CN106554611A - 一种环保包装材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环保包装材料，亿玉米淀粉、大豆蛋白纤维、甲壳素作为原材料，辅以聚丁二酸丁二醇酯作为粘结剂，通过酰化反应后交联引发反应，形成造粒颗粒，并以热熔反应与热拉伸方式制得薄膜型包装材料，并提供了具体反应的参数与原料。本发明方法简便，工艺条件温和，生产成本低，材料不仅环保，并且也具备较高的拉伸强度和拉伸弹性模量。

Description

一种环保包装材料
技术领域
本发明属于包装材料技术领域，具体涉及一种环保包装材料。
背景技术
目前食品包装材料采用聚苯乙烯等塑料为基材，由于它难以在自然环境中分解，用后成为废弃物堆积，成为城市生产生活环境的主要污染源之一，已引起各国的重视。随着石油资源日益紧张、短缺，以石油为原料的石油化工产品因此受到严峻影响。石油化工产品中，塑料制品由于量大而又不易降解的特性，在各国通常的回收方法是掩埋或焚烧，能源消耗大，又加重了环境的再次污染。工业生产带来的每年数以万吨的工业塑料包装物、废弃物对环境污染尤为严重，垃圾清理分类处理耗费大量的财力资源和能源资源，直接掩埋会使大量的土地、土壤因此而板结，导致生态环境破坏。因此各国环境部门将其处理列为重点治理对象。随着社会和人们对环境的关注越来越高，环保型包装材料呼之欲出。环保型包装材料在不污染环境的前提下，若具有较高的拉伸强度和较高的拉伸弹性模量，可以有效的满足包装材料的使用，在提高包装材料的质量的同时还可以有效的降低或消除其对环境的污染。
发明内容
本发明的目的是提供一种环保包装材料，本发明方法简便，工艺条件温和，生产成本低，材料不仅环保，并且也具备较高的拉伸强度和拉伸弹性模量。
一种环保包装材料，其制备步骤如下：
步骤1，将玉米淀粉、大豆蛋白纤维、甲壳素加入至无水乙醇中，加热密封搅拌均匀，加入分散剂形成分散液；
步骤2，将酰化剂放入分散液中进行加温酰化反应，得到酰化液；
步骤3，将聚丁二酸丁二醇酯加入至反应釜中，并加入聚乙二醇微热搅拌均匀；
步骤4，将引发剂与交联剂放入步骤3的反应液中，超声搅拌均匀；
步骤5，将酰化液缓慢滴加至步骤4的反应液中，高温高压反应3-7h；
步骤6，将步骤5的反应液进行蒸馏浓缩2-4h，形成浓缩液；
步骤7，将浓缩液放入造粒机中进行造粒反应2-4h；
步骤8，将颗粒进行梯度热熔，然后进行热拉伸形成薄膜材料。
所述包装材料的制备配方如下：
玉米淀粉10-13份、大豆蛋白纤维7-11份、甲壳素3-7份、无水乙醇30-50份、分散剂1-3份、酰化剂2-4份、聚丁二酸丁二醇酯10-15份、聚乙二醇20-25份、引发剂1-3份、交联剂2-4份。
所述分散剂采用聚乙烯吡咯烷酮K90或聚乙烯吡咯烷酮K30。
所述酰化剂采用乙酸酐或冰醋酸。
所述引发剂采用偶氮二异丁酸二甲酯。
所述交联剂采用正硅酸甲酯。
所述步骤1中的加热密封搅拌的温度为80-120℃，所述搅拌速度为2000-2500r/min；该步骤通过加热的方式能够加快玉米淀粉、大豆蛋白纤维和甲壳素溶解，同时能够将甲壳素混合溶解在玉米淀粉和大豆蛋白纤维中，赋予两者抗菌性能。
所述步骤2中的酰化温度为100-130℃，所述酰化加温反应持续1-3h；该步骤采用酰化剂在玉米淀粉和大豆蛋白纤维进行乙酰化。
所述步骤3中的微热搅拌温度为70-80℃，所述搅拌速度为500-1000r/min；该步骤采用微热搅拌能够将聚丁二酸丁二醇酯完全溶解在聚乙二醇内，具有良好的分散性，将聚丁二酸丁二醇酯完全分散在聚乙二醇内。
