CN107793620A - 纸塑复合用塑料薄膜及其制备方法 - Google Patents

纸塑复合用塑料薄膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及纸塑复合领域，具体公开了一种纸塑复合用塑料薄膜及其制备方法，包括以下步骤：将低密度聚乙烯、聚氨酯树脂、填料、松节油、乙烯基三甲氧基硅烷、磷酸三甲酚酯和牌号为KH570的硅烷偶联剂进行混炼，以制得胶粒；将所述胶粒加入到挤出机中进行挤出成型、加工制得所述纸塑复合用塑料薄膜；其中，所述填料由树皮、植物秸秆、海藻纤维、碳纤维、硅藻土、亚磷酸钙、硅酸钙、硬脂酸钠、氧化钛、硬脂酸铁和钇制得。该纸塑复合用塑料薄膜具有优异的降解性能，使得其耐用、环保，适于广泛使用。

Description

纸塑复合用塑料薄膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及纸塑复合制品领域，具体地，涉及一种纸塑复合用塑料薄膜及其制备方法。
背景技术
塑料制品在日常生活中颇为常见，例如：塑料袋、塑料瓶等塑料制品。如塑料袋等日常生活中使用频繁的塑料袋等，几乎生活中到处都能使用得到，但是塑料袋在给人们的生活带来便捷的同时，也给生活环境带来了严重的污染问题。
众所周知，塑料袋具有质轻、机械性能优异等突出的优点，但是其废弃后难以降解以导致了严重的环境污染问题是目前急需解决的一个技术问题。
而目前，大多数的易降解产品的制备工艺复杂，且制备成本较高，因此限制了其进一步的推广使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种纸塑复合用塑料薄膜及其制备方法，该纸塑复合用塑料薄膜各原料来源丰富、简单易得，且该纸塑复合用塑料薄膜具有优异的降解性能，使得其耐用、环保，适于广泛使用。
为了实现上述目的，本发明提供了一种纸塑复合用塑料薄膜的制备方法，包括以下步骤：
将低密度聚乙烯、聚氨酯树脂、填料、松节油、乙烯基三甲氧基硅烷、磷酸三甲酚酯和牌号为KH570的硅烷偶联剂进行混炼，以制得胶粒；
将所述胶粒加入到挤出机中进行挤出成型、加工制得所述纸塑复合用塑料薄膜；
其中，所述填料由树皮、植物秸秆、海藻纤维、碳纤维、硅藻土、亚磷酸钙、硅酸钙、硬脂酸钠、氧化钛、硬脂酸铁和钇制得。
本发明中还提供了一种上述制备方法制得的纸塑复合用塑料薄膜。
通过上述技术方案，本发明选择树皮、植物秸秆、海藻纤维、碳纤维、硅藻土、亚磷酸钙、硅酸钙、硬脂酸钠、氧化钛、硬脂酸铁和钇制得薄膜制备的填料；且优选实施方案中先将树皮、植物秸秆、海藻纤维、碳纤维、硅藻土等组分进行第一热处理后再加入亚磷酸钙、硅酸钙、硬脂酸钠、氧化钛、硬脂酸铁和钇等组分，进而进一步热处理使得各组分之间充分混合以提高各原料之间的相互协同作用。上述技术方案中，加入了植物秸秆、海藻纤维、碳纤维和硅藻土等组分在提高塑薄膜的降解速率的同时还保证了其具有优异的机械性能；另外亚磷酸钙、硬脂酸铁、硬脂酸钠和钇等组分进一步提高了塑料薄膜的易降解性能，使得制得塑料薄膜及其纸塑复合制品环保、能够广泛应用。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供了一种纸塑复合用塑料薄膜的制备方法，包括：
将低密度聚乙烯、聚氨酯树脂、填料、松节油、乙烯基三甲氧基硅烷、磷酸三甲酚酯和牌号为KH570的硅烷偶联剂进行混炼，以制得胶粒；
将所述胶粒加入到挤出机中进行挤出成型、加工制得所述纸塑复合用塑料薄膜；
其中，所述填料由树皮、植物秸秆、海藻纤维、碳纤维、硅藻土、亚磷酸钙、硅酸钙、硬脂酸钠、氧化钛、硬脂酸铁和钇制得。
上述技术方案中，工作时挤出机的各段的工作温度可以在宽的范围内选择，但是为了提高挤出的工作效率及制得的薄膜的机械性能，优选的，所述挤出机包括依次连接的加料段、中段和挤出机头，且所述挤出机的工作温度为：加料段90-110℃，中段100-120℃，挤出机头130-170℃。
上述技术方案中，混炼条件可以在宽的范围内选择，但是为了提高挤出的工作效率及制得的薄膜的机械性能，优选的，所述混炼至少满足以下条件：温度为120-150℃，和/或时间为2-4h。
