CN107513182A - 一种环保型洗衣球水溶膜的制备方法 - Google Patents

一种环保型洗衣球水溶膜的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种环保型洗衣球水溶膜的制备方法，属于生物质包装材料技术领域。其采用热塑性淀粉作为基材的水溶膜将高浓缩的洗衣液包裹成洗衣球，一颗小小的洗衣球具有2倍洁净能力，相当于清洗一机筒的量。洗衣球的出现迎合了市场和用户的双重期待，它不仅能通过水分子活化达到清洁和杀菌的洗涤效果，还可以使消费者远离化学制品、保障自身健康。同时，洗衣球无化学残留物，可大规模地减少化学洗剂对环境的污染。

Description

一种环保型洗衣球水溶膜的制备方法
技术领域
本发明涉及一种环保型洗衣球水溶膜的制备方法，属于生物质包装材料技术领域。
背景技术
近年来，随着人们经济生活水平的提高，每人的衣服总量上升很快。同时，人们对“干净”的定义也在发生变化，除了衣服的基本清洗污垢，对于穿过的衣服在心理上也需要清洗的需求。从而，人们更换衣服频率随之提高，清洗衣服变得愈发频繁。相对年轻人和不善于做家务的男士来说，采用机洗衣服时对于洗衣粉或洗衣液的投放量不甚了解。由此，洗衣球在市场和用户的双重期待下出现：一方面，环保型洗衣球水溶膜采用纯天然可降解生物质材料，遇水在1-2min内完全溶解无残留，减少化学品对环境的污染；另一方面，它不仅可以让洗衣球获得更好的洗涤效果，还可以使人们远离化学药品、不与洗衣液直接接触保障自身健康。
当今，洗衣球的水溶膜主要制备材料是水性聚乙烯醇（PVA）。在纺织工业中，聚乙烯醇树脂是一种优良的经纱上浆材料，由于其退浆后有残余，退浆残液难自然降解，对环境有影响。具体如：专利文献1，广州柏俐臣化妆品有限公司，CN201520537850.5，公开了新型的洗衣凝珠采用聚乙烯醇水溶膜。专利文献2，广州柏俐臣化妆品有限公司，CN2015104327124.0，提出制备多动能洗衣凝珠制备方法，其中洗衣凝珠的水溶膜也采用聚乙烯醇材料。
由于聚乙烯醇对环境具有不友好性，欧美已禁止其应用于纺织品上，目前我国也逐渐减少聚乙烯醇在纺织品上的应用。近几年来，棉纺行业与印染行业共同推动纺织行业的节能减排工作，使用水溶性聚氨酯替代PVA的浆料进行环保上浆。由此，洗衣球水溶膜层的水性聚乙烯醇材料在污水排放中也面临环境污染问题。
热塑性淀粉基复合材料比聚乙烯醇薄膜具有更加优越的生物可降解性能和更加优异的柔韧性能。目前，国内外还没有关于热塑性淀粉基复合材料作为洗衣球水溶膜的专利和文献进行报导。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足之处，提供一种环保型洗衣球水溶膜的制备方法。这是一种革命性机洗专用洗衣品洗衣凝珠（洗衣球或洗衣胶囊），采用资源丰富、绿色环保、生物可降解的淀粉作为基材制备洗衣球的水溶膜。为了克服淀粉基薄膜本身较差的力学性能，本发明还加入水性聚氨酯进一步提高淀粉基复合材料的耐水性能和复合材料的柔韧性能。
按照本发明提供的技术方案，一种环保型洗衣球水溶膜的制备方法，按重量份计步骤如下：
（1）改性热塑性淀粉的制备：
a、配料：将5-15份的增塑剂、15-30份的水性聚氨酯和0.5-1份的活性物质在40℃下溶解，逐渐加入55-80份的绝干淀粉；
b、混合：通过顶置式搅拌器在80-100℃的水浴中以500-800rpm的速度彻底混合1-2h，制得淀粉混合物，将其装入密封的聚乙烯塑料袋中平衡24-48h；
c、挤出：将淀粉混合物通过螺杆挤出机进行熔融挤出，即得改性热塑性淀粉MTPS；
d、造粒：将所得改性热塑性淀粉MTPS借助于磨碎机进行造粒。
（2）改性热塑性淀粉基复合材料的制备：利用热压成型的方法，将步骤（1）经过处理的改性热塑性淀粉造粒使用装有冷水循环系统的热压机，加热制备改性得到热塑性淀粉基复合材料。
将所述热塑性淀粉基复合材料包裹洗衣液进行热封，即得到洗衣球产品。
步骤（1）所述增塑剂为多元醇类增塑剂，具体为乙二醇、丙二醇、丙三醇、山梨醇中的一种或多种。
步骤（1）所述活性物质为抗菌剂，具体为乳酸链球菌素、葡萄籽提取物、山梨酸钾、果胶中的一种或多种。
步骤（1）所述淀粉为木薯淀粉、玉米淀粉、马铃薯淀粉、豌豆淀粉、小麦淀粉中的一种或多种。
步骤（1）所述螺杆挤出机为单螺杆挤出机、同向双螺杆挤出机、异向双螺杆挤出机、平行双螺杆挤出机或锥形双螺杆挤出机中的一种。
步骤（1）c中挤出工艺为：所述温度为三区温度或五区温度；挤出参数均为机筒温度120-160℃，螺杆转速20-170rpm。
步骤（2）中热压工艺为：所述热压为一阶段热压或二阶段热压；热压参数均为温度100-150℃，压力2-40MPa，时间1-10min。
本发明的有益效果：本发明所制备的改性热塑性淀粉基复合材料成本低、可生物降解，是一种绿色环保型复合材料。淀粉基材料不但可以解决国家玉米、木薯等农作物库存问题，推动农村经济进步，还能大解决全球日益严重的能源和环境问题。本发明采用共混挤出法制备热塑性淀粉基复合材料，与国家大力推行简约化、减量化、清洁生产绿色包装材料加工技术的政策相符合。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明，其目的仅在于更好理解本发明的内容而非限制本发明的保护范围。
