CN105365317A

CN105365317A - 一种生物基高阻隔复合膜及其制备方法

Info

Publication number: CN105365317A
Application number: CN201510886566.3A
Authority: CN
Inventors: 张灿; 王继鑫; 张立斌
Original assignee: Wuhan Huali Biology Co Ltd
Current assignee: Wuhan Huali Biology Co Ltd
Priority date: 2015-12-07
Filing date: 2015-12-07
Publication date: 2016-03-02

Abstract

本发明公开了一种生物基高阻隔复合膜及其制备方法。所述复合膜包括至少一层生物基塑料层和至少一层生物基阻隔层。一方面，本发明用生物基塑料部分替代了传统的石油基塑料，用生物基阻隔层代替石油基阻隔层，大幅度降低了对石油资源的依赖和生产成本；另一方面，通过设置阻隔层，使得复合膜具有阻水阻氧性能，可以提高对膜内物体的保护。本发明提供的复合膜采用多层复合技术制备，而且具有优异的阻隔性能，并可根据需要调整材料中的生物基塑料的含量，降低了对石化塑料的依赖，具有重要的环保意义。

Description

一种生物基高阻隔复合膜及其制备方法

技术领域

本发明属于薄膜制备技术领域，尤其涉及一种生物基高阻隔复合膜及其制备方法。

背景技术

目前在包装领域，大部分的包装膜还是以普通的塑料包装为主，其原材料主要是PE（聚乙烯）、PP（聚丙烯）、POE（乙烯-辛烯共聚物）等石油基塑料，优点是工艺成熟、材料来源稳定，使用范围广泛。

但是由于石油资源日益紧张，而且制备石油基塑料所产生的温室气体对全球环境影响愈发严重，减少对石油资源的使用以及降低碳排放，成为所有人共同努力的目标。而且目前包装膜大部分是单层或双层膜，在一些特殊领域，如对阻隔性有要求的包装领域则不能满足。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种生物基高阻隔复合膜及其制备方法，旨在解决现有包装膜的生产制备过度依赖于石油资源、环境污染严重，而且无法使用在一些特殊使用领域的技术问题。

本发明所提供的生物基高阻隔复合膜包括至少一层生物基塑料层和至少一层生物基阻隔层。

进一步的，所述生物基塑料层为淀粉基塑料、Bio-PE（生物基聚乙烯）、PHA（聚羟基脂肪酸酯）、PLA（聚乳酸）中的一种或多种。

进一步的，所述阻隔层为生物基尼龙、Bio-PET（生物基聚对苯二甲酸乙二醇酯）中的一种或以上。

进一步的，所述淀粉基塑料中淀粉质量百分比为15～70%，玻璃化温度在70～125℃，熔点在130～210℃。

进一步的，所述阻隔层与其相邻层之间还设有粘结剂层。

进一步的，所述粘结剂层为EVA（乙烯-乙酸乙烯酯共聚物）、EEA（乙烯-醋酸丙烯共聚物）、PE-g-MAH（马来酸酐改性聚乙烯）、EAA（乙烯-丙烯酸共聚物）、EMMA（乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物）、PP-g-MAH(马来酸酐改性聚丙烯)、EMA（乙烯-甲基丙烯酸共聚物）中的一种或多种。

进一步的，所述复合膜总厚度为0.015～0.20mm，所述生物基塑料层占总厚度的40～80%。

进一步的，所述阻隔层厚度为9～40μm，所述粘合剂层的厚度为0.2～2μm。。

另一方面，所述生物基高阻隔复合膜的制备方法包括：

第一步：根据复合膜层数选择物料并按照配方计量备料；

第二步：将生物基阻隔层物料通过吹膜或流延法制得卷膜；

第三步：将生物基塑料层通过吹膜或流延法制得卷膜；

第四步：将生物基塑料卷膜和生物基阻隔卷膜放入复合机中，膜间加入粘合剂，进行复合。

第五步：将所述复合膜收卷后得到生物基阻隔复合膜。

进一步的，所述制备方法第二步生物基阻隔膜为一层或多层，优选多层；

进一步的，所述制备方法第三步生物基塑料膜为一层或多层，优选多层；

进一步的，所述制备方法第四步复合膜为两层复合或多层复合。

本发明的有益效果是：本发明提供了一种无毒、高阻湿、高阻氧的环保型生物基复合膜，采用了复合工艺，将生物基阻隔材料、生物基塑料等不同特性的物料在彼此复合在一起，复合过程不使用溶剂、不产生三废物质，简化了生产流程、减少设备投资，环保节能。本发明提供的复合膜可以部分替代传统石化塑料，大幅度降低了对石油资源的依赖和生产成本，而且通过设置阻隔层使得复合膜具有普通膜无法提供的阻水阻氧功能，增加对包装膜内的物品保护，扩展了复合膜的使用范围，可以使用在食品、化妆品、纺织品、工业品等包装领域。

