CN107286621A - 一种耐磨可降解抗静电包装材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐磨可降解抗静电包装材料，包括以下重量份的原料：增效剂2‑4份、可降解聚合物45‑55份、偶联剂2‑4份、淀粉15‑25份、抗静电剂0.8‑1.4份、石墨烯1‑3份、耐磨添加剂6‑8份、木质素4‑8份、腐殖酸钠0.4‑0.6份、增塑剂1‑2份。本发明的包装材料具有较好的防静电、耐磨、耐刮擦性能，其机械强度和力学性能较为优越，耐冲击以及尺寸稳定性较好，此外材料废弃后的降解能力较为优越，对环境污染较小；同时本发明提供的制备方法，其材料成本较低、原料易得、且工艺简明，具有较高的实用价值和良好的应用前景。

Description

一种耐磨可降解抗静电包装材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及包装材料技术领域，具体涉及一种耐磨可降解抗静电包装材料及其制备方法。
背景技术
随着人们生活水平的不断提高，人们对生活质量也越来越关注，对产品的性能有众多要求的同时，对产品的包装和外观也越来越高，在人们选择商品时，产品外包装的质量和外观也成为人们选择产品和判断产品质量的很重要的一项考量指标。
目前，市场上的外包装膜材料通常采用乙烯作为原材料，其中最常见的为聚氯乙
烯。聚氯乙烯，简称PVC，是由氯乙烯在引发剂的作用下聚合而成的热塑性树脂，其具有较好的机械性能而被广泛应用于熟食产品的包装，但是PVC材料稳定性较差，在受热和光照的作用下会发生分解，同时力学强度也会下降，作为食品包装而言，长期使用对人体健康产生影响，不能达到无菌的要求，这些都限制了PVC材料膜的适用范围。
另一方面塑料工业的原料绝大部分来自石油，随着石油和天然气资源逐渐减少甚至枯竭，塑料工业将面临着原材料短缺的局面；另一方面，由于塑料不容易分解和回收成为了随处可见的“白色污染”，破坏了生态环境。
此外各个行业对包装材料有着不同的需求，特别是在电子器件的包装方面和有机易燃物的包装方面，这些产品对于静电非常敏感，有机易燃物在静电存在条件下易产生火灾等安全隐患；电子器件则是需要在无静电条件下运输和储存，否则会影响器件的精度和质量。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种耐磨可降解抗静电包装材料，该包装材料具有较好的防静电、耐磨、耐刮擦性能，其机械强度和力学性能较为优越，耐冲击以及尺寸稳定性较好，此外材料废弃后的降解能力较为优越，对环境污染较小；同时本发明提供的制备方法，其材料成本较低、原料易得、且工艺简明，具有较高的实用价值和良好的应用前景。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明提供了一种耐磨可降解抗静电包装材料，包括以下重量份的原料：
增效剂2-4份、可降解聚合物45-55份、偶联剂2-4份、淀粉15-25份、抗静电剂0.8-1.4份、石墨烯1-3份、耐磨添加剂6-8份、木质素4-8份、腐殖酸钠0.4-0.6份、增塑剂1-2份。
优选地，所述耐磨可降解抗静电包装材料包括以下重量份的原料：
增效剂3份、可降解聚合物50份、偶联剂3份、淀粉20份、抗静电剂1.1份、石墨烯2份、耐磨添加剂7份、木质素6份、腐殖酸钠0.5份、增塑剂1.5份。
优选地，所述增效剂为硬质酸钠、山梨酸钾、柠檬酸钠按照重量比2:1:1组成的混合物。
优选地，所述可降解聚合物为聚碳酸酯、聚乳酸、聚乙烯醇、聚己内酯按照重量比3:1:2:1组成的混合物。
优选地，所述偶联剂为钛系偶联剂、铝系偶联剂、铝钛复合偶联剂中的一种或几种。
优选地，所述抗静电剂为聚氧乙烯十二烷基胺或十八烷基二乙醇胺中的一种。
优选地，所述耐磨添加剂为氟化乙丙烯和乙烯四氟乙烯共聚物按照重量比2:1组成的混合物。
