CN109082135A - 一种高强度复合包装材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高强度复合包装材料及其制备方法，由以下成分制备而成：改性木粉、改性淀粉、改性黄麻纤维、改性聚丙烯、过氧化二异丙苯、偶氮二甲酰胺、4‑丁二醇酯、蜂蜡、甘油、复合表面活性剂和水。本发明制备的包装材料的力学性能和耐水性能好，满足实际生产要求，原材料成本低、易降解，大大降低了环境污染。

Description

一种高强度复合包装材料及其制备方法
技术领域
本发明属于包装材料技术领域，具体涉及一种高强度复合包装材料及其制备方法。
背景技术
随着科学的进步和人们对环境保护意识的提高，可降解塑料己由最初的添加可降解物质崩裂型塑料发展到现在的可完全生物降解塑料，即基体不再是聚乙烯、聚苯乙烯等不可降解塑料，而是可完全降解的聚乙烯醇、聚乳酸、聚羟基丁酸酯和聚己内酰胺等。
申请号为CN200910027113.X公开了一种聚乙烯醇基涂膜保鲜包装新材料及制备工艺，包括新材料的浓度配比为：聚乙烯醇与水为3-8%，硬脂酸与水为1-3%，戊二醛与水为0.35-0.45，聚乙烯醇在常温条件下浸泡2小时、加热溶解，硬脂酸溶于95%乙醇中，加热溶解；当二者的温度都达到85℃以上时混合反应3-lOmin，然后加入戊二醛在85℃下反应30-5Omin，调节pH值4-6.5，制成聚乙烯醇基保鲜复合涂膜材料。该制备方法采用戊二醛作硬脂酸和聚乙烯醇二元基质的交联剂，交联反应得到的聚乙烯醇基涂膜保鲜包装新材料能显著降低聚乙烯醇基成膜后的透水率，提高了耐水性，且产生较强的抗菌性，但该工艺制得的包装材料具有不可降解性，无疑会产生大量的垃圾，造成环境污染，给人们的生活带来了不便，同时该制备方法制得的产品力学性能和耐水性能都不是很好。发明专利ZL200910027113.X“聚乙烯醇基涂膜保鲜包装新材料及制备工艺”，采用戊二醛作PVA和硬脂酸二元基质的交联剂进行交联复合，得到的PVA基涂膜包装新材料虽然能显著降低材料成膜后的透湿率，但商业应用其透湿率仍然较高而影响其在食品包装上的应用效果。专利ZL200810155224.4“传统禽蛋产品复合纳米材料涂膜保鲜方法”采用纳米SiO2对聚乙烯醇基包装材料作进一步改性，其透湿率等性能指标有进一步提高，但纳米SiO2改性没有抑菌保鲜效果；发明专利201110295983.2：“一种聚乙烯醇基复合涂膜保鲜包装材料纳米TiO2功能改性方法”，其TiO2必须在紫外光催化条件下才能激发自由基产生抑菌保鲜功能，由于聚乙烯醇能阻隔紫外光，因此，聚乙烯醇基复合涂膜保鲜包装材料纳米TiO2功能改性方法在食品包装实际应用时难以产生抑菌保鲜功能。同时，PVA基涂膜包装材料成膜后的透湿率对包装食品的货架保鲜期有显著影响。发明专利201210073906“纳米TiO2-SiO2组合改性的PVA-液体石蜡复合涂膜保鲜包装材料及其制备方法”在PVA中加入疏水性物质液体石蜡从而提高了膜材料的阻湿性。
综上所述，需要一种更好的包装材料，来改善现有技术的不足，从而推动包装材料行业的发展。
发明内容
本发明的目的是提供一种高强度复合包装材料及其制备方法，本发明制备的包装材料的力学性能和耐水性能好，满足实际生产要求，原材料成本低、易降解，大大降低了环境污染。
本发明提供了如下的技术方案：
