CN110128706B - 一种可降解无规共聚bopp组合物及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可降解的无规共聚BOPP组合物及其应用。该无规共聚BOPP组合物由如下组分制备得到：微晶纤维素和丙烯/乙烯‑1无规共聚BOPP、降解剂、抗粘连剂、爽滑剂、抗静电剂。本发明的可降解组合物的主要成分为微晶纤维素和丙烯/乙烯‑1无规共聚BOPP，通过与降解剂等添加剂混合均匀形成均一的体系，将可降解天然微晶纤维素的优异的生物性能和BOPP材料的高透明性、阻抗性和高拉伸强度的物理性能相结合，制备得到的复合薄膜可在35～44天达到60％的降解率，拉伸性能、雾度、透光率和透气透湿性等阻抗性能均可完全达到烟用薄膜的性能要求，可以广泛应用于卷烟包装领域。

Description

一种可降解无规共聚BOPP组合物及其应用
技术领域
本发明涉及卷烟包装技术领域，更具体地，涉及一种可降解解无规共聚BOPP组合物及其应用。
背景技术
卷烟作为一种特殊的大众消费品，在社会生活中占据了极其重要的位置，卷烟的外包装材料大多使用塑料薄膜，废弃的卷烟包装材料已经成为城市垃圾中的一个重要组成部分，在环保压力日益加剧的情况下，很多国家已经开始可降解卷烟包装材料的研究和开发。目前烟用薄膜烟主要为聚丙烯薄膜为主，聚丙烯薄膜具有强度大，质轻、气体阻隔性好和印刷性能适宜等优点，但BOPP烟膜制品仍存在刚度高，难以降解回收，不可再生的问题。可降解塑料薄膜的开发难度主要是体现在降解能力与薄膜厚度以及透明度的矛盾上面。目前可降解塑料薄膜技术发展比较快，同时商品化产品也比较多，但卷烟包装薄膜是包覆在包装盒的外周，要求隔离水、气味和防止污染盒体，还要具有很好的透明性，可以透过烟膜能让人清晰看见膜内的包装盒，因此要求透明度高，无条纹，无砂眼，还要对水分和香气具有不渗透性，在机械性能上要求热胶着性能强且具有一定地抗拉强度和良好的撕开特性。因为烟膜的特殊性强，现有的可降解塑料薄膜技术更无法直接转用，比如现有技术中公开的可降解薄膜都是在塑料中添加淀粉，而添加淀粉的薄膜透光性差、抗拉强度差，所以根本不能用于包装香烟。现有技术CN108587129公开了一种可降解环保材料，采用了改性淀粉以及含有植物纤维的填料来增加材料的可降解性能和相关机械性能，但是该环保材料因为淀粉等的添加，材料的透明性能收到一定影响，并不能满足烟膜对透明性的要求。
因此，提供一种可以同时达到烟膜要求的物理性能和透明性能且具有很好的降解性的烟用薄膜具有非常重要的意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有烟膜刚度高，降解性能差的缺陷和不足，提供一种可降解无规共聚BOPP组合物，本发明的降解组合物采用可再生，可降解的天然微晶纤维素与丙烯-丁烯无规共聚物为原料制备得到，降低了BOPP烟膜的结构规则性，提高了烟膜在刚性和透明性上的平衡性，且进一步兼顾了材料的再生性。
本发明的另一目的在于提供一种所述可降解的无规共聚BOPP组合物在烟用包装膜中的应用。
本发明的又一目的在于提供一种生物烟膜。
本发明上述目的通过以下技术方案实现：
一种可降解的无规共聚BOPP组合物，所述无规共聚BOPP组合物由如下质量份数的组分制备得到：微晶纤维素和丙烯/乙烯-1无规共聚BOPP100份，降解剂3.0～5.0份、抗粘连剂0.1～0.5份、爽滑剂2.0～3.0份、抗静电剂1.8～3.0份，其中微晶纤维素占微晶纤维素和丙烯/乙烯-1无规共聚BOPP总质量的75～83％，丙烯/乙烯-1无规共聚BOPP占微晶纤维素和丙烯/乙烯-1无规共聚BOPP总质量的17～25％。
本发明的可降解组合物以可再生降解的天然微晶纤维素为主要成分，结合无规共聚BOPP的高透明性、阻抗性和高拉伸强度，充分结合了天然纤维素和聚丙烯材料的优势，且天然纤维素材料的三维大分子空间结构具有很好的渗透性和吸附性，可以有效融合聚丙烯材料和各种添加剂成分，达到均一的混合体系，能够实现各组分性能的综合提升，达到很好的协同作用。
