CN110684263A - 一种可降解型薄膜材料及其制备方法 - Google Patents

一种可降解型薄膜材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可降解型薄膜材料，以重量份为单位，包括以下原料：聚乙烯84‑112份、聚乳酸68‑83份、淀粉65‑76份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠13‑20份、磺基琥珀酸脂肪醇聚氧乙烯基醚单酰胺二钠9‑14份、甲基丙烯酸二甲氨乙酯16‑25份、石墨烯2.6‑3.8份、水68‑82份。采用本发明的工艺制得的薄膜材料生物降解性和现有技术制得的薄膜材料生物降解性相当，基本维持在98％左右；本发明制得的可降解型薄膜材料横向拉伸强度明显优于现有技术制得的可降解型薄膜材料横向拉伸强度，横向拉伸强度至少高于68.75％。

Description

一种可降解型薄膜材料及其制备方法
技术领域
本发明属于薄膜材料制备技术领域，具体涉及一种可降解型薄膜材料及制备方法。
背景技术
目前国内外比较常见的塑料产品为一次性的杯子、刀叉、盘子、塑料袋、无纺布等，众所周知，普通PP/PE塑料在自然环境下几百年都很难分解，所以废弃的塑料制品又称“白色垃圾”，是公认的会对环境造成极大破坏的物质。废塑料制品混在土壤中的累积，会影响农作物吸收养分和水分，导致农作物减产，影响农业发展。由于其极难分解的特点，填埋处理不仅会占用大量土地，被占用的土地长期得不到恢复，影响土地的可持续利用；若用焚烧的方法加以处理，又会造成严重的大气污染。近年来，以农产品淀粉为主要成分的环保塑料材料的开发与应用逐渐兴起，该种材料分解速率快，耐氧化、耐冲击性弱，吸水性较强。
中国专利申请文献“一种可降解薄膜及制备方法(申请公布号：CN109369967A)”公开了一种可降解薄膜，包括以下原料：聚乙烯、聚乳酸、玉米淀粉、聚萘甲醛磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、丙烯酸酯、水。所述可降解薄膜是经过配料混合搅拌均匀制备A混合物料，将A混合物料改性制备改性混合物料，改性混合物料用塑料吹膜机吹制等步骤制得的。该发明的可降解薄膜耐水性好、生物降解性高，然而存在着横向拉伸强度较差，无法满足应用需求的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种可降解型薄膜材料及制备方法，以解决现有可降解薄膜材料横向拉伸强度较差，无法满足应用需求的问题。
为了解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种可降解型薄膜材料，以重量份为单位，包括以下原料：聚乙烯84-112份、聚乳酸68-83份、淀粉65-76份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠13-20份、磺基琥珀酸脂肪醇聚氧乙烯基醚单酰胺二钠9-14份、甲基丙烯酸二甲氨乙酯16-25份、石墨烯2.6-3.8份、水68-82份。
进一步地，所述的可降解型薄膜材料，以重量份为单位，包括以下原料：聚乙烯96份、聚乳酸75份、淀粉68份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠18份、磺基琥珀酸脂肪醇聚氧乙烯基醚单酰胺二钠12份、甲基丙烯酸二甲氨乙酯22份、石墨烯3.5份、水74份。
进一步地，所述淀粉为玉米淀粉。
本发明还提供一种可降解型薄膜材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚乙烯、聚乳酸、淀粉、水按重量份比例搅拌，制得混合物料a；
(2)将步骤(1)制得的混合物料a与重量份比例的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、磺基琥珀酸脂肪醇聚氧乙烯基醚单酰胺二钠、甲基丙烯酸二甲氨乙酯、石墨烯搅拌，制得混合物料b。
(3)将步骤(2)制得的混合物料b用塑料吹膜机吹制，制得可降解型薄膜材料。
进一步地，步骤(1)中所述搅拌的条件如下：在转速为200-300r/min下搅拌25-32min。
进一步地，步骤(2)中所述搅拌的条件如下：在温度72-76℃、转速为300-400r/min、磁场强度为800-1000A/m，且磁感线与搅拌棍垂直的条件下搅拌32-40min。
进一步地，所述搅拌的条件如下：在温度76℃、转速为400r/min、磁场强度为998A/m，且磁感线与搅拌棍垂直的条件下搅拌34min。
