CN106349631A - 一种阻燃可降解纳米包装材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种阻燃可降解纳米包装材料及其制备方法。由以下步骤制备而成：（1）将木棉纤维和马蔺根纤维混合，粉碎后过筛；（2）加入乙烯基三乙氧基硅烷、γ‑氨丙基三甲氧基硅烷和乙酸乙酯搅拌；（3） 过滤，清洗后烘干；（4）加入马来酸酐接枝聚丁二酸丁二醇酯、乙烯‑醋酸乙烯酯、纳米氧化锌、醋酸纤维素、纳米硼酸锌、有机蒙脱土、微胶囊化红磷和正硅酸乙酯，混合搅拌；（5）加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒；（6）经注塑机注塑成型即得。本发明的一种阻燃可降解纳米包装材料具有很好的力学性能和抗冲击性能，同时阻燃性能卓越，降解性能良好，绿色环保。

Description

一种阻燃可降解纳米包装材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及包装材料领域，具体涉及一种阻燃可降解纳米包装材料及其制备方法。
背景技术
随着社会的发展和人们生活水平的提高，产品的分类越来越细，对于产品的包装不仅局限在保护产品的基本功能上，而是要根据产品的特点和市场的需求，朝视觉化和功能化方向发展。近年来，随着技术的进步，包装材料的功能化发展趋势日渐明显，高要求、高技术含量的包装材料正成为许多企业的支柱产业和研发目标，其包装功能是多样的，除最基本的要求外，通过原材料、助剂或工艺的调整使包装材料具有某些特殊的功能，阻燃性就是其中一种。一般包装材料中含有的碳和氢原子是一种易燃材料，在遇热源、明火等条件下容易起火进而引起火灾，对人们的生命财产造成巨大的损失，因此，对于某些特殊用途或有需要产品，包装材料的阻燃性至关重要。同时，近年来由于包装材料的大量使用，其中大多数为难降解材料，而导致环境的严重破坏，因此在开发阻燃性包装材料的基础上，考虑其降解性，研究开发出应用范围更广泛，阻燃效果佳且绿色环保的包装材料具有长远的价值和意义。
发明内容
要解决的技术问题：本发明的目的是提供一种阻燃可降解纳米包装材料，具有很好的力学性能和抗冲击性能，同时阻燃性能卓越，降解性能良好，绿色环保。
技术方案：一种阻燃可降解纳米包装材料，由以下成分以重量份制备而成：马来酸酐接枝聚丁二酸丁二醇酯30-50份、乙烯-醋酸乙烯酯20-40份、醋酸纤维素5-10份、马蔺根纤维10-20份、木棉纤维15-25份、纳米氧化锌1-3份、纳米硼酸锌1-2份、有机蒙脱土0.5-1份、微胶囊化红磷0.4-0.8份、正硅酸乙酯1-1.5份、乙烯基三乙氧基硅烷1-3份、γ-氨丙基三甲氧基硅烷1-2份、乙酸乙酯50-70份。
进一步优选的，所述的一种阻燃可降解纳米包装材料，由以下成分以重量份制备而成：马来酸酐接枝聚丁二酸丁二醇酯35-45份、乙烯-醋酸乙烯酯25-35份、醋酸纤维素6-9份、马蔺根纤维12-18份、木棉纤维17-23份、纳米氧化锌1.5-2.5份、纳米硼酸锌1.2-1.8份、有机蒙脱土0.6-0.9份、微胶囊化红磷0.5-0.7份、正硅酸乙酯1.2-1.4份、乙烯基三乙氧基硅烷1.5-2.5份、γ-氨丙基三甲氧基硅烷1.3-1.7份、乙酸乙酯55-65份。
上述易降解包装材料的制备方法包括以下步骤：
（1） 将木棉纤维和马蔺根纤维混合，用粉碎机粉碎后过100目筛；
（2） 加入乙烯基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷和乙酸乙酯，在转速200-300r/min下搅拌5-7小时；
（3） 过滤，清洗后放入烘箱中在温度80-90℃下烘干；
（4） 加入马来酸酐接枝聚丁二酸丁二醇酯、乙烯-醋酸乙烯酯、纳米氧化锌、醋酸纤维素、纳米硼酸锌、有机蒙脱土、微胶囊化红磷和正硅酸乙酯，转移至高速混合机中在转速1500-2000r/min下混合搅拌15-20分钟；
（5） 加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，各区温度为170-180℃，机头温度为160-170℃，转速为30-40r/min；
（6） 经注塑机注塑成型即得，注塑成型温度为175-180℃、压力为40-50 KPa、速度为30-40mm/s。