优选地，所述增塑剂为脂肪族多元醇和柠檬酸三辛酯按照重量比2:3组成的混合物。
本发明还提供一种耐磨可降解抗静电包装材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将偶联剂、淀粉、石墨烯、木质素、腐殖酸钠加入高速混料机中，共混15-25分钟，共混转速为250-350r/min，得到共混料A；
步骤三，将可降解聚合物、耐磨添加剂、增效剂添加到速溶反应釜中，在温度为120-130℃，搅拌转速为300-400 r/min，压力为0.6-0.8MPa下，搅拌反应13-19分钟，得到混合物B；
步骤四，将步骤二制备的共混料A、步骤三制得的混合物B混合加入搅拌机中在200-300r/min下搅拌5-7分钟，再加入增塑剂继续搅拌9-11分钟，将混合料加入双螺杆挤出机，在双螺杆挤出机中熔融挤出，螺杆的各区温度设置分别为：一区165-175℃，二区175-185℃，三区185-195℃，四区195-205℃，模头温度为220-240℃，螺杆转速为45-55r/min，再经铸片缠卷、双向拉伸、冷却定型，得到发明的耐磨可降解抗静电包装材料，其中双向拉伸的温度为120-130℃，冷却定型为自然冷却。
优选地，所述耐磨可降解抗静电包装材料的制备步骤为：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将偶联剂、淀粉、石墨烯、木质素、腐殖酸钠加入高速混料机中，共混20分钟，共混转速为200r/min，得到共混料A；
步骤三，将可降解聚合物、耐磨添加剂、增效剂添加到速溶反应釜中，在温度为125℃，搅拌转速为350r/min，压力为0.7MPa下，搅拌反应16分钟，得到混合物B；
步骤四，将步骤二制备的共混料A、步骤三制得的混合物B混合加入搅拌机中在250r/min下搅拌6分钟，再加入增塑剂继续搅拌10分钟，将混合料加入双螺杆挤出机，在双螺杆挤出机中熔融挤出，螺杆的各区温度设置分别为：一区170℃，二区180℃，三区190℃，四区200℃，模头温度为230℃，螺杆转速为50r/min，再经铸片缠卷、双向拉伸、冷却定型，得到发明的耐磨可降解抗静电包装材料，其中双向拉伸的温度为125℃，冷却定型为自然冷却。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明的一种耐磨可降解抗静电包装材料添加了抗静电剂，主要为聚氧乙烯十二烷基胺或十八烷基二乙醇胺组成的混合物，其配合添加的石墨烯材料，一方面有效减少了静电的集聚，从而满足了一些对于防静电要求过高的包装需求，另一方面材料不容易产生静电，也减少了灰尘的吸附，提高了防尘性能，使得包装材料耐污性大大增强。
（2）本发明的一种耐磨可降解抗静电包装材料添加的增效剂，主要为硬质酸钠、山梨酸钾、柠檬酸钠，其可以在包装储存过程中抑制食品的腐败变质、延长其货架寿命，还使得材料具有一定的防潮性能。
（3）本发明的一种耐磨可降解抗静电包装材料使用的可降解聚合物，主要为聚碳酸酯、聚乳酸、聚乙烯醇、聚己内酯，一方面使得制备的材料具有较好的张力，提高了可生物降解薄膜包装材料的结晶度，使制得的薄膜包装材料具有良好的力学强度；另一方面配合淀粉使用使得材料具有较好的生物降解性能。
（4）本发明的一种耐磨可降解抗静电包装材料添加的耐磨添加剂，主要为氟化乙丙烯和乙烯四氟乙烯共聚物，其可使得材料具有极好的刚性、冲击性能和良好的尺寸稳定性以及耐磨、耐刮擦性能。
（5）本发明的耐磨可降解抗静电包装材料具有较好的防静电、耐磨、耐刮擦性能，其机械强度和力学性能较为优越，耐冲击以及尺寸稳定性较好，此外材料废弃后的降解能力较为优越，对环境污染较小；同时本发明提供的制备方法，其材料成本较低、原料易得、且工艺简明，具有较高的实用价值和良好的应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1.
