CN111454489A

CN111454489A - 一种高淀粉填充的hdpe薄膜

Info

Publication number: CN111454489A
Application number: CN202010339185.4A
Authority: CN
Inventors: 常江
Original assignee: Beijing Yiside Logistics Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Yiside Logistics Technology Co Ltd
Priority date: 2020-04-26
Filing date: 2020-04-26
Publication date: 2020-07-28

Abstract

本发明涉及生物可降解薄膜领域，公开了一种高淀粉填充的HDPE薄膜。该薄膜包含以下质量百分比的组分：淀粉母粒40‑80％，第一载体HDPE10‑50％，LLDPE 10‑20％。本发明提供的高淀粉填充的HDPE薄膜，在保证产品具有优异使用性能的同时，淀粉含量可达30％，生物基含量＞20％，既节约了成本，又提高了产品的环保性能。

Description

一种高淀粉填充的HDPE薄膜

技术领域

本发明涉及生物可降解薄膜领域，具体涉及一种高淀粉填充的HDPE薄膜。

背景技术

近年来，由于一次性塑料薄膜制品降解周期过长带来的环境污染问题日益严峻，可降解塑料袋制品越来越受到人们重视，淀粉填充型可降解薄膜材料由于成本优势，开始被越来越多的采用。

与低密度聚乙烯(LDPE)相比，高密度聚乙烯(HDPE)在薄膜制备时，结晶程度更高，力学强度高，因此往往应用于对强度要求更高的膜袋产品上，例如商品袋、杂货袋等，日常生活种所见的购物袋、外卖背心袋均是由HDPE制作得到的。因此在HDPE材料中填充高含量淀粉，制备具有良好物理性能与环保性能的可降解薄膜将拥有巨大的市场潜力。

但HDPE由于结构特点导致拉伸韧性、环境应力开裂性较差，若在材料中再填充淀粉，将导致其失去膜袋产品的使用性能。

此外，市场上常规的HDPE吹膜设备与LDPE吹膜设备结构不同，一般不能通用，且HDPE材料的加工温度较LDPE加工温度高20-30℃，达到175℃左右，在此加工条件下淀粉容易发生分解而导致材料性能下降。

综合以上因素，可以发现市场上几乎难以见到高填充的HDPE薄膜产品。

发明内容

为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种高淀粉填充的HDPE薄膜，本发明提供的薄膜产品，可用于生产低成本的淀粉基可降解膜袋产品。本发明提供的薄膜产品，能够进一步提升淀粉在HDPE材料中的添加量，节约成本的同时，保证了所制得的可降解膜袋制品具有优异物理性能与环保性能。

为了实现上述目的，本发明提供了一种高淀粉填充的HDPE薄膜，该薄膜包含以下质量百分比的组分：

淀粉母粒40-80％，第一载体HDPE 10-50％，LLDPE 10-20％。

优选地，所述第一载体HDPE的熔融指数为0.01-1g/10min；所述LLDPE的熔融指数为0.5-2g/10min。

优选地，所述淀粉母粒包含以下质量百分比的组分：

淀粉30-70％，塑化剂5-20％，第二载体HDPE 10-50％，增韧剂5-20％，相容剂2-10％，润滑剂0.1-1％，助剂0.5-2％。

优选地，所述塑化剂为甘油、山梨醇和聚乙二醇200中的一种或几种。

优选地，所述第二载体HDPE的熔融指数为20-40g/10min。

优选地，所述增韧剂选自POE、EAA和EVA中的一种或多种。

优选地，所述POE、EAA、EVA的熔融指数为20-40g/10min。

优选地，所述相容剂为MLLDPE、LDPE或POE与马来酸酐的接枝组合。

优选地，所述相容剂MLLDPE-g-MA、LDPE-g-MA或POE-g-MA的接枝率为0.5％以上。

优选地，所述润滑剂选自PE蜡、氧化PE蜡、硬脂酸钙和硬脂酸锌中一种或多种。

优选地，所述助剂为三烯丙基异氰酸酯与抗氧剂1010按质量比1：1配制而成。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供优化的高淀粉填充HDPE薄膜的组分及配比，能够实现淀粉在膜袋制品中的添加量达到30％以上，具有很大成本优势；

2、采用本发明提供的高填充HDPE薄膜制得的淀粉基膜袋产品的性能优异；适用于各种包装袋和/或封口袋中，尤其适用于快递袋、手提袋、背心袋、穿绳袋，平口袋，按扣袋、夹链袋、边封袋、手提袋、抽绳袋等中。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，如无特别说明，所用的各材料均可通过商购获得，如无特别说明，所用的方法为本领域的常规方法。

