CN101260195A - 可降解聚丙烯塑料香烟包装膜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可降解聚丙烯塑料香烟包装膜，为解决现有香烟包装膜不能降解的问题，其含有0.05－0.5％重量份的硬脂酸铯。产品中还含有0.05－0.1％重量份的二茂铁。产品中还含有0.05－5.0％重量份的粒径为8－210nm的晶态二氧化钛。余量为聚丙烯或含加工助剂的聚丙烯。因此，其产品中光敏添加剂的加入不明显影响烟膜的外观和透明度及相关机械性能，具有保质期稳定、可靠、可调；既可有光降解，又能无光降解，降解性能可靠；既能满足正常的烟包装需要，又能保证降解和环保要求，还具有成本低，实用性强的优点。

Description

可降解聚丙烯塑料香烟包装膜

技术领域

本发明涉及一种塑料膜，特别是涉及一种可降解聚丙烯塑料香烟包装膜。

背景技术

卷烟作为一种特殊的大众消费品，在社会生活中占据了极其重要的位置。随着人民生活水平的提高，卷烟不仅在品种和数量上有了快速发展，而且卷烟的包装也变得日益精良和繁杂。废弃的卷烟包装材料已经成为城市垃圾中的一个重要组成部分。为了适应世界环境保护的潮流，发达国家已经开始可降解卷烟包装材料的研究和开发。在欧洲，有关部门制定了对包装废弃物的回收、再生利用的相关规定。到2001年欧盟各成员国对废弃包装物的回收率要达到50％，再生率要达到25％。在一些发达国家，使用可降解卷烟包装材料的卷烟被贴上″绿色标志″。在我国对卷烟包装材料的要求目前尚停留在诸如定量、厚度、抗张强度、伸长率、透湿性等物理指标上，基本上还没有考虑卷烟包装材料的降解问题。但是由于塑料膜的分解时间在200年以上，而使用期仅为半年至一年，回收丢弃后的废料费工费力、难度大，焚烧会产生大量的有害气体，埋入地下又百年不烂，破坏土壤，污染环境，废弃于环境中会造成大量的″白色污染″，因此塑料的处理问题已经成为人们日益关注的焦点，制定法律法规和开发可降解性塑料膜势在必行。自1989年起，丹麦、英、法、美、德、意、日等发达国家，在限制或禁用非降解塑料包装的同时，都作出相应规定，制定出实施时间表；欧共体于1997年已全部停止使用非降解塑料包装物；而我国的超市目前已禁止使用不可降解塑料包装袋。由此可见烟膜的环保问题已是烟草行业不可回避的问题。

烟制品包装应用塑料薄膜已有几十年的历史：第一代为玻璃纸包装材料；第二代为双轴拉伸热封型聚丙烯(BOPP)、聚氯乙烯(PVC)；第三代为聚偏二氯乙烯(PVDC)涂覆膜。在我国，卷烟外包装塑料薄膜主要是聚丙烯薄膜。可降解塑料薄膜的开发难度主要是体现在降解能力与薄膜厚度以及透明度的矛盾上面。目前可降解塑料薄膜技术发展比较快，同时商品化产品也比较多。但是卷烟包装薄膜要求透明度高，无条纹，无砂眼，对水分和香气具有不渗透性，热胶着性能强，有一定的抗拉强度，又有良好的撕开特性；烟包装膜的作用仅是包覆在包装盒外周，隔离水、气味和防止污染盒体，透明性好透过烟膜能让人清晰看见膜内的包装盒。可见烟膜是目前卷烟行业包装物中可降解要求较高又较难突破的难关，目前在我国卷烟行业还没有使用可降解的透明塑料薄膜；并且，因为卷烟包装膜的特殊性强，现有的可降解塑料薄膜技术更无法直接转用，例如：目前农用可降解地膜都是在塑料中添加淀粉，而添加淀粉的地膜由于透光性差，抗拉强度差，所以，根本不能用于包装香烟。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种专门适于包装香烟的可降解聚丙烯塑料香烟包装膜。

为实现上述目的，本发明可降解聚丙烯塑料香烟包装膜的特别之处在于产品中含有0.05-0.5％重量份的硬脂酸铯。经实验证明：烟膜产品中添加0.05-0.5％重量份的硬脂酸铯后，硬脂酸铯就可以作为光敏剂光降解聚丙烯薄膜。经进一步研究发现：含有硬脂酸铯(Ce3+)的聚丙烯塑料膜不但能光降解，而且能热降解，特别适用于催化降解聚丙烯烟膜。硬脂酸铯(Ce3+)能显著提高聚丙烯组分在环境中的降解，有氧存在但没有紫外线和可见光照射时产生热降解和氧化；有氧存在和紫外线照射时为光氧化降解；并可生成小分子量的氧化产物如酮、羧酸、醇、酯和醛等。所以，不论是在有光条件下还是无光条件下，都能保证聚丙烯烟膜的降解。另外，选择该配比范围，既能保证合理的保质期，又能保证废弃后的烟膜顺利降解。既适用于单盒香烟包装，又适用于整条香烟包装。

