CN106554580A - 一种pvc食品包装组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种PVC食品包装组合物及其制备方法，属于高分子材料应用领域。其特征在于，重量份组成为：聚氯乙烯树脂100份，聚己内酯60~70份，钙/锌稳定剂0.5~1.5份，相容改性剂3~10份，润滑剂0.5~1.5份，亚磷酸酯0.5~2份；所述的相容改性剂为乙烯-醋酸乙烯与一氧化碳的共聚物。制备过程中先将聚氯乙烯树脂、钙/锌稳定剂、亚磷酸酯、润滑剂高温混合，冷却后再加入聚己内酯和相容改性剂，继续混合均匀，采用双螺杆挤出机造粒。本发明选用低分子量纯生物聚酯代替现用液体增塑剂，同时配合使用乙烯醋酸乙烯与一氧化碳的共聚物树脂协同改性，避免了因添加含有苯环的液体增塑剂及其析出对人体可能产生的危害。

Description

一种 PVC 食品包装组合物及其制备方法

技术领域

一种PVC食品包装组合物及其制备方法，属于高分子材料应用领域。

背景技术

PVC由于价格便宜、适应面广、产量大，且聚氯乙烯类材料本身具有良好的物理性能，故而常用在食品包装、医用等制品中。PVC用于软制品时必须添加增塑剂，添加增塑剂的作用在于使PVC具有柔软性和易加工性。目前大部分医用材料以及食品包装材料所用增塑剂已不再是邻苯二甲酸二辛酯（DOP）这种对人身体健康存在隐患、欧盟已明令禁止的品种，而是采用无毒的环保增塑剂，如采用环己烷二甲酸二异辛酯（DEHCH）等，而DEHCH这类增塑剂虽然打开了苯环，但其中仍然或多或少的含有危害人身体健康的组分存在，而且一旦被人体吸收，通常会对人体健康产生不利影响。也有采用邻苯二甲酸二乙酯（DEHP）等邻苯类增塑剂的，研究表明DEHP这类增塑剂在产品中易析出，导致与其接触的食品或医用品含有一定量的该类增塑剂，从而对人身体健康产生危害。

中国专利ZL201310030898.2发明了一种增塑PVC材料及其制备，其组成为PVC树脂100份，环己烷-1,2-二甲酸二异辛酯、乙酰柠檬酸三丁酯、辅助增塑剂乙烯-醋酸乙烯酯-羰基共聚物20~80份，钙锌复合稳定剂0.7~1.8份，环氧大豆油1~10份，亚磷酸酯0.1~1.0份，甲基硅油0.1~1.0份。该专利采用的也是液体增塑剂，存在强度不高、液体增塑剂析出等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种安全无毒的PVC食品包装组合物及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该PVC食品包装组合物，其特征在于，重量份组成为：聚氯乙烯树脂100份，聚己内酯60~70份，钙/锌稳定剂0.5~1.5份，相容改性剂3~10份，润滑剂0.5~1.5份，亚磷酸酯0.5~2份；所述的相容改性剂为乙烯-醋酸乙烯与一氧化碳的共聚物。

本发明的相容改性剂选用了乙烯醋酸乙烯与一氧化碳的共聚物（741树脂），具有较好的流动性能和耐低温性能，起到各组分之间相容改性、协同改性的作用。

优选的，所述的聚氯乙烯树脂的聚合度为1000~1300。优选的，聚氯乙烯树脂为乙烯法悬浮工艺生产的聚氯乙烯树脂。选用该聚合度的聚氯乙烯树脂，在相容剂存在的条件下，分子间距与聚己内酯增塑剂的相容性变好，聚己内酯分布均匀，加工性能更好，产品表面无析出，鱼眼数更少。

所述的聚己内酯的制备方法为：将淀粉经过酶分解得到葡萄糖，葡萄糖再经过乳酸菌发酵后变成乳酸，最后在金属有机化合物作催化剂、二羟基做引发剂条件下开环聚合制得聚己内酯。本发明从根本上解决液体增塑剂带来的析出及健康问题，不添加液体增塑剂，而是采用对人身体健康无任何危害的纯生物聚酯来增塑PVC，在本发明特定相容剂存在下，相互协同，使得组合物有较高的力学性能，且析出很少，有效解决了因增塑剂本身或析出对人身体可能产生的危害。

