CN109836668A - 一种环保型气泡袋材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环保型气泡袋材料及其制备方法，涉及高分子材料技术领域。其技术要点是：一种环保型气泡袋材料，包括如下重量份数的组分：高密度聚乙烯40‑45份；低密度聚乙烯20‑25份；谷蛋白6‑10份；纤维素醚4‑6份；润滑剂8‑10份；交联剂3‑6份；硬脂酸盐1‑3份；碳纤维管1‑5份。本发明具有不受光照影响、易降解的优点，且提高了气泡袋材料的机械性能。

Description

一种环保型气泡袋材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，更具体地说，它涉及一种环保型气泡袋材料及其制备方法。

背景技术

伴随生活节奏的加快，社会生活正向便利化、卫生化发展。气泡袋包装产品频繁地进入人们的日常生活。这些使用方便、价格低廉的包装材料的出现给人们的生活带来了诸多便利。但是，这些包装材料在使用后造成白色污染,形成环境危害。其中，聚乙烯作为最重要的塑料原料，其制品广泛应用于气泡袋及其他包装材料等领域。然而其对环境的污染问题也随之凸显。因此对聚乙烯进行改性使其变为可降解性材料减少对环境产生的负荷，具有十分重大的现实意义。

在公开号为CN106750711A的中国发明专利中公开了一种降解率高的光降解塑料材料，所示降解率高的光降解塑料材料包括内层材料和外层材料，所述外层材料覆盖在所述内层材料表面；所述内层材料按重量份计包括以下材料组份：7042线性聚乙烯72～77份，7042H线性聚乙烯22～37份，2426H低密度聚乙烯13～17份，401G茂金属22～27份，高透明防雾剂5～8份，PE爽滑剂1～2份，5301高密度聚乙烯23～28份，700F高密度聚乙烯23～28份，P001光降解剂2～5份；所述外层材料按重量份计包括以下材料组份：7042线性聚乙烯48～52份，7042H线性聚乙烯48～52份，2426H低密度聚乙烯10～15份。

上述专利存在的问题在于：在光照较弱的地区，光降解塑料的降解度明显较低，并不能达到对环境无污染的效果，另一方面，塑料材料丢弃在野外时，随着时间常常会被其他垃圾掩埋，使其得不到足够的光照，从而导致光降级率降低，如果把光降解塑料做得很薄又存在容易变形撕裂的技术缺陷以及机械强度较弱等问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的一在于提供一种环保型气泡袋材料，其具有不受光照影响、易降解的优点。

本发明的目的二在于提供一种环保型气泡袋材料的制备方法，该方法制备的气泡袋材料具有不受光照影响、易降解的优点。

为实现上述目的一，本发明提供了如下技术方案：

一种环保型气泡袋材料，包括如下重量份数的组分：

高密度聚乙烯40-45份；

低密度聚乙烯20-25份；

谷蛋白6-10份；

纤维素醚4-6份；

润滑剂8-10份；

交联剂3-6份；

硬脂酸盐1-3份；

碳纤维管1-5份。

进一步优选为，还包括淀粉接枝丙烯酸类树脂3-5份。

进一步优选为，所述硬脂酸盐选自硬脂酸锌、硬脂酸铁、硬脂酸钙中的任意一种。

进一步优选为，所述润滑剂为氧化聚乙烯蜡、石蜡、聚乙烯蜡中的任意一种。

进一步优选为，所述纤维素醚选自羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素中的任意一种。

进一步优选为，所述交联剂为过氧化二异丙苯、三亚乙基四胺、三聚异氰酸三烯丙酯中的任意一种。

为实现上述目的二，本发明提供了如下技术方案：

一种环保型气泡袋材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，将高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、谷蛋白、纤维素醚、硬脂酸盐混合均匀，再加入交联剂、碳纤维管，升温至80-90℃，加入润滑剂，再次搅拌混合均匀，得到混合料；

步骤二，将混合料投入双螺杆挤出机的料斗，熔融，挤出，冷却，切粒，得到环保型气泡袋材料。

进一步优选为，所述双螺杆挤出机的挤出温度为140-150℃。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明通过添加纤维素醚，纤维素醚的降解方式有酸降解、碱降解、氧化降解、机械降解、热降解和光化学降解，在光照较弱时纤维素醚吸水溶胀后可加快水解速度，有利于微生物生长繁殖，谷蛋白为微生物生长繁殖提供能量，硬脂酸盐除了作为润滑剂之外，其包含的金属离子可作为纤维素醚降解的催化剂，金属离子可以加速纤维素醚分子链的断裂，极大提高了聚乙烯的可降解性能，使得获得的聚乙烯塑料能够很好的降解，环保性好；

