CN112390998B - 一种环保型塑料袋及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及包装袋领域，具体公开了一种环保型塑料袋及其制备方法。一种环保型塑料袋的制备方法，包括以下步骤：S1.将杏仁壳粉碎，得到杏仁壳粉末；S2.将杏仁壳粉末、乙醇和水混合搅拌，加热至80~90℃，搅拌时间3~5h，搅拌结束后冷却，过滤，将滤液和滤渣分离，其中滤渣烘干备用，滤液蒸干，得到杏仁壳木质素；S3.将杏仁壳木质素与聚己内酯混合，密炼，挤出造粒，得到改性聚己内酯；S4.将改性聚己内酯、滤渣、增塑剂和抗氧化剂混合搅拌均匀，再加入聚乙烯混合搅拌均匀，密炼，挤出造粒，吹膜，制得环保型塑料袋。该制备方法具有得到可降解的塑料袋，同时减小对粮食的消耗的优点。

Description

一种环保型塑料袋及其制备方法

技术领域

本申请涉及包装袋领域，更具体地说，它涉及一种环保型塑料袋及其制备方法。

背景技术

在日常生活中，人们在购买商品时，会用到各种包装袋，其中最常用的就是塑料袋，塑料袋是用聚乙烯等塑料材料制成，具有质量轻、价格低的优点，深受消费者和厂家的欢迎，但是因为一般塑料袋的降解周期长，处理困难，对环境造成极大影响，因此人们正着力研发可降解塑料袋。

可降解塑料一般包括光降解型塑料和生物降解型塑料，其中生物降解型塑料是一类由自然界存在的微生物如细菌、霉菌(真菌)和藻类的作用而引起降解的塑料，这类塑料往往会在通用的塑料基材中加入生物降解性物质，例如淀粉，由淀粉制得的塑料袋填埋在土里，由于淀粉被降解，使塑料袋的力学性能和形状被破坏，加快塑料袋的降解，保护环境。

然而淀粉的来源是食物，将淀粉作为塑料袋的原料就意味着会消耗大量粮食，影响粮食的正常应用。

发明内容

为了得到可降解的塑料袋，同时减小对粮食的消耗，本申请提供一种环保型塑料袋及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种环保型塑料袋的制备方法，采用如下的技术方案：

一种环保型塑料袋的制备方法，包括以下步骤：

S1.将杏仁壳粉碎，得到杏仁壳粉末；

S2.将所述杏仁壳粉末、乙醇和水混合搅拌，加热至80～90℃，搅拌时间3～5h，搅拌结束后冷却，过滤，将滤液和滤渣分离，其中滤渣烘干备用，滤液蒸干，得到杏仁壳木质素；

S3.将所述杏仁壳木质素与聚己内酯混合，在110～130℃密炼5～10min，挤出造粒，得到改性聚己内酯；

S4.将所述改性聚己内酯、滤渣、增塑剂和抗氧化剂混合搅拌均匀，再加入聚乙烯混合搅拌均匀，密炼，挤出造粒，吹膜，制得环保型塑料袋。

通过采用上述技术方案，杏仁壳是生产杏仁食品后产生的废料，由于采用杏仁壳作为原料，替代了淀粉的使用，减少了粮食的浪费，杏仁壳本身易于降解，从而加快了塑料袋的降解速度；其次，由于采用将杏仁壳木质素与聚己内酯结合的方法，提高了聚己内酯的力学性能，并且杏仁壳木质素随聚己内酯分散到聚乙烯塑料体系中，提高了塑料袋的紧密性，从而提高塑料袋的力学性能和耐水性能；另外，由于提取完杏仁壳木质素的滤渣也作为塑料袋的原料，提高杏仁壳的利用率，并且滤渣中的纤维素能进一步提高塑料袋的力学性能。

优选的，在S2步骤中，搅拌结束后冷却至45～55℃时进行过滤。

通过采用上述技术方案，减少滤液中的杏仁壳木质素析出，提高对杏仁壳木质素的提取效果。

优选的，在S4步骤中，所述改性聚己内酯、滤渣、增塑剂、抗氧化剂和聚乙烯的重量比为(15～20):(5～7):(2.5～4):(0.6～0.9):30。

通过采用上述技术方案，上述配比得到的塑料具有良好的力学性能和耐水性能较好。

优选的，所述增塑剂选用甘油或丙二醇中的一种或两种混合。

优选的，所述抗氧化剂选用2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚。

优选的，在S3步骤中，所述杏仁壳木质素与聚己内酯的重量比为(2～4.5):10。

通过采用上述技术方案，上述配比得到的改性聚己内酯的力学性能较好。

优选的，在S2步骤中，所述杏仁壳粉末、乙醇和水的重量比为10:(15～20):(10～15)。

通过采用上述技术方案，上述配比的乙醇和水能够更好的提取出杏仁壳木质素。

优选的，在S3步骤之前，先对杏仁壳木质素进行改性，改性步骤为：在惰性气体保护下，将杏仁壳木质素、甲基丙烯酸羟乙酯、十二烷基硫酸钠和水混合搅拌，加热至65～75℃，然后逐滴加入引发剂水溶液，反应1～3小时，冷却过滤，固体烘干，得到改性后的杏仁壳木质素，所述杏仁壳木质素、甲基丙烯酸羟乙酯、十二烷基硫酸钠、水和引发剂水溶液的重量比为100:(12～16):(0.4～0.8):(300～400):(100～120)，所述引发剂水溶液中引发剂的重量分数为15％。

通过采用上述技术方案，甲基丙烯酸羟乙酯聚合并且与杏仁壳木质素结合，提高杏仁壳木质素与聚己内酯的结合能力，进一步提高塑料袋的力学性能和耐水性能。

优选的，所述引发剂水溶液30～40min滴加完毕。

通过采用上述技术方案，控制引发剂的加入速度，使甲基丙烯酸羟乙酯更好的聚合。

优选的，所述引发剂为过硫酸钾。

优选的，在S4步骤之前，先对滤渣进行预处理，预处理步骤为：将滤渣、三异硬脂酰基钛酸异丙酯和乙醇搅拌混合，加热至60～70℃，反应1～2小时，冷却过滤，固体烘干，得到预处理后的滤渣，所述滤渣、三异硬脂酰基钛酸异丙酯和乙醇的重量比为100:(6～8):(400～500)。

通过采用上述技术方案，三异硬脂酰基钛酸异丙酯对滤渣中的纤维素进行改性，提高纤维素与聚乙烯的结合能力，提高塑料袋的力学性能。

优选的，在S1步骤中，所述杏仁壳粉末由250～280目的筛网筛分得到。

通过采用上述技术方案，杏仁壳粉末的粒径小，易于提取杏仁壳木质素。

第二方面，本申请提供一种环保型塑料袋，采用如下的技术方案：

一种环保型塑料袋，基于一种环保型塑料袋的制备方法制得。

通过采用上述技术方案，制备得到可降解的塑料袋，同时减小对粮食的消耗，另外塑料袋的力学性能和耐水性能佳。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、杏仁壳本身易于降解，加快了塑料袋的降解速度，并且替代了淀粉的使用，减少了粮食的浪费；其次，由于采用将杏仁壳木质素与聚己内酯结合的方法，提高了聚己内酯的力学性能，提高了塑料袋的紧密性，从而提高塑料袋的力学性能和耐水性能；另外，由于提取完杏仁壳木质素的滤渣也作为塑料袋的原料，提高杏仁壳的利用率，并且滤渣中的纤维素能进一步提高塑料袋的力学性能。

2、本申请中优选采用甲基丙烯酸羟乙酯对杏仁壳木质素进行改性，提高杏仁壳木质素与聚己内酯的结合能力，进一步提高塑料袋的力学性能和耐水性能。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

杏仁壳选用杏仁食品加工厂的废弃杏仁壳。

聚己内酯选购自东莞市嘉迈塑胶有限公司，型号PCL6800。

聚乙烯选购自东莞市铭远塑胶有限公司，型号LDPE 1C7A。

三异硬脂酰基钛酸异丙酯选购自南京和润偶联剂有限公司。

实施例

实施例1

一种环保型塑料袋的制备方法：

S1.用粉碎机将杏仁壳粉碎，直至杏仁壳能够通过250目筛网，得到杏仁壳粉末；

S2.将30kg杏仁壳粉末、60kg乙醇和60kg水加入反应釜中混合搅拌，加热至80℃，搅拌时间5h，搅拌结束后冷却至45℃，过滤，将滤液和滤渣分离，其中滤渣在50℃的烘箱1h烘干，备用；滤液蒸干，蒸干后再在50℃的烘箱1h烘干，得到杏仁壳木质素；

S3.将4kg杏仁壳木质素与20kg聚己内酯加入密炼机混合，在130℃密炼5min，用挤出机挤出造粒，得到改性聚己内酯；

S4.将15kg改性聚己内酯、7kg滤渣、2.5kg甘油和0.6kg 2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚加入混合机中混合搅拌5min，再加入30kg聚乙烯混合搅拌3min，得到混合料，然后将混合料投入密炼机，在140℃密炼8min，用挤出机挤出造粒，吹膜机吹膜，制得环保型塑料袋。

实施例2

一种环保型塑料袋的制备方法：

S1.用粉碎机将杏仁壳粉碎，直至杏仁壳能够通过280目筛网，得到杏仁壳粉末；

S2.将40kg杏仁壳粉末、80kg乙醇和40kg水加入反应釜中混合搅拌，加热至90℃，搅拌时间3h，搅拌结束后冷却至50℃，过滤，将滤液和滤渣分离，其中滤渣在50℃的烘箱1h烘干，备用；滤液蒸干，蒸干后再在50℃的烘箱1h烘干，得到杏仁壳木质素；

S3.将8.8kg杏仁壳木质素与25kg聚己内酯加入密炼机混合，在110℃密炼10min，用挤出机挤出造粒，得到改性聚己内酯；

S4.将20kg改性聚己内酯、5kg滤渣、3.3kg甘油和0.9kg 2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚加入混合机中混合搅拌5min，再加入30kg聚乙烯混合搅拌3min，得到混合料，然后将混合料投入密炼机，在140℃密炼8min，用挤出机挤出造粒，吹膜机吹膜，制得环保型塑料袋。

实施例3

一种环保型塑料袋的制备方法：

S1.用粉碎机将杏仁壳粉碎，直至杏仁壳能够通过250目筛网，得到杏仁壳粉末；

S2.将40kg杏仁壳粉末、60kg乙醇和45kg水加入反应釜中混合搅拌，加热至85℃，搅拌时间4h，搅拌结束后冷却至55℃，过滤，将滤液和滤渣分离，其中滤渣在50℃的烘箱1h烘干，备用；滤液蒸干，蒸干后再在50℃的烘箱1h烘干，得到杏仁壳木质素；

S3.将9kg杏仁壳木质素与20kg聚己内酯加入密炼机混合，在120℃密炼10min，用挤出机挤出造粒，得到改性聚己内酯；

S4.将18kg改性聚己内酯、6kg滤渣、4kg甘油和0.7kg 2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚加入混合机中混合搅拌5min，再加入30kg聚乙烯混合搅拌3min，得到混合料，然后将混合料投入密炼机，在140℃密炼8min，用挤出机挤出造粒，吹膜机吹膜，制得环保型塑料袋。

为直观展示实施例1至实施例3的区别，将实施例1至实施例3的原料配比以及反应参数的区别列于表1。

表1

实施例4

本实施例与实施例3的区别仅在于，在S3步骤之前，先对杏仁壳木质素进行改性，并用等量改性后的杏仁壳木质素替代S3步骤中的杏仁壳木质素，改性步骤为：在氮气保护下，将9kg杏仁壳木质素、1.08kg甲基丙烯酸羟乙酯、0.072kg十二烷基硫酸钠和45kg水加入第一反应瓶中，混合搅拌，加热至65℃，然后逐滴加入9kg过硫酸钾水溶液，过硫酸钾水溶液中过硫酸钾的重量分数为15％，30min滴加完毕，反应1小时，冷却至室温，过滤得固体，固体在50℃烘箱中1h烘干，得到改性后的杏仁壳木质素。

实施例5

本实施例与实施例3的区别仅在于，在S3步骤之前，先对杏仁壳木质素进行改性，并用等量改性后的杏仁壳木质素替代S3步骤中的杏仁壳木质素，改性步骤为：在氮气保护下，将9kg杏仁壳木质素、1.44kg甲基丙烯酸羟乙酯、0.036kg十二烷基硫酸钠和36kg水加入第一反应瓶中，混合搅拌，加热至75℃，然后逐滴加入10.8kg过硫酸钾水溶液，过硫酸钾水溶液中过硫酸钾的重量分数为15％，40min滴加完毕，反应3小时，冷却至室温，过滤得固体，固体在50℃烘箱中1h烘干，得到改性后的杏仁壳木质素。

实施例6

本实施例与实施例5的区别仅在于，在S4步骤之前，先对滤渣进行预处理，并用等量预处理后的滤渣替代S4步骤中的滤渣，预处理步骤为：将6kg滤渣、0.36kg三异硬脂酰基钛酸异丙酯和24kg乙醇加入第二反应瓶中，搅拌混合，加热至60℃，反应2小时，冷却至室温，过滤得固体，固体在50℃烘箱中1h烘干。

实施例7

本实施例与实施例5的区别仅在于，在S4步骤之前，先对滤渣进行预处理，并用等量预处理后的滤渣替代S4步骤中的滤渣，预处理步骤为：将6kg滤渣、0.48kg三异硬脂酰基钛酸异丙酯和30kg乙醇加入第二反应瓶中，搅拌混合，加热至70℃，反应1小时，冷却至室温，过滤得固体，固体在50℃烘箱中1h烘干。

对比例

对比例1

本对比例与实施例3的区别仅在于，省略S1、S2和S3步骤，在S4步骤中，用等量的聚己内酯替代改性聚己内酯，用等量的聚乙烯替代滤渣。

对比例2

本对比例与实施例3的区别仅在于，省略S2和S3步骤，用等量的杏仁壳粉末替代滤渣，在S4步骤中，用等量的聚己内酯替代改性聚己内酯。

对比例3

本对比例与实施例3的区别仅在于，在S4步骤中，用等量的聚乙烯替代滤渣。

对比例4

本对比例与实施例3的区别仅在于，在S1步骤中，用等量的稻壳替代杏仁壳，并在S1步骤得到稻壳粉末，在S2步骤得到稻壳木质素和稻壳制得的滤渣，用等量稻壳木质素替代S3步骤中的杏仁壳木质素，用等量稻壳制得的滤渣替代S4步骤中的滤渣。

对比例5

本对比例与实施例3的区别仅在于，在S1步骤中，用等量的麦秸替代杏仁壳，并在S1步骤得到麦秸粉末，在S2步骤得到麦秸木质素和麦秸制得的滤渣，用等量麦秸木质素替代S3步骤中的杏仁壳木质素，用等量麦秸制得的滤渣替代S4步骤中的滤渣。

性能检测试验

对本申请实施例和对比例制得的塑料袋进行称重，然后掩埋于土壤中，掩埋时间90天，对掩埋后的塑料袋进行称重，计算塑料袋的降解失重率，结果如表2所示。

根据GB/T13022-91《塑料薄膜拉伸性能试验方法》，对本申请实施例和对比例制得的塑料袋进行拉伸强度测试，拉伸速率10mm/s，塑料袋厚度为0.05mm，结果如表2所示。

根据GB/T1037-1988《塑料薄膜和片材透水蒸气性试验方法杯式法》，对本申请实施例和对比例制得的塑料袋进行透水蒸气测试，结果如表2所示。

表2

	降解失重率(％)	拉伸强度(MPa)	水蒸气透过量(g/m<sup>2</sup>·24h)
				实施例1	12.2	16.3	2.1
实施例2	12.9	16	2.1
				实施例3	13.4	16.5	1.9
实施例4	14	17.9	1.4
				实施例5	14.2	18.2	1.3
实施例6	13.9	19.1	1.4
				实施例7	14.2	19.3	1.2
对比例1	4.2	12.5	3.4
				对比例2	10.4	11.2	5.7
对比例3	8.7	13.4	2.2
				对比例4	12.4	13.8	2.8
对比例5	10.6	13.2	2.6

根据表2，对比例1中不加入杏仁壳木质素和杏仁壳滤渣，与对比例1相比，实施例3制得的塑料袋的降解速率更快，拉伸性能以及耐水性能更佳，原因可能是杏仁壳木质素和杏仁壳滤渣都是生物材料，易于降解，而杏仁壳木质素的活性基团多，与聚己内酯有良好的相容性，并且增强聚己内酯的力学性能，在使用环保、可降解的原料的同时，提高塑料袋的阻隔性能，提高塑料袋的拉伸性能和耐水性能；另外杏仁壳木质素提取后的滤渣也继续利用，提高原料利用率，滤渣中的纤维素能够进一步提高聚乙烯的力学性能，从而提高塑料袋的拉伸性能。

对比例2中直接加入杏仁壳粉末而不加入杏仁壳木质素和杏仁壳滤渣，与对比例1以及实施例3相比，对比例2制得的塑料袋的拉伸性能和耐水性能更差，原因可能是杏仁壳粉末在聚己内酯和聚乙烯中的分散性较差，影响塑料袋各部分的均匀分布，从而导致塑料袋拉伸性能和耐水性能的降低。

对比例3中不加入杏仁壳滤渣而加入改性聚己内酯，与对比例1相比，对比例3制得的塑料袋耐水性能有所提升，说明杏仁壳木质素对聚己内酯改性能够起到提升塑料袋阻隔能力的作用；与对比例3相比，实施例3制得的塑料袋的降解速率更快，拉伸性能更佳，因此进一步推测是滤渣中的纤维素提高聚乙烯的力学性能，从而提高塑料袋的拉伸性能。