所述的聚己内酯的重均分子量小于等于2000。小分子量的聚己内酯分子链极其柔软，在聚氯乙烯树脂的分子间隙内起到增塑剂作用，在本发明特定相容剂的作用下，分布更加均匀。

所述的钙/锌稳定剂为硬脂酸钙与硬脂酸锌的混合物，其中硬脂酸钙与硬脂酸锌的质量比为1.8~2.2：1。硬脂酸钙与硬脂酸锌均为环保型稳定剂，加入不会影响本组合物的安全性能。当硬脂酸钙与硬脂酸锌的质量比接近2：1时，能够更好地增强本发明组合物的热稳定性。

所述的润滑剂为医用级甲基硅油或食品卫生级硬脂酸。满足食品安全需要。

所述的亚磷酸酯为羰基-4,4-二异叉-脂肪醇-磷酸酯螯合化合聚合物。PVC中存在的双键、支化点、残存引发剂端基、含氧结构等，经热或光活化产生自由基，在自由基引发下，PVC发生链式反应脱氯化氢而降解。PVC脱氯化氢形成双键，由于烯丙基的活性，该反应不断进行，继续形成共扼双键，成为多烯结构而引起PVC变色。新的自由基又进一步引发PVC降解，形成链式反应，从而加剧PVC的降解。由于羰基-4,4-二异叉-脂肪醇-磷酸酯螯合化合聚合物不含游离酚和壬基苯酚，起到辅助稳定作用，具有光稳定、耐候及耐析出性，使PVC大分子防止了初期着色，并改善热稳定性。

一种上述的PVC食品包装组合物的制备方法，其特征在于，制备步骤为：

1）原料配混：先将聚氯乙烯树脂、钙/锌稳定剂、亚磷酸酯、润滑剂混合，混合温度到100~120℃时，将物料冷却至35~45℃时，再加入聚己内酯和相容改性剂，继续混合2 min ~3 min，得到配混料；

2）将配混料采用双螺杆挤出机造粒即得。

聚己内酯在高温下会熔融，但在低温下又无法混合均匀，本发明的配混中，先将聚氯乙烯树脂、钙/锌稳定剂、亚磷酸酯、润滑剂在高温下混合，再将聚己内酯和相容改性剂在低温下共同混入，利用特定的相容改性剂增加低温下聚己内酯在混合料中的相容性，保证了聚己内酯的混合均匀。

所述双螺杆挤出机的工艺参数设置为：1区100℃，2区120 ℃，3区145 ℃，4区140℃，机头130℃。

所述的双螺杆挤出机为平行双螺杆挤出机或锥型双螺杆挤出机。

与现有技术相比，本发明的一种PVC食品包装组合物及其制备方法所具有的有益效果是：食品包装和医用产品要求安全环保，对人体无任何危害。针对这些问题，本发明选用低分子量纯生物聚酯代替现用液体增塑剂，同时配合使用乙烯醋酸乙烯与一氧化碳的共聚物树脂协同改性，避免了因添加含有苯环的液体增塑剂及其析出对人体可能产生的危害；采用本发明方法生产的食品包装膜几乎无析出，且具有较高的拉伸强度。本发明所用材料易得，选择的生产工艺技术成熟，具有实用性和可操作性。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的作进一步的说明，其中实施例１为最佳是实力。各实施例的重量份组成见表1，各对比例的重量份组成见表2。

表1　实施例的组成（重量份）

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各实施例的相容改性剂为乙烯-醋酸乙烯与一氧化碳的共聚物；实施例1～4的亚磷酸酯为羰基-4,4-二异叉-脂肪醇-磷酸酯螯合化合聚合物，聚己内酯的平均重均分子量为2000；实施例5～7的亚磷酸酯为羰基-4,4-二异叉-脂肪醇-磷酸酯螯合化合聚合物，聚己内酯的平均重均分子量为1500。

