CN103160012B - 一种隔氧且可降解的塑料薄膜 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种隔氧且可降解的塑料薄膜，其原料组分及重量分别为：低密度聚乙烯100份；PBM母料50～70份；普鲁兰多糖20～40份；抗氧剂2～4份；紫外线吸收剂0.5～1份。本发明利用LDPE的特点，保证薄膜良好的力学性能；利用PBM和Pullulan的可降解性，实现薄膜材料的环境友好性；利用Pullulan的高隔氧性，提高薄膜材料的隔氧性；利用淀粉与Pullulan作为糖类物质在结构上的相似性，提高塑料薄膜材料整体的相容性；通过控制LDPE/PBM/Pullulan体系的共混配比，可实现对隔氧性和可降解性等的调控。
Description
技术领域
本发明属于塑料薄膜材料领域，尤其是一种隔氧且可降解的塑料薄膜。
背景技术
随着食品、药品行业的蓬勃发展，对新型隔氧包装材料的需求比以往更为迫切，开发与研究新型用于食品、药品包装的隔氧材料是一项重要而急迫的战略任务。当前，包装材料环境污染问题已引起世界各国的高度重视，实现包装材料的环境友好性已成为材料科学研究最具吸引力和挑战性的方向之一。
生物降解塑料是治理塑料废弃物对环境污染及缓冲石油资源矛盾的有效途径之一，从食品的包装袋到农用薄膜，再到电子电器产品的外壳，从一次性包装、食用制品到经久耐用产品，生物降解塑料正逐步取代传统塑料材料，市场前景十分广阔。据报道，目前全球研发的生物降解塑料品种已有几十种，主要品种有：微生物发酵合成的聚羟基脂肪酸酯（PHA、PHB、PHBV等）, 化学合成的聚乳酸（PLA）、聚己内酯、二元醇二羧酸脂肪族聚酯（PBS）、脂肪族/芳香族共聚酯、CO2/环氧化合物共聚物（APC）、聚己内酯（PCL）、聚乙烯醇（PVA）等，天然高分子淀粉基塑料及其生物降解塑料共混物、塑料合金等。目前已进入中试或批量生产的品种有淀粉基塑料，PHA （PHB、PHBV、PHBH-HX等）、PLA、PBS、APC、改性PVA、淀粉/PVA，PLA、PCL等塑料合金及共混物等。
淀粉是一种来源丰富、价格低廉的天然高分子材料，也是一种取之不尽用之不竭的可再生资源，它能在多种环境条件下被生物降解，最终降解产物CO2和H2O可以通过植物的光合作用进行再循环，不会对环境造成任何污染。因此，淀粉被广泛应用于可降解塑料的研究与产品开发，并且已经取得了重大的进展。
目前，国内已研制出了采用淀粉制备的可生物降解的包装薄膜，相关文献报道较多。例如，沈阳爱丽善绿环科技有限公司发明的POL生物降解塑料及其制备工艺【 CN1624034】；中海油发明的一种可生物降解的聚碳酸亚丙酯复合材料及其制备方法【CN101962470】；中科院长春应用化学研究所发明的一种完全生物降解的聚乳酸纳米复合材料及其制备方法【CN101735583】；四川省食品发酵工业研究设计院关于果蔬纳米保鲜膜的研制及其在青椒保鲜中的应用研究【余文华，李洁芝等．果蔬纳米保鲜膜的研制及其在青椒保鲜中的应用研究. 四川食品与发酵，2008(5)：28-31】；福建省二轻工业研究所关于淀粉/硬脂酸铈配合体系的降解LDPE包装薄膜的研究【张华集．淀粉/硬脂酸铈配合体系的降解LDPE包装薄膜的研究．中国塑料，1999(2)：60-65】；华中农业大学院关于聚乙烯/矿物粉复合降解薄膜的机械性能及光降解性能的研究【王金玲，尹业平，等．聚乙烯/矿物粉复合降解薄膜的机械性能及光降解性能．化工时刊，2006(3)：6-10】。
当前淀粉塑料已经经历了三代产品: 第一代产品用6% ～ 20%的淀粉和聚烯烃（如PE、PP）的共混物制备，属淀粉填充型塑料，淀粉降解后留下一个不能再降解的多孔聚合物且不能回收利用。其碎片对土壤造成更严重污染，所以这类淀粉基塑料被称为“假降解塑料”或“崩解塑料”。第二代产品用含量大于50% 的淀粉和亲水性聚合物进行共混制备，淀粉和亲水性聚合物之间发生较强的物理和化学作用，并以连续相存在，这种材料显示了较好的生物降解性、可加工性、经济性、实用性，技术比较成熟。第三代产品是将热塑性淀粉、天然淀粉、直链淀粉或高直链淀粉在不添加聚合物，于高温、高压和高湿条件下挤塑或注塑得到的全生物降解型塑性材料，但目前尚处于研究阶段。