所述步骤4中的超声搅拌的超声频率为10-20kHz，所述超声温度为60-80℃，所述超声搅拌采用水浴恒温超声；该步骤通过超声将引发剂与交联剂分散至聚乙二醇中，不仅能够防止优先反应，同时也能将聚乙二醇内物质分布均匀。
所述步骤5中的缓慢滴加速度为10-20mL/min，所述缓慢滴加的方式为液滴滴加，所述高温高压的温度为150-180℃，所述高温高压的压力为3-6MPa；该步骤在高温高压条件下将酰化液与聚丁二酸丁二醇酯充分反应，不仅能够持续滴加保证酰化液的反应，同时能够保证聚乙二醇内的分散性。
所述步骤6中的蒸馏浓缩反应的温度为90-120℃，所述浓缩液为原来的0.2-0.3；该步骤通过浓缩能够将无水乙醇与聚乙二醇完全分离，提高聚丁二酸丁二醇酯与玉米淀粉和大豆蛋白纤维混合度。
所述步骤7中的造粒反应的温度为170-190℃，所述造粒颗粒粒径为3-8mm；该步骤通过高温造粒形成稳定的颗粒结构。
所述步骤8中的热熔温度为：第一段温度为165-170℃，第二段温度为185-190℃，第三段温度为215-220℃，所述热拉伸温度为130-160℃；该步骤通过梯度热熔能够颗粒缓慢溶解，将颗粒热熔的同时将颗粒内的气泡进行二次排除，降低气泡，大大提高了紧密性。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明方法简便，工艺条件温和，生产成本低，材料不仅环保，并且也具备较高的拉伸强度和拉伸弹性模量。
2、本发明采用偶氮二异丁酸二甲酯作为引发剂，能够保证其活性好，引发剂不含氰基，分解产物无毒，不危害健康，不对环境产生负面影响；采用的正硅酸甲酯无毒害、无刺激性、不污染环境；采用聚丁二酸丁二醇酯具有可生物降解性能，也属于环保性能；故本发明采用的各种材料均符合环保要求。
3、本发明对环境无特殊要求；材料纯度高，而且材料性能稳定，易于进行工业化生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述：
实施例1
一种环保包装材料，其制备步骤如下：
步骤1，将玉米淀粉、大豆蛋白纤维、甲壳素加入至无水乙醇中，加热密封搅拌均匀，加入分散剂形成分散液；
步骤2，将酰化剂放入分散液中进行加温酰化反应，得到酰化液；
步骤3，将聚丁二酸丁二醇酯加入至反应釜中，并加入聚乙二醇微热搅拌均匀；
步骤4，将引发剂与交联剂放入步骤3的反应液中，超声搅拌均匀；
步骤5，将酰化液缓慢滴加至步骤4的反应液中，高温高压反应3h；
步骤6，将步骤5的反应液进行蒸馏浓缩2h，形成浓缩液；
步骤7，将浓缩液放入造粒机中进行造粒反应2h；
步骤8，将颗粒进行梯度热熔，然后进行热拉伸形成薄膜材料。
所述包装材料的制备配方如下：
玉米淀粉10份、大豆蛋白纤维7份、甲壳素3份、无水乙醇30份、分散剂1份、酰化剂2份、聚丁二酸丁二醇酯10份、聚乙二醇20份、引发剂1份、交联剂2份。
所述分散剂采用聚乙烯吡咯烷酮K90。
所述酰化剂采用乙酸酐。
所述引发剂采用偶氮二异丁酸二甲酯。
所述交联剂采用正硅酸甲酯。
所述步骤1中的加热密封搅拌的温度为80℃，所述搅拌速度为2000r/min。
所述步骤2中的酰化温度为100℃，所述酰化加温反应持续1h。
所述步骤3中的微热搅拌温度为70℃，所述搅拌速度为500r/min。
所述步骤4中的超声搅拌的超声频率为10kHz，所述超声温度为60℃，所述超声搅拌采用水浴恒温超声。
所述步骤5中的缓慢滴加速度为10mL/min，所述缓慢滴加的方式为液滴滴加，所述高温高压的温度为150℃，所述高温高压的压力为3MPa。
所述步骤6中的蒸馏浓缩反应的温度为90℃，所述浓缩液为原来的0.2。
