CN113025015A

CN113025015A - 一种低透湿生物可降解可堆肥环保材料及制备方法及应用

Info

Publication number: CN113025015A
Application number: CN202110242197.XA
Authority: CN
Inventors: 辜伟悦
Original assignee: Zhuhai Hengqin Huizefeng Packaging Technology Co ltd
Current assignee: Zhuhai Hengqin Huizefeng Packaging Technology Co ltd
Priority date: 2021-03-04
Filing date: 2021-03-04
Publication date: 2021-06-25

Abstract

本发明提供一种低透湿生物可降解可堆肥环保材料，所述环保材料包括PGA、PBAT和ADR，所述PGA和PBAT在ADR的作用下共混改性，其中所述PGA为70%‑96%，所述PBAT为3%‑28%，所述ADR为0.1%‑0.9%。本发明通过将具有良好生物降解、生物相容性和阻湿性能好的PGA材料与具有较强热封性、阻氧性、但阻湿性能差的PBAT材料在ADR材料的作用下进行改性混合，得到生物可降解可堆肥且具有低透湿的环保材料；制作的工艺和设备简单，非常适宜大规模工业化生产；利用环保材料制成的产品具有低透湿性、高阻水功能，能够应用在吸管、液体包装袋、液体包装瓶、快餐盒等需要低透湿性和高阻水功能的地方。

Description

一种低透湿生物可降解可堆肥环保材料及制备方法及应用

技术领域

本发明涉及可降解环保材料技术领域，尤其涉及到一种低透湿生物可降解可堆肥环保材料及制备方法及应用。

背景技术

目前随着人类对环境的重视与全球禁塑令的推行，可降解包装薄膜是市场上炙手可热的包装材料，并逐步取代塑料薄膜，对可降解薄膜方面提出更多的功能性的要求，特别是对食品、药品包装等的要求，对于现有主流上PBAT、PLA、PBS、纤维素等的单层或复合结构对于高阻隔方面存在不足的地方。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种主要针对可降解薄膜在阻水透湿方面的低透湿生物可降解可堆肥环保材料及制备方法及应用。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种低透湿生物可降解可堆肥环保材料，所述环保材料包括PGA、、PBAT和ADR，所述PGA和PBAT在ADR的作用下共混改性，其中所述PGA为70%-96%，所述PBAT为3%-28%，所述ADR为0.1%-0.9%。

优选地，所述PGA为85%-95%，所述PBAT为3%-14.7%，所述ADR为0.2%-0.4%。

进一步地，所述PGA为85%，所述PBAT为14.7%，所述ADR为0.3%。

优选地，所述环保材料还包括PGA、PBAT、ADR、淀粉、PBS、PBSA、PCL、PLA、PPC，和碳酸钙，所述PGA、PBAT、淀粉、PBS、PBSA、PCL、PLA、PPC和碳酸钙在ADR的作用下共混改性，所述PGA为68%-98%、所述PBAT为0%-30%、所述ADR为0.1%-0.9%、所述淀粉为0%-30%、所述PBS为0%-30%、所述PBSA为0%-30%、所述PCL为0%-30%、所述PLA为0%-30%、所述PPC为0%-30%，所述碳酸钙为0%-20%。

一种低透湿生物可降解可堆肥环保材料的制备方法：（1）将所述PGA、PBAT和ADR在高速搅拌机中使用不高于50℃的温度情况下进行冷混，得到冷混料；（2）将上述冷混料用混合机进行混合挤出，其中混合时的温度在180℃-280℃，得到的改性共混料，即所述环保材料。

优选地，所述混合机为单螺杆挤出机、或双螺杆挤出机或捏合机。

一种低透湿生物可降解可堆肥环保材料的应用，所述环保材料可制成吸管。

一种低透湿生物可降解可堆肥环保材料的应用，所述环保材料可制成盛装液体的包装袋。

一种低透湿生物可降解可堆肥环保材料的应用，所述环保材料可通过吹塑或注塑制成包装瓶。

一种低透湿生物可降解可堆肥环保材料的应用，所述环保材料可通过吸塑或注塑制成一次性降解快餐盒。

本方案通过将具有良好生物降解、生物相容性和阻湿性能好的PGA材料与具有较强热封性、阻氧性、但阻湿性能差的PBAT材料在ADR材料的作用下进行改性混合，得到生物可降解可堆肥且具有低透湿的环保材料；制作的工艺和设备简单，非常适宜大规模工业化生产；利用环保材料制成的产品具有低透湿性、高阻水功能，能够应用在吸管、液体包装袋、液体包装瓶、快餐盒等需要低透湿性和高阻水功能的地方。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明：