可降解塑料的降解机理主要是生物降解和光降解两种。

生物降解即是指材料在微生物的作用下发生降解。它的降解机理是基于材料内部结构和成分的特殊因素，在自然环境中各种细菌、酶、微生物等作用下逐渐分解成小分子化合物，最后分解成水和二氧化碳等无机物质。

光降解塑料的整个过程是光降解和自由基断裂氧化反应的结合，称为Norrish反应。其原理是聚合物吸收紫外光后发生光引发作用，使键能减弱，长链分裂成低分子量的碎片，在空气中进一步发生氧化作用，产生自由基断裂反应，使聚合物分子链断裂，并被逐步降解成能被生物分解的低分子量化合物，最后成为二氧化碳和水。

光降解塑料一般按其合成方法的不同分为两类：一类是共聚合成型，一类是添加光敏剂型。

共聚合成光降解塑料是用对紫外光敏感的单体与其它单体共聚而制得的。现在研究得比较深入的是一氧化碳与乙烯以及乙烯基酮与乙烯的共聚物。其实这是改进聚合物分子链，引入能在紫外线作用下自动断裂降解的羧基、羟基或过氧化氯等基团。这种塑料生产的技术要求和成本都比较高。

添加光敏剂型塑料降解的机理是在普通塑料中加入了特定的光敏剂，这类光敏剂在自然光照下能有效的吸收阳光中的紫外线，获得能量后呈激发状态，然后又将能量传递或转移给易激发的基团或化学键，进行光化学反应，因此导致大分子的降解，并不断形成易被微生物吞食的小分子碎片，由此达到降解的目的。相比之下，添加光敏剂生产光降解塑料比较经济。

作为优化，产品中还含有0.05-0.1％重量份的二茂铁。加入0.05-0.1％重量份的二茂铁(C5H5)2Fe作为光敏剂有助于加速制品在光照条件下的降解，常用的二茂铁类光敏剂有二茂铁、短碳链取代的二茂铁、C7-C11的烷基、烯基、羧酸基、羧酸酯取代的二茂铁以及硬脂酸盐与二茂铁的混合物。两者混用配伍性好，互补性强，有助于增益光降解效果。在薄膜中加入0.05％～0.1％二茂铁做敏化剂，可以得到较高的光降解速度，大约5个星期，其伸长率可降低50％。但含量在1％时，在1年以上其伸长率无明显变化。

作为优化，产品中还含有0.05-5.0％重量份的粒径为8-210nm的晶态二氧化钛。再加入0.05-5.0％的细颗粒晶态二氧化钛(8-210nm)有助于加速聚丙烯薄膜的光降解，使降解性能更可靠，降解更完全。

作为优化，余量为聚丙烯或含加工助剂的聚丙烯。前者更有利于发挥光敏剂的催化作用，后者则方便加工，仅含加工助剂的聚丙烯薄膜产品对降解性能影响最小。

本发明烟膜的光降解性能测定方法如下：

实验材料和仪器：

实验材料：一种收缩烟膜和一种普通烟膜

测试仪器：亚特拉斯光老化箱CI300+

实验条件：

借鉴中华人民共和国轻工行业标准《包装用降解聚乙烯薄膜》(QB/T2461-99)[3]和中华人民共和国国家标准《薄膜拉伸性能实验方法》(GB-13022)[4]测定了一种收缩烟膜和一种普通烟膜的光降解性能，实验条件如下：

氙弧灯老化实验条件：

(1)实验条件：喷水/不喷水时间18/102min，黑板温度65℃，相对湿度50％，340nm辐射能量0.5W/m2。

(2)计算方法：光降解后断裂伸长率保留率按下式计算：f＝(F1/F0)′100

式中：f-光降解后断裂伸长率保留率，％

F1-光降解后断裂伸长率，％

F0-光降解前断裂伸长率，％

试样断裂伸长率的测定：

光老化前后试样的断裂伸长率按GB-13022进行测定，拉伸试样为I型样，试验速度500mm/min。断裂伸长率计算方式如下：

F＝((L-L0)/L0)′100

式中：F：试样断裂伸长率，％

L0试样原始标线距离，mm；

L：试样断裂时标线间距离，mm。

经测试，采用本发明技术方案的烟包装膜产品都能获得满意的降解效果，并且在具有满意降解效果的同时，其外观和透明度及相关机械性能也能满足烟包装的正常需要。

采用上述技术方案后，本发明可降解聚丙烯塑料香烟包装膜中光敏添加剂的加入不明显影响烟膜的外观和透明度及相关机械性能，具有保质期稳定、可靠、可调；既可有光降解，又能无光降解，降解性能可靠；既能满足正常的烟包装需要，又能保证降解和环保要求，还具有成本低，实用性强的优点。

