CN113045881A - 一种热收缩可降解环保薄膜材料及制备方法与应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种热收缩可降解环保薄膜材料，所述环保薄膜材料由PBAT和PLA在助剂的作用下按比例共混改性而成，所述助剂包括蜡、偶联剂、扩链剂、开口剂和爽滑剂。本发明通过将具有良好生物降解、生物相容性和高断裂伸长率的PBAT材料与具有较高硬度、与高透明度但拉伸率低的PLA材料在助剂的作用下进行改性混合，得到可生物降解可堆肥且具有热收缩性能的环保薄膜材料，制作的环保薄膜材料的工艺和设备简单，非常适宜大规模工业化生产；可制成吹塑效果佳、热收缩性佳、挺度好、韧性佳的包装薄膜，也可以应用在包装用膜、工业材料等。

Description

一种热收缩可降解环保薄膜材料及制备方法与应用方法
技术领域
本发明涉及可降解环保材料技术领域，尤其涉及到一种热收缩可降解环保薄膜材料及制备方法与应用方法。
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，并逐步取代不可降解塑料薄膜，对可降解薄膜方面提出更多的功能性的要求，特别是对热收缩包装与收缩标签等的要求，对于现有主流上PBAT、PLA、PBS、PPC等在收缩膜方面单材料上存在功能性的不足，所以要通过共混改性的方法对其进行性能上的改良。
传统的不可降解热收缩薄膜常用于餐具的包装，用量大会造成环境的污染；而一些可降解的热收缩薄膜，有的收缩率不高，无法达到传统不可降解热收缩薄膜的效果，有的在应用时需要通过增加水蒸气达到热收缩包装的效果，会造成设备的研发、运行、维护、使用成本增加，不利于企业的广泛使用。
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吹塑薄膜在热收缩包装上的可降解环保薄膜材料及制备方法与应用方法。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种热收缩可降解环保薄膜材料，所述环保薄膜材料由PBAT和PLA在助剂的作用下按比例共混改性而成，所述环保薄膜材料中按重量百分比的所述PBAT为10％-30％、所述PLA为65％-85％、所述助剂为0.2-5％。
优选地，所述环保薄膜材料中按重量百分比的所述PBAT为20％、所述PLA为77.6％、所述助剂为2.4％。
优选地，所述助剂包括蜡、偶联剂、扩链剂、开口剂和爽滑剂，按重量百分比的所述蜡为0-1％、所述偶联剂0-1％、所述扩链剂为0.1-1％、所述开口剂为0.1-1％、所述爽滑剂0-1％。
优选地，所述助剂中按重量百分比的所述蜡为0.5％、所述偶联剂为0.6％、所述扩链剂为0.5％、所述开口剂为0.5％和所述爽滑剂为0.3％。
一种热收缩可降解环保薄膜材料的制备方法：
(1)将所述PBAT、PLA和助剂在高速搅拌机中使用不高于45℃的温度和在100-200转/min情况下进行冷混，得到冷混料；
(2)将上述冷混料使用混合挤出机进行混合挤出，其中混合时的温度在145℃-180℃，得到改性共混料；
(3)将所述共混料再通过吹膜机在主控温度160℃-180℃之间进行吹塑成型，得到环保薄膜材料。
优选地，所述混合挤出机为单螺杆挤出机、或双螺杆挤出机或者捏合机。
优选地，所述环保薄膜材料还可以由步骤(2)中的所述共混料通过流延工艺制成。
一种热收缩可降解环保薄膜材料的应用方法：
(1)将所述环保薄膜材料放入热收缩包装机中作为包装用薄膜，将待包装物品放入热收缩包装机中开始进行包装工序，所述环保薄膜材料被分割成段，形成若干段薄膜Ⅰ，所述薄膜Ⅰ将物品包裹，得到包装物Ⅰ；(2)将步骤(1)中的所述包装物Ⅰ通过热收缩包装机的烘箱，烘箱中的温度设定为90-125℃，在烘箱中的所述薄膜Ⅰ发生热收缩，所述薄膜Ⅰ完全贴合包裹物品，得到包装物Ⅱ。
优选地，步骤(2)中的所述烘箱中还可以加入热风机。
优选地，步骤(1)中的所述薄膜Ⅰ在包装物品时，可采用热切封口或者热封封口或者胶粘剂粘合工艺。
本发明通过将具有良好生物降解、生物相容性和高断裂伸长率的PBAT材料与具有较高硬度、与高透明度但拉伸率低的PLA材料在助剂的作用下进行改性混合，得到可生物降解可堆肥且具有热收缩性能的环保薄膜材料，制作的环保薄膜材料的工艺和设备简单，非常适宜大规模工业化生产；可制成吹塑效果佳、热收缩性佳、挺度好、韧性佳的包装薄膜，也可以应用在包装用膜、工业材料等。
附图说明：
图1为本发明的环保薄膜材料的制作方法流程示意图；
图2为本发明的环保薄膜材料的应用方法流程示意图。
