CN111572983B - 一种高强可降解型纸塑复合袋的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高强可降解型纸塑复合袋及其制备方法，属于包装材料技术领域。在本发明技术方案中，采用了微晶纤维素改性大豆蛋白制备胶黏剂基体材料，与纸质表面形成有效的缠结作用，提高了胶黏剂材料与纸质层之间的结合强度，再将粘结剂涂覆至纸质层表面，改善纸质层结构强度不高，力学性能较差的缺陷，通过采用的纸质层、粘结层和塑料层均采用的是可降解的材料，在实际使用过程中，可被生物有效降解，安全绿色环保。

Description

一种高强可降解型纸塑复合袋的制备方法
技术领域
本发明涉及一种高强可降解型纸塑复合袋及其制备方法，属于包装材料技术领域。
背景技术
纸塑袋又称三合一复合纸袋，是由塑胶与牛皮纸复合而成，通常塑胶层采用pp聚丙烯为基材的pp编织布，牛皮纸则采用精制复合专用牛皮纸，二者通过熔融塑料热复膜粘合而成，牛皮纸淋膜布经制袋成型，再加工缝制成三合一纸塑袋。
纸塑袋又称三合一复合纸袋，是一种小型的散装容器，主要以人力或叉车实现单元化运输，它便于装运小宗散装粉粒状物料，具有强度高防水性好，便于装卸等特性，是一种目前最流行和实用的普通包装材料。随着工艺的改进和发展，纸塑袋得到了越来越广泛的应用：工业包装，食品包装，电子，航天，科技、军工等各个领域都可纸塑复合袋-纸塑复合袋-复合塑料编织袋是以塑料编织袋为基材，经流延法复合后制成的。它们主要用于包装化肥、合成材料、炸药、粮食、盐、矿物质等粉状或粒状的固体物料及柔性物品。
但是现有的纸塑复合材料由于纸张与塑料之间的结合强度不佳，使其在使用过程中易分层而损坏，同时传统采用的PP树脂为基材制备纸塑复合袋的方案中，其环保性能较差，无法在自然环境中有效的降解，所以对其进行有效改性很有必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强可降解型纸塑复合袋及其制备方法，以解决现有技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高强可降解型纸塑复合袋，包括：纸质层，所述纸质层为纸质材料裁剪制备的纸张材料；粘结层，所述粘结层为大豆蛋白复合尿素溶液，再经微晶纤维素改性后，复合经二氯乙烷、氢化钠和二甲基亚砜改性的芳纶浆粕所制备得到的胶黏剂材料，所述粘结层涂覆至所述纸质层的任意一侧；塑料层，所述塑料层为通过聚己二酸丙二醇酯共混改性的聚乳酸颗粒，经流延成膜至粘结层表面后压制成型的复合塑料膜层。本发明技术方案首先采用三层结构制备纸塑复合袋，通过纸质层、粘接层和塑料层三层结构的作用，提高整体纸塑复合材料的粘结稳定性能，与传统双层结构对比，具有优异的粘结强度和力学性能。
所述纸质层优选为牛皮纸。
所述粘结层涂覆厚度为1～2mm。
所述塑料层与所述纸质层厚度比为1:1。
一种高强可降解型纸塑复合袋的制备方法具体制备步骤为：
S1、取芳纶浆粕并置于二氯乙烷中，搅拌混合并油浴加热，过滤收集滤饼并将滤饼添加至无水乙醇，继续保温油浴加热处理，静置冷却至室温后，离心分离并收集下层沉淀，干燥得干燥基体浆粕纤维，再取二甲基亚砜、氢化钠和干燥基体浆粕纤维搅拌混合并调节pH至7.0，过滤并收集滤饼后，洗涤、干燥，得改性纤维颗粒；
S2、分别取去离子水，大豆蛋白颗粒、尿素和微晶纤维素搅拌混合并收集得混合液，超声分散后静置得基体胶黏剂，再将改性纤维颗粒添加至基体胶黏剂中，搅拌混合并研磨过筛网，收集滤液得改性胶黏剂；采用了微晶纤维素改性大豆蛋白制备胶黏剂基体材料，由于微晶纤维素材料修饰大豆分离蛋白作用于纸塑复合材料中时，微晶纤维素颗粒粒径小，特殊的表面结构具有很强的亲和力，可以填充并结合在大豆分离蛋白分子未能作用的纸质层表面，与纸质表面形成有效的缠结作用，提高了胶黏剂材料与纸质层之间的结合强度，其次，再胶黏剂基体中添加了改性的芳纶浆粕，通过芳纶浆粕与微晶纤维丝形成缠结，于此同时芳纶纤维与流延塑料层之间形成有效的缠结结合，改善粘结层与塑料层之间的结合强度，通过芳纶纤维和微晶纤维素作为三维缠结的结合锚固点，提高整体纸塑复合袋材料的力学强度；