一种高强度复合包装材料，包括以下重量份的原料：改性木粉25-29份、改性淀粉18-24份、改性黄麻纤维19-24份、改性聚丙烯15-22份、过氧化二异丙苯9-13份、偶氮二甲酰胺8-14份、4-丁二醇酯9-15份、蜂蜡12-17份、甘油12-16份、复合表面活性剂7-11份和水12-15份。
优选的，所述包装材料包括以下重量份的原料：改性木粉27-29份、改性淀粉18-22份、改性黄麻纤维21-24份、改性聚丙烯15-20份、过氧化二异丙苯11-13份、偶氮二甲酰胺12-14份、4-丁二醇酯9-13份、蜂蜡15-17份、甘油14-16份、复合表面活性剂8-11份和水13-15份。
优选的，所述包装材料包括以下重量份的原料：改性木粉28份、改性淀粉21份、改性黄麻纤维23份、改性聚丙烯19份、过氧化二异丙苯12份、偶氮二甲酰胺13份、4-丁二醇酯11份、蜂蜡16份、甘油15份、复合表面活性剂10份和水14份。
一种高强度复合包装材料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将改性淀粉兑水搅拌均匀，再加入改性聚丙烯，导入反应釜中，升温至56-58℃，搅拌反应0.8-1.2h，反应结束，冷却至常温后，得到混合物一；
b、将改性木粉、改性黄麻纤维导入高速剪切机中，剪切8-12min，再与偶氮二甲酰胺、4-丁二醇酯和蜂蜡一同导入混料机中，升温至85-92℃，搅拌反应25-30min，得到混合物二；
c、向混合物二中加入过氧化二异丙苯、复合表面活性剂，置于超声波下分散处理15-18min，得到混合物三；
d、将混合物一、混合物三和甘油一同导入挤出机中，熔融挤出，再吹塑成型，即可得到成品。
优选的，所述步骤a的改性淀粉的制备方法为：将高碘酸钠完全溶解于蒸馏水中，再加入玉米淀粉，置于55-60℃下加热并搅拌反应2-2.4h，反应结束后，过滤，将滤渣用蒸馏水洗涤3-5次，再用丙酮洗涤3-5次，干燥后，即可得到改性淀粉。
优选的，所述步骤a的改性淀粉的制备方法为：将高碘酸钠完全溶解于蒸馏水中，再加入玉米淀粉，置于58℃下加热并搅拌反应2.2h，反应结束后，过滤，将滤渣用蒸馏水洗涤3次，再用丙酮洗涤5次，干燥后，即可得到改性淀粉。
优选的，所述步骤a的改性聚丙烯的制备方法为：将聚丙烯、碱式硫酸镁晶须、环磷酰胺和对羟基苯丙酮混合导入反应釜中，在82-86℃下加热并搅拌15-20min，再导入挤出机中，在175-185℃下熔融共混并造粒，即可得到改性聚丙烯。
优选的，所述步骤a的改性聚丙烯的制备方法为：将聚丙烯、碱式硫酸镁晶须、环磷酰胺和对羟基苯丙酮混合导入反应釜中，在85℃下加热并搅拌17min，再导入挤出机中，在180℃下熔融共混并造粒，即可得到改性聚丙烯。
优选的，所述步骤b的改性木粉的制备方法为：将木质纤维粉碎至过200目筛，加入硫酸二甲酯和聚乙二醇，置于高压反应容器中，在6MPa压力下，反应38min，即可得到改性木粉。
优选的，所述步骤b的改性黄麻纤维的制备方法为：将黄麻纤维用蒸馏水洗涤，然后置于1.2mol/L氢氧化钠溶液中浸泡12h，再用蒸馏水洗涤呈中性，干燥后，即可得到改性黄麻纤维。
本发明的有益效果是：
本发明制备的包装材料的力学性能和耐水性能好，满足实际生产要求，原材料成本低、易降解，大大降低了环境污染。
本发明中的改性淀粉的制备，采用玉米淀粉作为原料，无污染，且成本低，原材料易于获取，且经过改性后的玉米淀粉，其黏度更高，可提高成品包装材料的拉伸强度，并且玉米淀粉为天然高分子材料，环保、无毒、无污染，易于降解。