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热收缩可降解环保薄膜材料，所述环保薄膜材料由PBAT和PLA在助剂的作用下按比例共混改性而成，所述环保薄膜材料中按重量百分比的所述PBAT为10％-30％、所述PLA为65％-85％、所述助剂为0.2-5％。
所述助剂包括蜡、偶联剂、扩链剂、开口剂和爽滑剂，按重量百分比的所述蜡为0-1％、所述偶联剂0-1％、所述扩链剂为0.1-1％、所述开口剂为0.1-1％、所述爽滑剂0-1％。
其中所述PLA(聚乳酸)，是一种新型的生物基、可再生生物降解材料，使用可再生的植物资源(如玉米、木薯等)所提出的淀粉原料制成。淀粉原料经由糖化得到葡萄糖，再由葡萄糖及一定的菌种发酵制成高纯度的乳酸，再通过化学合成方法合成一定分子量的聚乳酸。
所述PLA(聚乳酸)其具有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物在特定条件下完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，这对保护环境非常有利，是公认的环境友好材料。
所述PBAT：属于热塑性生物降解塑料，是己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物，兼具PBA和PBT的特性，既有较好的延展性和断裂伸长率，也有较好的耐热性和冲击性能；此外，还具有优良的生物降解性，是目前生物降解塑料研究中非常活跃和市场应用特好降解材料之一。
所述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，结晶度大概在30％左右，且邵氏硬度在85以上。所述PBAT是脂肪族和芳香族的共聚物，综合了脂肪族聚酯的优异降解性能和芳香族聚酯的良好力学性能，其加工性能与LDPE非常相似，可用LDPE的加工设备吹膜。
所述助剂中的蜡为聚乙烯蜡；所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂；所述开口剂为EBS、芥酸酰胺和油酸酰胺中的一种或多种；所述扩链剂为牌号为ADR-4368和/或ADR-4370S的扩链剂；所述爽滑剂是脂肪酰胺类，如芥酸酰胺，油酸酰胺等。
蜡的作用是：增加光亮度，增加分子结合程度。
偶联剂的作用是：增加分子扩散效果。
扩链剂的作用是：增加所述PLA扩链，增进所述PLA与PBAT的相融性。
开口剂的作用是：增加薄膜开口性能，使成型的薄膜不粘连。
爽滑剂的作用是：增加薄膜产品的爽滑度。1、有助于提高制造速度；2、降低了摩擦系数，提高了机器的包装速度。爽滑剂按照功能分为内爽滑剂和外爽滑剂两类：内爽滑剂能促进聚合物大分子链或链段相对运动，从而改善物料流动性；外爽滑剂则是与聚合物基团相容性差的极性有机化学品，在聚合物链的布朗运动作用下，这些分子迁移到薄膜表面形成一层油性表面，从而起到改善薄膜表面性能的爽滑作用并降低材料表面的摩擦系数。
在本发明中，所述PLA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，有利于所述环保环保薄膜材料成型的结晶；所述PLA含量高，所述环保环保薄膜材料的产品硬度高，透明度高，断裂伸长率低；含量少，会降低薄膜挺度。在本专利中含量太高收缩率会降低，含量太低也不利于收缩。
所述PBAT主要起到使所述环保环保薄膜材料具有高断裂伸长率的性能，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15g/10min以内，有利于所述环保环保薄膜材料成型的结晶；所述PBAT含量高，有利于所述环保材料的产品的分散性与透明度，但是会影响断裂伸长率与挺度。在本专利中含量太高收缩率会降低，含量太低也不利于收缩。
所述助剂作为所述环保薄膜材料的添加剂，主要起到利于所述PLA与PBAT原料的结晶链接，虽然所述助剂为不可降解添加剂，但是其含量每一种不超过1％总含量不超5％，符合国家与国际全降解材料法规，所以并不影响整体的降解效果。
通过多次实验，得到其中最好地，所述PLA为77.6％，所述PBAT为20％，所述助剂总和为2.4％，所述助剂分别为所述蜡为0.5％、所述偶联剂为0.6％、所述扩链剂为0.5％、所述开口剂为0.5％和所述爽滑剂为0.3％。
表1：热收缩环保薄膜材料不同含量比例的收缩率的对比
Figure BDA0003031682820000061
表2：本热收缩环保薄膜材料与不同可降解薄膜收缩率的对比
可降解产品 收缩率％
PBAT 5
PPC 6
PLA 10
PBAT+PLA 25
表3：本热收缩环保薄膜材料与现有主流不可降解包装工艺与性能上的对比
