CN108587125A - 一种环保包装材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种环保包装材料及其制备方法，由以下成分制备而成：水性聚氨酯乳液、改性淀粉、丙烯酸共聚物钾盐、硅溶胶、复合纤维材料、硬脂酸钠、聚乙烯复合腊、二月桂酸二丁基锡、乳化硅油、丙三醇、聚乙二醇和水。本发明制备的环保包装材料热变形温度高、应用领域广，且成品强度高、加工性能优，还具有生产工艺操作简便、生产效率高、制备成本低的优点。

Description

一种环保包装材料及其制备方法
技术领域
本发明属于环保材料技术领域，具体涉及一种环保包装材料及其制备方法。
背景技术
随着经济的高速发展，工业化所带来的污染也越来越多。包装材料在制备过程中，也会产生很多的污染。另外制备得到的包装材料很多都非环境友好型。例如很多包装材料本身就对环境有较大的污染，并且还不易分解，随着社会和人们对环境的关注越来越高，环保型包装材料应运而生。
环保型包装材料在不污染环境的前提下，需具有较高的拉伸强度和较高的拉伸弹性模量，而且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。而目前的环保型包装材料，因原材料来源难、造价高，制备工艺复杂且成本高，使得环保型包装材料，很难普及开来实用。
综上所述，因此需要一种更好的环保包装材料，来改善现有技术的不足。
发明内容
本发明的目的是提供一种环保包装材料及其制备方法，本发明制备的环保包装材料热变形温度高、应用领域广，且成品强度高、加工性能优，还具有生产工艺操作简便、生产效率高、制备成本低的优点。
本发明提供了如下的技术方案：
一种环保包装材料，包括以下重量份的原料：水性聚氨酯乳液32-38份、改性淀粉20-29份、丙烯酸共聚物钾盐14-19份、硅溶胶10-15份、复合纤维材料22-27份、硬脂酸钠15-20份、聚乙烯复合蜡13-18份、二月桂酸二丁基锡8-15份、乳化硅油12-16份、丙三醇7-12份、聚乙二醇8-14份和水12-18份。
优选的，所述包装材料包括以下重量份的原料：水性聚氨酯乳液32-36份、改性淀粉24-29份、丙烯酸共聚物钾盐14-16份、硅溶胶10-14份、复合纤维材料23-27份、硬脂酸钠16-20份、聚乙烯复合蜡13-17份、二月桂酸二丁基锡11-15份、乳化硅油12-15份、丙三醇8-12份、聚乙二醇10-14份和水12-16份。
优选的，所述包装材料包括以下重量份的原料：水性聚氨酯乳液33份、改性淀粉27份、丙烯酸共聚物钾盐16份、硅溶胶14份、复合纤维材料26份、硬脂酸钠20份、聚乙烯复合蜡16份、二月桂酸二丁基锡15份、乳化硅油14份、丙三醇12份、聚乙二醇10份和水16份。
一种环保包装材料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将水性聚氨酯乳液、改性淀粉和水混合，导入高混机中，升温至70-75℃，以300-450r/min的转速搅拌反应20-30min，再加入丙三醇10-15min，得到混合乳液；
b、将丙烯酸共聚物钾盐、复合纤维材料和聚乙二醇混合，导入反应釜中，在50-55℃的水浴加热下，缓慢搅拌反应20-30min，再加入硅溶胶、硬脂酸钠和聚乙烯复合蜡，置于超声下分散1-2h，得到混合胶液；
c、向混合胶液中加入聚乙烯复合蜡和乳化硅油，在400-500r/min的转速下搅拌反应30-40min，得到混合物一；
d、将混合物一与混合乳液一同导入双螺杆挤出机中，经高温熔融挤出，导入模具中干燥、脱水，再压制成型，即可得到成品。