进一步地，步骤(3)中所述吹制是在温度56-62℃下进行的。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明的薄膜材料生物降解性和现有技术制得的薄膜生物降解性相当，基本维持在98％左右，说明本发明的薄膜材料可降解性性能优异、环保。
(2)本发明制得的可降解型薄膜材料横向拉伸强度明显优于现有技术制得的可降解型薄膜材料横向拉伸强度，横向拉伸强度高于至少68.75％。
具体实施方式
为便于更好地理解本发明，通过以下实例加以说明，这些实例属于本发明的保护范围，但不限制本发明的保护范围。
在本发明的实施例中，一种可降解型薄膜材料，以重量份为单位，包括以下原料：聚乙烯84-112份、聚乳酸68-83份、淀粉65-76份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠13-20份、磺基琥珀酸脂肪醇聚氧乙烯基醚单酰胺二钠9-14份、甲基丙烯酸二甲氨乙酯16-25份、石墨烯2.6-3.8份、水68-82份；
所述可降解型薄膜材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚乙烯、聚乳酸、淀粉、水按重量份比例在转速为200-300r/min下搅拌25-32min，制得混合物料a；
(2)将步骤(1)制得的混合物料a与重量份比例的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、磺基琥珀酸脂肪醇聚氧乙烯基醚单酰胺二钠、甲基丙烯酸二甲氨乙酯、石墨烯在温度72-76℃、转速为300-400r/min、磁场强度为800-1000A/m，且磁感线与搅拌棍垂直的条件下搅拌32-40min，制得混合物料b。
(3)将步骤(2)制得的混合物料b用塑料吹膜机在温度56-62℃下吹制，制得可降解型薄膜材料。
实施例1
一种可降解型薄膜材料，以重量份为单位，包括以下原料：聚乙烯96份、聚乳酸75份、玉米淀粉68份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠18份、磺基琥珀酸脂肪醇聚氧乙烯基醚单酰胺二钠12份、甲基丙烯酸二甲氨乙酯22份、石墨烯3.5份、水74份；
所述可降解型薄膜材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚乙烯、聚乳酸、玉米淀粉、水按重量份比例在转速为300r/min下搅拌26min，制得混合物料a；
(2)将步骤(1)制得的混合物料a与重量份比例的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、磺基琥珀酸脂肪醇聚氧乙烯基醚单酰胺二钠、甲基丙烯酸二甲氨乙酯、石墨烯在温度76℃、转速为400r/min、磁场强度为998A/m，且磁感线与搅拌棍垂直的条件下搅拌34min，制得混合物料b。
(3)将步骤(2)制得的混合物料b用塑料吹膜机在温度60℃下吹制，制得可降解型薄膜材料。
实施例2
一种可降解型薄膜材料，以重量份为单位，包括以下原料：聚乙烯88份、聚乳酸69份、玉米淀粉67份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠14份、磺基琥珀酸脂肪醇聚氧乙烯基醚单酰胺二钠10份、甲基丙烯酸二甲氨乙酯18份、石墨烯2.8份、水70份；
所述可降解型薄膜材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚乙烯、聚乳酸、玉米淀粉、水按重量份比例在转速为200r/min下搅拌32min，制得混合物料a；
(2)将步骤(1)制得的混合物料a与重量份比例的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、磺基琥珀酸脂肪醇聚氧乙烯基醚单酰胺二钠、甲基丙烯酸二甲氨乙酯、石墨烯在温度72℃、转速为300r/min、磁场强度为806A/m，且磁感线与搅拌棍垂直的条件下搅拌40min，制得混合物料b。
(3)将步骤(2)制得的混合物料b用塑料吹膜机在温度58℃下吹制，制得可降解型薄膜材料。
实施例3
一种可降解型薄膜材料，以重量份为单位，包括以下原料：聚乙烯109份、聚乳酸82份、玉米淀粉74份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠19份、磺基琥珀酸脂肪醇聚氧乙烯基醚单酰胺二钠10份、甲基丙烯酸二甲氨乙酯23份、石墨烯3.5份、水80份；
所述可降解型薄膜材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚乙烯、聚乳酸、玉米淀粉、水按重量份比例在转速为200r/min下搅拌30min，制得混合物料a；
