲加工成編織袋，能夠有效延長編織袋的使用壽命，同時保證編織袋的應(yīng)用效果，避免被包裝貨物在挪動過程中出現(xiàn)編織袋撕裂的問題

四、具體實施方式

線性低密度聚乙烯為中石化DNDA-7144；馬來酸酐接枝聚乙烯為普瑞曼SP0540；納米碳酸鈣購自衢州五星納米材料有限公司，平均粒徑30 nm；納米二氧化硅購自上海盈承新材料有限公司，平均粒徑30 nm；納米滑石粉購自廣東納奧新材料科技有限公司，平均粒徑30nm。

L-谷氨酸二（間三氟甲基苯乙醇）酯的合成：將14.7 g L-谷氨酸加入250 mL溶劑DMF中，攪拌溶解，再加入30.8 g間三氟甲基苯乙醇和1 g濃硫酸，加完后升溫至80-85℃保溫反應(yīng)2 h，反應(yīng)結(jié)束，加水沉淀，過濾，水洗，烘干，粉碎，得到L-谷氨酸二（間三氟甲基苯乙醇）酯。

實施例1

1. 接枝改性聚乙烯的合成：

將25份烯丙基三甲氧基硅烷溶于溶劑DMF中得到溶液I，將2份過氧化苯甲酰溶于二甲苯中得到溶液II，將120份線性低密度聚乙烯和10份二甲基丙烯酸鋅分散于水中得到溶液III，向溶液III中加入溶液I和溶液II，氮氣保護下升溫至95℃保溫反應(yīng)，待溶液黏度在10 min內(nèi)保持不變時停止反應(yīng)，冷卻，洗滌，過濾，真空干燥，得到接枝改性聚乙烯。

2. 編織袋的加工：

（1）向混合機中加入120份接枝改性聚乙烯、15份納米碳酸鈣、5份偏苯三甲酸三辛酯、2份馬來酸酐接枝聚乙烯和0.8份乙氧基化烷基胺，在1000 r/min下高速混合10 min，得到混合料。

（2）將混合料加入混煉型雙螺桿擠出機中，螺桿長徑比為45:1，螺桿轉(zhuǎn)速為200 r/min，螺桿溫度為170-175℃，熔融塑化，擠出成薄膜。

（3）將薄膜切割成胚絲，再將胚絲放入烘箱中經(jīng)拉伸形成扁絲，拉伸溫度為100℃，拉伸倍率為2.5倍，對扁絲進行熱定型，熱定型溫度為120℃，熱定型時間為35 min，冷卻后收卷。

（4）將扁絲作為經(jīng)線和緯線放入編織機中，經(jīng)編織制成編織袋，經(jīng)密度為40根/100 mm，緯密度為40根/100 mm。

實施例2

1. 接枝改性聚乙烯的合成：

將15份烯丙基三甲氧基硅烷溶于溶劑DMF中得到溶液I，將2份過氧化苯甲酰溶于二甲苯中得到溶液II，將100份線性低密度聚乙烯和5份二甲基丙烯酸鋅分散于水中得到溶液III，向溶液III中加入溶液I和溶液II，氮氣保護下升溫至95℃保溫反應(yīng)，待溶液黏度在10 min內(nèi)保持不變時停止反應(yīng)，冷卻，洗滌，過濾，真空干燥，得到接枝改性聚乙烯。

2. 編織袋的加工：

（1）向混合機中加入150份接枝改性聚乙烯、15份納米二氧化硅、8份檸檬酸三丁酯、3份馬來酸酐接枝聚乙烯和1份乙氧基化烷基胺，在1000 r/min下高速混合10 min，得到混合料。

（2）將混合料加入混煉型雙螺桿擠出機中，螺桿長徑比為38:1，螺桿轉(zhuǎn)速為250 r/min，螺桿溫度為170-175℃，熔融塑化，擠出成薄膜。

（3）將薄膜切割成胚絲，再將胚絲放入烘箱中經(jīng)拉伸形成扁絲，拉伸溫度為110℃，拉伸倍率為3倍，對扁絲進行熱定型，熱定型溫度為120℃，熱定型時間為40 min，冷卻后收卷。

