CN105254980B - 一种食盐包装袋用聚乙烯薄膜 - Google Patents

一种食盐包装袋用聚乙烯薄膜 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种食盐包装袋用聚乙烯薄膜，由下述重量份的各原料制成：聚乙烯600~630份、淀粉100~120份、玉米叶粉碎料68~90份、碳酸钙颗粒50~66份、蔗糖脂肪酸酯10~15份、山梨酸11~20份、稀释剂20~23份、添加剂50~85份，所述稀释剂为醇溶剂，所述添加剂为马来酸酐与油酸的混合物，两者比例为7：9~12，先将聚乙烯、淀粉、玉米叶粉碎料进行混炼，再加入碳酸钙颗粒和添加剂，最后顺次加入蔗糖脂肪酸酯、山梨酸和稀释剂，使得制备的聚乙烯薄膜在保持良好机械性能的前提下兼具可降解和高效油墨印刷效果。

Description

一种食盐包装袋用聚乙烯薄膜
技术领域
本发明涉及聚乙烯薄膜领域，尤其涉及一种食盐包装袋用聚乙烯薄膜。
背景技术
长期以来，在人们的日常生活中，食用盐的包装物一直沿用塑料包装，包括聚乙烯薄膜、聚酯薄膜、聚丙烯薄膜等，这些塑料薄膜以价廉、方便、实用等优势而占据市场多年。统计发现，我国每年使用的食盐包装袋达到数亿只，这些食盐包装袋被抛弃后会造成白色污染，几十年不降解、不腐烂、对环境危害极大，严重影响生态环境和可持续发展的要求。
随着技术的提高和环境保护的日益严峻，对造成白色污染的塑料进行生物可降解处理是目前较为可靠的一种手段。生物可降解塑料能被自然界存在的微生物如细菌、霉菌和藻类等降解，最为理想的生物可降解塑料被废弃后可被环境微生物等完全分解，最终被无机化而成为自然界碳素循环的一个组成部分。正是由于生物降解塑料存在解决白色污染的潜力，其已被各国政府大力推广。目前生物降解塑料主要应用于塑料包装薄膜、农用薄膜、一次性塑料袋和一次性塑料餐具中，虽然生物降解塑料薄膜越发成熟，但是并不适用于应用到高盐环境中，例如食盐包装袋，现有的生物可降解塑料薄膜在高盐环境中容易出现老化脆化，使用时间短而且成本较高。
再者，现有的可降解塑料薄膜表面张力低，印刷的油墨无法附着牢固，容易磨损脱落，因此需要对此类薄膜进行表面处理。目前，应用最为广泛的就是对塑料薄膜进行电晕出来了，即通过在金属电极与电晕处理器之间施加高频、高压电源，使之产生放电，于是使空气电离形成大量的臭氧，同时，高能量电火花冲击薄膜表面，在他们的共同作用下，使得塑料薄膜表面产生活化，从而提高表面张力。通过这种电晕处理虽然可以提高薄膜的表面张力，但是表面张力提升不大，附着力也不能保证油墨与薄膜表面紧密结合，此外，电晕处理流程多，装置复杂、成本高，并不适用于薄膜的快速生产。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有高效油墨印刷效果的且可生物降解的聚乙烯薄膜。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下方案实现：
一种食盐包装袋用聚乙烯薄膜，由下述重量份的各原料制成：
聚乙烯600~630份；
淀粉100~120份；
玉米叶粉碎料68~90份；
碳酸钙颗粒50~66份；
蔗糖脂肪酸酯10~15份；
山梨酸11~20份；
稀释剂20~23份；
添加剂50~85份；
所述稀释剂为醇溶剂；
所述添加剂为马来酸酐与油酸的混合物，两者比例为7：9~12；