但是，目前采用淀粉制备的塑料包装材料，生物降解性能的大小取决于体系中淀粉含量的高低。淀粉含量高的塑料薄膜材料，尽管生物降解性能较好，但薄膜材料力学性能欠缺，而且薄膜隔氧性不好，用在食品、药品等包装领域时，因具有不同程度的透气性而严重影响包装的质量。因此，研制新型生物降解性能好、力学性能能满足包装使用要求、具有良好隔氧性的包装塑料薄膜受到世界各国高度的重视。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种经成熟的改性淀粉可降解塑料母料PBM与普鲁兰（Pullulan）多糖薄膜级低密度聚乙烯（LDPE）共混挤出吹膜得到的隔氧且可降解的塑料薄膜。
本发明的目的是这样实现的：
一种隔氧且可降解的塑料薄膜，其原料组分及重量份数分别为：
而且，上述PBM降解材料是利用农业生物质资源为主要原料生产的生物降解材料，是采用淀粉、植物油脂等为主要原料合成的全降解天然高分子材料经特殊处理后，与水溶性高分子材料及少量树脂复合而成，该PBM降解材料为市售商品。
上述隔氧且可降解的塑料薄膜的制备方法步骤为：
⑴将低密度聚乙烯、普鲁兰多糖以及抗氧剂、紫外线吸收剂在高速混合机中混合25-35分钟，然后在双螺杆挤出机中挤出造粒，得到母粒；
⑵将步骤⑴得到的母粒与PBM降解材料混合，采用塑料吹膜机挤出吹膜，即得产品。
而且，步骤⑴所述的双螺杆挤出机筒后段温度分四段控制，分别控制在180～200℃，料筒前段温度分四段控制，分别控制在200～230℃，机头温度分两段控制，分别控制在220～240℃
而且，步骤⑵所述的吹膜机料筒后段温度分四段控制，分别控制在180～200℃，料筒前段温度分四段控制，分别控制在210～230℃，机头温度分两段控制，分别控制在220～240℃，吹胀比为1.5～2.0，螺杆转速20～40r/min，牵引速度10～50m/min。
而且，所述抗氧剂是抗氧剂1010或抗氧剂168。
而且，所述紫外线吸收剂是水杨酸苯酯或紫外线吸收剂UV-531。
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明提供的隔氧且可降解塑料薄膜在制备方法上选用目前市场上成熟的改性淀粉可降解塑料母料PBM与Pullulan多糖和薄膜级LDPE共混挤出吹膜，利用LDPE的特点，保证薄膜良好的力学性能；利用PBM和Pullulan的可降解性，实现薄膜材料的环境友好性；利用Pullulan的高隔氧性，提高薄膜材料的隔氧性；利用淀粉与Pullulan作为糖类物质在结构上的相似性，提高塑料薄膜材料整体的相容性；通过控制LDPE/PBM/Pullulan体系的共混配比，可实现对隔氧性和可降解性等的调控。
2、本发明提供的隔氧且可降解塑料薄膜在富氧及微生物的作用下会自动分解，废弃后的薄膜能被自然界中微生物完全降解消化，最终生成二氧化碳和水，较相同厚度的LDPE薄膜隔氧性能可提高40%。本发明的制备方法工艺简单、生产效率高、工业化实施容易、可用普通塑料吹膜机进行生产。
具体实施方式
下面详细叙述本发明的实施例；需要说明的是，本实施例是叙述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
本发明中所涉及的PBM降解材料是利用农业生物质资源为主要原料生产的生物降解材料，是采用淀粉、植物油脂等为主要原料合成的全降解天然高分子材料经特殊处理后，与水溶性高分子材料及少量树脂复合而成，该PBM降解材料为市售商品。
实施例1：
一种隔氧且可降解塑料薄膜，其制备方法包括以下步骤：
⑴称取LDPE，100Kg；PBM降解材料，50Kg；普鲁兰（Pullulan）多糖，40Kg；抗氧剂1010，4 Kg；水杨酸苯酯，0.5Kg；
⑵按步骤⑴配方将LDPE、Pullulan多糖以及抗氧剂1010、水杨酸苯酯等在常规高速混合机中混合30分钟，在双螺杆挤出机中挤出造粒，形成母粒；挤出造粒机料筒后段四段温度分别为180℃、190℃、190℃、200℃，料筒前段四段温度分别为200℃、210℃、210℃、230℃，机头两段温度分别为230℃、230℃；
⑶将步骤⑵中母粒与PBM降解材料混合，塑料吹膜机挤出吹膜，吹膜机料筒后段四段温度分别为180℃、190℃、190℃、200℃，料筒前段四段温度分别为200℃、210℃、210℃、220℃，机头两段温度分别为230℃、230℃。吹胀比1.5，螺杆转速40r/min，牵引速度30m/min，即得产品。
实施例2：
一种隔氧且可降解塑料薄膜，其制备方法包括以下步骤：
⑴称取LDPE，100Kg；PBM降解材料，70Kg；普鲁兰（Pullulan），多糖40Kg；抗氧剂1010，4 Kg；水杨酸苯酯，1Kg；