优选的，所述步骤a的水性聚氨酯乳液的制备方法为：将甲苯二异氰酸酯、聚丙二醇、三乙胺和丁酮混合，升温至50-55℃，反应20-30min，再加入二羟甲基丙酸、三乙胺，反应10-15min，再进行减压蒸馏，得到固产物，将固产物分散于蒸馏水中，再加入乙二胺水溶液，搅拌均匀，即可得到水性聚氨酯乳液。
优选的，所述步骤a的改性淀粉的制备方法为：将植物淀粉烘干后投入高混机中，加入增韧剂、改性剂和热稳定剂，升温至至90-110℃，反应20-25min，再加入分散剂，搅拌均匀，冷却至常温后，即可得到改性淀粉。
优选的，所述植物淀粉为玉米淀粉、小麦淀粉、土豆淀粉、红薯淀粉和木薯淀粉中的任一种或几种的混合。
优选的，所述步骤b的复合纤维材料的制备方法为：将植物纤维、碳酸钙、滑石粉和蒙托土混合均匀，置于60-70℃烘干箱中干燥10-15min，然后加入润滑剂和表面处理剂，搅拌均匀，即可得到复合纤维材料。
本发明的有益效果是：
本发明制备的环保包装材料热变形温度高、应用领域广，且成品强度高、加工性能优，还具有生产工艺操作简便、生产效率高、制备成本低的优点。
本发明中添加的水性聚氨酯乳液与复合纤维材料的配合，可以显著提高成品的拉伸强度和环保性能；水性聚氨酯乳液通过对聚乳酸进行改性，使聚乳酸的热变形温度由50-70℃提高到90-120℃，从而使得本发明制备的成品的热变形温度得到升高；复合纤维材料以植物纤维为主，配合碳酸钙、滑石粉和蒙托土，植物纤维可以促进成品的各强度性能和加工性能，并且植物纤维属于易降解材料，纯天然无公害，绿色环保，碳酸钙、滑石粉和蒙托土的复配，可以提高成品的硬度、韧性。
本发明中添加的改性淀粉，可以相对减少水性聚氨酯乳液的用量，从而降低制备的成本，并且改性淀粉以天然淀粉原料为主，也可提高成品的绿色环保性能，易降解、无污染。
具体实施方式
实施例1
一种环保包装材料，包括以下重量份的原料：水性聚氨酯乳液38份、改性淀粉20份、丙烯酸共聚物钾盐14份、硅溶胶15份、复合纤维材料22份、硬脂酸钠20份、聚乙烯复合蜡18份、二月桂酸二丁基锡15份、乳化硅油16份、丙三醇7份、聚乙二醇8份和水18份。
一种环保包装材料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将水性聚氨酯乳液、改性淀粉和水混合，导入高混机中，升温至70℃，以350r/min的转速搅拌反应20min，再加入丙三醇15min，得到混合乳液；
b、将丙烯酸共聚物钾盐、复合纤维材料和聚乙二醇混合，导入反应釜中，在50℃的水浴加热下，缓慢搅拌反应20min，再加入硅溶胶、硬脂酸钠和聚乙烯复合蜡，置于超声下分散2h，得到混合胶液；
c、向混合胶液中加入聚乙烯复合蜡和乳化硅油，在500r/min的转速下搅拌反应30min，得到混合物一；
d、将混合物一与混合乳液一同导入双螺杆挤出机中，经高温熔融挤出，导入模具中干燥、脱水，再压制成型，即可得到成品。
步骤a的水性聚氨酯乳液的制备方法为：将甲苯二异氰酸酯、聚丙二醇、三乙胺和丁酮混合，升温至55℃，反应20min，再加入二羟甲基丙酸、三乙胺，反应15min，再进行减压蒸馏，得到固产物，将固产物分散于蒸馏水中，再加入乙二胺水溶液，搅拌均匀，即可得到水性聚氨酯乳液。
步骤a的改性淀粉的制备方法为：将植物淀粉烘干后投入高混机中，加入增韧剂、改性剂和热稳定剂，升温至至110℃，反应20min，再加入分散剂，搅拌均匀，冷却至常温后，即可得到改性淀粉。
植物淀粉为玉米淀粉、小麦淀粉、土豆淀粉、红薯淀粉和木薯淀粉的混合。
步骤b的复合纤维材料的制备方法为：将植物纤维、碳酸钙、滑石粉和蒙托土混合均匀，置于70℃烘干箱中干燥10min，然后加入润滑剂和表面处理剂，搅拌均匀，即可得到复合纤维材料。
实施例2
一种环保包装材料，包括以下重量份的原料：水性聚氨酯乳液32份、改性淀粉24份、丙烯酸共聚物钾盐14份、硅溶胶10份、复合纤维材料23份、硬脂酸钠16份、聚乙烯复合蜡13份、二月桂酸二丁基锡11份、乳化硅油12份、丙三醇8份、聚乙二醇10份和水12份。
