CN110157077A - 一种可降解塑料包装材料及其制备方法 - Google Patents

一种可降解塑料包装材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种可降解塑料包装材料及其制备方法，涉及包装材料生产技术领域。所述包装材料由以下重量份的原料制成：低密度聚乙烯50‑60份、淀粉30‑40份、乙烯基三(β‑甲氧基乙氧基)硅烷2‑3份、改性剂0.8‑1.2份、乙烯‑醋酸乙烯共聚物8‑12份、己二酸丁二醇酯‑对苯二甲酸丁二醇酯共聚物5‑8份、甲基戊醇8‑10份、三氧化二铝3‑5份、氧化锌3‑5份、羟丙基甲基纤维素4‑6份、对‑羟基苯基木质素4‑6份、增溶剂2‑4份、增塑剂2‑4份。本发明克服了现有技术的不足，在包装材料被丢弃后，通过降低其力学性能和分子量，能够有效提高包装材料的降解效果，从而使包装材料更易变软易于分解，包装材料降解效果好，减少环境污染，适宜推广。

Description

一种可降解塑料包装材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及包装材料生产技术领域，具体涉及一种可降解塑料包装材料及其制备方法。
背景技术
包装材料是指用于制造包装容器、包装装潢、包装印刷、包装运输等满足产品包装要求所使用的材料，它即包括金属、塑料、玻璃、陶瓷、纸、竹本、野生蘑类、天然纤维、化学纤维、复合材料等主要包装材料，又包括捆扎带、装潢、印刷材料等辅助材料。包装材料在整个包装工业中占有重要地位，是发展包装技术、提高包装质量和降低包装成本的基础。
塑料类包装材料通常以聚乙烯、聚丙烯等作为主要原料制得，由于这类包装材料稳定性极高，因此其在自然环境中也极难降解。这样塑料类包装材料在带给人们方便的同时，也产生了巨大的环境污染，危害人们正常的工作和生活。因此，一种可降解塑料包装材料是研究者们研究的热点。
发明内容
针对现有技术不足，本发明提供一种可降解塑料包装材料及其制备方法，本发明克服了现有技术的不足，在包装材料被丢弃后，通过降低其力学性能和分子量，能够有效提高包装材料的降解效果，从而使包装材料更易变软易于分解，包装材料降解效果好，减少环境污染，适宜推广。
为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：
一种可降解塑料包装材料，所述包装材料由以下重量份的原料制成：低密度聚乙烯50-60份、淀粉30-40份、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷2-3份、改性剂0.8-1.2份、乙烯-醋酸乙烯共聚物8-12份、己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯共聚物5-8份、甲基戊醇8-10份、三氧化二铝3-5份、氧化锌3-5份、羟丙基甲基纤维素4-6份、对-羟基苯基木质素4-6份、增溶剂2-4份、增塑剂2-4份。
优选的，所述包装材料由以下重量份的原料制成：低密度聚乙烯55份、淀粉35份、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷2.5份、改性剂1.0份、乙烯-醋酸乙烯共聚物10份、己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯共聚物6.5份、甲基戊醇9份、三氧化二铝4份、氧化锌4份、羟丙基甲基纤维素5份、对-羟基苯基木质素5份、增溶剂3份、增塑剂3份。
优选的，所述改性剂由十六烷基三甲基溴化铵和聚甲基吡咯烷以质量比为2：1混合而成。
优选的，所述增溶剂为苯甲酸钠和水杨酸钠中的一种或两种组成。
优选的，所述增塑剂为邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯和邻苯二甲酸二丁酯中的一种或多种组成。
所述包装材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将低密度聚乙烯加入密炼机内，升温至280-300℃，保温密炼3-5h得基料备用；
(2)将淀粉、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷和改性剂搅拌混合后加入反应釜内，先升温至60-80℃，同时升压至4-6MPa，保压渗透1-2h后再升温至180-200℃，同时升压至10-12MPa，保压改性30-50min后恢复至常压，后保温静置1-2h得改性淀粉备用；
(3)将乙烯-醋酸乙烯共聚物、己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯共聚物和甲基戊醇混合后加入超声震荡仪中，升温至80-100℃，超声震荡30-50min后得辅料备用；