在成膜前按照如下步骤进行原料的混炼：
S1：按配比将聚乙烯、淀粉和玉米粉碎料进行混炼；
S2：将碳酸钙颗粒与添加剂各分成多份，分多次同时将碳酸钙颗粒和添加剂添加到步骤S1中进行混炼；
S3：依次向步骤S2中加入蔗糖脂肪酸酯、山梨酸和稀释剂进行混炼，三者加入的时间间隔15~25min。
淀粉是一种多糖类化合物，容易受到微生物的攻击，添加淀粉促使聚乙烯大分子链加速断裂，降解成可以为微生物吞噬的低分子化合物碎片，因此能大大提高降解的速度，但是将淀粉和聚乙烯共混后的机械性能不足，因此使用了玉米叶粉碎料进行共混，玉米叶粉碎料中的微小纤维能大大提高薄膜的机械性能；为了使薄膜在具备生物降解作用的前提下兼具高效的油墨印刷效果，通过先将聚乙烯、淀粉和玉米粉碎料进行混炼，再将碳酸钙颗粒和添加剂分批次同时加入，添加剂使得大大提高了各组分之间的相容性从而形成一个均衡的体系，界面粘结力大大增加，显著提高薄膜的力学性能，而碳酸钙颗粒能增加成膜后聚乙烯薄膜的粗糙度，以增强聚乙烯薄膜表面与油墨的粘结力。发明人进一步的发现，使用添加剂共混后，聚乙烯聚合物骨架与淀粉、玉米粉碎料等生物原料的接触比表面积大大增加，使得聚乙烯聚合物骨架能与更多微生物接触而加快降解速度。山梨酸使得聚乙烯大分子对碳酸钙形成网状包裹结构，除了增加机械强度外，还能减少碳酸钙颗粒与聚乙烯大分子之间的空隙，降低因油墨不能填充空隙而发生剥离掉落的现象发生，且聚乙烯大分子之间还在一定几率上形成环状结构，使得油墨分子能与之发生锚固作用，提高油墨附着力。稀释剂为醇溶剂，使得聚乙烯薄膜的表面形成C=O官能团，聚乙烯薄膜的表面自由能得到显著的提高，接触角变小，润湿性提高；通过添加蔗糖脂肪酸酯进行改性，提高聚乙烯薄膜的柔韧性，在高盐环境中，蔗糖脂肪酸酯不会抽出导致聚乙烯薄膜的老化，改善了以往增塑剂的迁移的缺点。混炼的温度、时间等通过现有技术即可做出较优的选择，本发明不作详细说明。蔗糖脂肪酸酯、山梨酸和稀释剂三者的添加顺序不能掉转，否则薄膜表面自由能反而会受到抑制。
所述聚乙烯包括低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯和交联聚乙烯，四者的比例为13~25：18~22：7：6~9。按配比将四种聚乙烯混合再与其它组分共混，能增加共混体系的稳定性，组分不易分离，进一步提高了机械性能。
所述玉米叶粉碎料由如下方法制备：将玉米叶清洗后烘干，将烘干后的玉米叶置于水中浸泡至发软，后烘干研磨成粉末，向粉末中添加醋酸至粉末成泥状，并自然风干，后再次研磨成粉末得玉米粉碎料。酸化后的粉碎料里面的细小纤维，在共混后制膜时能定向排列，大大提高最终制备的薄膜的拉伸性能。
所述稀释剂为甲醇和乙二醇的混合物，两者比例为3：7~11。酸化后的粉碎料里面的细小纤维，在共混后制膜时能定向排列，大大提高最终制备的薄膜的拉伸性能。
优选地，碳酸钙颗粒的直径为1~10μm。
优选地，所述淀粉为玉米淀粉、马铃薯淀粉、红薯淀粉中的一种或多种。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明适用于高盐环境，处于高盐环境中聚乙烯薄膜不易老化，而抛弃于自然环境中，能被微生物快速的分解；
2、在保持良好机械性能的前提下能显著提高聚乙烯薄膜表面与油墨的附着力，通过表面锚固作用和提高表面张力达到了显著的油墨粘合效果；
3、通过特定的改性，改善了目前现有技术中淀粉降解塑料机械性能不足的缺点；
4、不需要进行电晕等高耗能高成本的操作，大大节约了资源与成本。
具体实施方式
为了让本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面对本发明作进一步阐述。
实施例1
一种食盐包装袋用聚乙烯薄膜，由下述重量份的各原料制成：
聚乙烯600份、红薯淀粉100份、玉米叶粉碎料68份、1μm碳酸钙颗粒50份、蔗糖脂肪酸酯10份、山梨酸11份、稀释剂20份、添加剂50份；
所述聚乙烯包括低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯和交联聚乙烯，四者的比例为13：18：7：6；
所述玉米叶粉碎料由如下方法制备：将玉米叶清洗后烘干，将烘干后的玉米叶置于水中浸泡至发软，后烘干研磨成粉末，向粉末中添加醋酸至粉末成泥状，并自然风干，后再次研磨成粉末得玉米粉碎料；
所述稀释剂为甲醇和乙二醇的混合物，两者比例为3：7；
所述添加剂为马来酸酐与油酸的混合物，两者比例为7：9；
在成膜前按照如下步骤进行原料的混炼：
S1：按配比将聚乙烯、淀粉和玉米粉碎料200℃混炼30min；
S2：将碳酸钙颗粒与添加剂各分成10份，分多次同时将碳酸钙颗粒和添加剂添加到步骤S1中进行混炼1h；
S3：依次向步骤S2中加入蔗糖脂肪酸酯、山梨酸和稀释剂进行混炼，三者加入的时间间隔15min；
混炼2h后原料采用流延法生产薄膜。
实施例2
一种食盐包装袋用聚乙烯薄膜，由下述重量份的各原料制成：
聚乙烯630份、红薯淀粉120份、玉米叶粉碎料90份、10μm碳酸钙颗粒66份、蔗糖脂肪酸酯15份、山梨酸20份、稀释剂23份、添加剂85份；
所述聚乙烯包括低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯和交联聚乙烯，四者的比例为25：22：7：9；
所述玉米叶粉碎料由如下方法制备：将玉米叶清洗后烘干，将烘干后的玉米叶置于水中浸泡至发软，后烘干研磨成粉末，向粉末中添加醋酸至粉末成泥状，并自然风干，后再次研磨成粉末得玉米粉碎料；
所述稀释剂为甲醇和乙二醇的混合物，两者比例为3：11；
所述添加剂为马来酸酐与油酸的混合物，两者比例为7：12；
在成膜前按照如下步骤进行原料的混炼：
S1：按配比将聚乙烯、淀粉和玉米粉碎料200℃混炼30min；
S2：将碳酸钙颗粒与添加剂各分成10份，分多次同时将碳酸钙颗粒和添加剂添加到步骤S1中进行混炼1h；
S3：依次向步骤S2中加入蔗糖脂肪酸酯、山梨酸和稀释剂进行混炼，三者加入的时间间隔25min；
混炼2h后原料采用流延法生产薄膜。
对比例1
除了玉米叶粉碎料为将普通玉米叶烘干后研磨成粉末状外，其它条件同实施例1。
对比例2
除稀释剂为0份外，其它条件同实施例1。
对比例3
除添加剂为0份外，其它条件同实施例1。
对比例4
除山梨酸为0份外，其它条件同实施例1。
对比例5
除了蔗糖脂肪脂酸0份外，其它条件同实施例1。
一、生物可降解实验
将上述实施例1~2和对比例1~4制备的薄膜埋入自然环境土壤中，具体为埋入农田00cm×100cm×100cm的土坑中，定期跟踪降解效果。
实施例1和2深埋土壤9个月后，聚乙烯聚合物基本瓦解，对比例1、2和4的聚乙烯聚合物外界程度略逊于实施例1和2，而对比例3中基本保留聚乙烯聚合物骨架。