一种环保包装材料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将水性聚氨酯乳液、改性淀粉和水混合，导入高混机中，升温至70℃，以300r/min的转速搅拌反应20min，再加入丙三醇15min，得到混合乳液；
b、将丙烯酸共聚物钾盐、复合纤维材料和聚乙二醇混合，导入反应釜中，在50℃的水浴加热下，缓慢搅拌反应20min，再加入硅溶胶、硬脂酸钠和聚乙烯复合蜡，置于超声下分散1-2h，得到混合胶液；
c、向混合胶液中加入聚乙烯复合蜡和乳化硅油，在400r/min的转速下搅拌反应30min，得到混合物一；
d、将混合物一与混合乳液一同导入双螺杆挤出机中，经高温熔融挤出，导入模具中干燥、脱水，再压制成型，即可得到成品。
步骤a的水性聚氨酯乳液的制备方法为：将甲苯二异氰酸酯、聚丙二醇、三乙胺和丁酮混合，升温至50℃，反应20min，再加入二羟甲基丙酸、三乙胺，反应15min，再进行减压蒸馏，得到固产物，将固产物分散于蒸馏水中，再加入乙二胺水溶液，搅拌均匀，即可得到水性聚氨酯乳液。
步骤a的改性淀粉的制备方法为：将植物淀粉烘干后投入高混机中，加入增韧剂、改性剂和热稳定剂，升温至至90℃，反应20min，再加入分散剂，搅拌均匀，冷却至常温后，即可得到改性淀粉。
植物淀粉为玉米淀粉、小麦淀粉、土豆淀粉、红薯淀粉和木薯淀粉的混合。
步骤b的复合纤维材料的制备方法为：将植物纤维、碳酸钙、滑石粉和蒙托土混合均匀，置于60℃烘干箱中干燥10min，然后加入润滑剂和表面处理剂，搅拌均匀，即可得到复合纤维材料。
实施例3
一种环保包装材料，包括以下重量份的原料：水性聚氨酯乳液33份、改性淀粉27份、丙烯酸共聚物钾盐16份、硅溶胶14份、复合纤维材料26份、硬脂酸钠20份、聚乙烯复合蜡16份、二月桂酸二丁基锡15份、乳化硅油14份、丙三醇12份、聚乙二醇10份和水16份。
一种环保包装材料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将水性聚氨酯乳液、改性淀粉和水混合，导入高混机中，升温至75℃，以450r/min的转速搅拌反应20min，再加入丙三醇15min，得到混合乳液；
b、将丙烯酸共聚物钾盐、复合纤维材料和聚乙二醇混合，导入反应釜中，在55℃的水浴加热下，缓慢搅拌反应30min，再加入硅溶胶、硬脂酸钠和聚乙烯复合蜡，置于超声下分散2h，得到混合胶液；
c、向混合胶液中加入聚乙烯复合蜡和乳化硅油，在500r/min的转速下搅拌反应40min，得到混合物一；
d、将混合物一与混合乳液一同导入双螺杆挤出机中，经高温熔融挤出，导入模具中干燥、脱水，再压制成型，即可得到成品。
步骤a的水性聚氨酯乳液的制备方法为：将甲苯二异氰酸酯、聚丙二醇、三乙胺和丁酮混合，升温至55℃，反应30min，再加入二羟甲基丙酸、三乙胺，反应15min，再进行减压蒸馏，得到固产物，将固产物分散于蒸馏水中，再加入乙二胺水溶液，搅拌均匀，即可得到水性聚氨酯乳液。
步骤a的改性淀粉的制备方法为：将植物淀粉烘干后投入高混机中，加入增韧剂、改性剂和热稳定剂，升温至至110℃，反应25min，再加入分散剂，搅拌均匀，冷却至常温后，即可得到改性淀粉。
植物淀粉为玉米淀粉、小麦淀粉、土豆淀粉、红薯淀粉和木薯淀粉的混合。
步骤b的复合纤维材料的制备方法为：将植物纤维、碳酸钙、滑石粉和蒙托土混合均匀，置于70℃烘干箱中干燥15min，然后加入润滑剂和表面处理剂，搅拌均匀，即可得到复合纤维材料。
检测以上实施例制备的成品，得到以下数据：
表一：
项目 实施例1 实施例2 实施例3 对比例
拉伸强度（MPa） 68 72 71 56
断裂伸长率（%） 565 576 582 510