实施例1
（1）首先将4.5%丙三醇，15%水性聚氨酯和0.5%乳酸链球菌素在40℃下溶解，逐渐加入80%绝干玉米淀粉。然后，通过顶置式搅拌器在80℃的恒温水浴中以500rpm下彻底混合1h制得淀粉混合物，并将其装入密封的聚乙烯塑料袋中平衡一天一夜。
（2）将玉米淀粉、水性水性聚氨酯和丙三醇混合物通过单螺杆挤出机在三区机筒温度为100℃-120℃-120℃，螺杆转速为50rpm下进行熔融挤出，得到产物即为改性热塑性淀粉（MTPS）。
（3）改性热塑性淀粉借助于磨碎机进行磨碎，制备得到改性淀粉颗粒。
（4）改性热塑性淀粉基复合材料的制备：将改性热塑性淀粉的颗粒通过装有冷水循环系统的热压机进行热压，热压工艺如下：第一阶段：100℃、2MPa、1min；第二阶段：120℃、4MPa、5min，即得到改性热塑性淀粉薄膜。
实施例2
（1）首先将4%乙二醇，15%水性聚氨酯和1%果胶在40℃下溶解，逐渐加入80%绝干木薯淀粉。然后，通过顶置式搅拌器在90℃的恒温水浴中以600rpm下彻底混合1h制得淀粉混合物，并将其装入密封的聚乙烯塑料袋中平衡一天一夜。
（2）将木薯淀粉、水性水性聚氨酯和乙二醇混合物通过同向螺杆挤出机在三区机筒温度为110℃-120℃-130℃，螺杆转速为100rpm下进行熔融挤出，得到产物即为改性热塑性淀粉（MTPS）。
（3）改性热塑性淀粉借助于磨碎机进行磨碎，制备得到改性淀粉颗粒。
（4）改性热塑性淀粉基复合材料的制备：将改性热塑性淀粉的颗粒通过装有冷水循环系统的热压机进行热压，热压工艺如下：热压温度为100℃、热压压力6MPa、热压时间5min。
实施例3
（1）首先将9%山梨糖醇，20%水性聚氨酯和1%葡萄籽提取物在40℃下溶解，逐渐加入70%绝干玉米淀粉。然后，通过顶置式搅拌器在90℃的恒温水浴中以700rpm下彻底混合1h制得淀粉混合物，并将其装入密封的聚乙烯塑料袋中平衡48h。
（2）将玉米淀粉、水性水性聚氨酯和山梨糖醇混合物通过单螺杆挤出机在三区机筒温度为100℃-120℃-130℃，螺杆转速100rpm下进行熔融挤出，得到产物即为改性热塑性淀粉（MTPS）。
（3）改性热塑性淀粉借助于磨碎机进行磨碎，制备得到改性淀粉颗粒。
（4）改性热塑性淀粉基复合材料的制备：将改性热塑性淀粉的颗粒通过装有冷水循环系统的热压机进行热压，热压工艺如下：第一阶段：100℃、2MPa、1min；第二阶段：120℃、4MPa、5min，即得到改性热塑性淀粉薄膜。
实施例4
（1）首先将4.5%丙三醇、5%山梨糖醇，20%水性聚氨酯和0.5%乳酸链球菌素在40℃下溶解，逐渐加入70%绝干玉米淀粉。然后，通过顶置式搅拌器在90℃的恒温水浴中以800rpm下彻底混合1.5h制得淀粉混合物，并将其装入密封的聚乙烯塑料袋中平衡48h。
（2）将玉米淀粉、水性水性水性聚氨酯、丙三醇和山梨糖醇混合物通过异向螺杆挤出机在五区机筒温度为100℃-110℃-120℃-120℃-130℃，螺杆转速100rpm下进行熔融挤出，得到产物即为改性热塑性淀粉（MTPS）。
（3）改性热塑性淀粉借助于磨碎机进行磨碎，制备得到改性淀粉颗粒。
（4）改性热塑性淀粉基复合材料的制备：将改性热塑性淀粉的颗粒通过装有冷水循环系统的热压机进行热压，热压工艺如下：第一阶段：100℃、2MPa、2min；第二阶段：130℃、4MPa、4min，即得到改性热塑性淀粉薄膜。
实施例5
（1）首先将4.5%丙三醇、5%山梨糖醇，25%水性聚氨酯和0.5%山梨酸钾的在40℃下溶解，逐渐加入65%绝干玉米淀粉。然后，通过顶置式搅拌器在95℃的恒温水浴中以1000rpm下彻底混合2h制得淀粉混合物，并将其装入密封的聚乙烯塑料袋中平衡一天一夜。
（2）将玉米淀粉、水性水性聚氨酯和增塑剂混合物通过异向螺杆挤出机在五区机筒温度为100℃-120℃-120℃-130℃-130℃，螺杆转速120rpm下进行熔融挤出，得到产物即为改性热塑性淀粉（MTPS）。
（3）改性热塑性淀粉借助于磨碎机进行磨碎，制备得到改性淀粉颗粒。
（4）改性热塑性淀粉基复合材料的制备：将改性热塑性淀粉的颗粒通过装有冷水循环系统的热压机进行热压，热压工艺如下：第一阶段：120℃、2MPa、1min；第二阶段：140℃、4MPa、5min，即得到改性热塑性淀粉薄膜。
实施例6
（1）首先将4%山梨糖醇、10%丙三醇，30%水性聚氨酯和1%葡萄籽提取物的在40℃下溶解，逐渐加入55%绝干玉米淀粉。然后，通过顶置式搅拌器在95℃的恒温水浴中以1000rpm下彻底混合2h制得淀粉混合物，并将其装入密封的聚乙烯塑料袋中平衡48h。
（2）将玉米淀粉、水性水性水性聚氨酯、山梨糖醇和丙三醇混合物通过异向螺杆挤出机在五区机筒温度为100℃-120℃-130℃-130℃-140℃，螺杆转速150rpm下进行熔融挤出，得到产物即为改性热塑性淀粉（MTPS）。
（3）改性热塑性淀粉借助于磨碎机进行磨碎，制备得到改性淀粉颗粒。
（4）改性热塑性淀粉基复合材料的制备：将改性热塑性淀粉的颗粒通过装有冷水循环系统的热压机进行热压，热压工艺如下：第一阶段：120℃、2MPa、1min；第二阶段：140℃、6MPa、6min，即得到改性热塑性淀粉薄膜。