附图说明

图1是本发明第一实施例提供的高阻隔生物基复合膜的截面结构图；

图2是本发明第二实施例提供的高阻隔生物基复合膜的截面结构图；

图3是本发明第三实施例提供的高阻隔生物基复合膜的截面结构图；

图4是本发明第四实施例提供的高阻隔生物基复合膜的截面结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明根据多层复合膜的复合原理，合理选择多种高分子材料的基础上，制备出既环保又具有优良综合性能及使用功能的复合膜。具体的，制备得的高阻隔生物基复合膜至少包括一层生物基塑料层、至少一层生物基阻隔层。生物基塑料指以淀粉等天然物质为原料的塑料，它具有可再生性，因此十分环保。生物基塑料作为复合膜中的某一层或几层，用于替代替传统石油基塑料，可以大大减轻对石油的消耗和依赖。另外，通过设置阻隔层，使得复合膜具有阻水阻氧性能，可以提高对膜内物体的保护。优选的，所述阻隔层与其相邻层之间还设有粘结剂层。如果阻隔层与其相邻层的物质极性相似的情况下，也可以无需设置粘接剂层。由于极性相似不通过粘结剂粘结，阻隔层与其相邻层也可以很好的贴合在一起，保证膜体结构稳定性。

生产出的复合膜一般用于制备包装袋、包装膜，膜体表面可以印刷图案等，因此在具体设置复合膜各层位置时，复合膜表层应该具有合格的外观，以及便于印刷；中层或外层阻隔；内层最好为生物基塑料层，利用生物基塑料的柔软和良好的封合性能，更好的保护包装内的物品。

下面分别对上述复合膜的物料选择作说明。

所述生物基塑料层至少有一层，每层可以为淀粉基塑料、Bio-PE（生物基聚乙烯）、PHA（聚羟基脂肪酸酯）或PLA（聚乳酸）等，包括但不限于此。其中所述淀粉基塑料中淀粉质量百分比为15～70%，玻璃化温度在70～125℃，熔点在130～210℃。

所述生物基阻隔层至少有一层，每层可以为生物基尼龙或生物基PET。其中生物基尼龙选用巴斯夫公司生物基尼龙610或阿科玛公司的生物基尼龙1010是以蓖麻油为主要原料；生物基PET为巴西Braskem以甘蔗乙醇为原料制得，均具有很好的阻水阻氧性能。

当阻隔层与其相邻层的物质性质相差较大时，为了使得各层之间粘结牢固，保证复合膜的整体强度，优选的，所述阻隔层与其相邻层之间还设有粘结剂层。如果阻隔层与其相邻层的物质极性相似的情况下，也可以无需设置粘接剂层。具体的，所述粘结剂层为EVA（乙烯-乙酸乙烯酯共聚物）、EEA（乙烯-醋酸丙烯共聚物）、PE-g-MAH（马来酸酐改性聚乙烯）、EAA（乙烯-丙烯酸共聚物）、EMMA（乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物）、PP-g-MAH(马来酸酐改性聚丙烯)、EMA（乙烯-甲基丙烯酸共聚物）中的一种或以上。

具体制备生物基高阻隔复合膜时，根据复合膜层数选择物料并按照配方计量备料；将生物基阻隔层物料通过吹膜或流延法制得卷膜；并将生物基塑料层通过吹膜或流延法制得卷膜；再将生物基塑料卷膜和生物基阻隔卷膜放入复合机中，膜间加入粘合剂，进行复合。最后将所述复合膜收卷后得到生物基阻隔复合膜。

作为具体实例，最终制得的生物基高阻隔复合膜总厚度为0.015～0.20mm，所述生物基塑料层占总厚度的40～80%。所述阻隔层厚度为9～60μm，所述粘合剂层的厚度为0.2～4μm。实际使用时，可以将复合膜制作成所需的膜袋，比如包装袋、包装膜等。

由于复合膜的各层位置、厚度影响了产品的拉伸强度、断裂伸长率、气体阻隔性能、氧气透过量等参数，下面通过几种具体实施例来进行说明。

实施例一：

图1示出了本发明第一实施例提供的生物基高阻隔复合膜的截面结构，如图1所示，复合膜有三层，分别为层11、12、13。其中层11为生物基尼龙阻隔层PA610，占25%～30%（厚度百分比，下同），层12是为粘接剂层EVA，占5%～10%；层13淀粉生物基塑料（武汉华丽环保科技有限公司生产，商品名为PSM），占65%～70%。膜总厚度为0.015～0.06mm。

经验证，本实施例产品拉伸强度为：横向29MPa，纵向33.2Mpa；断裂伸长率为：横向186%，纵向130%。

本实施例产品气体阻隔性为：水蒸气透过量≤12mg/24H·L；氧气透过量≤25cm3/m2·24H·0.1Mpa。

实施例二：

图2示出了本发明第二实施例提供的生物基高阻隔复合膜的截面结构，如图2所示，复合膜有4层，分别为层21、22、23、24。其中层21为生物基尼龙阻隔层PA1010，占20%～25%（厚度百分比，下同），层22为粘接剂层EAA，占3%～8%；层23为淀粉生物基塑料（武汉华丽环保科技有限公司生产，商品名为PSM），占30%～50%；层24为生物基聚乙烯塑料层（巴西Braskem公司生产，品名为GreenPE），占30%～55%。膜总厚度为0.02～0.1mm。

