CN113150396A - 一种可快速降解的包装袋制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可快速降解的包装袋制备方法，属于包装袋技术领域，本发明可以通过基于光‑生物组合降解的方式，对原料配方进行改进，同时在成膜的过程中引入助降解鳞片，其可以自主结合为密集状态同时在薄膜外表面进行防护，并不会干扰到正常的使用，在报废后进入到自然环境中，助降解鳞片会在水分作用下部分溶解由原本的密集状态变为网状间隙，外界光照作用可以进入到包装袋内部，助降解鳞片的背面在吸收到光照后将光能转变为热能，同时加速释放出氧气，提高热氧化效果，另外配合上外部的生物降解作用，可以显著提高包装袋的降解效率，缩短分解周期。

Description

一种可快速降解的包装袋制备方法
技术领域
本发明涉及包装袋技术领域，更具体地说，涉及一种可快速降解的包装袋制备方法。
背景技术
包装袋是指用于包装各种用品的袋子，使货物在生产流通过程中方便运输，容易存储。广泛用于日常生活和工业生产中。实际数字显示，有80%使用后的塑料袋，最终与一般垃圾一样被运至垃圾堆田区处理，仅有百分之七的塑料被回收循环使用。
很多人都知道造成白色污染的主要原因是塑料袋不合理使用，从化学角度上分析，我们使用的塑料袋的原料大部分是HDPE、LLDPE和LDPE这些通用型聚烯烃树脂，它们有着易加工成型、强度高、成本低等特点，因此事生产塑料袋的优良原材料，但是正是由于其化学结构稳定、不易分解的特点，使得塑料袋丢弃后在自然环境下很难分解，这就造成了全球都头疼的白色污染。
现在很多科学家根据传统塑料袋在自然环境下不易分解的性质，开始着手研究和开发能在光和水的环境下能自动分解的可降解塑料袋，可降解原理可分为光降解和生物降解，光降解原理就是产品在自然环境下受到阳光、空气、水的作用下，通过一系列的化学反应，打破原有的分子链，分解成分子量很低的酮、脂、酸等物质，最后氧化成二氧化碳和水，形成了自然界中的生物循环的一部分；生物降解就是在空气和水的环境中，利用大自然的各种微生物来完成分子链的分解，最终生成二氧化碳和水，其实这两种降解的方法原理都相同，无非就是打破原有塑料袋的分子链，不同的是利用的分解介质不一样，以上两种方法虽好，但是弊端就是分解周期较长。
发明内容
1．要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种可快速降解的包装袋制备方法，可以通过基于光-生物组合降解的方式，对原料配方进行改进，同时在成膜的过程中引入助降解鳞片，其可以自主结合为密集状态同时在薄膜外表面进行防护，并不会干扰到正常的使用，在报废后进入到自然环境中，助降解鳞片会在水分作用下部分溶解由原本的密集状态变为网状间隙，外界光照作用可以进入到包装袋内部，助降解鳞片的背面在吸收到光照后将光能转变为热能，同时加速释放出氧气，提高热氧化效果，另外配合上外部的生物降解作用，可以显著提高包装袋的降解效率，缩短分解周期。
2．技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种可快速降解的包装袋制备方法，包括以下步骤：
S1、按重量份数称取60-80份淀粉、10-15份甘油、10-20份有机高分子聚合物、0.5-1份分散剂、4-6份增韧剂、0.5-1份光降解剂和8-15份填料进行均匀混合得到混合物；
S2、将混合物加入双螺杆挤出机中，在螺杆转速100-200r/min、温度175-190℃下熔融挤出造粒；
S3、然后通过流延法或者挤出法在175-190℃的加工温度下进行成膜，成膜过程中均匀覆盖上助降解鳞片，待冷却成型后与薄膜结合为一体；
S4、最后取加工好的薄膜制袋、切割、热封、印刷并进行包装。
进一步的，所述淀粉为大米淀粉、玉米淀粉、绿豆淀粉、藕淀粉和马铃薯淀粉中的至少一种。
进一步的，所述有机高分子聚合物为聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇脂、聚苯乙烯中的至少一种。
进一步的，所述增韧剂为马来酸酐接枝聚丙烯或者马来酸酐接枝EVA，所述光降解剂为硬脂酸铈。
进一步的，所述填料为锐钛矿型纳米二氧化钛和纳米氧化铈中的至少一种，其粒径为1-100nm。