表2　对比例的组成（重量份）

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对比例1、2的亚磷酸酯为羰基-4,4-二异叉-脂肪醇-磷酸酯螯合化合聚合物，聚己内酯的平均重均分子量为2000；对比例3、4的亚磷酸酯为羰基-4,4-二异叉-脂肪醇-磷酸酯螯合化合聚合物，聚己内酯的平均重均分子量为2500。

实施例制备方法为：

1）原料配混：先将聚氯乙烯树脂、钙/锌稳定剂、亚磷酸酯、润滑剂放入高速混合机中混合，混合温度达100~120℃时，将物料转至低速混合机中冷却至35~45℃时，再加入聚己内酯和相容改性剂，继续混合2 min ~3 min，得到配混料；

2）将配混料采用平行双螺杆挤出机或锥型双螺杆挤出机造粒，双螺杆挤出机的工艺参数设置为：1区100℃，2区120 ℃，3区145 ℃，4区140℃，机头130℃。

对比例的制备方法为：将所有物料同时放入高速混合机中混合，其余工艺同实施例。

表3　实施例和对比例组合物析出性（热老化试验）测试结果

（注：老化试验方法为在70℃烘箱中10天后，称量老化后样品重量，以损失重量的百分数表示，数值越大，说明析出越严重）

用实施例和对比例组合物生产的见表4。

表4　食品包装膜鱼眼数检测结果

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表5　实施例和对比例组合物的力学性能测试结果

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由性能测试结果可以看出，本发明实施例具有较高的拉伸强度、较少的鱼眼数；从耐热析出情况来看，本发明实施例析出明显小于对比例。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种PVC食品包装组合物，其特征在于，重量份组成为：聚氯乙烯树脂100份，聚己内酯60~70份，钙/锌稳定剂0.5~1.5份，相容改性剂3~10份，润滑剂0.5~1.5份，亚磷酸酯0.5~2份；所述的相容改性剂为乙烯-醋酸乙烯与一氧化碳的共聚物。

2.根据权利要求1所述的一种PVC食品包装组合物，其特征在于：所述的聚氯乙烯树脂的聚合度为1000~1300。

3.根据权利要求1所述的一种PVC食品包装组合物，其特征在于，所述的聚己内酯的制备方法为：将淀粉经过酶分解得到葡萄糖，葡萄糖再经过乳酸菌发酵后变成乳酸，最后在金属有机化合物作催化剂、二羟基做引发剂条件下开环聚合制得聚己内酯。

4.根据权利要求1或3所述的一种PVC食品包装组合物，其特征在于：所述的聚己内酯的重均分子量小于等于2000。

5.根据权利要求1所述的一种PVC食品包装组合物，其特征在于：所述的钙/锌稳定剂为硬脂酸钙与硬脂酸锌的混合物，其中硬脂酸钙与硬脂酸锌的质量比为1.8~2.2：1。

6.根据权利要求1所述的一种PVC食品包装组合物，其特征在于：所述的润滑剂为医用级甲基硅油或食品卫生级硬脂酸。

7.根据权利要求1所述的一种PVC食品包装组合物，其特征在于：所述的亚磷酸酯为羰基-4,4-二异叉-脂肪醇-磷酸酯螯合化合聚合物。

8.一种权利要求1~7任一项所述的PVC食品包装组合物的制备方法，其特征在于，制备步骤为：

1）原料配混：先将聚氯乙烯树脂、钙/锌稳定剂、亚磷酸酯、润滑剂混合，混合温度到100℃~120℃时，将物料冷却至35~45℃时，再加入聚己内酯和相容改性剂，继续混合2 min ~3 min，得到配混料；

2）将配混料采用双螺杆挤出机造粒即得。

9.根据权利要求8所述的一种PVC食品包装组合物的制备方法，其特征在于：所述双螺杆挤出机的工艺参数设置为：1区100℃，2区120 ℃，3区145 ℃，4区140℃，机头130℃。

10.根据权利要求8所述的一种PVC食品包装组合物的制备方法，其特征在于：所述的双螺杆挤出机为平行双螺杆挤出机或锥型双螺杆挤出机。