Claims (7)

1.一种环保型洗衣球水溶膜的制备方法，其特征是按重量份计步骤如下：
（1）改性热塑性淀粉的制备：
a、配料：将5-15份的增塑剂、15-30份的水性聚氨酯和0.5-1份的活性物质在40℃下溶解，逐渐加入55-80份的绝干淀粉；
b、混合：通过顶置式搅拌器在80-100℃的水浴中以500-800rpm的速度彻底混合1-2h，制得淀粉混合物，将其装入密封的聚乙烯塑料袋中平衡24-48h；
c、挤出：将淀粉混合物通过螺杆挤出机进行熔融挤出，即得改性热塑性淀粉MTPS；
d、造粒：将所得改性热塑性淀粉MTPS借助于磨碎机进行造粒;
（2）改性热塑性淀粉基复合材料的制备：利用热压成型的方法，将步骤（1）经过处理的改性热塑性淀粉造粒使用装有冷水循环系统的热压机，加热制备改性得到热塑性淀粉基复合材料。
2.如权利要求1所述环保型洗衣球水溶膜的制备方法，其特征是：步骤（1）所述增塑剂为多元醇类增塑剂，具体为乙二醇、丙二醇、丙三醇、山梨醇中的一种或多种。
3.如权利要求1所述环保型洗衣球水溶膜的制备方法，其特征是：步骤（1）所述活性物质为抗菌剂，具体为乳酸链球菌素、葡萄籽提取物、山梨酸钾、果胶中的一种或多种。
4.如权利要求1所述环保型洗衣球水溶膜的制备方法，其特征是：步骤（1）所述淀粉为木薯淀粉、玉米淀粉、马铃薯淀粉、豌豆淀粉、小麦淀粉中的一种或多种。
5.如权利要求1所述环保型洗衣球水溶膜的制备方法，其特征是：步骤（1）所述螺杆挤出机为单螺杆挤出机、同向双螺杆挤出机、异向双螺杆挤出机、平行双螺杆挤出机或锥形双螺杆挤出机中的一种。
6.如权利要求1所述环保型洗衣球水溶膜的制备方法，其特征是：步骤（1）c中挤出工艺为：所述温度为三区温度或五区温度；挤出参数均为机筒温度120-160℃，螺杆转速20-170rpm。
7.如权利要求1所述环保型洗衣球水溶膜的制备方法，其特征是：步骤（2）中热压工艺为：所述热压为一阶段热压或二阶段热压；热压参数均为温度100-150℃，压力2-40MPa，时间1-10min。
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