本发明中的改性聚丙烯的制备方法，通过碱式硫酸镁晶须、环磷酰胺、对羟基苯丙酮对聚丙烯粒子进行改性，有利于提高聚丙烯的耐老化性能，再配合改性木粉，可以提高成分在混合体系中的扩散性、渗透性。
本发明中的改性木粉和改性黄麻纤维，将木质纤维和黄麻纤维改性后，可大大的提高二者亲和力、结合强度高和相容性，从而增强成品包装材料的拉伸强度。
具体实施方式
实施例1
一种高强度复合包装材料，包括以下重量份的原料：改性木粉25份、改性淀粉24份、改性黄麻纤维24份、改性聚丙烯15份、过氧化二异丙苯13份、偶氮二甲酰胺8份、4-丁二醇酯9份、蜂蜡17份、甘油12份、复合表面活性剂7份和水12份。
一种高强度复合包装材料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将改性淀粉兑水搅拌均匀，再加入改性聚丙烯，导入反应釜中，升温至58℃，搅拌反应0.8h，反应结束，冷却至常温后，得到混合物一；
b、将改性木粉、改性黄麻纤维导入高速剪切机中，剪切12min，再与偶氮二甲酰胺、4-丁二醇酯和蜂蜡一同导入混料机中，升温至85℃，搅拌反应25min，得到混合物二；
c、向混合物二中加入过氧化二异丙苯、复合表面活性剂，置于超声波下分散处理15min，得到混合物三；
d、将混合物一、混合物三和甘油一同导入挤出机中，熔融挤出，再吹塑成型，即可得到成品。
步骤a的改性淀粉的制备方法为：将高碘酸钠完全溶解于蒸馏水中，再加入玉米淀粉，置于60℃下加热并搅拌反应2.4h，反应结束后，过滤，将滤渣用蒸馏水洗涤5次，再用丙酮洗涤3次，干燥后，即可得到改性淀粉。
步骤a的改性聚丙烯的制备方法为：将聚丙烯、碱式硫酸镁晶须、环磷酰胺和对羟基苯丙酮混合导入反应釜中，在86℃下加热并搅拌15min，再导入挤出机中，在175℃下熔融共混并造粒，即可得到改性聚丙烯。
步骤b的改性木粉的制备方法为：将木质纤维粉碎至过200目筛，加入硫酸二甲酯和聚乙二醇，置于高压反应容器中，在6MPa压力下，反应38min，即可得到改性木粉。
步骤b的改性黄麻纤维的制备方法为：将黄麻纤维用蒸馏水洗涤，然后置于1.2mol/L氢氧化钠溶液中浸泡12h，再用蒸馏水洗涤呈中性，干燥后，即可得到改性黄麻纤维。
实施例2
一种高强度复合包装材料，包括以下重量份的原料：改性木粉27份、改性淀粉18份、改性黄麻纤维24份、改性聚丙烯15份、过氧化二异丙苯13份、偶氮二甲酰胺14份、4-丁二醇酯9份、蜂蜡17份、甘油16份、复合表面活性剂8份和水15份。
一种高强度复合包装材料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将改性淀粉兑水搅拌均匀，再加入改性聚丙烯，导入反应釜中，升温至58℃，搅拌反应0.8h，反应结束，冷却至常温后，得到混合物一；
b、将改性木粉、改性黄麻纤维导入高速剪切机中，剪切8min，再与偶氮二甲酰胺、4-丁二醇酯和蜂蜡一同导入混料机中，升温至92℃，搅拌反应30min，得到混合物二；
c、向混合物二中加入过氧化二异丙苯、复合表面活性剂，置于超声波下分散处理15min，得到混合物三；
d、将混合物一、混合物三和甘油一同导入挤出机中，熔融挤出，再吹塑成型，即可得到成品。
步骤a的改性淀粉的制备方法为：将高碘酸钠完全溶解于蒸馏水中，再加入玉米淀粉，置于60℃下加热并搅拌反应2.4h，反应结束后，过滤，将滤渣用蒸馏水洗涤3次，再用丙酮洗涤5次，干燥后，即可得到改性淀粉。