进一步优选的，步骤（2）中转速为250r/min，搅拌时间为6小时。
进一步优选的，步骤（4）中转速为1600-1900r/min，搅拌时间为16-19分钟。
进一步优选的，步骤（5）中各区温度为175℃，机头温度为165℃，螺杆转速为35r/min。
进一步优选的，步骤（6）中注塑温度为176-179℃，压力为45KPa，速度为35mm/s。
有益效果：本发明的一种阻燃可降解纳米包装材料，具有很好的力学性能，其拉伸强度和断裂伸长率分别最高可达34.8MPa和14.6%，冲击强度为7.0KJ/m2，抗冲击性能佳。同时其氧指数高达28.5%，垂直燃烧等级UL-94也都也都达到了V-0级，具有卓越的阻燃性能，另外其经土壤掩埋法掩埋6个月后失重率达到55.5%，具有良好的降解性能，绿色环保。
具体实施方式
实施例1
一种阻燃可降解纳米包装材料，由以下成分以重量份制备而成：马来酸酐接枝聚丁二酸丁二醇酯30份、乙烯-醋酸乙烯酯20份、醋酸纤维素5份、马蔺根纤维10份、木棉纤维15份、纳米氧化锌1份、纳米硼酸锌1份、有机蒙脱土0.5份、微胶囊化红磷0.4份、正硅酸乙酯1份、乙烯基三乙氧基硅烷1份、γ-氨丙基三甲氧基硅烷1-2份、乙酸乙酯50份。
上述易降解包装材料的制备方法为：
（1） 将木棉纤维和马蔺根纤维混合，用粉碎机粉碎后过100目筛；
（2） 加入乙烯基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷和乙酸乙酯，在转速200r/min下搅拌5小时；
（3） 过滤，清洗后放入烘箱中在温度80℃下烘干；
（4） 加入马来酸酐接枝聚丁二酸丁二醇酯、乙烯-醋酸乙烯酯、纳米氧化锌、醋酸纤维素、纳米硼酸锌、有机蒙脱土、微胶囊化红磷和正硅酸乙酯，转移至高速混合机中在转速1500r/min下混合搅拌15分钟；
（5） 加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，各区温度为170℃，机头温度为160℃，转速为30r/min；
（6） 经注塑机注塑成型即得，注塑成型温度为175℃、压力为40 KPa、速度为30mm/s。
实施例2
一种阻燃可降解纳米包装材料，由以下成分以重量份制备而成：马来酸酐接枝聚丁二酸丁二醇酯35份、乙烯-醋酸乙烯酯25份、醋酸纤维素6份、马蔺根纤维12份、木棉纤维17份、纳米氧化锌1.5份、纳米硼酸锌1.2份、有机蒙脱土0.6份、微胶囊化红磷0.5份、正硅酸乙酯1.2份、乙烯基三乙氧基硅烷1.5份、γ-氨丙基三甲氧基硅烷1.3份、乙酸乙酯55份。
上述易降解包装材料的制备方法为：
（1） 将木棉纤维和马蔺根纤维混合，用粉碎机粉碎后过100目筛；
（2） 加入乙烯基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷和乙酸乙酯，在转速220r/min下搅拌5.5小时；
（3） 过滤，清洗后放入烘箱中在温度85℃下烘干；
（4） 加入马来酸酐接枝聚丁二酸丁二醇酯、乙烯-醋酸乙烯酯、纳米氧化锌、醋酸纤维素、纳米硼酸锌、有机蒙脱土、微胶囊化红磷和正硅酸乙酯，转移至高速混合机中在转速1600r/min下混合搅拌16分钟；
（5） 加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，各区温度为175℃，机头温度为165℃，转速为35r/min；
（6） 经注塑机注塑成型即得，注塑成型温度为176℃、压力为45 KPa、速度为35mm/s。
实施例3
一种阻燃可降解纳米包装材料，由以下成分以重量份制备而成：马来酸酐接枝聚丁二酸丁二醇酯40份、乙烯-醋酸乙烯酯30份、醋酸纤维素7.5份、马蔺根纤维15份、木棉纤维20份、纳米氧化锌2份、纳米硼酸锌1.5份、有机蒙脱土0.75份、微胶囊化红磷0.6份、正硅酸乙酯1.25份、乙烯基三乙氧基硅烷2份、γ-氨丙基三甲氧基硅烷1.5份、乙酸乙酯60份。
上述易降解包装材料的制备方法为：
（1） 将木棉纤维和马蔺根纤维混合，用粉碎机粉碎后过100目筛；
（2） 加入乙烯基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷和乙酸乙酯，在转速250r/min下搅拌6小时；