热变形温度（℃） 112 110 108 100
降解性能ISO14855（失重率/%） 60天≧35% 60天≧32% 60天≧33% 60天≧15%
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种环保包装材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：水性聚氨酯乳液32-38份、改性淀粉20-29份、丙烯酸共聚物钾盐14-19份、硅溶胶10-15份、复合纤维材料22-27份、硬脂酸钠15-20份、聚乙烯复合蜡13-18份、二月桂酸二丁基锡8-15份、乳化硅油12-16份、丙三醇7-12份、聚乙二醇8-14份和水12-18份。
2.根据权利要求1所述的一种环保包装材料，其特征在于，所述包装材料包括以下重量份的原料：水性聚氨酯乳液32-36份、改性淀粉24-29份、丙烯酸共聚物钾盐14-16份、硅溶胶10-14份、复合纤维材料23-27份、硬脂酸钠16-20份、聚乙烯复合蜡13-17份、二月桂酸二丁基锡11-15份、乳化硅油12-15份、丙三醇8-12份、聚乙二醇10-14份和水12-16份。
3.根据权利要求1所述的一种环保包装材料，其特征在于，所述包装材料包括以下重量份的原料：水性聚氨酯乳液33份、改性淀粉27份、丙烯酸共聚物钾盐16份、硅溶胶14份、复合纤维材料26份、硬脂酸钠20份、聚乙烯复合蜡16份、二月桂酸二丁基锡15份、乳化硅油14份、丙三醇12份、聚乙二醇10份和水16份。
4.权利要求1-3任一项所述的一种环保包装材料的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
a、将水性聚氨酯乳液、改性淀粉和水混合，导入高混机中，升温至70-75℃，以300-450r/min的转速搅拌反应20-30min，再加入丙三醇10-15min，得到混合乳液；
b、将丙烯酸共聚物钾盐、复合纤维材料和聚乙二醇混合，导入反应釜中，在50-55℃的水浴加热下，缓慢搅拌反应20-30min，再加入硅溶胶、硬脂酸钠和聚乙烯复合蜡，置于超声下分散1-2h，得到混合胶液；
c、向混合胶液中加入聚乙烯复合蜡和乳化硅油，在400-500r/min的转速下搅拌反应30-40min，得到混合物一；
d、将混合物一与混合乳液一同导入双螺杆挤出机中，经高温熔融挤出，导入模具中干燥、脱水，再压制成型，即可得到成品。
5.根据权利要求4所述的一种环保包装材料的制备方法，其特征在于，所述步骤a的水性聚氨酯乳液的制备方法为：将甲苯二异氰酸酯、聚丙二醇、三乙胺和丁酮混合，升温至50-55℃，反应20-30min，再加入二羟甲基丙酸、三乙胺，反应10-15min，再进行减压蒸馏，得到固产物，将固产物分散于蒸馏水中，再加入乙二胺水溶液，搅拌均匀，即可得到水性聚氨酯乳液。
6.根据权利要求4所述的一种环保包装材料的制备方法，其特征在于，所述步骤a的改性淀粉的制备方法为：将植物淀粉烘干后投入高混机中，加入增韧剂、改性剂和热稳定剂，升温至至90-110℃，反应20-25min，再加入分散剂，搅拌均匀，冷却至常温后，即可得到改性淀粉。
7.根据权利要求6所述的一种环保包装材料的制备方法，其特征在于，所述植物淀粉为玉米淀粉、小麦淀粉、土豆淀粉、红薯淀粉和木薯淀粉中的任一种或几种的混合。
8.根据权利要求4所述的一种环保包装材料的制备方法，其特征在于，所述步骤b的复合纤维材料的制备方法为：将植物纤维、碳酸钙、滑石粉和蒙托土混合均匀，置于60-70℃烘干箱中干燥10-15min，然后加入润滑剂和表面处理剂，搅拌均匀，即可得到复合纤维材料。
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