具体实施方式

下面结合具体实例作更进一步说明：

实施例一，本发明可降解聚丙烯塑料香烟包装膜是100公斤产品中含有0.05公斤的硬脂酸铯。余量为聚丙烯。

实施例二，本发明可降解聚丙烯塑料香烟包装膜是100公斤产品中含有0.5公斤的硬脂酸铯。余量为含加工助剂的聚丙烯。

实施例三，本发明可降解聚丙烯塑料香烟包装膜是100公斤产品中含有0.1公斤的硬脂酸铯。余量为聚丙烯。

实施例四，本发明可降解聚丙烯塑料香烟包装膜是100公斤产品中含有0.3公斤的硬脂酸铯。余量为含加工助剂的聚丙烯。

实施例五，本发明可降解聚丙烯塑料香烟包装膜是100公斤产品中含有0.05公斤的硬脂酸铯和0.05公斤的二茂铁。余量为聚丙烯。

实施例六，本发明可降解聚丙烯塑料香烟包装膜是100公斤产品中含有0.5公斤的硬脂酸铯和0.1公斤的二茂铁。余量为含加工助剂的聚丙烯。

实施例七，本发明可降解聚丙烯塑料香烟包装膜是100公斤产品中含有0.1公斤的硬脂酸铯和0.08公斤的二茂铁。余量为聚丙烯。

实施例八，本发明可降解聚丙烯塑料香烟包装膜是100公斤产品中含有0.3公斤的硬脂酸铯和0.06公斤的二茂铁。余量为含加工助剂的聚丙烯。

实施例九，本发明可降解聚丙烯塑料香烟包装膜是100公斤产品中含有0.05公斤的硬脂酸铯和0.05公斤的粒径为8-210nm的晶态二氧化钛。余量为聚丙烯。

实施例十，本发明可降解聚丙烯塑料香烟包装膜是100公斤产品中含有0.5公斤的硬脂酸铯和5.0公斤的粒径为8-210nm的晶态二氧化钛。余量为含加工助剂的聚丙烯。

实施例十一，本发明可降解聚丙烯塑料香烟包装膜是100公斤产品中含有0.1公斤的硬脂酸铯和2.0公斤的粒径为8-210nm的晶态二氧化钛。余量为聚丙烯。

实施例十二，本发明可降解聚丙烯塑料香烟包装膜是100公斤产品中含有0.3公斤的硬脂酸铯和0.2公斤的粒径为8-210nm的晶态二氧化钛。余量为含加工助剂的聚丙烯。

实施例十三，本发明可降解聚丙烯塑料香烟包装膜是100公斤产品中含有0.05公斤的硬脂酸铯、0.05公斤的二茂铁和0.05公斤的粒径为8-210nm的晶态二氧化钛。余量为聚丙烯。

实施例十四，本发明可降解聚丙烯塑料香烟包装膜是100公斤产品中含有0.5公斤的硬脂酸铯、0.1公斤的二茂铁和5.0公斤的粒径为8-210nm的晶态二氧化钛。余量为含加工助剂的聚丙烯。

实施例十五，本发明可降解聚丙烯塑料香烟包装膜是100公斤产品中含有0.1公斤的硬脂酸铯、0.08公斤的二茂铁和2.0公斤的粒径为8-210nm的晶态二氧化钛。余量为聚丙烯。

实施例十六，本发明可降解聚丙烯塑料香烟包装膜是100公斤产品中含有0.3公斤的硬脂酸铯、0.06公斤的二茂铁和0.1公斤的粒径为8-210nm的晶态二氧化钛。余量为含加工助剂的聚丙烯。

Claims (4)

1. 一种可降解聚丙烯塑料香烟包装膜，其特征在于产品中含有0.05-0.5％重量份的硬脂酸铯。

2. 根据权利要求1所述可降解聚丙烯塑料香烟包装膜，其特征在于产品中还含有0.05-0.1％重量份的二茂铁。

3. 根据权利要求1或2所述可降解聚丙烯塑料香烟包装膜，其特征在于产品中还含有0.05-5.0％重量份的粒径为8-210nm的晶态二氧化钛。

4. 根据权利要求3所述可降解聚丙烯塑料香烟包装膜，其特征在于余量为聚丙烯或含加工助剂的聚丙烯。