（3） 过滤，清洗后放入烘箱中在温度85℃下烘干；
（4） 加入马来酸酐接枝聚丁二酸丁二醇酯、乙烯-醋酸乙烯酯、纳米氧化锌、醋酸纤维素、纳米硼酸锌、有机蒙脱土、微胶囊化红磷和正硅酸乙酯，转移至高速混合机中在转速1750r/min下混合搅拌17分钟；
（5） 加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，各区温度为175℃，机头温度为165℃，转速为35r/min；
（6） 经注塑机注塑成型即得，注塑成型温度为177℃、压力为45 KPa、速度为35mm/s。
实施例4
一种阻燃可降解纳米包装材料，由以下成分以重量份制备而成：马来酸酐接枝聚丁二酸丁二醇酯45份、乙烯-醋酸乙烯酯35份、醋酸纤维素9份、马蔺根纤维18份、木棉纤维23份、纳米氧化锌2.5份、纳米硼酸锌1.8份、有机蒙脱土0.9份、微胶囊化红磷0.7份、正硅酸乙酯1.4份、乙烯基三乙氧基硅烷2.5份、γ-氨丙基三甲氧基硅烷1.7份、乙酸乙酯65份。
上述易降解包装材料的制备方法为：
（1） 将木棉纤维和马蔺根纤维混合，用粉碎机粉碎后过100目筛；
（2） 加入乙烯基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷和乙酸乙酯，在转速280r/min下搅拌6.5小时；
（3） 过滤，清洗后放入烘箱中在温度85℃下烘干；
（4） 加入马来酸酐接枝聚丁二酸丁二醇酯、乙烯-醋酸乙烯酯、纳米氧化锌、醋酸纤维素、纳米硼酸锌、有机蒙脱土、微胶囊化红磷和正硅酸乙酯，转移至高速混合机中在转速1900r/min下混合搅拌19分钟；
（5） 加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，各区温度为175℃，机头温度为165℃，转速为35r/min；
（6） 经注塑机注塑成型即得，注塑成型温度为179℃、压力为45 KPa、速度为35mm/s。
实施例5
一种阻燃可降解纳米包装材料，由以下成分以重量份制备而成：马来酸酐接枝聚丁二酸丁二醇酯50份、乙烯-醋酸乙烯酯40份、醋酸纤维素10份、马蔺根纤维20份、木棉纤维25份、纳米氧化锌3份、纳米硼酸锌2份、有机蒙脱土1份、微胶囊化红磷0.8份、正硅酸乙酯1.5份、乙烯基三乙氧基硅烷3份、γ-氨丙基三甲氧基硅烷2份、乙酸乙酯70份。
上述易降解包装材料的制备方法为：
（1） 将木棉纤维和马蔺根纤维混合，用粉碎机粉碎后过100目筛；
（2） 加入乙烯基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷和乙酸乙酯，在转速300r/min下搅拌7小时；
（3） 过滤，清洗后放入烘箱中在温度90℃下烘干；
（4） 加入马来酸酐接枝聚丁二酸丁二醇酯、乙烯-醋酸乙烯酯、纳米氧化锌、醋酸纤维素、纳米硼酸锌、有机蒙脱土、微胶囊化红磷和正硅酸乙酯，转移至高速混合机中在转速2000r/min下混合搅拌20分钟；
（5） 加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，各区温度为180℃，机头温度为170℃，转速为40r/min；
（6） 经注塑机注塑成型即得，注塑成型温度为180℃、压力为50 KPa、速度为40mm/s。
对比例1
本实施例与实施例5的区别在于不含有纳米氧化锌和纳米硼酸锌。具体地说是：
一种阻燃可降解纳米包装材料，由以下成分以重量份制备而成：马来酸酐接枝聚丁二酸丁二醇酯50份、乙烯-醋酸乙烯酯40份、醋酸纤维素10份、马蔺根纤维20份、木棉纤维25份、有机蒙脱土1份、微胶囊化红磷0.8份、正硅酸乙酯1.5份、乙烯基三乙氧基硅烷3份、γ-氨丙基三甲氧基硅烷2份、乙酸乙酯70份。
上述易降解包装材料的制备方法为：
（1） 将木棉纤维和马蔺根纤维混合，用粉碎机粉碎后过100目筛；
（2） 加入乙烯基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷和乙酸乙酯，在转速300r/min下搅拌7小时；
（3） 过滤，清洗后放入烘箱中在温度90℃下烘干；
（4） 加入马来酸酐接枝聚丁二酸丁二醇酯、乙烯-醋酸乙烯酯、醋酸纤维素、有机蒙脱土、微胶囊化红磷和正硅酸乙酯，转移至高速混合机中在转速2000r/min下混合搅拌20分钟；