实施例1：

本实施例所述的一种低透湿生物可降解可堆肥环保材料，所述环保材料包括PGA、、PBAT和ADR，所述PGA和PBAT在ADR的作用下共混改性，其中所述PGA为70%-96%，所述PBAT为3%-28%，所述ADR为0.1%-0.9%。

其中所述PGA（聚羟基乙酸）主要原材料是乙二醇酸、聚乙醇酸等,是一种具有良好生物降解和生物相容性的合成高分子材料，并且阻湿性良好，也是理想的完全生物降解材料，可在1-3个月内完全降解，无毒无害，最终降解产物是二氧化碳和水。该材料可被广泛用于石油、天然气开采，医用缝合线，骨折固定材料，组织工程支架等医学、农林业、食品包装等诸多领域。目前己在美国、欧盟和日本获得可安全生物降解的塑料材料认证，尤其在医用缝合线、可降解塑料等领域具有较好的应用前景。

所述PBAT具有较强热封性能、阻氧性能佳，但阻湿性能差。在本发明中主要起使主原料具备热封的作用。

所述PBAT成本适中，单独制作成膜后柔软。PBAT是一种半结晶型聚合物，通常结晶温度在110℃附近，而熔点在130℃左右，密度在1.18g/ml~1.3g/ml之间。PBAT的结晶度大概在30%左右，且邵氏硬度在85以上。PBAT是脂肪族和芳香族的共聚物，综合了脂肪PBAT分子链族聚酯的优异降解性能和芳香族聚酯的良好力学性能。PBAT的加工性能与LDPE非常相似，可用LDPE的加工设备吹膜。

所述ADR即巴斯夫ADR 4468扩链剂是一种多功能反应性聚合物，用于逆转PET、PC、PA、TPU、PLA等其他缩聚物的降解。与较早的扩链剂相比，具有更高的热稳定性，适用于特定的食品接触应用缩聚聚合物，如PET和PLA。它也可以用于其他热塑性塑料的改性，如PBT，TPU，PC，PC / ABS等。每个ADR 4468分子上的九个活性环氧基和聚合物发生化学反应，在合成、加工和回收过程中重新链接断链的分子链，恢复或者提高聚合物的分子量和粘度，增大机头压力和改善挤出稳定性，从而改善聚合物的机械性能和加工黄变。

所述ADR具有以下特点：

1.能提高聚合物的熔融强度和分子量，改善加工性能，可在加工过程中使用，以提高缩聚物的熔体强度，从而改善薄膜、片材、泡沫、纸张涂料和吹塑物体挤出过程中的加工性能；

2.捕捉加工过程中的低聚物，提升产品质量；

3.改善因水解导致的粘度变化，抗水解，它是具有低环氧当量（=每条聚合物链上的环氧基数）的聚合物扩链剂，可与缩聚物的链端反应并有效提高其熔体粘度；

4.改善聚合物在加工过程的降解；

5.缩短固相聚合的反应时间。

在本发明中，所述PGA主要起到阻湿的效果，其为全生物可降解可堆肥材料，选择熔体流动速率在10g/10min以内，有利于所述环保材料成型的结晶；所述PGA含量在70%-96%，含量高，所述环保材料的产品硬度高，透明度降低；含量少，会降低阻湿效果。

所述PBAT主要起到使所述环保材料具有热封性能，其为吹膜级全生物可降解可堆肥原料选择熔体流动速率在10g/10min以内，有利于所述环保材料成型的结晶；所述PBAT含量在3%-28%，含量高，有利于所述环保材料的产品的分散性与透明度，但是会影响阻湿性。

所述ADR作为所述环保材料的添加剂，主要起到利于所述PGA与PBAT原料的结晶链接，虽然所述ADR为不可降解添加剂，但是其含量不超过1%，所以并不影响整体的降解效果。

所述ADR也可以背其他扩链剂、偶联剂、抗水解剂、蜡等材料替换，但是所述ADR能起到更好的效果。

所述环保材料的成分优选地可以为所述PGA为85%-95%，所述PBAT为3%-14.7%，所述ADR为0.2%-0.4%，如表1所示。

其中最好地，所述PGA为85%，所述PBAT为14.7%，所述ADR为0.3%。

表1：环保材料不同含量比例的阻湿效果、透明度与硬度对比

一种低透湿生物可降解可堆肥环保材料的制备方法：

（1）将所述PGA、PBAT和ADR在高速搅拌机中使用不高于50℃的温度情况下进行冷混，得到冷混料；

（2）将上述冷混料用单螺杆挤出机或双螺杆挤出机或捏合机等的混合机进行混合挤出，其中混合时的温度在180℃-250℃，得到的改性共混料，即所述环保材料。

将上述环保材料通过吹塑、流延或双拉工艺结晶成型后，得到需要制成的环保材料产品，例如薄膜、习惯、包装袋、包装瓶等。

将改性好的共混料（环保材料）用旋模头吹膜机进行吹塑，吹塑按传统PE吹膜工艺进行，温度控制在230℃左右进行，制成本发明的环保材料薄膜，并制成包装袋，用于盛装纯净水，与将单一PBAT薄膜、PLA薄膜、PPC环保材料制成的包装袋盛装纯净水后对比，得到如表2所示的水汽蒸发量对比表格，显示本发明的环保材料具有更好的低透水率。