(2)将步骤(1)制得的混合物料a与重量份比例的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、磺基琥珀酸脂肪醇聚氧乙烯基醚单酰胺二钠、甲基丙烯酸二甲氨乙酯、石墨烯在温度75℃、转速为300r/min、磁场强度为926A/m，且磁感线与搅拌棍垂直的条件下搅拌38min，制得混合物料b。
(3)将步骤(2)制得的混合物料b用塑料吹膜机在温度59℃下吹制，制得可降解型薄膜材料。
对比例1
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备可降解型薄膜材料的原料中缺少脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、磺基琥珀酸脂肪醇聚氧乙烯基醚单酰胺二钠、甲基丙烯酸二甲氨乙酯、石墨烯。
对比例2
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备可降解型薄膜材料的原料中缺少脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠。
对比例3
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备可降解型薄膜材料的原料中缺少磺基琥珀酸脂肪醇聚氧乙烯基醚单酰胺二钠。
对比例4
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备可降解型薄膜材料的原料中缺少甲基丙烯酸二甲氨乙酯。
对比例5
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备可降解型薄膜材料的原料中缺少石墨烯。
对比例6
采用中国专利申请文献“一种可降解薄膜及制备方法(申请公布号：CN109369967A)”实施例1-3的工艺制备可降解薄膜。
(一)横向拉伸强度检测
采用GB/T 13542.2-2009第11章的规定方法对实施例1-3和对比例1-6的薄膜材料的横向拉伸强度进行检测，结果见下表：
实验项目 横向拉伸强度(MPa)
实施例1 8.9
实施例2 8.1
实施例3 8.4
对比例1 1.9
对比例2 7.6
对比例3 7.5
对比例4 7.8
对比例5 7.2
对比例6 2.6-4.8
(1)由实施例1-3的数据可见，实施例1为最优实施例；由实施例1-3和对比例6的数据可见，本发明制得的可降解型薄膜材料横向拉伸强度明显优于现有技术制得的可降解型薄膜材料横向拉伸强度，横向拉伸强度高于至少68.75％。
(2)由实施例1和对比例1-5的数据可见，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、磺基琥珀酸脂肪醇聚氧乙烯基醚单酰胺二钠、甲基丙烯酸二甲氨乙酯及石墨烯同时添加在制备可降解型薄膜材料中起到了协同作用，协同提高了横向拉伸强度，这是：
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠具有较好的分散作用和活化作用，同时还能够改进分子间的留着率，在控制加工改性条件下，由于脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠具有良好的分散作用和活化作用，因而可对磺基琥珀酸脂肪醇聚氧乙烯基醚单酰胺二钠、甲基丙烯酸二甲氨乙酯及石墨烯起到活化和分散的效果，活化可降解型薄膜材料体系中分子，从而加快分散运动，改进分子留着率，有效抑制在流延成膜过程中分散相产生的聚集现象，导致部分不规则分子链的生成，以及受力方向两界面分离形成空穴，从而提高可降解型薄膜材料的横向拉伸强度；磺基琥珀酸脂肪醇聚氧乙烯基醚单酰胺二钠具有良好的发泡作用和包裹性能，磺基琥珀酸脂肪醇聚氧乙烯基醚单酰胺二钠分子在磁场能量的作用下，使磺基琥珀酸脂肪醇聚氧乙烯基醚单酰胺二钠具有更高的能量，从而使其包裹性能更加优异，可实现高效包裹可降解型薄膜材料体系分子的目的，另外被包裹可降解型薄膜材料体系分子产生同性的排斥力，促进可降解型薄膜材料体系分子的运动，有效改善可降解型薄膜材料体系的力学性能，提升横向拉伸强度；甲基丙烯酸二甲氨乙酯粒子尺寸的两极分布对增韧是有益的，小的颗粒主要对剪切变形产生作用，大的颗粒则能阻止裂纹的增长，在流延成膜过程中有效抑制分散相产生的聚集现象，导致部分不规则分子链的生成，以及受力方向两界面分离形成空穴，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠与甲基丙烯酸二甲氨乙酯粒子相互作用，避免空穴形成，解决了形成空穴这种局部集中应力的现象，提升了可降解型薄膜材料的横向拉