上述技术方案中，所述加工包括依次进行的吹胀、牵引、印刷和收卷；为了进一步提高制得的薄膜的机械性能，优选地，所述加工步骤中吹胀比为3-4，和/或所述加工步骤中牵引比为6-7。
上述技术方案中，各原料的具体用量可以在宽的范围内选择，但是为了提高薄膜的易降解性能及机械性能，优选地，所述低密度聚乙烯、聚氨酯树脂、填料、松节油、乙烯基三甲氧基硅烷、磷酸三甲酚酯和牌号为KH570的硅烷偶联剂的重量比为100：30-40：10-15：5-10：1-5：3-5：5-8。
上述技术方案中，为了进一步提高纸塑复合用塑料薄膜的降解性能及机械性能，优选地，所述填料由以下方法制得：
将树皮、植物秸秆、海藻纤维、碳纤维和硅藻土进行第一混合、第一热处理后制得混合物M1；
将亚磷酸钙、硅酸钙、硬脂酸钠、氧化钛、硬脂酸铁和钇加入到所述混合物M1中进行第二混合、第二热处理后、冷却干燥、研磨过筛制得所述填料；
其中，所述第二热处理的温度高于所述第一热处理的温度60-70℃。
上述技术方案中，所述第一热处理的温度可以在宽的范围内选择，但是为了提高热处理的效果进而提高促进各原料之间的相互作用，优选地，所述第一热处理的温度为100-110℃。
上述技术方案中，所述第一热处理、第二热处理的时间均可以在宽的范围内选择，但是为了提高制得的第一热处理、第二热处理的效率，优选地，所述第一热处理的时间为为8-12h；所述第二热处理的时间为2-4h。
同样，上述技术方案中，所述第一混合、第二混合的条件可以在宽的范围内选择，但是为了提高所述第一混合、第二混合的效果及效率，优选地，所述第一混合、第二混合的条件各自独立为：转速为3000-5000rpm，时间为1-1.5h。
上述技术方案中，各原料的具体用量可以在宽的范围内选择，但是为了提高用该填料制得的纸塑复合用薄膜的易降解性能，优选地，所述树皮、植物秸秆、海藻纤维、碳纤维、硅藻土、亚磷酸钙、硅酸钙、硬脂酸钠、氧化钛、硬脂酸铁和钇的重量比为100：20-30：3-6：5-15：10-15：3-5：1-3：1-3：2-4：3-6：0.5-1.1。
此外，本发明中所使用的树皮可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的薄膜具有更好的易降解性能，所述树皮可以是松树皮、枫树皮、桃树皮、苹果树皮、杨树皮和柏树皮中的一种或多种。
另外，为了提高制得的薄膜的易降解性能，优选地，所述植物秸秆为大麦秸秆、水稻秸秆、玉米秸秆和油菜秸秆中的一种或多种。
本发明中还提供了一种上述制备方法制得的纸塑复合用塑料薄膜。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
制备例1
将松树皮、大麦秸秆、海藻纤维、碳纤维和硅藻土在3000rpm下搅拌1.5h，并在100℃热处理后12h制得混合物M1；
将亚磷酸钙、硅酸钙、硬脂酸钠、氧化钛、硬脂酸铁和钇加入到所述混合物M1中、在4000rpm下搅拌1h后，在170℃热处理2h后冷却干燥、研磨过筛制得所述填料，记作W1；
其中，松树皮、大麦秸秆、海藻纤维、碳纤维、硅藻土、亚磷酸钙、硅酸钙、硬脂酸钠、氧化钛、硬脂酸铁和钇的重量比为100：20：3：5：10：3：1：1：2：3：0.5。
制备例2
将桃树皮、水稻秸秆、海藻纤维、碳纤维和硅藻土在3000rpm下搅拌1.2h，并在110℃热处理后10h制得混合物M1；
将亚磷酸钙、硅酸钙、硬脂酸钠、氧化钛、硬脂酸铁和钇加入到所述混合物M1中、在5000rpm下搅拌1h后，在175℃热处理3h后冷却干燥、研磨过筛制得所述填料，记作W2；
其中，桃树皮、水稻秸秆、海藻纤维、碳纤维、硅藻土、亚磷酸钙、硅酸钙、硬脂酸钠、氧化钛、硬脂酸铁和钇的重量比为100：25：4：10：12：4：2：2：3：4：0.8。
制备例3
将枫树皮、玉米秸秆、海藻纤维、碳纤维和硅藻土在3000rpm下搅拌1.5h，并在105℃热处理后8h制得混合物M1；
将亚磷酸钙、硅酸钙、硬脂酸钠、氧化钛、硬脂酸铁和钇加入到所述混合物M1中、在5000rpm下搅拌1h后，在165℃热处理4h后冷却干燥、研磨过筛制得所述填料，记作W3；