(4)将三氧化二铝和氧化锌加入球磨机中进行混合研磨，后将其混合物置于高温炉中，升温至400-450℃，保温焙烧2-3h后加入羟丙基甲基纤维素和对-羟基苯基木质素，再将其混合物加入高速分散机中，高速分散20-30min得混合料备用；
(5)将制得的改性淀粉、辅料和混合料依次加入上述步骤(1)中的密炼机内，再加入增溶剂和增塑剂，保温混炼3-5h后升压至8-10MPa，保压渗透50-70min后将其混合物打入挤压机中，挤压成型后自然冷却至室温得到产品。
优选的，所述步骤(3)中超声震荡的频率为20-30kHz，超声声强为2-3W/cm2。
优选的，所述步骤(4)中混合研磨至过200目筛，且高速分散机的转速为800-1000r/min。
本发明提供一种可降解塑料包装材料及其制备方法，与现有技术相比优点在于：
(1)本发明通过乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷对淀粉进行改性，能够有效提高淀粉的亲水性，使淀粉吸水后力学性能降低，从而使包装材料更易变软易于分解，同时通过二次升温升压的方式使各组分得到有效融合，进而提高其改性效果，包装材料降解效果好；
(2)本发明采用乙烯-醋酸乙烯共聚物、己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯共聚物和甲基戊醇制得辅料，能够与改性淀粉相互配合，有效提升包装材料的降解效果，减少环境污染；
(3)本发明采用三氧化二铝、氧化锌、羟丙基甲基纤维素和对-羟基苯基木质素制得混合料，不仅能够在包装材料未被遗弃时保持应有的寿命及功能，还能在遗弃后通过过氧化反应降低其分子量，易于微生物分解，包装材料降解效果好，适宜推广。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种可降解塑料包装材料，所述包装材料由以下重量份的原料制成：低密度聚乙烯50份、淀粉30份、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷2份、改性剂0.8份、乙烯-醋酸乙烯共聚物8份、己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯共聚物5份、甲基戊醇8份、三氧化二铝3份、氧化锌3份、羟丙基甲基纤维素4份、对-羟基苯基木质素4份、增溶剂2份、增塑剂2份。
其中，所述改性剂由十六烷基三甲基溴化铵和聚甲基吡咯烷以质量比为2：1混合而成；所述增溶剂为苯甲酸钠和水杨酸钠中的一种或两种组成；所述增塑剂为邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯和邻苯二甲酸二丁酯中的一种或多种组成。
所述包装材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将低密度聚乙烯加入密炼机内，升温至280-300℃，保温密炼3-5h得基料备用；
(2)将淀粉、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷和改性剂搅拌混合后加入反应釜内，先升温至60-80℃，同时升压至4-6MPa，保压渗透1-2h后再升温至180-200℃，同时升压至10-12MPa，保压改性30-50min后恢复至常压，后保温静置1-2h得改性淀粉备用；
(3)将乙烯-醋酸乙烯共聚物、己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯共聚物和甲基戊醇混合后加入超声震荡仪中，升温至80-100℃，超声震荡30-50min后得辅料备用；
(4)将三氧化二铝和氧化锌加入球磨机中进行混合研磨，后将其混合物置于高温炉中，升温至400-450℃，保温焙烧2-3h后加入羟丙基甲基纤维素和对-羟基苯基木质素，再将其混合物加入高速分散机中，高速分散20-30min得混合料备用；
(5)将制得的改性淀粉、辅料和混合料依次加入上述步骤(1)中的密炼机内，再加入增溶剂和增塑剂，保温混炼3-5h后升压至8-10MPa，保压渗透50-70min后将其混合物打入挤压机中，挤压成型后自然冷却至室温得到产品。
其中，所述步骤(3)中超声震荡的频率为20-30kHz，超声声强为2-3W/cm2；所述步骤(4)中混合研磨至过200目筛，且高速分散机的转速为800-1000r/min。
实施例2：
一种可降解塑料包装材料，所述包装材料由以下重量份的原料制成：低密度聚乙烯55份、淀粉35份、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷2.5份、改性剂1.0份、乙烯-醋酸乙烯共聚物10份、己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯共聚物6.5份、甲基戊醇9份、三氧化二铝4份、氧化锌4份、羟丙基甲基纤维素5份、对-羟基苯基木质素5份、增溶剂3份、增塑剂3份。