伸强度；石墨烯是一种由sp2杂化碳原子组成的二维晶体材料，具有略微波浪状的层式结构，是组成石墨、碳纳米管、富勒烯等同素异形体的基本组成单元，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠具有较好的分散作用和活化作用，加上磺基琥珀酸脂肪醇聚氧乙烯基醚单酰胺二钠分子在磁场能量的作用下，使磺基琥珀酸脂肪醇聚氧乙烯基醚单酰胺二钠具有更高的能量，从而使其包裹性能更加优异；石墨烯在脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠表面活性下，使得表面更加活化，在磺基琥珀酸脂肪醇聚氧乙烯基醚单酰胺二钠包裹石墨烯和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠下，有效改善可降解型薄膜材料体系的力学性能，提高了可降解型薄膜材料的横向拉伸强度。
(二)生物降解性检测
采用标准GB/T 2461-1999测量实施例1-3和对比例6制备得的薄膜材料的生物降解性，结果见下表：
实验项目 生物降解性(％)
实施例1 97.86
实施例2 98.23
实施例3 98.04
对比例6 98.09-98.91
由实施例1-3和对比例6的数据可见，本发明的薄膜材料生物降解性和现有技术制得的薄膜生物降解性相当，基本维持在98％左右，说明本发明的薄膜材料可降解性性能优异、环保。
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，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (8)

1.一种可降解型薄膜材料，其特征在于，以重量份为单位，包括以下原料：聚乙烯84-112份、聚乳酸68-83份、淀粉65-76份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠13-20份、磺基琥珀酸脂肪醇聚氧乙烯基醚单酰胺二钠9-14份、甲基丙烯酸二甲氨乙酯16-25份、石墨烯2.6-3.8份、水68-82份。
2.根据权利要求1所述的可降解型薄膜材料，其特征在于，以重量份为单位，包括以下原料：聚乙烯96份、聚乳酸75份、淀粉68份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠18份、磺基琥珀酸脂肪醇聚氧乙烯基醚单酰胺二钠12份、甲基丙烯酸二甲氨乙酯22份、石墨烯3.5份、水74份。
3.根据权利要求1或2所述的可降解型薄膜材料，其特征在于，所述淀粉为玉米淀粉。
4.一种根据权利要求1-3任一项所述的可降解型薄膜材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将聚乙烯、聚乳酸、淀粉、水按重量份比例搅拌，制得混合物料a；
(2)将步骤(1)制得的混合物料a与重量份比例的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、磺基琥珀酸脂肪醇聚氧乙烯基醚单酰胺二钠、甲基丙烯酸二甲氨乙酯、石墨烯搅拌，制得混合物料b。
(3)将步骤(2)制得的混合物料b用塑料吹膜机吹制，制得可降解型薄膜材料。
5.根据权利要求4所述的可降解型薄膜材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述搅拌的条件如下：在转速为200-300r/min下搅拌25-32min。
6.根据权利要求4所述的可降解型薄膜材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述搅拌的条件如下：在温度72-76℃、转速为300-400r/min、磁场强度为800-1000A/m，且磁感线与搅拌棍垂直的条件下搅拌32-40min。
7.根据权利要求6所述的可降解型薄膜材料的制备方法，其特征在于，所述搅拌的条件如下：在温度76℃、转速为400r/min、磁场强度为998A/m，且磁感线与搅拌棍垂直的条件下搅拌34min。
8.根据权利要求4所述的可降解型薄膜材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述吹制是在温度56-62℃下进行的。
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CN113354888A (zh) * 2021-06-09 2021-09-07 福建新达人塑胶制品有限公司 一种环保可降解塑料薄膜的生产工艺

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