S3、将聚己二酸丙二醇酯添加至聚乳酸中并搅拌混合并置于双螺杆挤出机中，挤出造粒并置于流延机中，流延处理得熔融浆液；
S4、取所需纸张并对其喷覆改性胶黏剂材料，待喷覆完成后，得覆胶牛皮纸，再将熔融浆液流延至覆胶牛皮纸涂覆有改性胶黏剂的一侧，待流延完成后，压制成型，干燥并收集得纸塑复合纸并通过复合纸机加工，即可制备得所述高强可降解型纸塑复合袋。将粘结剂涂覆至纸质层表面，使其作为一种包覆层对纸质层表面施加一层包覆结构膜，改善纸质层结构强度不高，力学性能较差的缺陷，从而提高整体纸塑复合袋材料的力学性能。
步骤S1中所述的油浴加热温度为120～130℃。
步骤S2中所述的筛网粒径为目。
步骤S3中所述的流延处理参数为：设置主机区温度为80～ 190℃，机头区温度为200℃，主机螺杆转速为100～300r/min，牵引速度为5～10m/min，流延机的模头宽度为1000mm，峡缝为1.0mm，进行流延处理。
步骤S4中所述的压制成型为在0.5～0.8MPa下压制3～5s。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)本发明技术方案首先采用三层结构制备纸塑复合袋，通过纸质层、粘接层和塑料层三层结构的作用，提高整体纸塑复合材料的粘结稳定性能，与传统双层结构对比，具有优异的粘结强度和力学性能；
(2)在本发明技术方案中，首先采用了微晶纤维素改性大豆蛋白制备胶黏剂基体材料，由于微晶纤维素材料修饰大豆分离蛋白作用于纸塑复合材料中时，微晶纤维素颗粒粒径小，特殊的表面结构具有很强的亲和力，可以填充并结合在大豆分离蛋白分子未能作用的纸质层表面，与纸质表面形成有效的缠结作用，提高了胶黏剂材料与纸质层之间的结合强度，其次，再胶黏剂基体中添加了改性的芳纶浆粕，通过芳纶浆粕与微晶纤维丝形成缠结，于此同时芳纶纤维与流延塑料层之间形成有效的缠结结合，改善粘结层与塑料层之间的结合强度，通过芳纶纤维和微晶纤维素作为三维缠结的结合锚固点，提高整体纸塑复合袋材料的力学强度；
(3)在本发明技术方案中，由于将粘结剂涂覆至纸质层表面，使其作为一种包覆层对纸质层表面施加一层包覆结构膜，改善纸质层结构强度不高，力学性能较差的缺陷，从而提高整体纸塑复合袋材料的力学性能。
(4)本发明技术方案采用的纸质层、粘结层和塑料层均采用的是可降解的材料，在实际使用过程中，可被生物有效降解，安全绿色环保。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。
按质量比1:10，取芳纶浆粕并置于二氯乙烷中，搅拌混合并置于120～130℃下油浴加热45～60min，随后静置冷却至室温并过滤，收集滤饼并按质量比1:12，将滤饼添加至无水乙醇中，搅拌混合并继续保温油浴加热处理45～60min，静置冷却至室温后，离心分离并收集下层沉淀，再在85～90℃烘箱中干燥 6～8h，得干燥基体浆粕纤维，按重量分数计，分别称量45～50 份二甲基亚砜、3～5份氢化钠和6～8份干燥基体浆粕纤维置于三口烧瓶中，搅拌混合并置于35～40下保温反应1～2h，收集反应液并用0.5mol/L盐酸调节pH至7.0，过滤并收集滤饼后，用丙酮洗涤滤饼3～5次后干燥3～5h，得改性纤维颗粒；按重量份数计，分别称量45～50份去离子水，10～15份大豆蛋白颗粒、3～5份尿素和0.5～1.0份微晶纤维素置于搅拌器中搅拌混合并收集得混合液，将混合液置于200～300W下超声分散10～ 15份后，搅拌混合并置于室温下静置25～30min，得基体胶黏剂，再按质量比1:8，将改性纤维颗粒添加至基体胶黏剂中，搅拌混合并研磨过500目筛网，收集滤液得改性胶黏剂；按质量比1:15，将聚己二酸丙二醇酯添加至聚乳酸中并搅拌混合，收集混合颗粒并置于双螺杆挤出机中，挤出造粒并收集改性聚乳酸颗粒，将聚乳酸颗粒置于流延机中，设置主机区温度为80～ 