(2)由于本发明的材料易吸水，会影响材料的机械性能和寿命，因此，添加蜡类润滑剂，加工时蜡类润滑剂起到润滑作用的同时，在材料表面形成疏水层，当材料被丢弃到野外时，疏水层受外界因素被破坏后，具有高吸水性的淀粉接枝丙烯酸类树脂迅速吸收外界的水分，加快微生物生长繁殖，促进纤维素醚的降解；

(3)本发明通过加入碳纤维管和交联剂，碳纤维管具有强度高、寿命长、耐腐蚀，质量轻、低密度等优点，交联剂能够改善各组分的相容性，显著提高气泡袋材料的机械性能。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明进行详细描述。

实施例1：一种环保型气泡袋材料，包括如下重量份数的组分：

高密度聚乙烯40份；

低密度聚乙烯25份；

谷蛋白10份；

纤维素醚6份；

润滑剂10份；

硬脂酸盐3份；

交联剂3份；

碳纤维管1份；

其中，纤维素醚是羟丙基甲基纤维素，润滑剂是氧化聚乙烯蜡，硬脂酸盐是硬脂酸锌，交联剂是过氧化二异丙苯。

一种环保型气泡袋材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，将高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、谷蛋白、纤维素醚、硬脂酸盐混合均匀，再加入交联剂、碳纤维管，升温至80℃，加入润滑剂，再次搅拌混合均匀，得到混合料；

步骤二，将混合料投入双螺杆挤出机的料斗，熔融，挤出，冷却，切粒，得到环保型气泡袋材料，双螺杆挤出机的挤出温度区间为140-150℃。

实施例2-5：一种环保型气泡袋材料，与实施例1的不同之处在于，各组分及其相应的重量份数如表1所示。

表1实施例2-5中各组分及其重量份数

实施例6：一种环保型气泡袋材料，与实施例1的不同之处在于，还包括还包括淀粉接枝丙烯酸类树脂3份；且步骤一为：将高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、谷蛋白、纤维素醚、硬脂酸盐混合均匀，再加入交联剂、碳纤维管、淀粉接枝丙烯酸类树脂，混合均匀，升温至80℃，加入润滑剂，再次搅拌混合均匀，得到混合料。

