CN102295793A - 一种高填充氧化降解高分子包装材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种高填充氧化降解高分子包装材料及其制备方法，由下列组分混合挤出而成，其组分按重量份计：无机填充物70-90，聚烯烃聚合物10-30，光功能助剂0.01-0.2，热功能助剂0.01-0.2，偶联剂0.05-5，润滑剂0.01-5。将无机填充物粉体干燥，在搅拌机中加入偶联剂混合、活化；再与聚合物和氧化降解添加剂按配比混合，并于挤出机中熔融混合造粒，制得包装用料。本发明的包装材料在使用后，能在自然环境中和氧气和太阳光作用下，消纳为碎片或粉末，并进一步降解为二氧化碳和水及无机矿物，解决了“白色污染”的问题。该包装材料采用无毒无害原料，且来源丰富，成本低廉可广泛用于食品包装、工业用品包装等领域。

Description

一种高填充氧化降解高分子包装材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种以无机粉体为主要成分的包装材料及其制备方法，特别涉及的是一种具有氧化降解功能的高无机粉体填充包装材料及其制备方法。

背景技术

目前通用的包装材料以纸质的和塑料的为主，其中纸质包装材料多由木材、芦苇等植物纤维材料制成，大量植物纤维的消耗带来森林资源减少，水土流失，同时常规植物纤维造纸的生产过程中有大量污水和有害气体产生，对环境造成污染。国家环保机构已对造纸企业进行重点监控和排查。以塑料为主的包装材料，多以聚乙烯、聚丙烯或聚氯乙烯等为原料制备，生产成本高，由于塑料不容易分解和回收成为了随处可见的“白色污染”，破坏了生态环境。针对这些问题，近年来陆续有环境友好型的包装材料的出现，如CN1194275A公布了一种光降解的聚丙烯食品包装材料，CN101161708公布了一种生物降解的淀粉聚乳酸包装材料及其制备方法。但是光降解包装材料只能在光照和紫外光下才能分解，实际包装废弃物很难达到，全生物降解塑料包装或全生物降解塑料淀粉聚乳酸包装能够完全降解，但脆性大，价格高，很难应用于普通包装材料中。

由于包装材料使用范围广泛，即便是成本低廉的商品也需要消耗大量的包装材料，因而包装材料的成本问题显得尤为重要。无机材料尤其是一些来源于矿石的无机材料如碳酸钙、碳酸镁、粘土、高岭土等成本低廉，常在通用塑料加工过程中作为添加剂使用，从而降低制品成本。尤其是如果使用粉煤灰等固体废弃物则更能消耗废弃物，显示循环经济。但是大量添加无机填料往往带来力学性能的下降，所以在保持制品力学性能达标的前提下，更进一步提高填充物的含量是制约包装材料成本的关键因素之一。

发明内容

本发明要解决的技术问题，是提供一种不会造成塑料白色污染，保护生态环境，保证在正常使用后于自然环境中可完全降解为二氧化碳和水，无机填充物比例高，能够做到低成本的高填充氧化降解包装材料及制备方法。

采用的技术方案是：

一种高填充氧化降解高分子包装材料，由下列组分混合制备而成，其组分按重量份计：

无机填充物               70-90

聚烯烃聚合物             10-30

光功能助剂               0.01-0.2

热功能助剂               0.01-0.2

偶联剂                   0.05-5

润滑剂                   0.01-5

所述的一种高填充氧化降解高分子包装材料，其特征在于所述的无机填充物是廉价的无机粉体，包括但不仅限于碳酸钙、碳酸镁、硫酸钙、硫酸镁、粉煤灰、粘土、滑石粉、云母粉、高岭土、钛白粉、白垩或镁砂粉中的一种或几种混合物，尤其优选分离粒径小于800目的无机粉体。

所述的一种高填充氧化降解高分子包装材料，其特征在于所述的聚烯烃聚合物为碳链高分子聚合物，包括但不仅限于高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯中的一种或几种化合物。

所述的一种高填充氧化降解高分子包装材料，其特征在于所述的偶联剂是用于提高添加无机填充物和聚烯烃聚合物之间的相容性，包括但不仅限于钛系偶联剂、铝系偶联剂、铝钛复合偶联剂的一种或几种化合物。

所述的一种高填充氧化降解高分子包装材料，其特征在于所述的光敏剂在使用过程能够吸收环境光的能量并能将能量转移为化学能，用于聚烯烃聚合物分子链的断裂，包括但不仅限于芳香酮、芳香胺、二茂铁及其衍生物、脂肪酸铁、二乙基二硫代氨基甲酸铁、二丁基二硫代氨基甲酸铁的一种或多种化合物。