其中，枫树皮、玉米秸秆、海藻纤维、碳纤维、硅藻土、亚磷酸钙、硅酸钙、硬脂酸钠、氧化钛、硬脂酸铁和钇的重量比为100：30：6：15：15：5：3：3：4：6：1.1。
制备例4
按照制备例1的方法制得填料，记作W4；不同的是未进行第二热处理，直接将松树皮、大麦秸秆、海藻纤维、碳纤维、硅藻土、亚磷酸钙、硅酸钙、硬脂酸钠、氧化钛、硬脂酸铁和钇一起混合后在100℃热处理后14h制得混合物M1。
制备例5
按照制备例1的方法制得填料，记作W5；不同的是未进行第一热处理，直接将松树皮、大麦秸秆、海藻纤维、碳纤维、硅藻土、亚磷酸钙、硅酸钙、硬脂酸钠、氧化钛、硬脂酸铁和钇一起混合后在170℃热处理后14h制得混合物M1。
制备例6
按照制备例1的方法制得填料，记作W6；不同的是原料中未加入大麦秸秆。
制备例7
按照制备例1的方法制得填料，记作W7，不同的是原料中未加入海藻纤维。
制备例8
按照制备例1的方法制得填料，记作W8，不同的是原料中未加入碳纤维。
制备例9
按照制备例1的方法制得填料，记作W9，不同的是原料中未加入亚磷酸钙。
制备例10
按照制备例1的方法制得填料，记作W10，不同的是原料中未加入硬脂酸铁。
制备例11
按照制备例1的方法制得填料，记作W11，不同的是原料中未加入钇。
实施例1
将低密度聚乙烯、聚氨酯树脂、填料W1、松节油、乙烯基三甲氧基硅烷、磷酸三甲酚酯和牌号为KH570的硅烷偶联剂按照100：30：10：5：1：3：5的重量比、在120℃下混炼4h以制得胶粒；
将所述胶粒加入到挤出机中进行挤出成型、加工制得所述纸塑复合用塑料薄膜，记作A1；
其中，所述挤出机的工作温度为：加料段90℃，中段100℃，挤出机头130℃；
所述加工步骤中吹胀比为3，所述加工步骤中牵引比为6。
根据检测例1的方法测得A1降解速度提高的百分比为63％。
实施例2
将低密度聚乙烯、聚氨酯树脂、填料W2、松节油、乙烯基三甲氧基硅烷、磷酸三甲酚酯和牌号为KH570的硅烷偶联剂按照100：35：12：8：3：4：6的重量比、在130℃下混炼3h以制得胶粒；
将所述胶粒加入到挤出机中进行挤出成型、加工制得所述纸塑复合用塑料薄膜，记作A2；
其中，所述挤出机的工作温度为：加料段100℃，中段110℃，挤出机头150℃；
所述加工步骤中吹胀比为4，所述加工步骤中牵引比为7。
根据检测例1的方法测得A2降解速度提高的百分比为62％。
实施例3
将低密度聚乙烯、聚氨酯树脂、填料W3、松节油、乙烯基三甲氧基硅烷、磷酸三甲酚酯和牌号为KH570的硅烷偶联剂按照100：40：15：10：5：5：8的重量比、在150℃下混炼2h以制得胶粒；
将所述胶粒加入到挤出机中进行挤出成型、加工制得所述纸塑复合用塑料薄膜，记作A3；
其中，所述挤出机的工作温度为：加料段110℃，中段120℃，挤出机头170℃；
所述加工步骤中吹胀比为4，所述加工步骤中牵引比为7。
根据检测例1的方法测得A3降解速度提高的百分比为62％。
实施例4
按照实施例1的方法制得所述纸塑复合用塑料薄膜，记作A4；不同的是所使用的填料是W4。
根据检测例1的方法测得A4降解速度提高的百分比为55％。
实施例5
按照实施例1的方法制得所述纸塑复合用塑料薄膜，记作A5；不同的是所使用的填料是W5。
根据检测例1的方法测得A5降解速度提高的百分比为56％。
对比例1
按照实施例1的方法制得所述纸塑复合用塑料薄膜，记作D1；不同的是所使用的填料是W6。
根据检测例1的方法测得D1降解速度提高的百分比为35％。
对比例2
按照实施例1的方法制得所述纸塑复合用塑料薄膜，记作D2；不同的是所使用的填料是W7。
根据检测例1的方法测得D2降解速度提高的百分比为40％。
对比例3
按照实施例1的方法制得所述纸塑复合用塑料薄膜，记作D3；不同的是所使用的填料是W8。
根据检测例1的方法测得D3降解速度提高的百分比为35％。
对比例4
按照实施例1的方法制得所述纸塑复合用塑料薄膜，记作D4；不同的是所使用的填料是W9。
根据检测例1的方法测得D4降解速度提高的百分比为33％。
对比例5
按照实施例1的方法制得所述纸塑复合用塑料薄膜，记作D5；不同的是所使用的填料是W10。
根据检测例1的方法测得D5降解速度提高的百分比为32％。
对比例6