步骤a的改性聚丙烯的制备方法为：将聚丙烯、碱式硫酸镁晶须、环磷酰胺和对羟基苯丙酮混合导入反应釜中，在86℃下加热并搅拌15min，再导入挤出机中，在175℃下熔融共混并造粒，即可得到改性聚丙烯。
步骤b的改性木粉的制备方法为：将木质纤维粉碎至过200目筛，加入硫酸二甲酯和聚乙二醇，置于高压反应容器中，在6MPa压力下，反应38min，即可得到改性木粉。
步骤b的改性黄麻纤维的制备方法为：将黄麻纤维用蒸馏水洗涤，然后置于1.2mol/L氢氧化钠溶液中浸泡12h，再用蒸馏水洗涤呈中性，干燥后，即可得到改性黄麻纤维。
实施例3
一种高强度复合包装材料，包括以下重量份的原料：改性木粉28份、改性淀粉21份、改性黄麻纤维23份、改性聚丙烯19份、过氧化二异丙苯12份、偶氮二甲酰胺13份、4-丁二醇酯11份、蜂蜡16份、甘油15份、复合表面活性剂10份和水14份。
一种高强度复合包装材料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将改性淀粉兑水搅拌均匀，再加入改性聚丙烯，导入反应釜中，升温至56℃，搅拌反应1.2h，反应结束，冷却至常温后，得到混合物一；
b、将改性木粉、改性黄麻纤维导入高速剪切机中，剪切12min，再与偶氮二甲酰胺、4-丁二醇酯和蜂蜡一同导入混料机中，升温至85℃，搅拌反应25min，得到混合物二；
c、向混合物二中加入过氧化二异丙苯、复合表面活性剂，置于超声波下分散处理18min，得到混合物三；
d、将混合物一、混合物三和甘油一同导入挤出机中，熔融挤出，再吹塑成型，即可得到成品。
步骤a的改性淀粉的制备方法为：将高碘酸钠完全溶解于蒸馏水中，再加入玉米淀粉，置于58℃下加热并搅拌反应2.2h，反应结束后，过滤，将滤渣用蒸馏水洗涤3次，再用丙酮洗涤5次，干燥后，即可得到改性淀粉。
步骤a的改性聚丙烯的制备方法为：将聚丙烯、碱式硫酸镁晶须、环磷酰胺和对羟基苯丙酮混合导入反应釜中，在85℃下加热并搅拌17min，再导入挤出机中，在180℃下熔融共混并造粒，即可得到改性聚丙烯。
步骤b的改性木粉的制备方法为：将木质纤维粉碎至过200目筛，加入硫酸二甲酯和聚乙二醇，置于高压反应容器中，在6MPa压力下，反应38min，即可得到改性木粉。
步骤b的改性黄麻纤维的制备方法为：将黄麻纤维用蒸馏水洗涤，然后置于1.2mol/L氢氧化钠溶液中浸泡12h，再用蒸馏水洗涤呈中性，干燥后，即可得到改性黄麻纤维。
对比例1
采用现有技术中的普通包装材料进行检测对比。
检测以上实施例和对比例制备的成品，得到以下检测数据：
表一：
由表一所得的实验数据，可以得出，本发明的制备方法制备的成品的各项性能显著优异于现有技术中的普通产品，并且在本发明的实施例3中优选的制备方案，其得到的成品性能最为优异。
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 (10)

1.一种高强度复合包装材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：改性木粉25-29份、改性淀粉18-24份、改性黄麻纤维19-24份、改性聚丙烯15-22份、过氧化二异丙苯9-13份、偶氮二甲酰胺8-14份、4-丁二醇酯9-15份、蜂蜡12-17份、甘油12-16份、复合表面活性剂7-11份和水12-15份。