本实施例的一种耐磨可降解抗静电包装材料，包括以下重量份的原料：
增效剂2份、可降解聚合物45份、偶联剂2份、淀粉15份、抗静电剂0.8份、石墨烯1份、耐磨添加剂6份、木质素4份、腐殖酸钠0.4份、增塑剂1份。
本实施例中的增效剂为硬质酸钠、山梨酸钾、柠檬酸钠按照重量比2:1:1组成的混合物。
本实施例中的可降解聚合物为聚碳酸酯、聚乳酸、聚乙烯醇、聚己内酯按照重量比3:1:2:1组成的混合物。
本实施例中的偶联剂为钛系偶联剂。
本实施例中的抗静电剂为聚氧乙烯十二烷基胺。
本实施例中的耐磨添加剂为氟化乙丙烯和乙烯四氟乙烯共聚物按照重量比2:1组成的混合物。
本实施例中的增塑剂为脂肪族多元醇和柠檬酸三辛酯按照重量比2:3组成的混合物。
本实施例的一种耐磨可降解抗静电包装材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将偶联剂、淀粉、石墨烯、木质素、腐殖酸钠加入高速混料机中，共混15分钟，共混转速为250r/min，得到共混料A；
步骤三，将可降解聚合物、耐磨添加剂、增效剂添加到速溶反应釜中，在温度为120℃，搅拌转速为300r/min，压力为0.6MPa下，搅拌反应13分钟，得到混合物B；
步骤四，将步骤二制备的共混料A、步骤三制得的混合物B混合加入搅拌机中在200r/min下搅拌5分钟，再加入增塑剂继续搅拌9分钟，将混合料加入双螺杆挤出机，在双螺杆挤出机中熔融挤出，螺杆的各区温度设置分别为：一区165℃，二区175℃，三区185℃，四区195℃，模头温度为220℃，螺杆转速为45r/min，再经铸片缠卷、双向拉伸、冷却定型，得到发明的耐磨可降解抗静电包装材料，其中双向拉伸的温度为120℃，冷却定型为自然冷却。
实施例2.
本实施例的一种耐磨可降解抗静电包装材料，包括以下重量份的原料：
增效剂4份、可降解聚合物55份、偶联剂4份、淀粉25份、抗静电剂1.4份、石墨烯3份、耐磨添加剂8份、木质素8份、腐殖酸钠0.6份、增塑剂2份。
本实施例中的增效剂为硬质酸钠、山梨酸钾、柠檬酸钠按照重量比2:1:1组成的混合物。
本实施例中的可降解聚合物为聚碳酸酯、聚乳酸、聚乙烯醇、聚己内酯按照重量比3:1:2:1组成的混合物。
本实施例中的偶联剂为铝系偶联剂。
本实施例中的抗静电剂为十八烷基二乙醇胺。
本实施例中的耐磨添加剂为氟化乙丙烯和乙烯四氟乙烯共聚物按照重量比2:1组成的混合物。
本实施例中的增塑剂为脂肪族多元醇和柠檬酸三辛酯按照重量比2:3组成的混合物。
本实施例的一种耐磨可降解抗静电包装材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将偶联剂、淀粉、石墨烯、木质素、腐殖酸钠加入高速混料机中，共混25分钟，共混转速为350r/min，得到共混料A；
步骤三，将可降解聚合物、耐磨添加剂、增效剂添加到速溶反应釜中，在温度为130℃，搅拌转速为400 r/min，压力为0.8MPa下，搅拌反应19分钟，得到混合物B；
步骤四，将步骤二制备的共混料A、步骤三制得的混合物B混合加入搅拌机中在300r/min下搅拌7分钟，再加入增塑剂继续搅拌11分钟，将混合料加入双螺杆挤出机，在双螺杆挤出机中熔融挤出，螺杆的各区温度设置分别为：一区175℃，二区185℃，三区195℃，四区205℃，模头温度为240℃，螺杆转速为55r/min，再经铸片缠卷、双向拉伸、冷却定型，得到发明的耐磨可降解抗静电包装材料，其中双向拉伸的温度为130℃，冷却定型为自然冷却。
实施例3.