实施例7：一种环保型气泡袋材料，与实施例6的不同之处在于，还包括还包括淀粉接枝丙烯酸类树脂4份。

实施例8：一种环保型气泡袋材料，与实施例6的不同之处在于，还包括还包括淀粉接枝丙烯酸类树脂5份。

实施例9：一种环保型气泡袋材料，与实施例1的不同之处在于，硬脂酸盐是硬脂酸铁。

实施例10：一种环保型气泡袋材料，与实施例1的不同之处在于，硬脂酸盐是硬脂酸钙。

实施例11：一种环保型气泡袋材料，与实施例1的不同之处在于，润滑剂是石蜡。

实施例12：一种环保型气泡袋材料，与实施例1的不同之处在于，润滑剂是聚乙烯蜡。

实施例13：一种环保型气泡袋材料，与实施例1的不同之处在于，纤维素醚是羟乙基纤维素。

实施例14：一种环保型气泡袋材料，与实施例1的不同之处在于，纤维素醚是羧甲基纤维素。

实施例15：一种环保型气泡袋材料，与实施例1的不同之处在于，交联剂是三亚乙基四胺。

实施例16：一种环保型气泡袋材料，与实施例1的不同之处在于，交联剂是三聚异氰酸三烯丙酯。

对比例1：一种环保型气泡袋材料，与实施例1的不同之处在于，未添加谷蛋白。

对比例2：一种环保型气泡袋材料，与实施例1的不同之处在于，未添加羟丙基甲基纤维素。

对比例3：一种环保型气泡袋材料，与实施例1的不同之处在于，未添加硬脂酸锌。

对比例4：一种环保型气泡袋材料，与实施例1的不同之处在于，未添加硬脂酸锌和谷蛋白。

对比例5：一种环保型气泡袋材料，与实施例1的不同之处在于，未添加氧化聚乙烯蜡。

对比例6：采用公开号为CN106750711A的中国发明专利中的实施例1制备光降解塑料材料。

对比例7：一种环保型气泡袋材料，与实施例1的不同之处在于，未添加交联剂。

对比例8：一种环保型气泡袋材料，与实施例1的不同之处在于，未添加碳纤维管。

对比例9：一种环保型气泡袋材料，与实施例1的不同之处在于，未添加交联剂和碳纤维管。

试验样品：采用实施例1-16中获得的气泡袋材料制成薄膜，作为试验样品1-18，采用对比例1-9中获得的气泡袋材料和光降解塑料材料制成薄膜，作为对照样品1-9。

试验一机械性能测试试验方法：将试验样品1-16和对照样品1-9分别在纵向和横向方向裁成尺寸为20mm×4mm×0.025mm的哑铃形，根据ASTMD 882-2010进行测试，拉伸速率为50mm/min，薄膜的直角撕裂测试横向与纵向分别根据QB/T1130-1991进行测试，测试速度为200mm/min，每组测试4个平行样，取平均值，测试结果如表2。

试验结果及分析：试验样品1-16和对照样品1-9的机械性能测试结果如表2所示。由表2可知，试验样品1-16的拉伸强度、断裂伸长率和撕裂强度均与对照样品6相差不大，而且大部分试验样品的性能优于对照样品6，说明本发明虽然加入了易降解的谷蛋白和纤维素醚，但是并未影响样品的机械性能；试验样品1与对照样品7-9相比，对照样品7和8在分别加入交联剂和碳纤维管后，机械性能大幅度提升，且试验样品1的增加值大于对照样品7和8的和，说明碳纤维管和交联剂配合使用，协同增效，显著提升材料的机械性能。

表2试验样品1-16和对照样品1-9的机械性能测试结果

试验二 降解性能测试

试验方法：将试验样品1-16和对照样品1-9裁剪成4mm×4mm的样品，于40℃真空烘箱内干燥至恒重，称量记录样品的初始质量m0，将样品用单层纱布包好，标记编号，埋入自然环境中深约20cm的土壤中,45天后取出样品，依次用自来水、75％(体积分数)的乙醇、蒸馏水冲洗样品表面，然后在40℃真空烘箱中干燥至恒重，记录降解后样品的质量m，样品降解质量损失率＝[(m0-m)/m0]*100％，各样品的降解质量损失率如表3所示。

试验结果及分析：试验样品1-16和对照样品1-9的降解性能测试结果如表3所示。由表3可知，试验样品1-16在自然环境中土壤掩埋45天后的降解率在79.2％以上，说明极大部分在土壤的微生物作用下自然降解了，本发明制备得到的气泡袋材料降解能力强；试验样品1与对照样品1-9单独对比可知，在分别加入淀粉接枝丙烯酸类树脂、谷蛋白、纤维素醚和硬脂酸盐后，试验样品1的降解质量损失率大幅提高；与对照样品4相比，在同时加入硬脂酸盐和谷蛋白时，试验样品1的降解质量损失率的增加值大于对照样品1和3的和，说明谷蛋白和硬脂酸盐加入后，协同增效，显著提高材料的降解性能。

表3试验样品1-16和对照样品1-9的降解性能测试结果

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种环保型气泡袋材料，其特征在于，包括如下重量份数的组分：

高密度聚乙烯40-45份；

低密度聚乙烯20-25份；

谷蛋白6-10份；

纤维素醚4-6份；

润滑剂8-10份；

交联剂3-6份；

硬脂酸盐1-3份；

碳纤维管1-5份。

2.根据权利要求1所述的一种环保型气泡袋材料，其特征在于，还包括淀粉接枝丙烯酸类树脂3-5份。

3.根据权利要求1所述的一种环保型气泡袋材料，其特征在于，所述硬脂酸盐选自硬脂酸锌、硬脂酸铁、硬脂酸钙中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的一种环保型气泡袋材料，其特征在于，所述润滑剂为氧化聚乙烯蜡、石蜡、聚乙烯蜡中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的一种环保型气泡袋材料，其特征在于，所述纤维素醚选自羟丙基甲基纤维素、 羟乙基纤维素、羧甲基纤维素中的任意一种。

6.根据权利要求1所述的一种环保型气泡袋材料，其特征在于，所述交联剂为过氧化二异丙苯、三亚乙基四胺、三聚异氰酸三烯丙酯中的任意一种。

7.一种环保型气泡袋材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，将高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、谷蛋白、纤维素醚、硬脂酸盐混合均匀，再加入交联剂、碳纤维管，升温至80-90℃，加入润滑剂，再次搅拌混合均匀，得到混合料；

步骤二，将混合料投入双螺杆挤出机的料斗，熔融，挤出，冷却，切粒，得到环保型气泡袋材料。

8.根据权利要求7所述的一种环保型气泡袋材料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的挤出温度为140-150℃。