⑵按步骤⑴配方将LDPE、Pullulan多糖以及抗氧剂1010、水杨酸苯酯等在常规高速混合机中混合30分钟，在双螺杆挤出机中挤出造粒，形成母粒；挤出造粒机料筒后段四段温度分别为180℃、190℃、190℃、200℃，料筒前段四段温度分别为200℃、210℃、210℃、230℃，机头两段温度分别为230℃、230℃；
⑶将步骤⑵中母粒与PBM降解材料混合，塑料吹膜机挤出吹膜，吹膜机料筒后段四段温度分别为180℃、190℃、190℃、200℃，料筒前段四段温度分别为200℃、210℃、210℃、220℃，机头两段温度分别为230℃、230℃。吹胀比1.5，螺杆转速40r/min，牵引速度30m/min，即得产品。
实施例3：
一种隔氧且可降解塑料薄膜，其制备方法包括以下步骤：
⑴称取LDPE，100Kg；PBM降解材料，60Kg；普鲁兰（Pullulan），多糖30Kg；抗氧剂1010，3 Kg；水杨酸苯酯，1Kg；
⑵按步骤⑴配方将LDPE、Pullulan多糖以及抗氧剂1010、水杨酸苯酯等在常规高速混合机中混合25分钟，在双螺杆挤出机中挤出造粒，形成母粒；挤出造粒机料筒后段四段温度分别为180℃、190℃、190℃、200℃，料筒前段四段温度分别为200℃、210℃、210℃、230℃，机头两段温度分别为230℃、240℃；
⑶将步骤⑵中母粒与PBM降解材料混合，塑料吹膜机挤出吹膜，吹膜机料筒后段四段温度分别为180℃、190℃、190℃、200℃，料筒前段四段温度分别为200℃、210℃、210℃、220℃，机头两段温度分别为230℃、240℃。吹胀比1.5，螺杆转速40r/min，牵引速度30m/min，即得产品。
实施例4：
一种隔氧且可降解塑料薄膜，其制备方法包括以下步骤：
⑴称取LDPE，100Kg；PBM降解材料，50Kg；普鲁兰（Pullulan），多糖40Kg；抗氧剂1010，4 Kg；水杨酸苯酯，0.5Kg；
⑵按步骤⑴配方将LDPE、Pullulan多糖以及抗氧剂168、紫外线吸收剂UV-531等在常规高速混合机中混合25分钟，在双螺杆挤出机中挤出造粒，形成母粒。挤出造粒机料筒后段四段温度分别为190℃、190℃、200℃、200℃，料筒前段四段温度分别为200℃、210℃、210℃、230℃，机头两段温度分别为240℃、240℃；
⑶将步骤⑵中母粒与PBM降解材料混合，塑料吹膜机挤出吹膜，吹膜机料筒后段四段温度分别为180℃、190℃、190℃、200℃，料筒前段四段温度分别为200℃、210℃、210℃、220℃，机头两段温度分别为240℃、240℃。吹胀比1.5，螺杆转速40r/min，牵引速度50m/min，即得产品。
实施例5：
一种隔氧且可降解塑料薄膜，其制备方法包括以下步骤：
⑴称取LDPE，100Kg；PBM降解材料，70Kg；普鲁兰（Pullulan），多糖40Kg；抗氧剂1010，4 Kg；水杨酸苯酯，1Kg；
⑵按步骤⑴配方将LDPE、Pullulan多糖以及抗氧剂168、紫外线吸收剂UV-531等在常规高速混合机中混合35分钟，在双螺杆挤出机中挤出造粒，形成母粒。挤出造粒机料筒后段四段温度分别为180℃、190℃、190℃、200℃，料筒前段四段温度分别为200℃、210℃、210℃、230℃，机头两段温度分别为240℃、240℃；
⑶将步骤⑵中母粒与PBM降解材料混合，塑料吹膜机挤出吹膜，吹膜机料筒后段四段温度分别为180℃、190℃、190℃、200℃，料筒前段四段温度分别为200℃、210℃、210℃、220℃，机头两段温度分别为230℃、230℃。吹胀比1.5，螺杆转速20r/min，牵引速度10m/min，即得产品。
实施例6：
一种隔氧且可降解塑料薄膜，其制备方法包括以下步骤：
⑴称取LDPE，100Kg；PBM降解材料，60Kg；普鲁兰（Pullulan），多糖30Kg；抗氧剂168，3 Kg；水杨酸苯酯，1Kg；
⑵按步骤⑴配方将LDPE、Pullulan多糖以及抗氧剂168、紫外线吸收剂UV-531等在常规高速混合机中混合35分钟，在双螺杆挤出机中挤出造粒，形成母粒。挤出造粒机料筒后段四段温度分别为180℃、190℃、190℃、200℃，料筒前段四段温度分别为200℃、210℃、210℃、230℃，机头两段温度分别为230℃、240℃；
⑶将步骤⑵中母粒与步骤中PBM降解材料混合，塑料吹膜机挤出吹膜，吹膜机料筒后段四段温度分别为190℃、190℃、190℃、200℃，料筒前段四段温度分别为200℃、210℃、220℃、220℃，机头两段温度分别为230℃、240℃。吹胀比2，螺杆转速30r/min，牵引速度40m/min，即得产品。