（5） 加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，各区温度为180℃，机头温度为170℃，转速为40r/min；
（6） 经注塑机注塑成型即得，注塑成型温度为180℃、压力为50 KPa、速度为40mm/s。
本发明的包装材料的各项性能指标见下表，我们可以看到本发明材料具有很好的力学性能，其拉伸强度和断裂伸长率分别最高可达34.8MPa和14.6%，冲击强度为7.0KJ/m2，抗冲击性能佳。同时其氧指数高达28.5%，垂直燃烧等级UL-94也都也都达到了V-0级，具有卓越的阻燃性能，另外其经土壤掩埋法掩埋6个月后失重率达到55.5%，具有良好的降解性能，绿色环保。
表1 阻燃可降解纳米包装材料的各项性能指标
注：失重率的测定为采用土壤掩埋法。

Claims (7)

1.一种阻燃可降解纳米包装材料，其特征在于：由以下成分以重量份制备而成：马来酸酐接枝聚丁二酸丁二醇酯30-50份、乙烯-醋酸乙烯酯20-40份、醋酸纤维素5-10份、马蔺根纤维10-20份、木棉纤维15-25份、纳米氧化锌1-3份、纳米硼酸锌1-2份、有机蒙脱土0.5-1份、微胶囊化红磷0.4-0.8份、正硅酸乙酯1-1.5份、乙烯基三乙氧基硅烷1-3份、γ-氨丙基三甲氧基硅烷1-2份、乙酸乙酯50-70份。
2.根据权利要求1所述的一种阻燃可降解纳米包装材料，其特征在于：由以下成分以重量份制备而成：马来酸酐接枝聚丁二酸丁二醇酯35-45份、乙烯-醋酸乙烯酯25-35份、醋酸纤维素6-9份、马蔺根纤维12-18份、木棉纤维17-23份、纳米氧化锌1.5-2.5份、纳米硼酸锌1.2-1.8份、有机蒙脱土0.6-0.9份、微胶囊化红磷0.5-0.7份、正硅酸乙酯1.2-1.4份、乙烯基三乙氧基硅烷1.5-2.5份、γ-氨丙基三甲氧基硅烷1.3-1.7份、乙酸乙酯55-65份。
3.权利要求1至2任一项所述的一种阻燃可降解纳米包装材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1） 将木棉纤维和马蔺根纤维混合，用粉碎机粉碎后过100目筛；
（2） 加入乙烯基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷和乙酸乙酯，在转速200-300r/min下搅拌5-7小时；
（3） 过滤，清洗后放入烘箱中在温度80-90℃下烘干；
（4） 加入马来酸酐接枝聚丁二酸丁二醇酯、乙烯-醋酸乙烯酯、纳米氧化锌、醋酸纤维素、纳米硼酸锌、有机蒙脱土、微胶囊化红磷和正硅酸乙酯，转移至高速混合机中在转速1500-2000r/min下混合搅拌15-20分钟；
（5） 加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，各区温度为170-180℃，机头温度为160-170℃，转速为30-40r/min；
（6） 经注塑机注塑成型即得，注塑成型温度为175-180℃、压力为40-50 KPa、速度为30-40mm/s。
4.根据权利要求3所述的一种阻燃可降解纳米包装材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中转速为250r/min，搅拌时间为6小时。
5.根据权利要求3所述的一种阻燃可降解纳米包装材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中转速为1600-1900r/min，搅拌时间为16-19分钟。
6.根据权利要求3所述的一种阻燃可降解纳米包装材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（5）中各区温度为175℃，机头温度为165℃，螺杆转速为35r/min。
7.根据权利要求3所述的一种阻燃可降解纳米包装材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（6）中注塑温度为176-179℃，压力为45KPa，速度为35mm/s。
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