（4）將扁絲作為經(jīng)線和緯線放入編織機中，經(jīng)編織制成編織袋，經(jīng)密度為40根/100 mm，緯密度為40根/100 mm。

實施例3

1. 接枝改性聚乙烯的合成：

將20份烯丙基三甲氧基硅烷溶于溶劑DMF中得到溶液I，將2份過氧化苯甲酰溶于二甲苯中得到溶液II，將110份線性低密度聚乙烯和8份二甲基丙烯酸鋅分散于水中得到溶液III，向溶液III中加入溶液I和溶液II，氮氣保護下升溫至95℃保溫反應(yīng)，待溶液黏度在10 min內(nèi)保持不變時停止反應(yīng)，冷卻，洗滌，過濾，真空干燥，得到接枝改性聚乙烯。

2. 編織袋的加工：

（1）向混合機中加入100份接枝改性聚乙烯、10份納米滑石粉、5份環(huán)氧大豆油、2份馬來酸酐接枝聚乙烯和0.5份乙氧基化烷基胺，在1000 r/min下高速混合10 min，得到混合料。

（2）將混合料加入混煉型雙螺桿擠出機中，螺桿長徑比為50:1，螺桿轉(zhuǎn)速為300 r/min，螺桿溫度為170-175℃，熔融塑化，擠出成薄膜。

（3）將薄膜切割成胚絲，再將胚絲放入烘箱中經(jīng)拉伸形成扁絲，拉伸溫度為100℃，拉伸倍率為3倍，對扁絲進行熱定型，熱定型溫度為130℃，熱定型時間為60 min，冷卻后收卷。

（4）將扁絲作為經(jīng)線和緯線放入編織機中，經(jīng)編織制成編織袋，經(jīng)密度為40根/100 mm，緯密度為40根/100 mm。

實施例4

將實施例3中的環(huán)氧大豆油替換為L-谷氨酸二（間三氟甲基苯乙醇）酯作為增塑劑，其余步驟和條件不變，得到實施例4。

1. 接枝改性聚乙烯的合成：

將20份烯丙基三甲氧基硅烷溶于溶劑DMF中得到溶液I，將2份過氧化苯甲酰溶于二甲苯中得到溶液II，將110份線性低密度聚乙烯和8份二甲基丙烯酸鋅分散于水中得到溶液III，向溶液III中加入溶液I和溶液II，氮氣保護下升溫至95℃保溫反應(yīng)，待溶液黏度在10 min內(nèi)保持不變時停止反應(yīng)，冷卻，洗滌，過濾，真空干燥，得到接枝改性聚乙烯。

2. 編織袋的加工：

（1）向混合機中加入100份接枝改性聚乙烯、10份納米滑石粉、5份L-谷氨酸二（間三氟甲基苯乙醇）酯、2份馬來酸酐接枝聚乙烯和0.5份乙氧基化烷基胺，在1000 r/min下高速混合10 min，得到混合料。

（2）將混合料加入混煉型雙螺桿擠出機中，螺桿長徑比為50:1，螺桿轉(zhuǎn)速為300 r/min，螺桿溫度為170-175℃，熔融塑化，擠出成薄膜。

（3）將薄膜切割成胚絲，再將胚絲放入烘箱中經(jīng)拉伸形成扁絲，拉伸溫度為100℃，拉伸倍率為3倍，對扁絲進行熱定型，熱定型溫度為130℃，熱定型時間為60 min，冷卻后收卷。