Claims (1)
1.一种隔氧且可降解的塑料薄膜，其特征在于：其原料组分及重量份数分别为：
该隔氧且可降解的塑料薄膜的制备方法是：
⑴将低密度聚乙烯、普鲁兰多糖以及抗氧剂、紫外线吸收剂在高速混合机中混合25-35分钟，然后在双螺杆挤出机中挤出造粒，得到母粒，双螺杆挤出机筒后段温度分四段控制，分别控制在180～200℃，料筒前段温度分四段控制，分别控制在200～230℃，机头温度分两段控制，分别控制在220～240℃，所述抗氧剂是抗氧剂1010或抗氧剂168，所述紫外线吸收剂是水杨酸苯酯或紫外线吸收剂UV-531；
⑵将步骤⑴得到的母粒与PBM降解材料混合，采用塑料吹膜机挤出吹膜，即得产品，吹膜机料筒后段温度分四段控制，分别控制在180～200℃，料筒前段温度分四段控制，分别控制在210～230℃，机头温度分两段控制，分别控制在220～240℃，吹胀比为1.5～2.0，螺杆转速20～40r/min，牵引速度10～50m/min。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: TIANJIN CITY JINSHENGYU PLASTIC PRODUCTS CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: TIANJIN CHAOPING NEW MATERIAL TECHNOLOGY CO., LTD. Effective date: 20150817 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20150817 Address after: Small Wang Wen Zhen Jin Zhuang Cun, Xiqing District Tianjin 300383 Applicant after: TIANJIN JINSHENGYU PLASTIC PRODUCTS CO.,LTD. Address before: 300384 Tianjin city Alex Hua Tian Huayuan Industrial Zone Xiqing District Road No. 2, room 2100, -E1005 (central office) Applicant before: TIANJIN CHAOPING NEW MATERIAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| DD01 | Delivery of document by public notice |
Addressee: Patent director of Tianjin jinshengyu plastic products Co.,Ltd. Document name: Notification that Application Deemed not to be Proposed |
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| C56 | Change in the name or address of the patentee | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: Small Wang Wen Zhen Jin Zhuang Cun, Xiqing District Tianjin 300383 Patentee after: TIANJIN JINSHENGYU PLASTIC PRODUCTS TECHNOLOGY CO.,LTD. Address before: Small Wang Wen Zhen Jin Zhuang Cun, Xiqing District Tianjin 300383 Patentee before: TIANJIN JINSHENGYU PLASTIC PRODUCTS CO.,LTD. |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150923 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |