CN109762314A - 一种可生物降解的发泡材料及利用其制造耐热发泡餐盒的方法 - Google Patents

一种可生物降解的发泡材料及利用其制造耐热发泡餐盒的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种可生物降解的发泡材料及利用其制造耐热发泡餐盒的方法，本发明的可生物降解的发泡材料，按质量份数包括以下材料：聚乳酸：100；扩链剂：0.1‑5；交联剂：0.1‑5；抗氧剂：0.1‑5；其它助剂：0.1‑5。本发明技术方案，具有解决聚乳酸耐热性差、交联聚乳酸加工性能差的问题，同时保持了所述耐热发泡餐盒的可生物降解性能的技术效果。

Description

一种可生物降解的发泡材料及利用其制造耐热发泡餐盒的 方法
技术领域
本发明涉及一种可生物降解的发泡材料及利用其制造耐热发泡餐盒的方法。
背景技术
随着餐饮业及外卖业的不断发展，饮食包装材料已形成了巨大规模的产业链，而且在此领域聚苯乙烯、聚丙烯等不可再生石油基高分子材料的大量使用导致严重的生态环境的破坏，人类社会可持续发展面临着前所未有的严峻挑战。聚乳酸(PLA,Polylacticacid)作为最典型的生物基高分子材料，不仅来源于可再生的植物资源，而且在自然条件下可生物降解为无毒无害的二氧化碳和水。然而，聚乳酸属于线性聚酯，分子结构中支链及其缠结点少，熔体强度低，耐热性及可发性差，不能直接作为耐热发泡餐盒的材料。提高聚乳酸熔体强度及耐热性的方法主要有共混、成核、纳米复合及纤维复合等物理改性和共聚、支化、扩链、交联等化学改性。本发明首先通过聚乳酸的扩链提高其熔体强度，提升其发泡性能。同时，可通过聚乳酸的交联提升其耐热性，但是交联后聚乳酸交联分子链的转动及平动都受极大的限制，流动性差，其加工性能变差。
发明内容
基于上述问题，本发明提供一种可生物降解的发泡材料及利用其制造耐热发泡餐盒的方法。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种可生物降解的发泡材料，按质量份数包括以下材料：
聚乳酸：100；
扩链剂：0.1-5；
交联剂：0.1-5；
抗氧剂：0.1-5；
其它助剂：0.1-5。可选的，所述其它助剂可包括润滑剂、流动改性剂等。
本发明进一步设置，所述聚乳酸的熔体流动速率为3-100g/10min(210℃/2.16kg)，L-LA纯度大于70％。
本发明进一步设置，所述扩链剂选自含有环氧官能团的共聚物，所述含有环氧官能团的共聚物为乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯、乙烯-马来酸酐-甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯中的至少一种。
本发明进一步设置，所述交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯、三甲代烯丙基异氰酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三缩水甘油基三聚异氰酸酯中的至少一种。
本发明进一步设置，所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、4.4′二(α,α二甲基苄基二苯胺)、N-苯基-N′-异丙基-对苯二胺、氢化喹啉混合物、N.N′-二(1，4-二甲基戊基)-对苯二胺、N-苯基-N′-(对-甲苯磺酰基)-对苯二胺、三(2,6-二-叔对丁基苯基)亚磷酸酯中至少一种。
本发明的另一目的在于，提供一种用上述可生物降解的发泡材料制备可生物降解的发泡片的方法，以超临界二氧化碳为发泡剂，利用双螺杆挤出发泡机将上述发泡材料连续挤出发泡既得可生物降解的发泡片。
本发明的又一目的在于，提供一种用上述方法制得的可生物降解的发泡片制备耐热发泡餐盒的方法，将所述可生物降解的发泡片热成型为发泡餐盒，所述发泡餐盒通过辐射，使其中的交联剂交联聚乳酸，提高所述发泡餐盒的耐热性。
本发明进一步设置，所述辐射是利用高能射线γ射线或电子束照射。
本发明进一步设置，所述电子束辐射的吸收剂量为1～300kGy。
本发明的再一目的在于，提供一种耐热发泡餐盒的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将按质量份数配比，按质量份数准备一下原料：
聚乳酸：100；
扩链剂：0.1-5；
交联剂：0.1-5；
抗氧剂：0.1-5；
其它助剂：0.1-5；
(2)将上述原料在高速混料机中混配均匀；
(3)以超临界二氧化碳为发泡剂，利用双螺杆发泡挤出机连续发泡挤出可生物降解发泡材料既得可生物降解的发泡片；
(4)将上述可生物降解的发泡片热成型为发泡餐盒；
(5)将上述发泡餐盒通过电子束辐射。
本发明具有以下效果：该发泡材料主要由90％以上的聚乳酸、扩链剂、交联剂、抗氧剂、其它助剂等组成，通过后制程得到的发泡餐盒辐射交联，提高了所述发泡餐盒的耐热性，交联聚乳酸的生物降解速度变缓慢，但仍可被降解为二氧化碳和水。本发明首先通过所述聚乳酸的扩链提高其熔体强度，提升其发泡性能。同时，可通过所述聚乳酸的交联提升其耐热性，但是交联后聚乳酸交联分子链的转动及平动都受极大的限制，流动性差，其加工性能变差。有鉴于此，本发明开发先加工成型后交联的技术，解决所述聚乳酸耐热性差、交联聚乳酸加工性能差的问题，同时保持了所述耐热发泡餐盒的可生物降解性能。本发明的食品容器主要包括但并不限于水杯、咖啡杯、快餐盒、餐盘类、碗类等。
附图说明
图1为本发明实施例发泡餐盒制备反应示意图。
具体实施方式
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
实施例1
1)可生物降解发泡材料的配方为(按质量份数)：
聚乳酸(8052D,美国NatureWorks)：100；
扩链剂(S-MA-GMA,ADR 4370,德国BASF)：0.8
三烯丙基异氰脲酸酯：0.6；
四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯：0.2；
其它助剂：0.5。
2)可生物降解发泡片的制备过程
先将聚乳酸在80℃干燥器中烘干10h，然后将聚乳酸、ADR 4370、三烯丙基异氰脲酸酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯及其它助剂按上述质量分数加入到高速混料机中混配均匀，以超临界二氧化碳为发泡剂，利用双螺杆发泡挤出机连续挤出发泡所述混合料，既得所述可生物降解的发泡片。
3)将上述可生物降解的发泡片热成型加工为发泡餐盒；
4)上述发泡餐盒通过吸收剂量为20kGy电子束辐射，制造本发明的耐热发泡餐盒，其制备反应示意图见附图-1。
实施例2
1)可生物降解发泡材料的配方为(按质量份数)：
聚乳酸(8052D,美国NatureWorks)：100；
扩链剂(S-MA-GMA,ADR 4370,德国BASF)：0.8
三烯丙基异氰脲酸酯：0.1；
四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯：0.2；
其它助剂：0.5。
2)可生物降解发泡片的制备过程
先将聚乳酸在80℃干燥器中烘干10h，然后将聚乳酸、ADR 4370、三烯丙基异氰脲酸酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯及其它助剂按上述质量分数加入到高速混料机中混配均匀，以超临界二氧化碳为发泡剂，利用双螺杆发泡挤出机连续挤出发泡所述混合料，既得所述可生物降解的发泡片。
3)将上述可生物降解的发泡片热成型加工为发泡餐盒；
4)上述发泡餐盒通过吸收剂量为100kGy电子束辐射，制造本发明的耐热发泡餐盒，其制备反应示意图见附图-1。
实施例3
1)可生物降解发泡材料的配方为(按质量份数)：
聚乳酸(8052D,美国NatureWorks)：100；
扩链剂(S-MA-GMA,ADR 4370,德国BASF)：0.8
三烯丙基异氰脲酸酯：5；
四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯：0.2；
其它助剂：0.5。
2)可生物降解发泡片的制备过程
先将聚乳酸在80℃干燥器中烘干10h，然后将聚乳酸、ADR 4370、三烯丙基异氰脲酸酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯及其它助剂按上述质量分数加入到高速混料机中混配均匀，以超临界二氧化碳为发泡剂，利用双螺杆发泡挤出机连续挤出发泡所述混合料，既得所述可生物降解的发泡片。
3)将上述可生物降解的发泡片热成型加工为发泡餐盒；
4)上述发泡餐盒通过吸收剂量为5kGy电子束辐射，制造本发明的耐热发泡餐盒，其制备反应示意图见附图-1。
对比例1
在实施例1中，除了所述发泡餐盒不通过电子束辐射之外，其它条件与实施例1相同。
对比例2：
食品容器为市销的聚苯乙烯发泡餐盒。
性能测验
实验条件：热水温度为90-100℃，时间为30min；
主要测定参数：观察玻璃板或平板上是否有渗出的水印；
判断表征：每个样品测定5个发泡餐盒，若有1个发泡餐盒出现渗漏现象，则判断发泡餐盒的耐热性不合格。
3)实验结果
实例 耐热性
对比例－1 不合格
对比例－2 合格
实施例－1 合格
实施例－2 合格
实施例－3 合格

Claims (10)

1.一种可生物降解的发泡材料，其特征在于：按质量份数包括以下材料：
聚乳酸：100；
扩链剂：0.1-5；
交联剂：0.1-5；
抗氧剂：0.1-5；
其它助剂：0.1-5。
2.根据权利要求1所述的可生物降解的发泡材料，其特征在于：所述聚乳酸的熔体流动速率为3-100g/10min(210℃/2.16kg)，L-LA纯度大于70％。
3.根据权利要求1所述的可生物降解的发泡材料，其特征在于：所述扩链剂选自含有环氧官能团的共聚物，所述含有环氧官能团的共聚物为乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯、乙烯-马来酸酐-甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的可生物降解的发泡材料，其特征在于：所述交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯、三甲代烯丙基异氰酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三缩水甘油基三聚异氰酸酯中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的可生物降解的发泡材料，其特征在于：所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、4.4′二(α,α二甲基苄基二苯胺)、N-苯基-N′-异丙基-对苯二胺、氢化喹啉混合物、N.N′-二(1，4-二甲基戊基)-对苯二胺、N-苯基-N′-(对-甲苯磺酰基)-对苯二胺、三(2,6-二-叔对丁基苯基)亚磷酸酯中至少一种。
6.一种用权利要求1-5任意一项所述的可生物降解的发泡材料制备可生物降解的发泡片的方法，其特征在于：以超临界二氧化碳为发泡剂，利用双螺杆挤出发泡机将上述发泡材料连续挤出发泡既得可生物降解的发泡片。
7.一种用权利要求6所述方法制得的可生物降解的发泡片制备耐热发泡餐盒的方法，其特征在于：将所述可生物降解的发泡片热成型为发泡餐盒，所述发泡餐盒通过辐射，使其中的交联剂交联聚乳酸，提高所述发泡餐盒的耐热性。
8.根据权要求7所述的制备耐热发泡餐盒的方法，其特征在于：所述辐射是利用高能射线γ射线或电子束照射。
9.根据权要求8所述的制备耐热发泡餐盒的方法，其特征在于：所述电子束辐射的吸收剂量为1～300kGy。
10.一种耐热发泡餐盒的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将按质量份数配比，按质量份数准备一下原料：
聚乳酸：100；
扩链剂：0.1-5；
交联剂：0.1-5；
抗氧剂：0.1-5；
其它助剂：0.1-5；
(2)将上述原料在高速混料机中混配均匀；
(3)以超临界二氧化碳为发泡剂，利用双螺杆发泡挤出机连续发泡挤出可生物降解发泡材料既得可生物降解的发泡片；
(4)将上述可生物降解的发泡片热成型为发泡餐盒；
(5)将上述发泡餐盒通过电子束辐射。
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