其中，所述改性剂由十六烷基三甲基溴化铵和聚甲基吡咯烷以质量比为2：1混合而成；所述增溶剂为苯甲酸钠和水杨酸钠中的一种或两种组成；所述增塑剂为邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯和邻苯二甲酸二丁酯中的一种或多种组成。
所述包装材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将低密度聚乙烯加入密炼机内，升温至280-300℃，保温密炼3-5h得基料备用；
(2)将淀粉、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷和改性剂搅拌混合后加入反应釜内，先升温至60-80℃，同时升压至4-6MPa，保压渗透1-2h后再升温至180-200℃，同时升压至10-12MPa，保压改性30-50min后恢复至常压，后保温静置1-2h得改性淀粉备用；
(3)将乙烯-醋酸乙烯共聚物、己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯共聚物和甲基戊醇混合后加入超声震荡仪中，升温至80-100℃，超声震荡30-50min后得辅料备用；
(4)将三氧化二铝和氧化锌加入球磨机中进行混合研磨，后将其混合物置于高温炉中，升温至400-450℃，保温焙烧2-3h后加入羟丙基甲基纤维素和对-羟基苯基木质素，再将其混合物加入高速分散机中，高速分散20-30min得混合料备用；
(5)将制得的改性淀粉、辅料和混合料依次加入上述步骤(1)中的密炼机内，再加入增溶剂和增塑剂，保温混炼3-5h后升压至8-10MPa，保压渗透50-70min后将其混合物打入挤压机中，挤压成型后自然冷却至室温得到产品。
其中，所述步骤(3)中超声震荡的频率为20-30kHz，超声声强为2-3W/cm2；所述步骤(4)中混合研磨至过200目筛，且高速分散机的转速为800-1000r/min。
实施例3：
一种可降解塑料包装材料，所述包装材料由以下重量份的原料制成：低密度聚乙烯60份、淀粉40份、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷3份、改性剂1.2份、乙烯-醋酸乙烯共聚物12份、己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯共聚物8份、甲基戊醇10份、三氧化二铝5份、氧化锌5份、羟丙基甲基纤维素6份、对-羟基苯基木质素6份、增溶剂4份、增塑剂4份。
其中，所述改性剂由十六烷基三甲基溴化铵和聚甲基吡咯烷以质量比为2：1混合而成；所述增溶剂为苯甲酸钠和水杨酸钠中的一种或两种组成；所述增塑剂为邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯和邻苯二甲酸二丁酯中的一种或多种组成。
所述包装材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将低密度聚乙烯加入密炼机内，升温至280-300℃，保温密炼3-5h得基料备用；
(2)将淀粉、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷和改性剂搅拌混合后加入反应釜内，先升温至60-80℃，同时升压至4-6MPa，保压渗透1-2h后再升温至180-200℃，同时升压至10-12MPa，保压改性30-50min后恢复至常压，后保温静置1-2h得改性淀粉备用；
(3)将乙烯-醋酸乙烯共聚物、己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯共聚物和甲基戊醇混合后加入超声震荡仪中，升温至80-100℃，超声震荡30-50min后得辅料备用；
(4)将三氧化二铝和氧化锌加入球磨机中进行混合研磨，后将其混合物置于高温炉中，升温至400-450℃，保温焙烧2-3h后加入羟丙基甲基纤维素和对-羟基苯基木质素，再将其混合物加入高速分散机中，高速分散20-30min得混合料备用；
(5)将制得的改性淀粉、辅料和混合料依次加入上述步骤(1)中的密炼机内，再加入增溶剂和增塑剂，保温混炼3-5h后升压至8-10MPa，保压渗透50-70min后将其混合物打入挤压机中，挤压成型后自然冷却至室温得到产品。
其中，所述步骤(3)中超声震荡的频率为20-30kHz，超声声强为2-3W/cm2；所述步骤(4)中混合研磨至过200目筛，且高速分散机的转速为800-1000r/min。
实施例4：
检测市面上普通的包装材料和实施例1-3中包装材料的降解情况，其具体检测步骤如下：