190℃，机头区温度为200℃，主机螺杆转速为100～300r/min，牵引速度为5～10m/min，流延机的模头宽度为1000mm，峡缝为1.0mm，流延得熔融浆液；取牛皮纸并对其喷覆改性胶黏剂材料，控制改性胶黏剂材料的喷覆厚度为1～2mm，待喷覆完成后，得覆胶牛皮纸，再将熔融浆液流延至覆胶牛皮纸涂覆有改性胶黏剂的一侧，控制熔融浆液流延厚度与牛皮纸厚度纸币为 1:1，待流延完成后，再在0.5～0.8MPa下压制3～5s后，干燥并收集得纸塑复合纸并通过复合纸机加工成型，即可制备得所述高强可降解型纸塑复合袋。
实施例1
按质量比1:10，取芳纶浆粕并置于二氯乙烷中，搅拌混合并置于120℃下油浴加热45min，随后静置冷却至室温并过滤，收集滤饼并按质量比1:12，将滤饼添加至无水乙醇中，搅拌混合并继续保温油浴加热处理45min，静置冷却至室温后，离心分离并收集下层沉淀，再在85℃别称量45份二甲基亚砜、3份氢化钠和6份干燥基体浆粕纤维置于三口烧瓶中，搅拌混合并置于35℃下保温反应1h，收集反应液并用0.5mol/L盐酸调节pH 至7.0，过滤并收集滤饼后，用丙酮洗涤滤饼3次后干燥3h，得改性纤维颗粒；按重量份数计，分别称量45份去离子水，10 份大豆蛋白颗粒、3份尿素和0.5份微晶纤维素置于搅拌器中搅拌混合并收集得混合液，将混合液置于200W下超声分散10份后，搅拌混合并置于室温下静置25min，得基体胶黏剂，再按质量比1:8，将改性纤维颗粒添加至基体胶黏剂中，搅拌混合并研磨过500目筛网，收集滤液得改性胶黏剂；按质量比1:15，将聚己二酸丙二醇酯添加至聚乳酸中并搅拌混合，收集混合颗粒并置于双螺杆挤出机中，挤出造粒并收集改性聚乳酸颗粒，将聚乳酸颗粒置于流延机中，设置主机区温度为80℃，机头区温度为200℃，主机螺杆转速为100r/min，牵引速度为5m/min，流延机的模头宽度为1000mm，峡缝为1.0mm，流延得熔融浆液；取牛皮纸并对其喷覆改性胶黏剂材料，控制改性胶黏剂材料的喷覆厚度为1mm，待喷覆完成后，得覆胶牛皮纸，再将熔融浆液流延至覆胶牛皮纸涂覆有改性胶黏剂的一侧，控制熔融浆液流延厚度与牛皮纸厚度纸币为1:1，待流延完成后，再在0.5MPa 下压制3s后，干燥并收集得纸塑复合纸并通过复合纸机加工成型，即可制备得所述高强可降解型纸塑复合袋。
实施例2
按质量比1:10，取芳纶浆粕并置于二氯乙烷中，搅拌混合并置于125℃下油浴加热47min，随后静置冷却至室温并过滤，收集滤饼并按质量比1:12，将滤饼添加至无水乙醇中，搅拌混合并继续保温油浴加热处理47min，静置冷却至室温后，离心分离并收集下层沉淀，再在87℃烘箱中干燥7h，得干燥基体浆粕纤维，按重量分数计，分别称量47份二甲基亚砜、4份氢化钠和7份干燥基体浆粕纤维置于三口烧瓶中，搅拌混合并置于 37℃下保温反应1h，收集反应液并用0.5mol/L盐酸调节pH至 7.0，过滤并收集滤饼后，用丙酮洗涤滤饼4次后干燥4h，得改性纤维颗粒；按重量份数计，分别称量47份去离子水，12份大豆蛋白颗粒、4份尿素和0.7份微晶纤维素置于搅拌器中搅拌混合并收集得混合液，将混合液置于250W下超声分散12份后，搅拌混合并置于室温下静置27min，得基体胶黏剂，再按质量比 1:8，将改性纤维颗粒添加至基体胶黏剂中，搅拌混合并研磨过 500目筛网，收集滤液得改性胶黏剂；按质量比1:15，将聚己二酸丙二醇酯添加至聚乳酸中并搅拌混合，收集混合颗粒并置于双螺杆挤出机中，挤出造粒并收集改性聚乳酸颗粒，将聚乳酸颗粒置于流延机中，设置主机区温度为120℃，机头区温度为 200℃，主机螺杆转速为200r/min，牵引速度为8m/min，流延机的模头宽度为1000mm，峡缝为1.0mm，流延得熔融浆液；取牛皮纸并对其喷覆改性胶黏剂材料，控制改性胶黏剂材料的喷覆厚度为1～2mm，待喷覆完成后，得覆胶牛皮纸，再将熔融浆液流延至覆胶牛皮纸涂覆有改性胶黏剂的一侧，控制熔融浆液流延厚度与牛皮纸厚度纸币为1:1，待流延完成后，再在0.7MPa 下压制4s后，干燥并收集得纸塑复合纸并通过复合纸机加工成型，即可制备得所述高强可降解型纸塑复合袋。