经验证，本实施例产品拉伸强度为：横向36MPa，纵向43Mpa；断裂伸长率为：横向260%，纵向180%。

本实施例产品气体阻隔性为：水蒸气透过量≤10mg/24H·L；氧气透过量≤20cm3/m2·24H·0.1Mpa。

实施例三：

图3示出了本发明第三实施例提供的生物基高阻隔复合膜的截面结构，如图3所示，复合膜有五层，分别为层31、32、33、34、35。其中层31为生物基PET阻隔层（巴西Braskem公司生产），占10%～25%（厚度百分比，下同），层32为粘接剂层EAA，占4%～10%；层33为PLA（聚乳酸）（美国Natureworks公司生产），占15%～25%；层34为淀粉生物基塑料（武汉华丽环保科技有限公司生产，商品名为PSM），占25%～45%；层35为生物基聚乙烯塑料层（巴西Braskem公司生产，品名为GreenPE），占20%～45%。膜总厚度为0.06～0.18mm。

经验证，本实施例产品拉伸强度为：横向35MPa，纵向38MPa，断裂伸长率为：横向260%，纵向175%。

本实施例产品气体阻隔性为：水蒸气透过量≤8mg/24H·L，氧气透过量≤10cm3/m2·24H·0.1Mpa。

实施例四：

图4示出了本发明第四实施例提供的生物基高阻隔复合膜的截面结构，如图4所示，复合膜有六层，分别为层41、42、43、44、45、46。层41为生物基尼龙阻隔层PA1010，占10%～20%；层42为粘接剂EAA，占2%～5%；43是生物基塑料层PHA，占25%～35%；层44为PLA（聚乳酸）（美国Natureworks公司生产），占25%～35%；层45为粘接剂层EVA，占4%～6%；层46生物基PET阻隔层（巴西Braskem公司生产），占10%～20%。膜总厚度为0.06～0.20mm。

经验证，本实施例产品拉伸强度为：横向38MPa，纵向47MPa，断裂伸长率为：横向250%，纵向130%。

本实施例产品气体阻隔性为：水蒸气透过量≤3mg/24H·L，氧气透过量≤2cm3/m2·24H·0.1Mpa。

综上，本发明合理选择复合膜各层物料，根据多层复合膜的复合原理，充分发挥各层材料的优点，制备出既环保又具有优良综合性能及使用功能的复合膜。复合膜具有高阻隔性能，使用生物基塑料部分替代传统石油基塑料，提高了产品的力学性能。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种生物基高阻隔复合膜，其特征在于，所述复合膜包括至少一层生物基塑料层和至少一层生物基阻隔层。

2.如权利要求1所述的生物基高阻隔复合膜，其特征在于，所述生物基塑料层为淀粉基塑料、生物基聚乙烯、聚羟基脂肪酸酯、聚乳酸中的一种或多种。

3.如权利要求2所述的生物基高阻隔复合膜，其特征在于，所述淀粉基塑料中淀粉质量百分比为15～70%，玻璃化温度在70～125℃，熔点在130～210℃。

4.如权利要求1所述的生物基高阻隔复合膜，其特征在于，所述生物基阻隔层为生物基尼龙、生物基聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种或多种。

5.如权利要求1所述的生物基高阻隔复合膜，其特征在于，所述生物基阻隔层与其相邻层之间还设有粘结剂层。

6.如权利要求5所述的生物基高阻隔复合膜，其特征在于，所述粘结剂层为乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-醋酸丙烯共聚物、马来酸酐改性聚乙烯、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、马来酸酐改性聚丙烯、乙烯-甲基丙烯酸共聚物中的一种或其两种以上任意组合。

7.如权利要求5所述的生物基高阻隔复合膜，其特征在于，所述生物基阻隔层厚度为9～40μm，所述粘合剂层的厚度为0.2～2μm。

8.如权利要求1所述的生物基高阻隔复合膜，其特征在于，所述生物基高阻隔复合膜总厚度为0.015～0.20mm，所述生物基塑料层占总厚度的40～80%。

9.权利要求1~8任一项所述的生物基高阻隔复合膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步：根据生物基高阻隔复合膜层数选择物料并按照配方计量备料；

第二步：将生物基阻隔层物料通过吹膜或流延法制得卷膜；

第三步：将生物基塑料层通过吹膜或流延法制得卷膜；

第四步：将生物基塑料卷膜和生物基阻隔卷膜放入复合机中，加入粘合剂复合；

第五步：将所述复合膜收卷后得到生物基阻隔复合膜。