对比例4中采用稻壳制作木质素和滤渣，对比例5采用麦秸制作木质素和滤渣，与对比例4-5相比，实施例3制得的塑料袋的拉伸性能和耐水性能更佳，原因可能是杏仁壳木质素含有的基团有助于杏仁壳木质素与聚己内酯结合，从而获得拉伸性能和耐水性能良好的塑料袋。

实施例4-5中加入甲基丙烯酸羟乙酯对杏仁壳木质素进行改性，与实施例3相比，实施例4-5制得的塑料袋的拉伸性能和耐水性能更佳，原因可能是甲基丙烯酸羟乙酯在杏仁壳木质素上发生聚合，生成聚甲基丙烯酸羟乙酯，改善了杏仁壳木质素的表面与聚己内酯结合的能力，提高改性聚己内酯的稳定性。

实施例6-7中采用三异硬脂酰基钛酸异丙酯对滤渣中的纤维素进行改性，与实施例3相比，实施例6-7制得的塑料袋的拉伸性能更佳，原因可能是三异硬脂酰基钛酸异丙酯促进滤渣中的纤维素与聚乙烯的相容性提高，有助于纤维素与聚乙烯结合，进而提高塑料袋的拉伸性能。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种环保型塑料袋的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.将杏仁壳粉碎，得到杏仁壳粉末；

S2.将所述杏仁壳粉末、乙醇和水混合搅拌，加热至80~90℃，搅拌时间3~5h，搅拌结束后冷却，过滤，将滤液和滤渣分离，其中滤渣烘干备用，滤液蒸干，得到杏仁壳木质素；

S3.将所述杏仁壳木质素与聚己内酯混合，在110~130℃密炼5~10min，挤出造粒，得到改性聚己内酯；

S4.将所述改性聚己内酯、滤渣、增塑剂和抗氧化剂混合搅拌均匀，再加入聚乙烯混合搅拌均匀，密炼，挤出造粒，吹膜，制得环保型塑料袋；

在S3步骤中，所述杏仁壳木质素与聚己内酯的重量比为(2~4.5):10；

在S4步骤中，所述改性聚己内酯、滤渣、增塑剂、抗氧化剂和聚乙烯的重量比为(15~20):(5~7):(2.5~4):(0.6~0.9):30。

2.根据权利要求1所述的一种环保型塑料袋的制备方法，其特征在于：

在S2步骤中，搅拌结束后冷却至45~55℃时进行过滤。

3.根据权利要求1所述的一种环保型塑料袋的制备方法，其特征在于：在S2步骤中，所述杏仁壳粉末、乙醇和水的重量比为10:(15~20):(10~15)。

4.根据权利要求1所述的一种环保型塑料袋的制备方法，其特征在于：在S3步骤之前，先对杏仁壳木质素进行改性，改性步骤为：在惰性气体保护下，将杏仁壳木质素、甲基丙烯酸羟乙酯、十二烷基硫酸钠和水混合搅拌，加热至65~75℃，然后逐滴加入引发剂水溶液，反应1~3小时，冷却过滤，固体烘干，得到改性后的杏仁壳木质素，所述杏仁壳木质素、甲基丙烯酸羟乙酯、十二烷基硫酸钠、水和引发剂水溶液的重量比为100:(12~16):(0.4~0.8):(300~400):(100~120)，所述引发剂水溶液中引发剂的重量分数为15%。

5.根据权利要求4所述的一种环保型塑料袋的制备方法，其特征在于：所述引发剂水溶液30~40min滴加完毕。

6.根据权利要求1所述的一种环保型塑料袋的制备方法，其特征在于：在S4步骤之前，先对滤渣进行预处理，预处理步骤为：将滤渣、三异硬脂酰基钛酸异丙酯和乙醇搅拌混合，加热至60~70℃，反应1~2小时，冷却过滤，固体烘干，得到预处理后的滤渣，所述滤渣、三异硬脂酰基钛酸异丙酯和乙醇的重量比为100:(6~8):(400~500)。

7.根据权利要求1所述的一种环保型塑料袋的制备方法，其特征在于：在S1步骤中，所述杏仁壳粉末由250~280目的筛网筛分得到。

8.一种环保型塑料袋，其特征在于：基于权利要求1~7任一所述的一种环保型塑料袋的制备方法制得。