BOPP材料包括均聚集BOPP和无规共聚BOPP材料，相对于均聚BOPP，本发明的丙烯/乙烯-1无规共聚BOPP在聚合时加入了丁烯-1进行共聚，改善了聚丙烯的分子结构和分子量分布，具有结晶速度快，挺度高和透明性好的特性。本发明以丙烯/乙烯-1无规共聚BOPP和微晶纤维素为主要原料制备透明烟膜材料，一方面微晶纤维素具有天然的可再生降解性，生物相容性好，且具有一定的强度和刚性和成膜性，另一方面无规共聚BOPP可以显著提升复合薄膜的透明性、拉伸性能和相关阻抗性能，得到综合性能优异的复合薄膜，满足卷烟包装用薄膜的各项要求。
本发明的可降解组合物将各组分原料制备形成均一的混合体系，可以通过现有的双向拉伸工艺制备得到烟用包装BOPP聚丙烯膜，无需额外的生产设备投入。
本发明所限定的天然微晶纤维素材料和BOPP材料的质量百分比是为了达到烟膜降解性能和物理性能的平衡，BOPP材料过高会导致烟膜降解性能的急剧下降，过低则无法保证烟膜的物理性能，尤其是阻抗性能和透明度，而微晶纤维素的量则对其降解性至关重要，更重要的是这两者的混合比例并不存在明显的线性影响趋势，无法根据各自的性能影响进行单一调控。
本发明的爽滑剂和抗静电剂可以协同作用，保证烟机包装的顺畅性，同时避免在烟剂包装过程中静电的产生，减少烟膜表面的损伤，有利于增加薄膜的表面硬度，提高美观性。本发明的降解剂包括光降解剂和热降解剂，降解剂有助于在烟膜的天然纤维素材料自然分解时促进聚丙烯材料部分的降解，天然纤维素在自身降解的同时也会带来聚丙烯材料等的分解，结合降解剂可以达到更好的烟膜降解效果。
优选地，其中微晶纤维素占微晶纤维素和丙烯/乙烯-1无规共聚BOPP总质量的80～83％，丙烯/乙烯-1无规共聚BOPP占天然纤维素和聚丙烯总质量的17～20％。例如可以为微晶纤维素81％、81％、82％、83％，丙烯/乙烯-1无规共聚BOPP17％、18％、19％、20％。
优选地，其中微晶纤维素占微晶纤维素和丙烯/乙烯-1无规共聚BOPP总质量的81％，丙烯/乙烯-1无规共聚BOPP占微晶纤维素和丙烯/乙烯-1无规共聚BOPP总质量的19％。
优选地，所述丙烯/乙烯-1无规共聚BOPP的雾度为0.8～1.0％。丙烯/乙烯-1无规共聚BOPP的雾度会影响后续制备的微晶纤维素/BOPP复合薄膜的透明性。
优选地，所述丙烯/乙烯-1无规共聚BOPP的等规指数为96～97％。BOPP产品的等规度会影响产品的结晶度和屈服强度，对整体的表面硬度和刚性也有一定的影响，在本发明的等规度范围内的BOPP产品具有很好的熔体强度和熔体流动性，有助于与微晶纤维素混合均匀，也有利于成膜厚度均匀。
优选地，所述丙烯/乙烯-1无规共聚BOPP的拉伸弹性模量为1400～1500MPa，拉伸屈服应力为31～33MPa。BOPP膜的拉伸性能参数可以保证成膜过程的稳定性，有助于减少破膜情况，更有利于成膜和保证其机械强度满足烟用薄膜的需求。
优选地，所述降解剂为所述降解剂为光降解剂和热降解剂的复合降解剂。
光降解剂可以为二茂铁、短碳链取代的二茂铁或二茂铁与硬脂酸盐的混合物。
优选地，所述爽滑剂为硅酮。
优选地，抗静电剂为甘油单硬脂酸酯。
一种上述可降解的无规共聚BOPP组合物在烟用包装膜中的应用也在本发明的保护范围之内。本发明的无规共聚BOPP组合物具有生物可降解性和良好的透明性和物理性能，可充分满足烟用包装膜的材料要求，可广泛应用于新型的环保烟用包装材料领域。
本发明还保护一种生物烟膜，所述生物烟膜中含有上述可降解的无规共聚BOPP组合物。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供了一种可降解的无规共聚BOPP组合物，其主要成分为微晶纤维素和丙烯/乙烯-1无规共聚BOPP，微晶纤维素具有天然可再生性，丙烯/乙烯-1无规共聚BOPP具有良好的成膜拉伸性能和高透明度，通过与降解剂等添加剂混合均匀形成均一的体系，将可降解天然微晶纤维素的优异的生物性能和BOPP材料的高透明性、阻抗性和高拉伸强度的物理性能相结合，制备得到的复合薄膜可在35～44天达到60％的降解率，拉伸强度、断裂伸长率、雾度、透光率和透气透湿性等阻抗性能均可完全达到烟用薄膜的性能要求，可以广泛应用于卷烟包装领域。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非另有说明，本发明实施例采用的原料试剂为常规购买的原料试剂。
实施例1～8
一种可降解的无规共聚BOPP组合物，由表1所示质量份数的组分制备得到，其中微晶纤维素和丙烯/乙烯-1无规共聚BOPP100份。