Figure BDA0003031682820000071
如图1所示，一种热收缩可降解环保薄膜材料的制备方法一：
(1)将所述PBAT、PLA和助剂在高速搅拌机中使用不高于45℃的温度和在100-200转/min情况下进行冷混，得到冷混料。
(2)将上述冷混料使用单螺杆挤出机、或双螺杆挤出机或者捏合机等的混合挤出机进行混合挤出，其中混合时的温度在145℃-180℃，得到改性共混料；
(3)将所述共混料再通过吹膜机在主控温度160℃-180℃之间进行吹塑成型，得到环保薄膜材料。
一种热收缩可降解环保薄膜材料的制备方法二：
(1)将所述PBAT、PLA和助剂在高速搅拌机中使用不高于45℃的温度和在100-200转/min情况下进行冷混，得到冷混料。
(2)将上述冷混料使用单螺杆挤出机、或双螺杆挤出机或者捏合机等的混合挤出机进行混合挤出，其中混合时的温度在145℃-180℃，得到改性共混料；
(3)将所述共混料通过流延工艺生产流延型薄膜，所制得的环保薄膜材料，其透明度与挺度得到改善提升，提高本共混料制成薄膜的综合性能拓宽使用范围。
如图2所示，一种热收缩可降解环保薄膜材料的应用方法：
(1)将所述环保薄膜材料放入热收缩包装机中作为包装用薄膜，将物品放入热收缩包装机中开始进行包装工序，所述环保薄膜材料被分割成段，形成若干段薄膜Ⅰ，所述薄膜Ⅰ将物品包裹，得到包装物Ⅰ,所述薄膜Ⅰ在包装物品时，可采用热切封口或者热封封口或者胶粘剂粘合工艺；
(2)将步骤(1)中的所述包装物Ⅰ通过热收缩包装机的烘箱，烘箱中的温度设定为90-125℃，为了能够达到更佳的收缩效果，在烘箱中还可以加入热风机，向烘箱中持续吹热风，在烘箱中的所述薄膜Ⅰ发生热收缩，所述薄膜Ⅰ完全贴合包裹物品，得到包装物Ⅱ，即被收缩的所述环保薄膜材料包裹贴合包装的物品。

Claims (10)

1.一种热收缩可降解环保薄膜材料，其特征在于：所述环保薄膜材料由PBAT和PLA在助剂的作用下按比例共混改性而成，所述环保薄膜材料中按重量百分比的所述PBAT为10％-30％、所述PLA为65％-85％、所述助剂为0.2-5％。
2.根据权利要求1所述的一种热收缩可降解环保薄膜材料，其特征在于：所述环保薄膜材料中按重量百分比的所述PBAT为20％、所述PLA为77.6％、所述助剂为2.4％。
3.根据权利要求1或2所述的一种热收缩可降解环保薄膜材料，其特征在于：所述助剂包括蜡、偶联剂、扩链剂、开口剂和爽滑剂，按重量百分比的所述蜡为0-1％、所述偶联剂0-1％、所述扩链剂为0.1-1％、所述开口剂为0.1-1％、所述爽滑剂0-1％。
4.根据权利要求3所述的一种热收缩可降解环保薄膜材料，其特征在于：所述助剂中按重量百分比的所述蜡为0.5％、所述偶联剂为0.6％、所述扩链剂为0.5％、所述开口剂为0.5％和所述爽滑剂为0.3％。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种热收缩可降解环保薄膜材料的制备方法，其特征在于：(1)将所述PBAT、PLA和助剂在高速搅拌机中使用不高于45℃的温度和在100-200转/min情况下进行冷混，得到冷混料；(2)将上述冷混料使用混合挤出机进行混合挤出，其中混合时的温度在145℃-180℃，得到改性共混料；(3)将所述共混料再通过吹膜机在主控温度160℃-180℃之间进行吹塑成型，得到环保薄膜材料。
6.根据权利要求5所述的一种高透明度的可降解环保环保薄膜材料的制备方法，其特征在于：所述混合挤出机为单螺杆挤出机、或双螺杆挤出机或者捏合机。
7.根据权利要求5所述的一种热收缩可降解环保薄膜材料的制备方法，其特征在于：所述环保薄膜材料还可以由步骤(2)中的所述共混料通过流延工艺制成。
8.根据权利要求1-4任一项所述的一种热收缩可降解环保薄膜材料的应用方法，其特征在于：(1)将所述环保薄膜材料放入热收缩包装机中作为包装用薄膜，将待包装物品放入热收缩包装机中开始进行包装工序，所述环保薄膜材料被分割成段，形成若干段薄膜I，所述薄膜I将物品包裹，得到包装物I；(2)将步骤(1)中的所述包装物I通过热收缩包装机的烘箱，烘箱中的温度设定为90-125℃，在烘箱中的所述薄膜I发生热收缩，所述薄膜I完全贴合包裹物品，得到包装物II。
9.根据权利要求8所述的一种热收缩可降解环保薄膜材料的应用方法，其特征在于：步骤(2)中的所述烘箱中还可以加入热风机。
10.根据权利要求8所述的一种热收缩可降解环保薄膜材料的应用方法，其特征在于：步骤(1)中的所述薄膜I在包装物品时，可采用热切封口或者热封封口或者胶粘剂粘合工艺。
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