进一步的，所述助降解鳞片包括主降解片和副水溶边环，所述副水溶边环包覆连接于主降解片的边缘区域，主降解片通过副水溶边环的磁吸作用相互连接，从而形成完整的整体对包装袋进行外部防护，同时在包装袋进入自然环境中后，副水溶边环会自主溶解形成网状间隙，供外界光照穿透进去。
进一步的，所述副水溶边环采用水溶性材料和磁性材料以质量比1:0.2-0.5的比例混合制成。
进一步的，所述主降解片包括外避光层、内反光层以及多个热氧化囊，所述内反光层连接于外避光层内端，所述热氧化囊均匀连接于内反光层远离外避光层的一端，外避光层一方面起到避光作用，另一方面起到机械防护作用，内反光层则可以在内部起到反光作用，提高光照在包装袋的漫反射效果，可以更为合理的利用光能来转化为热能，热氧化囊则可以将光能转化为热能作用于包装袋，同时释放出氧气来增强热氧化作用。
进一步的，所述热氧化囊包括光热转化层、热膨胀层、隔离层、储液囊以及多根触发尖刺，所述光热转化层覆盖于内反光层外端，所述热膨胀层、隔离层和储液囊依次连接，所述热膨胀层与光热转化层连接，所述储液囊与内反光层连接，所述触发尖刺均匀连接于热膨胀层靠近储液囊的一端，光热转化层可以将光能转化为热能，一部分作用于包装袋，另一部分作用于热膨胀层和隔离层，待隔离层达到软化温度后热膨胀层受热膨胀，通过触发尖刺刺破储液囊，并持续挤压储液囊释放出内部的过氧化氢溶液，过氧化氢溶液加热后会加速分解释放出氧气，然后与光热转化层的加热效果共同作用于包装袋，另外热膨胀层还会继续膨胀至与内反光层接触然后顶起光热转化层，光热转化层被顶起后会暴露出部分内反光层进行反光，可以避免光热转化层上的热量过多而导致自燃的现象发生，可以保证包装袋处于合理温度下进行氧化作用，同时通过反光作用迫使其余区域也全面展开分解。
进一步的，所述光热转化层采用黑色炭基材料制成，所述热膨胀层采用受热膨胀材料制成，所述隔离层采用热熔性材料制成，所述储液囊内填充有浓度8%的过氧化氢溶液，黑色炭基材料可以高效的将光能转化为热能，隔离层在软化之前可以对储液囊进行防护，避免受到挤压时意外刺破储液囊，过氧化氢溶液在受热的情况下会触发氧气的快速释放，同时过氧化氢溶液本身可以配合填料提高光催化效果，过氧化氢可以提供氢氧根，进而生成羟基自由基，生成的羟基自由基可以氧化降解有机污染物。
3．有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
（1）本方案可以通过基于光-生物组合降解的方式，对原料配方进行改进，同时在成膜的过程中引入助降解鳞片，其可以自主结合为密集状态同时在薄膜外表面进行防护，并不会干扰到正常的使用，在报废后进入到自然环境中，助降解鳞片会在水分作用下部分溶解由原本的密集状态变为网状间隙，外界光照作用可以进入到包装袋内部，助降解鳞片的背面在吸收到光照后将光能转变为热能，同时加速释放出氧气，提高热氧化效果，另外配合上外部的生物降解作用，可以显著提高包装袋的降解效率，缩短分解周期。
（2）助降解鳞片包括主降解片和副水溶边环，副水溶边环包覆连接于主降解片的边缘区域，主降解片通过副水溶边环的磁吸作用相互连接，从而形成完整的整体对包装袋进行外部防护，同时在包装袋进入自然环境中后，副水溶边环会自主溶解形成网状间隙，供外界光照穿透进去。
（3）主降解片包括外避光层、内反光层以及多个热氧化囊，内反光层连接于外避光层内端，热氧化囊均匀连接于内反光层远离外避光层的一端，外避光层一方面起到避光作用，另一方面起到机械防护作用，内反光层则可以在内部起到反光作用，提高光照在包装袋的漫反射效果，可以更为合理的利用光能来转化为热能，热氧化囊则可以将光能转化为热能作用于包装袋，同时释放出氧气来增强热氧化作用。
（3）热氧化囊包括光热转化层、热膨胀层、隔离层、储液囊以及多根触发尖刺，光热转化层覆盖于内反光层外端，热膨胀层、隔离层和储液囊依次连接，热膨胀层与光热转化层连接，储液囊与内反光层连接，触发尖刺均匀连接于热膨胀层靠近储液囊的一端，光热转化层可以将光能转化为热能，一部分作用于包装袋，另一部分作用于热膨胀层和隔离层，待隔离层达到软化温度后热膨胀层受热膨胀，通过触发尖刺刺破储液囊，并持续挤压储液囊释放出内部的过氧化氢溶液，过氧化氢溶液加热后会加速分解释放出氧气，然后与光热转化层的加热效果共同作用于包装袋，另外热膨胀层还会继续膨胀至与内反光层接触然后顶起光热转化层，光热转化层被顶起后会暴露出部分内反光层进行反光，可以避免光热转化层上的热量过多而导致自燃的现象发生，可以保证包装袋处于合理温度下进行氧化作用，同时通过反光作用迫使其余区域也全面展开分解。