（4）將扁絲作為經(jīng)線和緯線放入編織機中，經(jīng)編織制成編織袋，經(jīng)密度為40根/100 mm，緯密度為40根/100 mm。

對比例1

將實施例3中的二甲基丙烯酸鋅替換為二甲基丙烯酸乙二醇酯作為交聯(lián)劑，其余步驟和條件不變，得到對比例1。

1. 接枝改性聚乙烯的合成：

將20份烯丙基三甲氧基硅烷溶于溶劑DMF中得到溶液I，將2份過氧化苯甲酰溶于二甲苯中得到溶液II，將110份線性低密度聚乙烯和8份二甲基丙烯酸乙二醇酯分散于水中得到溶液III，向溶液III中加入溶液I和溶液II，氮氣保護下升溫至95℃保溫反應(yīng)，待溶液黏度在10 min內(nèi)保持不變時停止反應(yīng)，冷卻，洗滌，過濾，真空干燥，得到接枝改性聚乙烯。

2. 編織袋的加工：

（1）向混合機中加入100份接枝改性聚乙烯、10份納米滑石粉、5份環(huán)氧大豆油、2份馬來酸酐接枝聚乙烯和0.5份乙氧基化烷基胺，在1000 r/min下高速混合10 min，得到混合料。

（2）將混合料加入混煉型雙螺桿擠出機中，螺桿長徑比為50:1，螺桿轉(zhuǎn)速為300 r/min，螺桿溫度為170-175℃，熔融塑化，擠出成薄膜。

（3）將薄膜切割成胚絲，再將胚絲放入烘箱中經(jīng)拉伸形成扁絲，拉伸溫度為100℃，拉伸倍率為3倍，對扁絲進行熱定型，熱定型溫度為130℃，熱定型時間為60 min，冷卻后收卷。

（4）將扁絲作為經(jīng)線和緯線放入編織機中，經(jīng)編織制成編織袋，經(jīng)密度為40根/100 mm，緯密度為40根/100 mm。

對比例2

將實施例3中的二甲基丙烯酸鋅替換為N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺作為交聯(lián)劑，其余步驟和條件不變，得到對比例2。

1. 接枝改性聚乙烯的合成：

將20份烯丙基三甲氧基硅烷溶于溶劑DMF中得到溶液I，將2份過氧化苯甲酰溶于二甲苯中得到溶液II，將110份線性低密度聚乙烯和8份N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺分散于水中得到溶液III，向溶液III中加入溶液I和溶液II，氮氣保護下升溫至95℃保溫反應(yīng)，待溶液黏度在10 min內(nèi)保持不變時停止反應(yīng)，冷卻，洗滌，過濾，真空干燥，得到接枝改性聚乙烯。

2. 編織袋的加工：

（1）向混合機中加入100份接枝改性聚乙烯、10份納米滑石粉、5份環(huán)氧大豆油、2份馬來酸酐接枝聚乙烯和0.5份乙氧基化烷基胺，在1000 r/min下高速混合10 min，得到混合料。

（2）將混合料加入混煉型雙螺桿擠出機中，螺桿長徑比為50:1，螺桿轉(zhuǎn)速為300 r/min，螺桿溫度為170-175℃，熔融塑化，擠出成薄膜。

（3）將薄膜切割成胚絲，再將胚絲放入烘箱中經(jīng)拉伸形成扁絲，拉伸溫度為100℃，拉伸倍率為3倍，對扁絲進行熱定型，熱定型溫度為130℃，熱定型時間為60 min，冷卻后收卷。

（4）將扁絲作為經(jīng)線和緯線放入編織機中，經(jīng)編織制成編織袋，經(jīng)密度為40根/100 mm，緯密度為40根/100 mm。

對比例3

將實施例3中的烯丙基三甲氧基硅烷替換為馬來酸酐作為單體，其余步驟和條件不變，得到對比例3。

1. 接枝改性聚乙烯的合成：

將20份馬來酸酐溶于溶劑DMF中得到溶液I，將2份過氧化苯甲酰溶于二甲苯中得到溶液II，將110份線性低密度聚乙烯和8份二甲基丙烯酸鋅分散于水中得到溶液III，向溶液III中加入溶液I和溶液II，氮氣保護下升溫至95℃保溫反應(yīng)，待溶液黏度在10 min內(nèi)保持不變時停止反應(yīng)，冷卻，洗滌，過濾，真空干燥，得到接枝改性聚乙烯。