所述步骤7中的造粒反应的温度为170℃，所述造粒颗粒粒径为3mm。
所述步骤8中的热熔温度为：第一段温度为165℃，第二段温度为185℃，第三段温度为215℃，所述热拉伸温度为130℃。
实施例2
一种环保包装材料，其制备步骤如下：
步骤1，将玉米淀粉、大豆蛋白纤维、甲壳素加入至无水乙醇中，加热密封搅拌均匀，加入分散剂形成分散液；
步骤2，将酰化剂放入分散液中进行加温酰化反应，得到酰化液；
步骤3，将聚丁二酸丁二醇酯加入至反应釜中，并加入聚乙二醇微热搅拌均匀；
步骤4，将引发剂与交联剂放入步骤3的反应液中，超声搅拌均匀；
步骤5，将酰化液缓慢滴加至步骤4的反应液中，高温高压反应7h；
步骤6，将步骤5的反应液进行蒸馏浓缩4h，形成浓缩液；
步骤7，将浓缩液放入造粒机中进行造粒反应4h；
步骤8，将颗粒进行梯度热熔，然后进行热拉伸形成薄膜材料。
所述包装材料的制备配方如下：
玉米淀粉13份、大豆蛋白纤维11份、甲壳素7份、无水乙醇50份、分散剂3份、酰化剂4份、聚丁二酸丁二醇酯15份、聚乙二醇25份、引发剂3份、交联剂4份。
所述分散剂采用聚乙烯吡咯烷酮K30。
所述酰化剂采用冰醋酸。
所述引发剂采用偶氮二异丁酸二甲酯。
所述交联剂采用正硅酸甲酯。
所述步骤1中的加热密封搅拌的温度为120℃，所述搅拌速度为2500r/min。
所述步骤2中的酰化温度为130℃，所述酰化加温反应持续3h。
所述步骤3中的微热搅拌温度为80℃，所述搅拌速度为1000r/min。
所述步骤4中的超声搅拌的超声频率为20kHz，所述超声温度为80℃，所述超声搅拌采用水浴恒温超声。
所述步骤5中的缓慢滴加速度为20mL/min，所述缓慢滴加的方式为液滴滴加，所述高温高压的温度为180℃，所述高温高压的压力为6MPa。
所述步骤6中的蒸馏浓缩反应的温度为120℃，所述浓缩液为原来的0.3。
所述步骤7中的造粒反应的温度为190℃，所述造粒颗粒粒径为8mm。
所述步骤8中的热熔温度为：第一段温度为170℃，第二段温度为190℃，第三段温度为220℃，所述热拉伸温度为160℃。
实施例3
一种环保包装材料，其制备步骤如下：
步骤1，将玉米淀粉、大豆蛋白纤维、甲壳素加入至无水乙醇中，加热密封搅拌均匀，加入分散剂形成分散液；
步骤2，将酰化剂放入分散液中进行加温酰化反应，得到酰化液；
步骤3，将聚丁二酸丁二醇酯加入至反应釜中，并加入聚乙二醇微热搅拌均匀；
步骤4，将引发剂与交联剂放入步骤3的反应液中，超声搅拌均匀；
步骤5，将酰化液缓慢滴加至步骤4的反应液中，高温高压反应5h；
步骤6，将步骤5的反应液进行蒸馏浓缩3h，形成浓缩液；
步骤7，将浓缩液放入造粒机中进行造粒反应3h；
步骤8，将颗粒进行梯度热熔，然后进行热拉伸形成薄膜材料。
所述包装材料的制备配方如下：
玉米淀粉11份、大豆蛋白纤维9份、甲壳素5份、无水乙醇40份、分散剂2份、酰化剂3份、聚丁二酸丁二醇酯13份、聚乙二醇23份、引发剂2份、交联剂3份。
所述分散剂采用聚乙烯吡咯烷酮K90。
所述酰化剂采用冰醋酸。
所述引发剂采用偶氮二异丁酸二甲酯。
所述交联剂采用正硅酸甲酯。
所述步骤1中的加热密封搅拌的温度为100℃，所述搅拌速度为2300r/min。
所述步骤2中的酰化温度为120℃，所述酰化加温反应持续2h。
所述步骤3中的微热搅拌温度为75℃，所述搅拌速度为700r/min。
所述步骤4中的超声搅拌的超声频率为15kHz，所述超声温度为70℃，所述超声搅拌采用水浴恒温超声。
所述步骤5中的缓慢滴加速度为15mL/min，所述缓慢滴加的方式为液滴滴加，所述高温高压的温度为160℃，所述高温高压的压力为5MPa。
