CN105837906A - 一种可降解包装膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种强度高、耐水性好的可降解包装膜，包括如下重量份的原料制备而成：包括通用塑料类聚合物600～800份、植物淀粉200～400份、增强剂2～4份和3～5份吐温80，其中所述通用塑料类聚合物的分子量为5000～10000，所述增强剂为重量比为1∶3.8的乙二醇和丙三醇。本发明还提供一种可降解包装膜的制备方法。本发明提供的可降解包装膜及其制备方法的有益效果在于：本发明制备方法先将基底和生物降解母料高速搅拌混合均匀后再次搅拌并加热，高速搅拌并加热后各原料之间产生交联，制得的可降解包装膜土埋60天后降解率可达95％以上，且耐水性好，力学性能佳。

Description

一种可降解包装膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及塑料薄膜的制备，具体地说是一种可降解包装膜及其制备方法。
背景技术
塑料制品具有不透气、不透水、耐酸碱、质量轻等特点和较高的强度、耐用度以及价格低廉等优点，从而成为包装业使用最为广泛的一种材料。除生产企业外，零售商、农贸市场乃至街头巷尾的快餐摊点莫不以塑料袋、发泡塑料盒作为主要包装物。这些制品约有一半废弃在环境中，一般需要200年才能降解。另一类大量使用的包装材料是纸塑制品，这些纸塑制品使用后也大部分丢弃于环境中，即使在微生物的作用下，也需要80年才能够降解。这种难降解的塑料制品被丢弃于环境中所造成的严重后果是资源的巨大浪费和环境污染。
针对这一现状，科学家们提出了“环境包装”的概念，这种材料既要追求良好的使用性能，又要深刻认识到自然资源的有限性和尽可能降低废弃物排放量，并在材料的提取、制备、使用直到废弃与再生的整个过程中都尽可能地减少对环境的影响，是一种充分考虑到环境、生态和资源等因素的材料。这种材料具有节约资源、减少污染、对生态影响小、可再利用、可降解的特点。
可降解性薄膜是指可降解的薄膜。可降解薄膜既具有传统塑料的功能和特性，又可在达到使用寿命之后，通过土壤和水中的微生物作用或通过阳光中的紫外线的作用，在自然环境中分裂降解，最终以还原形式重新进入生态环境中，回归大自然。国内研发的品种已涵盖光降解、光生物降解、光氧化生物降解、高淀粉含量型生物降解、高碳酸钙填充型光氧降解、全生物降解等。但这些往往是用于农业，如地膜；或用于食品工业，可食性薄膜等。市面上能够见到的用于工业包装的可降解薄膜，则往往容易出现强度不够、易撕拉破裂，且耐水性较差。
公开号为CN104098791A的发明专利公开了一种可生物降解的热塑性淀粉-聚乙烯薄膜，涉及薄膜生产技术领域，由如下质量份数的原料制成：热塑性淀粉(自制)40％-50％、聚乙烯20％-30％、微晶纤维素0.5％-3％、硫酸钙2％-5％、氧化聚乙烯蜡1％-3％、硬脂酸锌1％-2％、聚羟基脂肪酸酯1％-2.5％、乙二醇0.5％-2％、山梨醇0.5％-2％、马来酸酐0.5％-3％、戊二醛0.2％-1％。该热塑性淀粉-聚乙烯薄膜需要将淀粉先改性，制作步骤较为复杂，降解时间长达4～5个月，尤其是力学性能较差、不防水，并不适合作为包装用薄膜。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种强度高、耐水性好的可降解包装膜及其制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种可降解包装膜，包括如下重量份的原料制备而成：包括通用塑料类聚合物600～800份、植物淀粉200～400份、增强剂2～4份和吐温80，其中所述通用塑料类聚合物的分子量为5000～10000，所述增强剂为重量比为1∶3.8的乙二醇和丙三醇。
本发明提供的另一技术方案为：一种可降解包装膜的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、按如下重量份准备好原料：通用塑料类聚合物600～800份、植物淀粉200～400份、增强剂2～4份和吐温80，其中所述通用塑料类聚合物的分子量为5000～10000，所述增强剂为重量比为1∶3.8的乙二醇和丙三醇；
将通用塑料类聚合物、植物淀粉混合并在3000～4000r/min的转速下进行第一次搅拌，得第一混料；
步骤2、向第一混料中加入增强剂和吐温80，并在5000～7000r/min的转速下进行第二次搅拌，第二次搅拌的同时在180～220℃条件下加热，得第二混料；
步骤3、将第二混料挤出并进行拉伸，即得可降解包装膜成品。
本发明的有益效果在于：本发明以用塑料类聚合物为基底，以植物淀粉作为生物降解母料，按一定比例与增强剂和吐温80共混后可得到拉伸性能好的、防水的可降解包装膜，该包装膜土埋60天后降解率可达95％以上；本发明制备方法先将基底和生物降解母料高速搅拌混合均匀后再次搅拌并加热，高速搅拌并加热后各原料之间产生交联，不会出现基底与生物降解母料分离的问题，制得的可降解包装膜土埋60天后降解率可达95％以上，且耐水性好，力学性能佳，力学性能测试结果为：厚度为0.008～0.012mm的薄膜的拉伸强度为25～40MPa，断裂伸长率为200～400％。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式予以说明。
本发明最关键的构思在于：以用塑料类聚合物为基底，以植物淀粉作为生物降解母料，按一定比例与增强剂和吐温80高速搅拌共混后可得到拉伸性能好的、防水的可降解包装膜。
本发明提供一种可降解包装膜，包括如下重量份的原料制备而成：包括通用塑料类聚合物600～800份、植物淀粉200～400份、增强剂2～4份和3～5份吐温80，其中所述通用塑料类聚合物的分子量为5000～10000，所述增强剂为重量比为1∶3.8的乙二醇和丙三醇。
由上述原料制得的薄膜具有防水、耐油、耐酸碱的特点，且力学性能佳，用于包装不易破损，使用后无需焚烧处理，只将其投入到土壤中即可，进入降解期的薄膜膜面整体颜色变暗，横向拉力和纵向拉力减弱，膜面开始出现不规则的裂纹，随着降解期的延长，膜面开始呈现糖衣状，并逐渐消融。由于土壤表面与土壤内部的不同，埋在土壤里的薄膜比埋在地面的薄膜降解速度稍慢，但对土地并无影响，使用后无需回收，不会对环境造成污染。即使将该包装膜回收，造粒后即可二次利用，得到循环，大大减轻对环境的负担。
进一步的，包括通用塑料类聚合物700份、植物淀粉300份、增强剂3份和4份吐温80，其中所述通用塑料类聚合物的分子量为7000～8000。上述配比为最佳配比，得到的产品力学性能最好、耐水性能最佳。
进一步的，所述通用塑料类聚合物选自聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯的一种或几种。
进一步的，所述植物淀粉选自土豆淀粉、玉米淀粉、红薯淀粉中的一种或几种。
本发明还提供上述可降解包装膜的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、按如下重量份准备好原料：通用塑料类聚合物600～800份、植物淀粉200～400份、增强剂2～4份和3～5份吐温80，其中所述通用塑料类聚合物的分子量为5000～10000，所述增强剂为重量比为1∶3.8的乙二醇和丙三醇；
将通用塑料类聚合物、植物淀粉混合并在3000～4000r/min的转速下进行第一次搅拌，得第一混料；
步骤2、向第一混料中加入增强剂和吐温80，并在5000～7000r/min的转速下进行第二次搅拌，第二次搅拌的同时在180～220℃条件下加热，得第二混料；
步骤3、将第二混料挤出并进行拉伸，即得可降解包装膜成品。所述挤出具体为将第二混料用螺杆挤出机共混挤出造粒，得挤出料，所述拉伸具体为将挤出料加入到吹膜机中经吹塑、牵引和卷绕成膜。
进一步的，第一次搅拌的时间为10～15min。
进一步的，第二次搅拌的时间为5～10min。
进一步的，步骤2中加热时间为20～25min。
步骤3中所述可降解包装膜的厚度控制在0.008～0.050mm。
进一步的，所述通用塑料类聚合物选自聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯的一种或几种，所述植物淀粉选自土豆淀粉、玉米淀粉、红薯淀粉中的一种或几种。
实施例1
一种可降解包装膜的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、按如下重量份准备好原料：聚乙烯600份、土豆淀粉200份、增强剂2份和3份吐温80，其中所述聚乙烯的分子量为5000～10000，所述增强剂为重量比为1∶3.8的乙二醇和丙三醇；
将聚乙烯和土豆淀粉混合并在3000r/min的转速下进行第一次搅拌，第一次搅拌的时间为10min，得第一混料；
步骤2、向第一混料中加入增强剂和吐温80，并在5000r/min的转速下进行第二次搅拌，第二次搅拌的时间为5min，第二次搅拌的同时在180℃条件下加热，第二次搅拌结束后继续加热，加热时间一共为20min，得第二混料；
步骤3、将第二混料用螺杆挤出机共混挤出造粒，然后加入到吹塑机组中经吹塑、牵引和卷绕成膜，膜的厚度控制在0.008mm，即得可降解包装膜成品。
所述的吹塑机组进料采用热中心进料螺旋流道成型，冷却采用低风压大风量风机与风环，挤出采用带有斜屏障及混炼头的波状螺杆，卷取采用摩擦式双面卷取方式。
经检测，该可降解包装膜土埋60天后降解率为98.7％，力学性能测试结果为25MPa，断裂伸长率为230％。
实施例2
一种可降解包装膜的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、按如下重量份准备好原料：聚氯乙烯800份、玉米淀粉400份、增强剂4份和5份吐温80，其中所述聚乙烯的分子量为5000～10000，所述增强剂为重量比为1∶3.8的乙二醇和丙三醇；
将聚乙烯和土豆淀粉混合并在4000r/min的转速下进行第一次搅拌，第一次搅拌的时间为15min，得第一混料；
步骤2、向第一混料中加入增强剂和吐温80，并在7000r/min的转速下进行第二次搅拌，第二次搅拌的时间为10min，第二次搅拌的同时在220℃条件下加热，第二次搅拌结束后继续加热，加热时间一共为25min，得第二混料；