2.根据权利要求1所述的一种高强度复合包装材料，其特征在于，所述包装材料包括以下重量份的原料：改性木粉27-29份、改性淀粉18-22份、改性黄麻纤维21-24份、改性聚丙烯15-20份、过氧化二异丙苯11-13份、偶氮二甲酰胺12-14份、4-丁二醇酯9-13份、蜂蜡15-17份、甘油14-16份、复合表面活性剂8-11份和水13-15份。
3.根据权利要求1所述的一种高强度复合包装材料，其特征在于，所述包装材料包括以下重量份的原料：改性木粉28份、改性淀粉21份、改性黄麻纤维23份、改性聚丙烯19份、过氧化二异丙苯12份、偶氮二甲酰胺13份、4-丁二醇酯11份、蜂蜡16份、甘油15份、复合表面活性剂10份和水14份。
4.权利要求1-3任一项所述的一种高强度复合包装材料的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
a、将改性淀粉兑水搅拌均匀，再加入改性聚丙烯，导入反应釜中，升温至56-58℃，搅拌反应0.8-1.2h，反应结束，冷却至常温后，得到混合物一；
b、将改性木粉、改性黄麻纤维导入高速剪切机中，剪切8-12min，再与偶氮二甲酰胺、4-丁二醇酯和蜂蜡一同导入混料机中，升温至85-92℃，搅拌反应25-30min，得到混合物二；
c、向混合物二中加入过氧化二异丙苯、复合表面活性剂，置于超声波下分散处理15-18min，得到混合物三；
d、将混合物一、混合物三和甘油一同导入挤出机中，熔融挤出，再吹塑成型，即可得到成品。
5.根据权利要求4所述的一种高强度复合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：将高碘酸钠完全溶解于蒸馏水中，再加入玉米淀粉，置于55-60℃下加热并搅拌反应2-2.4h，反应结束后，过滤，将滤渣用蒸馏水洗涤3-5次，再用丙酮洗涤3-5次，干燥后，即可得到改性淀粉。
6.根据权利要求5所述的一种高强度复合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：将高碘酸钠完全溶解于蒸馏水中，再加入玉米淀粉，置于58℃下加热并搅拌反应2.2h，反应结束后，过滤，将滤渣用蒸馏水洗涤3次，再用丙酮洗涤5次，干燥后，即可得到改性淀粉。
7.根据权利要求4所述的一种高强度复合包装材料的制备方法，其特征在于，所述步骤a的改性聚丙烯的制备方法为：将聚丙烯、碱式硫酸镁晶须、环磷酰胺和对羟基苯丙酮混合导入反应釜中，在82-86℃下加热并搅拌15-20min，再导入挤出机中，在175-185℃下熔融共混并造粒，即可得到改性聚丙烯。
8.根据权利要求7所述的一种高强度复合包装材料的制备方法，其特征在于，所述步骤a的改性聚丙烯的制备方法为：将聚丙烯、碱式硫酸镁晶须、环磷酰胺和对羟基苯丙酮混合导入反应釜中，在85℃下加热并搅拌17min，再导入挤出机中，在180℃下熔融共混并造粒，即可得到改性聚丙烯。
9.根据权利要求4所述的一种高强度复合包装材料的制备方法，其特征在于，所述步骤b的改性木粉的制备方法为：将木质纤维粉碎至过200目筛，加入硫酸二甲酯和聚乙二醇，置于高压反应容器中，在6MPa压力下，反应38min，即可得到改性木粉。
10.根据权利要求4所述的一种高强度复合包装材料的制备方法，其特征在于，所述步骤b的改性黄麻纤维的制备方法为：将黄麻纤维用蒸馏水洗涤，然后置于1.2mol/L氢氧化钠溶液中浸泡12h，再用蒸馏水洗涤呈中性，干燥后，即可得到改性黄麻纤维。
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