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

本发明提供了一种高淀粉填充的HDPE薄膜，该薄膜包含以下质量百分比的组分：淀粉母粒40-80％，第一载体HDPE 10-50％，LLDPE 10-20％。

通过优化的高淀粉填充的HDPE薄膜的组分及配比，提高淀粉在膜袋制品中的添加量，节约成本的同时，保证了所制得的可降解膜袋制品具有优异物理性能与环保性能。

在本发明中，优选地，所述薄膜包含以下质量百分比的组分：淀粉母粒50-70％，第一载体HDPE 20-40％，LLDPE 10-15％。

在本发明中，优选地，所述第一载体HDPE的熔融指数为0.01-1g/10min；所述LLDPE的熔融指数为0.5-2g/10min。通过选择薄膜级的HDPE与LLDPE的进一步确保薄膜产品的物理性能。

对于上述淀粉母粒没有特别的限定，可以为市面上能够得到的各种淀粉母粒，本发明中，为了提高淀粉的添加量，同时保证产品性能，优选地，所述淀粉母粒包含以下质量百分比的组分：

在本发明中，优选地，所述淀粉母粒包含以下质量百分比的组分：淀粉40-60％，塑化剂6-14％，第二载体HDPE 10-35％，增韧剂5-15％，相容剂3-8％，润滑剂0.1-1％，助剂0.5-2％。

对于上述淀粉没有特别的限定，可以市面上能够获得的各种工业级或食用级淀粉，包括但不限于玉米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉、小麦淀粉、高粱淀粉和混合豆淀粉，本领域技术人员可以根据实际使用需求进行确定。在本发明中，优选地，所述淀粉选自玉米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉、小麦淀粉和高粱淀粉中一种或多种。

对于塑化剂没有特别的限定，可以为本领域中常用的各种塑化剂，例如可以为醇类、酯类和植物酸等，在本发明中，为了提升淀粉在后续产品中的添加量并保证产品的优异性能，优选地，所述塑化剂选自甘油、山梨醇和聚乙二醇200中一种或多种。

对于上述第二载体HDPE并不限定厂家与牌号，在本发明中，优选地，所述第二载体HDPE的熔融指数为20-40g/10min。通过采用注塑级的HDPE，进一步确保最终薄膜的加工流动性。

为了保证后续产品在使用时的拉伸韧性、耐环境应力开裂性能，在发明中，优选地，所述增韧剂选自POE、EAA和EVA中的一种或多种；更优选地，所述POE、EAA、EVA的熔融指数为20-40g/10min。

为了减小淀粉粒径，提升淀粉在薄膜与后续产品中的分散性能，在本发明中，优选地，所述相容剂为MLLDPE、LDPE或POE与马来酸酐的接枝组合；更优选地，所述相容剂MLLDPE-g-MA、LDPE-g-MA或POE-g-MA的接枝率为0.5％以上。

为了提升薄膜在造粒与吹膜时的加工性能，优选地，所述润滑剂选自PE蜡、氧化PE蜡、硬脂酸钙和硬脂酸锌中一种或多种。

为了提高材料加工过程的热稳定性与后续产品持续使用的耐老化性能，优选地，所述助剂为三烯丙基异氰酸酯和抗氧剂1010；更优选地，所述助剂为三烯丙基异氰酸酯与抗氧剂1010按照质量比为1：1复配得到。

在本发明的具体实施方式中，将上述淀粉母粒的组分使用平行双螺杆造粒机组挤出、造粒，即得淀粉母粒，然后第一载体HDPE与LLDPE共混，通过常规HDPE吹膜设备吹塑成膜，收卷备用。

下面通过实施例对本发明进行详细地说明，但本发明并不仅限于下述实施例。

实施例中用到的所有原料除特殊说明外，均为市购。

薄膜性能测试方法如下：

拉伸强度、撕裂强度、抗摆锤冲击、穿刺强度测试：按照相应国家标准测试方法进行测试。

拉伸性能测试：按照GB/T 1040.3-2006测试，试样采用2型，长度为150mm，宽度为15mm，试验速度为200mm/min。检测样品纵向和横向两个方向的数据；

撕裂强度测试：按GB/T 16578.2-2009的规定进行。检测样品纵向和横向两个方向的数据；

抗摆锤冲击：按GB/T 8809-2015标准进行测试；

穿刺强度：按GB/T 10004-2008标准进行测试；

拉断力单位为N，拉伸强度单位为MPa，断裂伸长率单位为％，抗摆锤冲击单位为J，穿刺强度单位为N。

实施例1

淀粉母粒1按以下质量比例混合原料制备淀粉母粒1：

玉米淀粉43％，山梨醇9％，第二载体HDPE 25％，EAA 15％，MLLDPE-g-MA 7％，PE蜡0.5％，三烯丙基异氰酸酯0.25％，抗氧剂10100.25％。