步骤3、将第二混料用螺杆挤出机共混挤出造粒，然后加入到流延膜机组中经吹塑、牵引和卷绕成膜，膜的厚度控制在0.050mm，即得可降解包装膜成品。
经检测，该可降解包装膜土埋60天后降解率为95.3％，力学性能测试结果为39.8MPa，断裂伸长率为350％。
实施例3
一种可降解包装膜的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、按如下重量份准备好原料：聚丙烯800份、红薯淀粉400份、增强剂3份和4份吐温80，其中所述聚乙烯的分子量为7000～80000，所述增强剂为重量比为1∶3.8的乙二醇和丙三醇；
将聚乙烯和土豆淀粉混合并在3500000r/min的转速下进行第一次搅拌，第一次搅拌的时间为12min，得第一混料；
步骤2、向第一混料中加入增强剂和吐温80，并在6000r/min的转速下进行第二次搅拌，第二次搅拌的时间为8min，第二次搅拌的同时在220℃条件下加热，第二次搅拌结束后继续加热，加热时间一共为23min，得第二混料；
步骤3、将第二混料用螺杆挤出机共混挤出造粒，然后加入到流延膜机组中经吹塑、牵引和卷绕成膜，膜的厚度控制在0.030mm，即得可降解包装膜成品。
所述的流延膜机组采用双螺杆挤出，生产的薄膜可达到两边粘的效果(一边粘也可)，适用于各种包装；该机组的螺杆和料筒均采用38CrMoAIA合金钢，经氮化处理和精密加工而成；流延膜机组中的冷却装置采用循环水冷却，冷却效果好，从而使薄膜的透明度佳；流延膜机组的卷取装置采用摩擦式卷取，同时配有切边装置和收边装置。经检测，该可降解包装膜土埋60天后降解率为97.4％，力学性能测试结果为36MPa，断裂伸长率为340％。
综上所述，本发明提供的可降解包装膜及其制备方法的有益效果在于：本发明以用塑料类聚合物为基底，以植物淀粉作为生物降解母料，按一定比例与增强剂和吐温80共混后可得到拉伸性能好的、防水的可降解包装膜，该包装膜土埋60天后降解率可达95％以上；本发明制备方法先将基底和生物降解母料高速搅拌混合均匀后再次搅拌并加热，高速搅拌并加热后各原料之间产生交联，不会出现基底与生物降解母料分离的问题，制得的可降解包装膜土埋60天后降解率可达95％以上，且耐水性好，力学性能佳，力学性能测试结果为：厚度为0.008～0.050mm的薄膜的拉伸强度为25～40MPa，断裂伸长率为200～400％；该包装膜使用后可回收，进行造粒后二次利用。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种可降解包装膜，其特征在于：包括如下重量份的原料制备而成：包括通用塑料类聚合物600～800份、植物淀粉200～400份、增强剂2～4份和3～5份吐温80，其中所述通用塑料类聚合物的分子量为5000～10000，所述增强剂为重量比为1∶3.8的乙二醇和丙三醇。
2.根据权利要求1所述的可降解包装膜，其特征在于：包括通用塑料类聚合物700份、植物淀粉300份、增强剂3份和4份吐温80，其中所述通用塑料类聚合物的分子量为7000～8000。
3.根据权利要求1所述的可降解包装膜，其特征在于：所述通用塑料类聚合物选自聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的可降解包装膜，其特征在于：所述植物淀粉选自土豆淀粉、玉米淀粉、红薯淀粉中的一种或几种。
5.一种可降解包装膜的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1、按如下重量份准备好原料：通用塑料类聚合物600～800份、植物淀粉200～400份、增强剂2～4份和3～5份吐温80，其中所述通用塑料类聚合物的分子量为5000～10000，所述增强剂为重量比为1∶3.8的乙二醇和丙三醇；
将通用塑料类聚合物、植物淀粉混合并在3000～4000r/min的转速下进行第一次搅拌，得第一混料；
步骤2、向第一混料中加入增强剂和吐温80，并在5000～7000r/min的转速下进行第二次搅拌，第二次搅拌的同时在180～220℃条件下加热，得第二混料；
步骤3、将第二混料挤出并进行拉伸，即得可降解包装膜成品。
6.根据权利要求5所述的可降解包装膜的制备方法，其特征在于：第一次搅拌的时间为10～15min。
7.根据权利要求5所述的可降解包装膜的制备方法，其特征在于：第二次搅拌的时间为5～10min。
8.根据权利要求5所述的可降解包装膜的制备方法，其特征在于：步骤2中加热时间为20～25min。
9.根据权利要求5所述的可降解包装膜的制备方法，其特征在于：步骤3中所述可降解包装膜的厚度控制在0.008～0.050mm。
10.根据权利要求5所述的可降解包装膜的制备方法，其特征在于：所述通用塑料类聚合物选自聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯的一种或几种，所述植物淀粉选自土豆淀粉、玉米淀粉、红薯淀粉中的一种或几种。
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