表2：水汽蒸发量对比

一种低透湿生物可降解可堆肥环保材料的应用，所述环保材料可制成吸管，现有的塑料吸管不可降解，大量使用后会造成环境不可逆转的污染，因此人们采用纸质吸管代替塑料吸管，虽然纸质吸管可降解，但是在使用的过程当中会出现纸质吸管在长时间泡在液体中后，会软化或散体，影响使用的效果或者无法继续使用，使用本发明的环保材料制成的吸管则可解决上述问题。

本发明环保材料还可以用于制成盛装液体的包装袋，也可以通过吹塑或注塑制成包装瓶，其阻湿效果好，可以用于保存或者盛装液体，例如纯净水或者牛奶的包装袋。

本发明环保材料还可以用于制成通过吸塑或注塑制成一次性降解快餐盒，其可以耐高温，抗渗透，用解决现在可降解餐盒以上的缺点。

实施例2：

与实施例1的区别在于：所述环保材料还包括PGA、PBAT、ADR、淀粉、PBS、PBSA、PCL、PLA、PPC，和碳酸钙，所述PGA、PBAT、淀粉、PBS、PBSA、PCL、PLA、PPC和碳酸钙在ADR的作用下共混改性，所述PGA为68%-98%、所述PBAT为0%-30%、所述ADR为0.1%-0.9%、所述淀粉为0%-30%、所述PBS为0%-30%、所述PBSA为0%-30%、所述PCL为0%-30%、所述PLA为0%-30%、所述PPC为0%-30%，所述碳酸钙为0%-20%。

上述成分比例可根据实际需要添加比例成分的上述材料。

Claims

1.一种低透湿生物可降解可堆肥环保材料，其特征在于：所述环保材料包括PGA、PBAT和ADR，所述PGA和PBAT在ADR的作用下共混改性，其中所述PGA为70%-96%，所述PBAT为3%-28%，所述ADR为0.1%-0.9%。

2.根据权利要求1所述的一种低透湿生物可降解可堆肥环保材料，其特征在于：所述PGA为85%-95%，所述PBAT为3%-14.7%，所述ADR为0.2%-0.4%。

3.根据权利要求2所述的一种低透湿生物可降解可堆肥环保材料，其特征在于：所述PGA为85%，所述PBAT为14.7%，所述ADR为0.3%。

4.根据权利要求1所述的一种低透湿生物可降解可堆肥环保材料，其特征在于：所述环保材料还包括PGA、PBAT、ADR、淀粉、PBS、PBSA、PCL、PLA、PPC，和碳酸钙，所述PGA、PBAT、淀粉、PBS、PBSA、PCL、PLA、PPC和碳酸钙在ADR的作用下共混改性，所述PGA为68%-98%、所述PBAT为0%-30%、所述ADR为0.1%-0.9%、所述淀粉为0%-30%、所述PBS为0%-30%、所述PBSA为0%-30%、所述PCL为0%-30%、所述PLA为0%-30%、所述PPC为0%-30%，所述碳酸钙为0%-20%。

5.根据权利要求1-3任一项所述的一种低透湿生物可降解可堆肥环保材料的制备方法，其特征在于：（1）将所述PGA、PBAT和ADR在高速搅拌机中使用不高于50℃的温度情况下进行冷混，得到冷混料；（2）将上述冷混料用混合机进行混合挤出，其中混合时的温度在180℃-250℃，得到的改性共混料，即所述环保材料。

6.根据权利要求5所述的一种低透湿生物可降解可堆肥环保材料的制备方法，其特征在于：所述混合机为单螺杆挤出机、或双螺杆挤出机或捏合机。

7.根据权利要求1所述的由一种低透湿生物可降解可堆肥环保材料的应用，其特征在于：所述环保材料可制成吸管。

8.根据权利要求1所述的由一种低透湿生物可降解可堆肥环保材料的应用，其特征在于：所述环保材料可制成盛装液体的包装袋。

9.根据权利要求1所述的由一种低透湿生物可降解可堆肥混合改性材料的应用，其特征在于：所述环保材料可通过吹塑或注塑制成包装瓶。

10.根据权利要求1所述的由一种低透湿生物可降解可堆肥混合改性材料的应用，其特征在于：所述环保材料可通过吸塑或注塑制成一次性降解快餐盒。