本实施例的一种耐磨可降解抗静电包装材料，包括以下重量份的原料：
增效剂3份、可降解聚合物50份、偶联剂3份、淀粉20份、抗静电剂1.1份、石墨烯2份、耐磨添加剂7份、木质素6份、腐殖酸钠0.5份、增塑剂1.5份。
本实施例中的增效剂为硬质酸钠、山梨酸钾、柠檬酸钠按照重量比2:1:1组成的混合物。
本实施例中的可降解聚合物为聚碳酸酯、聚乳酸、聚乙烯醇、聚己内酯按照重量比3:1:2:1组成的混合物。
本实施例中的偶联剂为铝钛复合偶联剂。
本实施例中的抗静电剂为聚氧乙烯十二烷基胺。
本实施例中的耐磨添加剂为氟化乙丙烯和乙烯四氟乙烯共聚物按照重量比2:1组成的混合物。
本实施例中的增塑剂为脂肪族多元醇和柠檬酸三辛酯按照重量比2:3组成的混合物。
本实施例的一种耐磨可降解抗静电包装材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将偶联剂、淀粉、石墨烯、木质素、腐殖酸钠加入高速混料机中，共混20分钟，共混转速为200r/min，得到共混料A；
步骤三，将可降解聚合物、耐磨添加剂、增效剂添加到速溶反应釜中，在温度为125℃，搅拌转速为350r/min，压力为0.7MPa下，搅拌反应16分钟，得到混合物B；
步骤四，将步骤二制备的共混料A、步骤三制得的混合物B混合加入搅拌机中在250r/min下搅拌6分钟，再加入增塑剂继续搅拌10分钟，将混合料加入双螺杆挤出机，在双螺杆挤出机中熔融挤出，螺杆的各区温度设置分别为：一区170℃，二区180℃，三区190℃，四区200℃，模头温度为230℃，螺杆转速为50r/min，再经铸片缠卷、双向拉伸、冷却定型，得到发明的耐磨可降解抗静电包装材料，其中双向拉伸的温度为125℃，冷却定型为自然冷却。
以上各实施例制备的耐磨可降解抗静电包装材料的性能测试结果如下：
拉升强度MPa 断裂伸长率% 降解时间
实施例1 24 52 3个月
实施例2 27 54 3个月
实施例3 25 55 3个月
对比例 17 42 2年
本发明一种的耐磨可降解抗静电包装材料具有较好的防静电、耐磨、耐刮擦性能，其机械强度和力学性能较为优越，耐冲击以及尺寸稳定性较好，此外材料废弃后的降解能力较为优越，对环境污染较小；同时本发明提供的制备方法，其材料成本较低、原料易得、且工艺简明，具有较高的实用价值和良好的应用前景。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种耐磨可降解抗静电包装材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：
增效剂2-4份、可降解聚合物45-55份、偶联剂2-4份、淀粉15-25份、抗静电剂0.8-1.4份、石墨烯1-3份、耐磨添加剂6-8份、木质素4-8份、腐殖酸钠0.4-0.6份、增塑剂1-2份。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨可降解抗静电包装材料，其特征在于，所述耐磨可降解抗静电包装材料包括以下重量份的原料：
增效剂3份、可降解聚合物50份、偶联剂3份、淀粉20份、抗静电剂1.1份、石墨烯2份、耐磨添加剂7份、木质素6份、腐殖酸钠0.5份、增塑剂1.5份。