所述的一种高填充氧化降解高分子包装材料，其特征在于所述的热敏剂能够吸收环境热量并能将能量转移为化学能，用于聚烯烃聚合物分子链的断裂，包括但不仅限于脂肪酸的锰、钴、铬、镍、铁、稀土金属盐、油酸的锰、钴、铬、镍、铁、稀土金属盐和乙酰基丙酮锰、钴、铬、镍、铁、稀土金属盐的其中一种或多种混合物，优选脂肪酸的锰、钴、稀土金属盐和乙酰基丙酮锰、钴、稀土金属盐的其中一种或多种混合物，尤其优选脂肪酸的稀土金属盐和乙酰基丙酮稀土金属盐的其中一种或多种混合物。

所述的一种高填充氧化降解高分子包装材料，其特征在于所述的润滑剂是用于提高共混体系流动性，改善体系加工性的助剂，包括但不仅限于低分子石蜡、氯化石蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸、硬脂酸盐、甲撑双马来酸酯中的一种或几种化合物。

所述的一种高填充氧化降解高分子包装材料及其制备方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

步骤一：保证无机填充物的含水量≤0.5%，如不能达到则将无机填充物于60-150℃温度下干燥达到；

步骤二：将步骤一的填充物与偶联剂在高速混合机内充分搅拌加热活化；

步骤三：将步骤二活化填充物与聚烯烃聚合物、光功能添加剂、热功能添加剂、润滑剂混合均匀，造粒，即得到所述的一种高填充氧化降解高分子包装材料，可直接用于吹膜、流涎等制备保证薄膜或其他加工方法制备其他包装材料。

所述的一种高填充氧化降解高分子包装材料及其制备方法，其步骤三还可以分成两个分步骤进行：

分步骤一、将光功能添加剂、热功能添加剂、润滑剂和一定比例的聚烯烃聚合物先混合均匀，造粒制备成多功能母粒；

分步骤二、将活化填充物、聚烯烃聚合物和分步骤一的多功能母粒混合均匀，即得到所述的高填充氧化降解包装材料化合物，可直接用于吹膜、流涎等制备保证薄膜或其他加工方法制备其他包装材料。

本发明包装材料组成的填充物来源丰富，价格低廉，无论从生产原料采购还是生产成本考虑，碳酸钙为本发明优选的填充材料；此外包装塑料中高密度聚乙烯具有较高的机械强度和硬度及优良的耐热性能（120℃）。其耐溶剂性、阻气、阻湿性均优于LDPE。HDPE塑料可制成薄膜用于食品的包装，也可以制成瓶罐容器、塑料周转箱，还常用作复合膜的热封层。高密度聚乙烯薄膜的印刷适应性良，是一种韧性的半透明薄膜，呈乳白色，手感舒适，其拉伸强度、耐热性、防潮性、耐化学药品性和耐油性等均优于低密度聚乙烯薄膜。相同用途时采用高密度聚乙烯薄膜比低密度聚乙烯薄膜的厚度可以少用一半。

将无机粉体在100-120℃干燥，在高速搅拌机中加入偶联剂后搅拌、混合、活化；再与高密度聚乙烯和氧化降解添加剂按一定配比混合，并于挤出机中熔融混合造粒，挤出温度为180-230℃，制得包装用料。根据制品要求，可将此包装材料进行吹塑、注塑、模压等加工方式加工成各种包装材料。

本发明的有益技术效果是：本发明的一种高填充氧化降解高分子包装材料在使用后，能在自然环境中在氧气和太阳光的作用下，消纳为碎片或粉末，并进一步降解为二氧化碳和水，以及无机矿物，解决了“白色污染”的问题，是真正绿色环保的包装材料。并且，该材料中无机填料的含量非常高，达到70%以上，极大幅度的降低了生产成本，优化配方。综上，本发明的一种高填充氧化降解高分子包装材料均采用无毒无害材料，可广泛适用于食品包装、服装包装、工业用品包装等领域。且原料来源丰富，成本低廉，产品具有较强的市场竞争力，便于大力推广和使用。

具体实施方式

实施例一

取重质碳酸钙1500目粒度的7公斤，在100℃下干燥2小时；在高混机搅拌混合，并加入0.2公斤钛酸锌酯，温度为100℃，混合10min；再加入高密度聚乙烯3公斤、光降解剂0.1公斤，热降解剂0.1公斤混合均匀后取出混合料。再将混合料放入双螺杆（Φ35）挤出机中进行挤出造粒，挤出机温度设置在190-220℃，转速为300rmp，制得可降解购物袋用料。

实施例二

选取轻质碳酸钙2000目粒度8公斤，在110℃下干燥2小时；在高混机搅拌混合，并加入0.1公斤铝酸酯偶联剂，温度为90℃，混合12min；再加入低密度聚乙烯2公斤、光降解剂0.05公斤，热降解剂0.1公斤、80号聚乙烯蜡0.1公斤混合均匀后取出混合料。再将混合料放入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，挤出温度设置在190-220℃，转速为200rmp，制得可降解石头纸用料。