2. 編織袋的加工：

（1）向混合機中加入100份接枝改性聚乙烯、10份納米滑石粉、5份環(huán)氧大豆油、2份馬來酸酐接枝聚乙烯和0.5份乙氧基化烷基胺，在1000 r/min下高速混合10 min，得到混合料。

（2）將混合料加入混煉型雙螺桿擠出機中，螺桿長徑比為50:1，螺桿轉(zhuǎn)速為300 r/min，螺桿溫度為170-175℃，熔融塑化，擠出成薄膜。

（3）將薄膜切割成胚絲，再將胚絲放入烘箱中經(jīng)拉伸形成扁絲，拉伸溫度為100℃，拉伸倍率為3倍，對扁絲進行熱定型，熱定型溫度為130℃，熱定型時間為60 min，冷卻后收卷。

（4）將扁絲作為經(jīng)線和緯線放入編織機中，經(jīng)編織制成編織袋，經(jīng)密度為40根/100 mm，緯密度為40根/100 mm。

對比例4

將實施例3中的烯丙基三甲氧基硅烷替換為丙烯酸作為單體，其余步驟和條件不變，得到對比例4。

1. 接枝改性聚乙烯的合成：

將20份丙烯酸溶于溶劑DMF中得到溶液I，將2份過氧化苯甲酰溶于二甲苯中得到溶液II，將110份線性低密度聚乙烯和8份二甲基丙烯酸鋅分散于水中得到溶液III，向溶液III中加入溶液I和溶液II，氮氣保護下升溫至95℃保溫反應(yīng)，待溶液黏度在10 min內(nèi)保持不變時停止反應(yīng)，冷卻，洗滌，過濾，真空干燥，得到接枝改性聚乙烯。

2. 編織袋的加工：

（1）向混合機中加入100份接枝改性聚乙烯、10份納米滑石粉、5份環(huán)氧大豆油、2份馬來酸酐接枝聚乙烯和0.5份乙氧基化烷基胺，在1000 r/min下高速混合10 min，得到混合料。

（2）將混合料加入混煉型雙螺桿擠出機中，螺桿長徑比為50:1，螺桿轉(zhuǎn)速為300 r/min，螺桿溫度為170-175℃，熔融塑化，擠出成薄膜。

（3）將薄膜切割成胚絲，再將胚絲放入烘箱中經(jīng)拉伸形成扁絲，拉伸溫度為100℃，拉伸倍率為3倍，對扁絲進行熱定型，熱定型溫度為130℃，熱定型時間為60 min，冷卻后收卷。

（4）將扁絲作為經(jīng)線和緯線放入編織機中，經(jīng)編織制成編織袋，經(jīng)密度為40根/100 mm，緯密度為40根/100 mm。

對上述實施例和對比例制備的編織袋進行抗拉性能和抗老化性能測試。

表1 編織袋的抗拉性能和抗老化性能測試結(jié)果

依照標準GB/T 8946-2013測試編織袋的初始拉伸負荷；依照標準GB/T 16422.3-2014測試抗紫外線性能，采用II型熒光紫外燈，試驗周期為60℃輻照暴露8 h與50℃無輻照冷凝暴露4 h相交替，輻照度0.63W/m2，試驗持續(xù)時間為144 h，測試老化后的拉伸負荷。

測試結(jié)果見表1。

由表1可以看出，實施例1-3相對于對比例1-4來說，通過采用烯丙基三甲氧基硅烷作為單體和二甲基丙烯酸鋅作為交聯(lián)劑制備接枝改性聚乙烯，使得最終所制編織袋具有更優(yōu)的抗拉性能和抗老化性能；實施例4相對于實施例1-3來說，通過采用L-谷氨酸二（間三氟甲基苯乙醇）酯作為增塑劑，能夠進一步提高最終所制編織袋的抗拉性能。