所述步骤6中的蒸馏浓缩反应的温度为110℃，所述浓缩液为原来的0.2。
所述步骤7中的造粒反应的温度为180℃，所述造粒颗粒粒径为6mm。
所述步骤8中的热熔温度为：第一段温度为168℃，第二段温度为188℃，第三段温度为216℃，所述热拉伸温度为150℃。
实施例1-3的材料进行测试
实施例 静曲强度MPa 弹性模量MPa 2h吸水厚度膨胀率% 拉伸强度MPa
实施例1 5.17 675.32 11.7 276
实施例2 5.30 667.13 12.1 283
实施例3 6.31 712.23 10.6 299
以上所述仅为本发明的一实施例，并不限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种环保包装材料，其制备步骤如下：
步骤1，将玉米淀粉、大豆蛋白纤维、甲壳素加入至无水乙醇中，加热密封搅拌均匀，加入分散剂形成分散液；
步骤2，将酰化剂放入分散液中进行加温酰化反应，得到酰化液；
步骤3，将聚丁二酸丁二醇酯加入至反应釜中，并加入聚乙二醇微热搅拌均匀；
步骤4，将引发剂与交联剂放入步骤3的反应液中，超声搅拌均匀；
步骤5，将酰化液缓慢滴加至步骤4的反应液中，高温高压反应3-7h；
步骤6，将步骤5的反应液进行蒸馏浓缩2-4h，形成浓缩液；
步骤7，将浓缩液放入造粒机中进行造粒反应2-4h；
步骤8，将颗粒进行梯度热熔，然后进行热拉伸形成薄膜材料。
2.根据权利要求1所述的一种环保包装材料，其特征在于，所述包装材料的制备配方如下：
玉米淀粉10-13份、大豆蛋白纤维7-11份、甲壳素3-7份、无水乙醇30-50份、分散剂1-3份、酰化剂2-4份、聚丁二酸丁二醇酯10-15份、聚乙二醇20-25份、引发剂1-3份、交联剂2-4份；所述分散剂采用聚乙烯吡咯烷酮K90或聚乙烯吡咯烷酮K30；所述酰化剂采用乙酸酐或冰醋酸；所述引发剂采用偶氮二异丁酸二甲酯；所述交联剂采用正硅酸甲酯。
3.根据权利要求1所述的一种环保包装材料，其特征在于，所述步骤1中的加热密封搅拌的温度为80-120℃，所述搅拌速度为2000-2500r/min。
4.根据权利要求1所述的一种环保包装材料，其特征在于，所述步骤2中的酰化温度为100-130℃，所述酰化加温反应持续1-3h。
5.根据权利要求1所述的一种环保包装材料，其特征在于，所述步骤3中的微热搅拌温度为70-80℃，所述搅拌速度为500-1000r/min。
6.根据权利要求1所述的一种环保包装材料，其特征在于，所述步骤4中的超声搅拌的超声频率为10-20kHz，所述超声温度为60-80℃，所述超声搅拌采用水浴恒温超声。
7.根据权利要求1所述的一种环保包装材料，其特征在于，所述步骤5中的缓慢滴加速度为10-20mL/min，所述缓慢滴加的方式为液滴滴加，所述高温高压的温度为150-180℃，所述高温高压的压力为3-6MPa。
8.根据权利要求1所述的一种环保包装材料，其特征在于，所述步骤6中的蒸馏浓缩反应的温度为90-120℃，所述浓缩液为原来的0.2-0.3。
9.根据权利要求1所述的一种环保包装材料，其特征在于，所述步骤7中的造粒反应的温度为170-190℃，所述造粒颗粒粒径为3-8mm。
10.根据权利要求1所述的一种环保包装材料，其特征在于，所述步骤8中的热熔温度为：第一段温度为165-170℃，第二段温度为185-190℃，第三段温度为215-220℃，所述热拉伸温度为130-160℃。
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