实施例三

取光降解剂0.05公斤，热降解剂0.1公斤、甲撑马来酸月桂酸酯0.3公斤混合均匀后加入聚丙烯0.5公斤，在密炼机上220℃密炼5分钟，得到多功能母粒。

取出选取粒度为1000目粉煤灰10公斤，加入0.2公斤钛复合偶联剂，在温度为100℃高混机搅拌混合6min；再加入共聚丙烯3公斤及上步骤多功能母粒，混合均匀。再将混合料放入Φ35双螺杆挤出机中进行挤出造粒，挤出温度设置在190-220℃，转速为300rmp，制得包装用料。

Claims (9)

1. 一种高填充氧化降解高分子包装材料，其特征在于由下列组分混合挤出而成，其组分按重量份计：

无机填充物               70-90

聚烯烃聚合物             10-30

光功能助剂               0.01-0.2

热功能助剂               0.01-0.2

偶联剂                   0.05-5

润滑剂                   0.01-5。

2. 根据权利要求1所述的一种高填充氧化降解高分子包装材料，其特征在于所述的无机填充物是廉价的无机粉体，包括但不仅限于碳酸钙、碳酸镁、硫酸钙、硫酸镁、粉煤灰、粘土、滑石粉、云母粉、高岭土、钛白粉、白垩或镁砂粉中的一种或几种混合物，分离粒径小于800目的无机粉体。

3. 根据权利要求1所述的一种高填充氧化降解高分子包装材料，其特征在于所述的聚烯烃聚合物为碳链高分子聚合物，包括但不仅限于高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯中的一种或几种化合物。

4. 根据权利要求1所述的一种高填充氧化降解高分子包装材料，其特征在于所述的偶联剂是用于添加无机填充物和聚烯烃聚合物之间的相容性，包括但不仅限于钛系偶联剂、铝系偶联剂、铝钛复合偶联剂的一种或几种化合物。

5. 根据权利要求1所述的一种高填充氧化降解高分子包装材料，其特征在于所述的光敏剂在使用过程能够吸收环境光的能量并能将能量转移为化学能，用于聚烯烃聚合物分子链的断裂，包括但不仅限于芳香酮、芳香胺、二茂铁及其衍生物、脂肪酸铁、二乙基二硫代氨基甲酸铁、二丁基二硫代氨基甲酸铁的一种或多种化合物。

6.  根据权利要求1所述的一种高填充氧化降解高分子包装材料，其特征在于所述的热敏剂能够吸收环境热量并能将能量转移为化学能，用于聚烯烃聚合物分子链的断裂，包括但不仅限于脂肪酸的锰、钴、铬、镍、铁、稀土金属盐、油酸的锰、钴、铬、镍、铁、稀土金属盐和乙酰基丙酮锰、钴、铬、镍、铁、稀土金属盐的其中一种或多种混合物，脂肪酸的锰、钴、稀土金属盐和乙酰基丙酮锰、钴、稀土金属盐的其中一种或多种混合物，脂肪酸的稀土金属盐和乙酰基丙酮稀土金属盐的其中一种或多种混合物。

7. 根据权利要求1所述的一种高填充氧化降解高分子包装材料，其特征在于所述的润滑剂是用于提高共混体系流动性，改善体系加工性的助剂，包括但不仅限于低分子石蜡、氯化石蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸、硬脂酸盐、甲撑双马来酸酯中的一种或几种化合物。

8. 根据权利要求1所述的一种高填充氧化降解高分子包装材料及其制备方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

步骤一：保证无机填充物的含水量≤0.5%，如不能达到则将无机填充物于60-150℃温度下干燥达到；

步骤二：将步骤一的填充物与偶联剂在高速混合机内充分搅拌加热活化；

步骤三：将步骤二活化填充物与聚烯烃聚合物、光功能添加剂、热功能添加剂、润滑剂混合均匀，造粒，即得到所述的高填充氧化降解包装材料，可直接用于吹膜、流涎等制备保证薄膜或其他加工方法制备其他包装材料。

9. 根据权利要求8所述的一种高填充氧化降解高分子包装材料及其制备方法，其步骤三还可以分成两个分步骤进行：

分步骤一、将光功能添加剂、热功能添加剂、润滑剂和一定比例的聚烯烃聚合物先混合均匀，造粒制备成多功能母粒；

分步骤二、将活化填充物、聚烯烃聚合物和分步骤一的多功能母粒混合均匀，即得到所述的高填充氧化降解包装材料化合物，可直接用于吹膜、流涎等制备保证薄膜或其他加工方法制备其他包装材料。