（4）光热转化层采用黑色炭基材料制成，热膨胀层采用受热膨胀材料制成，隔离层采用热熔性材料制成，储液囊内填充有浓度8%的过氧化氢溶液，黑色炭基材料可以高效的将光能转化为热能，隔离层在软化之前可以对储液囊进行防护，避免受到挤压时意外刺破储液囊，过氧化氢溶液在受热的情况下会触发氧气的快速释放，同时过氧化氢溶液本身可以配合填料提高光催化效果，过氧化氢可以提供氢氧根，进而生成羟基自由基，生成的羟基自由基可以氧化降解有机污染物。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明助降解鳞片的结构示意图；
图3为本发明助降解鳞片的剖视图；
图4为本发明热氧化囊的结构示意图；
图5为本发明助降解鳞片部分溶解前后的结构示意图。
图中标号说明：
1主降解片、11外避光层、12内反光层、13热氧化囊、131光热转化层、132热膨胀层、133隔离层、134储液囊、135触发尖刺、2副水溶边环。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
请参阅图1，一种可快速降解的包装袋制备方法，包括以下步骤：
S1、按重量份数称取60份淀粉、10份甘油、10份有机高分子聚合物、0.5份分散剂、4份增韧剂、0.5份光降解剂和8份填料进行均匀混合得到混合物；
S2、将混合物加入双螺杆挤出机中，在螺杆转速100r/min、温度175℃下熔融挤出造粒；
S3、然后通过流延法或者挤出法在175℃的加工温度下进行成膜，成膜过程中均匀覆盖上助降解鳞片，待冷却成型后与薄膜结合为一体；
S4、最后取加工好的薄膜制袋、切割、热封、印刷并进行包装。
淀粉为大米淀粉、玉米淀粉、绿豆淀粉、藕淀粉和马铃薯淀粉中的至少一种。
有机高分子聚合物为聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇脂、聚苯乙烯中的至少一种。
增韧剂为马来酸酐接枝聚丙烯或者马来酸酐接枝EVA，光降解剂为硬脂酸铈。
填料为锐钛矿型纳米二氧化钛和纳米氧化铈中的至少一种，其粒径为1-100nm。
请参阅图2，助降解鳞片包括主降解片1和副水溶边环2，副水溶边环2包覆连接于主降解片1的边缘区域，主降解片1通过副水溶边环2的磁吸作用相互连接，从而形成完整的整体对包装袋进行外部防护，同时在包装袋进入自然环境中后，副水溶边环2会自主溶解形成网状间隙，供外界光照穿透进去。
副水溶边环2采用水溶性材料和磁性材料以质量比1:0.2-0.5的比例混合制成。
请参阅图3，主降解片1包括外避光层11、内反光层12以及多个热氧化囊13，内反光层12连接于外避光层11内端，热氧化囊13均匀连接于内反光层12远离外避光层11的一端，外避光层11一方面起到避光作用，另一方面起到机械防护作用，内反光层12则可以在内部起到反光作用，提高光照在包装袋的漫反射效果，可以更为合理的利用光能来转化为热能，热氧化囊13则可以将光能转化为热能作用于包装袋，同时释放出氧气来增强热氧化作用。
请参阅图4，热氧化囊13包括光热转化层131、热膨胀层132、隔离层133、储液囊134以及多根触发尖刺135，光热转化层131覆盖于内反光层12外端，热膨胀层132、隔离层133和储液囊134依次连接，热膨胀层132与光热转化层131连接，储液囊134与内反光层12连接，触发尖刺135均匀连接于热膨胀层132靠近储液囊134的一端，光热转化层131可以将光能转化为热能，一部分作用于包装袋，另一部分作用于热膨胀层132和隔离层133，待隔离层133达到软化温度后热膨胀层132受热膨胀，通过触发尖刺135刺破储液囊134，并持续挤压储液囊134释放出内部的过氧化氢溶液，过氧化氢溶液加热后会加速分解释放出氧气，然后与光热转化层131的加热效果共同作用于包装袋，另外热膨胀层132还会继续膨胀至与内反光层12接触然后顶起光热转化层131，光热转化层131被顶起后会暴露出部分内反光层12进行反光，可以避免光热转化层131上的热量过多而导致自燃的现象发生，可以保证包装袋处于合理温度下进行氧化作用，同时通过反光作用迫使其余区域也全面展开分解。