表1无规共聚BOPP组合物组分
Figure BDA0002034213840000041
Figure BDA0002034213840000051
其中爽滑剂为硅酮，抗静电剂为甘油单硬脂酸酯。
实施例7
一种无规共聚BOPP组合物，由实施例1的质量份数的各组分制备得到，区别在于其中丙烯/乙烯-1无规共聚BOPP的雾度为0.8％。
实施例8
一种无规共聚BOPP组合物，由实施例1的质量份数的各组分制备得到，区别在于其中丙烯/乙烯-1无规共聚BOPP的雾度为1.0％。
实施例9
一种无规共聚BOPP组合物，由实施例1的质量份数的各组分制备得到，区别在于其中丙烯/乙烯-1无规共聚BOPP的等规指数为96％。
实施例10
一种无规共聚BOPP组合物，由实施例1的质量份数的各组分制备得到，区别在于其中丙烯/乙烯-1无规共聚BOPP的拉伸弹性模量为1400，拉伸屈服应力为31。
实施例11
一种无规共聚BOPP组合物，由实施例1的质量份数的各组分制备得到，区别在于其中丙烯/乙烯-1无规共聚BOPP的拉伸弹性模量为1500MPa，拉伸屈服应力为33MPa。
对比例1～6
一种可降解BOPP组合物，由表2所示质量份数的组分制备得到。
表2
Figure BDA0002034213840000052
Figure BDA0002034213840000061
结果检测
对上述实施例和对比例的烟膜进行烟膜的阻抗性能(透湿、透氧性能)、物理性能和降解性能检测。
其中烟膜的阻抗性能(透湿、透氧性能)的检测依据GB/T1037-1998、GB/T1038-2000的方法。
检测结果见下表3。
表3
Figure BDA0002034213840000062
烟膜的物理性能拉伸强度和断裂伸长率依据ASTMD882检测方法检测，热收缩率在干热条件120℃/5min下检测，雾度依据ASTMD1003检测方法检测，透光率依据GB2410-80检测。
检测结果如下表4所示。
表4
Figure BDA0002034213840000071
依据标准GB/T19277-2011对复合薄膜的降解性能进行检测，降解性能检测结果如表5所示。
表5
Figure BDA0002034213840000072
Figure BDA0002034213840000081
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种可降解的无规共聚BOPP组合物，其特征在于，所述无规共聚BOPP组合物由如下质量份数的组分制备得到：微晶纤维素和丙烯/乙烯-1无规共聚BOPP 100份，降解剂3.0～5.0份、抗粘连剂0.1～0.5份、爽滑剂2.0～3.0份、抗静电剂1.8～3.0份，其中微晶纤维素占微晶纤维素和丙烯/乙烯-1无规共聚BOPP总质量的80～83％，丙烯/乙烯-1无规共聚BOPP占微晶纤维素和丙烯/乙烯-1无规共聚BOPP总质量的17～20％；
丙烯/乙烯-1无规共聚BOPP的聚合原料中包括丁烯-1。
2.如权利要求1所述无规共聚BOPP组合物，其特征在于，其中微晶纤维素占微晶纤维素和丙烯/乙烯-1无规共聚BOPP总质量的81％，丙烯/乙烯-1无规共聚BOPP占微晶纤维素和丙烯/乙烯-1无规共聚BOPP总质量的19％。
3.如权利要求2所述无规共聚BOPP组合物，其特征在于，所述丙烯/乙烯-1无规共聚BOPP的雾度为0.8～1.0％。
4.如权利要求1～3任意一项所述无规共聚BOPP组合物，其特征在于，所述丙烯/乙烯-1无规共聚BOPP的等规指数为96～97％。
5.如权利要求4所述无规共聚BOPP组合物，其特征在于，所述丙烯/乙烯-1无规共聚BOPP的拉伸弹性模量为1400～1500MPa，拉伸屈服应力为31～33MPa。
6.如权利要求1所述无规共聚BOPP组合物，其特征在于，所述降解剂为光降解剂和热降解剂的复合降解剂。
7.如权利要求1所述无规共聚BOPP组合物，其特征在于，抗静电剂为甘油单硬脂酸酯。
8.权利要求1～7任意一项所述可降解的无规共聚BOPP组合物在烟用包装中的应用。
9.一种生物烟膜，其特征在于，所述生物烟膜中含有权利要求1～8任意一项所述可降解的无规共聚BOPP组合物。
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