二、表面张力测定
依据GB/T14216-2008《塑料 膜和片润湿张力试验方法》来进行，测试结果如下表：
项目 实施例1 实施例2 对比例1 对比例2 对比例3 对比例4
表面张力mN/m 48 47 43 37 45 42
实施例1和2中的表面张力已经远远优于印刷油墨所要的表面张力要求，对比例中聚乙烯薄膜表面自由能降低。
三、胶带粘揭试验
将实施例1~2和对比例1~4中制备的聚乙烯薄膜分别印刷上油墨，将胶带粘贴在油墨位置，用手将胶带压平，使之与聚乙烯薄膜紧密贴合，然后将聚乙烯薄膜慢慢揭起，观察油墨被胶带粘起情况，结果如下表：
将实施例1~2和对比例1~4中制备的聚乙烯薄膜分别印刷上油墨，三个月后，将胶带粘贴在油墨位置，用手将胶带压平，使之与聚乙烯薄膜紧密贴合，然后将聚乙烯薄膜慢慢揭起，观察油墨被胶带粘起情况，结果如下表：
项目 实施例1 实施例2 对比例1 对比例2 对比例3 对比例4
油墨剥离率 0.5% 0% 3% 10% 3% 6%
实施例1和2中油墨印刷效果优秀，附着力不随时间的增加而减弱；而对比例中油墨印刷效果均有不同程度的减弱，尤其对比例2，随着时间的迁移，附着力大大降低。
四、力学性能测试
力学性能测试数据如下：
实施例1和2的聚乙烯薄膜的力学性能达到了普通聚乙烯薄膜的力学性能要求。
五、食盐包装袋包装食盐试验
分别将实施例和对比例的聚乙烯薄膜制作的食盐包装袋包装食盐，包装食盐置于厨房环境中，3个月后对包装进行力学性能测试。
力学性能测试数据如下：
包装食盐后，实施例1和实施例2均保持优越的力学性能，而对比例5出现了力学性能的大幅度下降。

Claims (4)

1.一种食盐包装袋用聚乙烯薄膜，其特征在于，由下述重量份的各原料制成：
聚乙烯600~630份，所述聚乙烯包括低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯和交联聚乙烯，四者的比例为13~25：18~22：7：6~9；
淀粉100~120份；
玉米叶粉碎料68~90份；
碳酸钙颗粒50~66份；
蔗糖脂肪酸酯10~15份；
山梨酸11~20份；
稀释剂20~23份；
添加剂50~85份；
所述稀释剂为甲醇和乙二醇的混合物，两者比例为3：7~11；
所述添加剂为马来酸酐与油酸的混合物，两者比例为7：9~12；
在成膜前按照如下步骤进行原料的混炼：
S1：按配比将聚乙烯、淀粉和玉米叶粉碎料进行混炼；
S2：将碳酸钙颗粒与添加剂各分成多份，分多次同时将碳酸钙颗粒和添加剂添加到步骤S1中进行混炼；
S3：依次向步骤S2中加入蔗糖脂肪酸酯、山梨酸和稀释剂进行混炼，三者加入的时间间隔15~25min。
2.根据权利要求1所述的食盐包装袋用聚乙烯薄膜，其特征在于，所述玉米叶粉碎料由如下方法制备：将玉米叶清洗后烘干，将烘干后的玉米叶置于水中浸泡至发软，后烘干研磨成粉末，向粉末中添加醋酸至粉末成泥状，并自然风干，后再次研磨成粉末得玉米叶粉碎料。
3.根据权利要求1所述的食盐包装袋用聚乙烯薄膜，其特征在于，碳酸钙颗粒的直径为1~10μm。
4.根据权利要求1所述的食盐包装袋用聚乙烯薄膜，其特征在于，所述淀粉为玉米淀粉、马铃薯淀粉、红薯淀粉中的一种或多种。
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