按照实施例1的方法制得所述纸塑复合用塑料薄膜，记作D6；不同的是所使用的填料是W11。
根据检测例1的方法测得D6降解速度提高的百分比为32％。
检测例1
将上述制得的纸塑复合用塑料薄膜A1-A5及D1-D6，按照ASTM-DT7475-11的方法测试其生物降解时间，并且相比较传统的聚氯乙烯塑料薄膜降解速度所提高的百分比(％)。
根据检测结果得知：本发明中提供的纸塑复合用塑料薄膜A1-A5均具有优异的生物降解性能，A1-A3相比较传统的聚氯乙烯塑料薄膜的降解速度至少提高了60％以上，而A4-A5也能达到55％以上；最优的降解速度提高达到63％。另外，A1-A3制成的塑料薄膜的降解速度要优于A4-A5制得的塑料薄膜7％左右。说明本发明中提供的优选地实施方式能够更有效地提高塑料的降解速度。
另外，对比例1-6制得填料制得的塑料薄膜的降解速度相比较传统的聚氯乙烯塑料薄膜降解速度提高均低于40％，即明显不如A1-A5的降解速率高。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种纸塑复合用塑料薄膜的制备方法，其特征在于，包括：
将低密度聚乙烯、聚氨酯树脂、填料、松节油、乙烯基三甲氧基硅烷、磷酸三甲酚酯和牌号为KH570的硅烷偶联剂进行混炼，以制得胶粒；
将所述胶粒加入到挤出机中进行挤出成型、加工制得所述纸塑复合用塑料薄膜；
其中，所述填料由树皮、植物秸秆、海藻纤维、碳纤维、硅藻土、亚磷酸钙、硅酸钙、硬脂酸钠、氧化钛、硬脂酸铁和钇制得。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述挤出机包括依次连接的加料段、中段和挤出机头，且所述挤出机的工作温度为：加料段90-110℃，中段100-120℃，挤出机头130-170℃。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述混炼至少满足以下条件：温度为120-150℃，和/或时间为2-4h。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的制备方法，其中，所述加工包括依次进行的吹胀、牵引、印刷和收卷；
所述加工步骤中吹胀比为3-4，和/或所述加工步骤中牵引比为6-7。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述低密度聚乙烯、聚氨酯树脂、填料、松节油、乙烯基三甲氧基硅烷、磷酸三甲酚酯和牌号为KH570的硅烷偶联剂的重量比为100：30-40：10-15：5-10：1-5：3-5：5-8。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述填料由以下方法制得：
将树皮、植物秸秆、海藻纤维、碳纤维和硅藻土进行第一混合、第一热处理后制得混合物M1；
将亚磷酸钙、硅酸钙、硬脂酸钠、氧化钛、硬脂酸铁和钇加入到所述混合物M1中进行第二混合、第二热处理后、冷却干燥、研磨过筛制得所述填料；
其中，所述第二热处理的温度高于所述第一热处理的温度60-70℃。
7.根据权利要求6所述的制备方法，所述第一热处理的温度为100-110℃。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其中，所述第一热处理的时间为为8-12h；
所述第二热处理的时间为2-4h；
所述第一混合、第二混合的条件各自独立为：转速为3000-5000rpm，时间为1-1.5h。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其中，所述树皮、植物秸秆、海藻纤维、碳纤维、硅藻土、亚磷酸钙、硅酸钙、硬脂酸钠、氧化钛、硬脂酸铁和钇的重量比为100：20-30：3-6：5-15：10-15：3-5：1-3：1-3：2-4：3-6：0.5-1.1；
所述植物秸秆为大麦秸秆、水稻秸秆、玉米秸秆和油菜秸秆中的一种或多种。
10.一种由权利要求1-9中任意一项所述的制备方法制得的纸塑复合用塑料薄膜。
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