实施例3
按质量比1:10，取芳纶浆粕并置于二氯乙烷中，搅拌混合并置于130℃下油浴加热60min，随后静置冷却至室温并过滤，收集滤饼并按质量比1:12，将滤饼添加至无水乙醇中，搅拌混合并继续保温油浴加热处理60min，静置冷却至室温后，离心分离并收集下层沉淀，再在90℃烘箱中干燥8h，得干燥基体浆粕纤维，按重量分数计，分别称量50份二甲基亚砜、5份氢化钠和8份干燥基体浆粕纤维置于三口烧瓶中，搅拌混合并置于40℃下保温反应2h，收集反应液并用0.5mol/L盐酸调节pH至 7.0，过滤并收集滤饼后，用丙酮洗涤滤饼5次后干燥5h，得改性纤维颗粒；按重量份数计，分别称量50份去离子水，15份大豆蛋白颗粒、5份尿素和1.0份微晶纤维素置于搅拌器中搅拌混合并收集得混合液，将混合液置于300W下超声分散10～15份后，搅拌混合并置于室温下静置30min，得基体胶黏剂，再按质量比1:8，将改性纤维颗粒添加至基体胶黏剂中，搅拌混合并研磨过500目筛网，收集滤液得改性胶黏剂；按质量比1:15，将聚己二酸丙二醇酯添加至聚乳酸中并搅拌混合，收集混合颗粒并置于双螺杆挤出机中，挤出造粒并收集改性聚乳酸颗粒，将聚乳酸颗粒置于流延机中，设置主机区温度为190℃，机头区温度为200℃，主机螺杆转速为300r/min，牵引速度为10m/min，流延机的模头宽度为1000mm，峡缝为1.0mm，流延得熔融浆液；取牛皮纸并对其喷覆改性胶黏剂材料，控制改性胶黏剂材料的喷覆厚度为2mm，待喷覆完成后，得覆胶牛皮纸，再将熔融浆液流延至覆胶牛皮纸涂覆有改性胶黏剂的一侧，控制熔融浆液流延厚度与牛皮纸厚度纸币为1:1，待流延完成后，再在0.8MPa 下压制5s后，干燥并收集得纸塑复合纸并通过复合纸机加工成型，即可制备得所述高强可降解型纸塑复合袋。
实施例4
按质量比1:15，将聚己二酸丙二醇酯添加至聚乳酸中并搅拌混合，收集混合颗粒并置于双螺杆挤出机中，挤出造粒并收集改性聚乳酸颗粒，将聚乳酸颗粒置于流延机中，设置主机区温度为190℃，机头区温度为200℃，主机螺杆转速为300r/min，牵引速度为10m/min，流延机的模头宽度为1000mm，峡缝为 1.0mm，流延得熔融浆液；取牛皮纸并对其喷覆改性胶黏剂材料，控制改性胶黏剂材料的喷覆厚度为2mm，待喷覆完成后，得覆胶牛皮纸，再将熔融浆液流延至覆胶牛皮纸涂覆至牛皮纸一侧，控制熔融浆液流延厚度与牛皮纸厚度纸币为1:1，待流延完成后，再在0.8MPa下压制5s后，干燥并收集得纸塑复合纸并通过复合纸机加工成型，即可制备得所述高强可降解型纸塑复合袋。
取本发明技术方案实施例1、实施例2和实施例3与实施例4(对照组)进行试验对比。
实验步骤
按GB/T1010.3-2006的和QB/T1130—1991的标准，对材料的力学性能进行测试，测试结果如下表表1所示：
其中实施例4为未添加粘结层制备的纸塑袋复合材料。
表1性能对照表
Figure BDA0002467234310000111
Figure BDA0002467234310000121
由上表可知，本发明制备的纸塑袋复合材料和对照组对比，具有优异的力学性能和强度，这说明本发明方案中所述方案是可行的，即采用了微晶纤维素改性大豆蛋白制备胶黏剂基体材料，由于微晶纤维素材料修饰大豆分离蛋白作用于纸塑复合材料中时，微晶纤维素颗粒粒径小，特殊的表面结构具有很强的亲和力，可以填充并结合在大豆分离蛋白分子未能作用的纸质层表面，与纸质表面形成有效的缠结作用，提高了胶黏剂材料与纸质层之间的结合强度，其次，再胶黏剂基体中添加了改性的芳纶浆粕，通过芳纶浆粕与微晶纤维丝形成缠结，于此同时芳纶纤维与流延塑料层之间形成有效的缠结结合，改善粘结层与塑料层之间的结合强度，通过芳纶纤维和微晶纤维素作为三维缠结的结合锚固点，提高整体纸塑复合袋材料的力学强度，同时由于将粘结剂涂覆至纸质层表面，使其作为一种包覆层对纸质层表面施加一层包覆结构膜，改善纸质层结构强度不高，力学性能较差的缺陷，从而提高整体纸塑复合袋材料的力学性能。