(1)将市面上普通的包装材料设置为对照组，实施例1-3中制得的包装材料设置为实验组1-3；
(2)将对照组和实验组1-3中的包装材料制成规格为100×100mm的塑料试样，观察各塑料试样的外部形态；
(3)将塑料试样与堆肥接种物混合后放入堆肥化容器中进行第一次测试，设置温度为55℃，湿度为50％，降解45天后检测塑料试样的质量损失率；
(4)将塑料试样与堆肥接种物混合后放入堆肥化容器中进行第二次测试，设置温度为60℃，湿度为55％，降解60天后检测塑料试样的质量损失率，观察各塑料试样的外观变化。
其检测结果如下表所示：
由上表可知，由于实验组1-3的塑料试样经降解后其外观降解更明显，且实验组2经降解后质量损失率最大，因此实施例2所制得的包装材料其降解效果最好。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种可降解塑料包装材料，其特征在于，所述包装材料由以下重量份的原料制成：低密度聚乙烯50-60份、淀粉30-40份、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷2-3份、改性剂0.8-1.2份、乙烯-醋酸乙烯共聚物8-12份、己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯共聚物5-8份、甲基戊醇8-10份、三氧化二铝3-5份、氧化锌3-5份、羟丙基甲基纤维素4-6份、对-羟基苯基木质素4-6份、增溶剂2-4份、增塑剂2-4份。
2.根据权利要求1所述的一种可降解塑料包装材料，其特征在于，所述包装材料由以下重量份的原料制成：低密度聚乙烯55份、淀粉35份、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷2.5份、改性剂1.0份、乙烯-醋酸乙烯共聚物10份、己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯共聚物6.5份、甲基戊醇9份、三氧化二铝4份、氧化锌4份、羟丙基甲基纤维素5份、对-羟基苯基木质素5份、增溶剂3份、增塑剂3份。
3.根据权利要求1所述的一种可降解塑料包装材料，其特征在于，所述改性剂由十六烷基三甲基溴化铵和聚甲基吡咯烷以质量比为2：1混合而成。
4.根据权利要求1所述的一种可降解塑料包装材料，其特征在于，所述增溶剂为苯甲酸钠和水杨酸钠中的一种或两种组成。
5.根据权利要求1所述的一种可降解塑料包装材料，其特征在于，所述增塑剂为邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯和邻苯二甲酸二丁酯中的一种或多种组成。
6.一种可降解塑料包装材料的制备方法，其特征在于，所述包装材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将低密度聚乙烯加入密炼机内，升温至280-300℃，保温密炼3-5h得基料备用；
(2)将淀粉、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷和改性剂搅拌混合后加入反应釜内，先升温至60-80℃，同时升压至4-6MPa，保压渗透1-2h后再升温至180-200℃，同时升压至10-12MPa，保压改性30-50min后恢复至常压，后保温静置1-2h得改性淀粉备用；
(3)将乙烯-醋酸乙烯共聚物、己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯共聚物和甲基戊醇混合后加入超声震荡仪中，升温至80-100℃，超声震荡30-50min后得辅料备用；
(4)将三氧化二铝和氧化锌加入球磨机中进行混合研磨，后将其混合物置于高温炉中，升温至400-450℃，保温焙烧2-3h后加入羟丙基甲基纤维素和对-羟基苯基木质素，再将其混合物加入高速分散机中，高速分散20-30min得混合料备用；
(5)将制得的改性淀粉、辅料和混合料依次加入上述步骤(1)中的密炼机内，再加入增溶剂和增塑剂，保温混炼3-5h后升压至8-10MPa，保压渗透50-70min后将其混合物打入挤压机中，挤压成型后自然冷却至室温得到产品。
7.根据权利要求6所述的一种可降解塑料包装材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中超声震荡的频率为20-30kHz，超声声强为2-3W/cm2。
8.根据权利要求6所述的一种可降解塑料包装材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中混合研磨至过200目筛，且高速分散机的转速为800-1000r/min。
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