3.根据权利要求1或2所述的一种耐磨可降解抗静电包装材料，其特征在于，所述增效剂为硬质酸钠、山梨酸钾、柠檬酸钠按照重量比2:1:1组成的混合物。
4.根据权利要求1或2所述的一种耐磨可降解抗静电包装材料，其特征在于，所述可降解聚合物为聚碳酸酯、聚乳酸、聚乙烯醇、聚己内酯按照重量比3:1:2:1组成的混合物。
5.根据权利要求1或2所述的一种耐磨可降解抗静电包装材料，其特征在于，所述偶联剂为钛系偶联剂、铝系偶联剂、铝钛复合偶联剂中的一种或几种。
6.根据权利要求1或2所述的一种耐磨可降解抗静电包装材料，其特征在于，所述抗静电剂为聚氧乙烯十二烷基胺或十八烷基二乙醇胺中的一种。
7.根据权利要求1或2所述的一种耐磨可降解抗静电包装材料，其特征在于，所述耐磨添加剂为氟化乙丙烯和乙烯四氟乙烯共聚物按照重量比2:1组成的混合物。
8.根据权利要求1或2所述的一种耐磨可降解抗静电包装材料，其特征在于，所述增塑剂为脂肪族多元醇和柠檬酸三辛酯按照重量比2:3组成的混合物。
9.一种制备如权利要求1或2所述的耐磨可降解抗静电包装材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将偶联剂、淀粉、石墨烯、木质素、腐殖酸钠加入高速混料机中，共混15-25分钟，共混转速为250-350r/min，得到共混料A；
步骤三，将可降解聚合物、耐磨添加剂、增效剂添加到速溶反应釜中，在温度为120-130℃，搅拌转速为300-400 r/min，压力为0.6-0.8MPa下，搅拌反应13-19分钟，得到混合物B；
步骤四，将步骤二制备的共混料A、步骤三制得的混合物B混合加入搅拌机中在200-300r/min下搅拌5-7分钟，再加入增塑剂继续搅拌9-11分钟，将混合料加入双螺杆挤出机，在双螺杆挤出机中熔融挤出，螺杆的各区温度设置分别为：一区165-175℃，二区175-185℃，三区185-195℃，四区195-205℃，模头温度为220-240℃，螺杆转速为45-55r/min，再经铸片缠卷、双向拉伸、冷却定型，得到发明的耐磨可降解抗静电包装材料，其中双向拉伸的温度为120-130℃，冷却定型为自然冷却。
10.根据权利要求9所述的一种耐磨可降解抗静电包装材料的制备方法，其特征在于，所述制备步骤为：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将偶联剂、淀粉、石墨烯、木质素、腐殖酸钠加入高速混料机中，共混20分钟，共混转速为200r/min，得到共混料A；
步骤三，将可降解聚合物、耐磨添加剂、增效剂添加到速溶反应釜中，在温度为125℃，搅拌转速为350r/min，压力为0.7MPa下，搅拌反应16分钟，得到混合物B；
步骤四，将步骤二制备的共混料A、步骤三制得的混合物B混合加入搅拌机中在250r/min下搅拌6分钟，再加入增塑剂继续搅拌10分钟，将混合料加入双螺杆挤出机，在双螺杆挤出机中熔融挤出，螺杆的各区温度设置分别为：一区170℃，二区180℃，三区190℃，四区200℃，模头温度为230℃，螺杆转速为50r/min，再经铸片缠卷、双向拉伸、冷却定型，得到发明的耐磨可降解抗静电包装材料，其中双向拉伸的温度为125℃，冷却定型为自然冷却。
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