Claims (8)

1.一种高强可降解型纸塑复合袋的制备方法，其特征在于，包括：
纸质层，所述纸质层为纸质材料裁剪制备的纸张材料；
粘结层，所述粘结层为大豆蛋白复合尿素溶液，再经微晶纤维素改性后，复合经二氯乙烷、氢化钠和二甲基亚砜改性的芳纶浆粕所制备得到的胶黏剂材料，所述粘结层涂覆至所述纸质层的任意一侧；
塑料层，所述塑料层为通过聚己二酸丙二醇酯共混改性的聚乳酸颗粒，经流延成膜至粘结层表面后压制成型的复合塑料膜层；
具体制备步骤为：
S1、取芳纶浆粕并置于二氯乙烷中，搅拌混合并油浴加热，过滤收集滤饼并将滤饼添加至无水乙醇，继续保温油浴加热处理，静置冷却至室温后，离心分离并收集下层沉淀，干燥得干燥基体浆粕纤维，再取二甲基亚砜、氢化钠和干燥基体浆粕纤维搅拌混合并调节pH至7.0，过滤并收集滤饼后，洗涤、干燥，得改性纤维颗粒；
S2、分别取去离子水，大豆蛋白颗粒、尿素和微晶纤维素搅拌混合并收集得混合液，超声分散后静置得基体胶黏剂，再将改性纤维颗粒添加至基体胶黏剂中，搅拌混合并研磨过筛网，收集滤液得改性胶黏剂；
S3、将聚己二酸丙二醇酯添加至聚乳酸中并搅拌混合并置于双螺杆挤出机中，挤出造粒并置于流延机中，流延处理得熔融浆液；
S4、取所需纸张并对其喷覆改性胶黏剂材料，待喷覆完成后，得覆胶牛皮纸，再将熔融浆液流延至覆胶牛皮纸涂覆有改性胶黏剂的一侧，待流延完成后，压制成型，干燥并收集得纸塑复合纸并通过复合纸机加工，即可制备得所述高强可降解型纸塑复合袋。
2.根据权利要求1所述的一种高强可降解型纸塑复合袋的制备方法，其特征在于：所述纸质层为牛皮纸。
3.根据权利要求1所述的一种高强可降解型纸塑复合袋的制备方法，其特征在于：所述粘结层涂覆厚度为1～2mm。
4.根据权利要求1所述的一种高强可降解型纸塑复合袋的制备方法，其特征在于：所述塑料层与所述纸质层厚度比为1:1。
5.根据权利要求1所述的高强可降解型纸塑复合袋的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述的油浴加热温度为120～130℃。
6.根据权利要求1所述的高强可降解型纸塑复合袋的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述的筛网粒径为500目。
7.根据权利要求1所述的高强可降解型纸塑复合袋的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述的流延处理参数为：设置主机区温度为80～190℃，机头区温度为200℃，主机螺杆转速为100～300r/min，牵引速度为5～10m/min，流延机的模头宽度为1000mm，峡缝为1.0mm，进行流延处理。
8.根据权利要求1所述的高强可降解型纸塑复合袋的制备方法，其特征在于，步骤S4中所述的压制成型为在0.5～0.8MPa下压制3～5s。
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Pledgee: Zhejiang Tailong Commercial Bank Co.,Ltd. Wenzhou Pingyang Wanquan small and micro enterprise franchise sub branch

Pledgor: ZHEJIANG TIANYI PLASTIC INDUSTRY Co.,Ltd.

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