取上述重量的淀粉与塑化剂加入高速混合机中在80℃下以500rpm的速率搅拌10分钟；再照比例加入载体、增韧剂、相容剂、润滑剂、助剂，继续常温搅拌5分钟，放出备用。使用平行双螺杆造粒机组挤出、造粒，设置双螺杆挤出机各区温度为：一区90℃、二区140℃、三区145℃、四区150℃、五区155℃、六区155℃、七区155℃、八区155℃、九区155℃、十区155℃、十一区155℃、十二区155℃、十三区160℃、机头160℃；设置螺杆转速380rpm，得到淀粉母粒。

实施例2

按以下质量比例混合原料制备淀粉母粒2：

玉米淀粉50％，甘油10％，第二载体HDPE 25％，EVA9％，LDPE-g-MA5％，氧化PE蜡0.5％，三烯丙基异氰酸酯0.25％，抗氧剂10100.25％。

采用与实施例1相同的方法进行制备。

实施例3

按以下质量比例混合原料制备淀粉母粒3：

玉米淀粉60％，聚乙二醇20014％，第二载体HDPE 15％，POE 5％，POE-g-MA 5％，PE蜡0.25％，硬脂酸锌0.25％，三烯丙基异氰酸酯0.25％，抗氧剂10100.25％。

采用与实施例1相同的方法进行制备。

实施例4

按照以下质量比例混合原料制备薄膜H1：

实施例1所制淀粉母粒170％，第一载体HDPE 20％，LLDPE 10％。

使用常规55型单层吹膜机，HDPE模头直径6mm，吹胀比1：5，设置吹膜温度160-175℃，吹塑成型，收卷，备用。

实施例5

按照以下质量比例混合原料制备薄膜H2：

实施例2所制淀粉母粒260％，第一载体HDPE 30％，LLDPE 10％。

采用与实施例4相同的方法进行制备。

实施例6

按照以下质量比例混合原料制备薄膜H3：

实施例3所制淀粉母粒350％，第一载体HDPE 40％，LLDPE 10％。

采用与实施例4相同的方法进行制备。

测试例

对H1-H3进行测试，测试结果见下述表1。

表1

通过上述表1可知，本发明提供的高淀粉填充的HDPE薄膜产品，均性能优异，满足使用需求，产品的淀粉含量可达到30％以上。

上述实施例中使用的材料均为市场上可以买到的常规产品，所使用淀粉为食用玉米淀粉(优等品)，塑化剂采用生物来源的原料，其中所采用的第一载体HDPE为伊朗石化的HDPE7000F，所采用的LLDPE为伊朗石化的218wj，所采用的第二载体HDPE为美国NexusResin的HDPE-2052(熔融指数为20g/10min)，所采用的增韧剂EAA、EVA、POE的熔融指数均为20g/10min，所采用的MLLDPE-g-MA的接枝率为0.6％，LDPE-g-MA的接枝率为1.0％，POE-g-MA的接枝率为1.2％，所采用的润滑剂购买自上海华熠化工助剂有限公司，所用助剂也为市场常规产品。所用到的PE吹膜材料中，LLDPE的熔融指数为2g/10min，HDPE的熔融指数为0.04g/10min。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种高淀粉填充的HDPE薄膜，其特征在于，该薄膜包含以下质量百分比的组分：

淀粉母粒40-80％，第一载体HDPE 10-50％，LLDPE 10-20％。

2.根据权利要求1所述的高淀粉填充的HDPE薄膜，其中，所述第一载体HDPE的熔融指数为0.01-1g/10min；所述LLDPE的熔融指数为0.5-2g/10min。

3.根据权利要求1或2所述的高淀粉填充的HDPE薄膜，其中，所述淀粉母粒包含以下质量百分比的组分：

4.根据权利要求3所述的高淀粉填充的HDPE薄膜，其中，所述塑化剂选自甘油、山梨醇和聚乙二醇200中的一种或几种。

5.根据权利要求3所述的高淀粉填充的HDPE薄膜，其中，所述第二载体HDPE的熔融指数为20-40g/10min。

6.根据权利要求3所述的高淀粉填充的HDPE薄膜，其中，所述增韧剂选自POE、EAA和EVA中的一种或多种；

优选地，所述POE、EAA、EVA的熔融指数为20-40g/10min。

7.根据权利要求3所述的高淀粉填充的HDPE薄膜，其中，所述相容剂为MLLDPE、LDPE或POE与马来酸酐的接枝组合。

8.根据权利要求7所述的高淀粉填充的HDPE薄膜，其中，所述相容剂MLLDPE-g-MA、LDPE-g-MA或POE-g-MA的接枝率为0.5％以上。

9.根据权利要求3所述的高淀粉填充的HDPE薄膜，其中，所述润滑剂选自PE蜡、氧化PE蜡、硬脂酸钙和硬脂酸锌中一种或多种。

10.根据权利要求3所述的高淀粉填充的HDPE薄膜，其中，所述助剂为三烯丙基异氰酸酯与抗氧剂1010按质量比1：1配制得到。