光热转化层131采用黑色炭基材料制成，热膨胀层132采用受热膨胀材料制成，隔离层133采用热熔性材料制成，储液囊134内填充有浓度8%的过氧化氢溶液，黑色炭基材料可以高效的将光能转化为热能，隔离层133在软化之前可以对储液囊134进行防护，避免受到挤压时意外刺破储液囊134，过氧化氢溶液在受热的情况下会触发氧气的快速释放，同时过氧化氢溶液本身可以配合填料提高光催化效果，过氧化氢可以提供氢氧根，进而生成羟基自由基，生成的羟基自由基可以氧化降解有机污染物。
值得注意的是，助降解鳞片的厚度要小于包装袋的厚度，且保证其覆盖于包装袋外表面。
实施例2：
一种可快速降解的包装袋制备方法，包括以下步骤：
S1、按重量份数称取70份淀粉、12份甘油、15份有机高分子聚合物、0.8份分散剂、5份增韧剂、0.8份光降解剂和12份填料进行均匀混合得到混合物；
S2、将混合物加入双螺杆挤出机中，在螺杆转速150r/min、温度180℃下熔融挤出造粒；
S3、然后通过流延法或者挤出法在180℃的加工温度下进行成膜，成膜过程中均匀覆盖上助降解鳞片，待冷却成型后与薄膜结合为一体；
S4、最后取加工好的薄膜制袋、切割、热封、印刷并进行包装。
其余部分与实施例1保持一致。
实施例3：
一种可快速降解的包装袋制备方法，包括以下步骤：
S1、按重量份数称取80份淀粉、15份甘油、20份有机高分子聚合物、1份分散剂、6份增韧剂、1份光降解剂和15份填料进行均匀混合得到混合物；
S2、将混合物加入双螺杆挤出机中，在螺杆转速200r/min、温度190℃下熔融挤出造粒；
S3、然后通过流延法或者挤出法在190℃的加工温度下进行成膜，成膜过程中均匀覆盖上助降解鳞片，待冷却成型后与薄膜结合为一体；
S4、最后取加工好的薄膜制袋、切割、热封、印刷并进行包装。
其余部分与实施例1保持一致。
请参阅图5，本发明可以通过基于光-生物组合降解的方式，对原料配方进行改进，同时在成膜的过程中引入助降解鳞片，其可以自主结合为密集状态同时在薄膜外表面进行防护，并不会干扰到正常的使用，在报废后进入到自然环境中，助降解鳞片会在水分作用下部分溶解由原本的密集状态变为网状间隙，外界光照作用可以进入到包装袋内部，助降解鳞片的背面在吸收到光照后将光能转变为热能，同时加速释放出氧气，提高热氧化效果，另外配合上外部的生物降解作用，可以显著提高包装袋的降解效率，缩短分解周期。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种可快速降解的包装袋制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、按重量份数称取60-80份淀粉、10-15份甘油、10-20份有机高分子聚合物、0.5-1份分散剂、4-6份增韧剂、0.5-1份光降解剂和8-15份填料进行均匀混合得到混合物；
S2、将混合物加入双螺杆挤出机中，在螺杆转速100-200r/min、温度175-190℃下熔融挤出造粒；
S3、然后通过流延法或者挤出法在175-190℃的加工温度下进行成膜，成膜过程中均匀覆盖上助降解鳞片，待冷却成型后与薄膜结合为一体；
S4、最后取加工好的薄膜制袋、切割、热封、印刷并进行包装。
2.根据权利要求1所述的一种可快速降解的包装袋制备方法，其特征在于：所述淀粉为大米淀粉、玉米淀粉、绿豆淀粉、藕淀粉和马铃薯淀粉中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种可快速降解的包装袋制备方法，其特征在于：所述有机高分子聚合物为聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇脂、聚苯乙烯中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种可快速降解的包装袋制备方法，其特征在于：所述增韧剂为马来酸酐接枝聚丙烯或者马来酸酐接枝EVA，所述光降解剂为硬脂酸铈。
5.根据权利要求1所述的一种可快速降解的包装袋制备方法，其特征在于：所述填料为锐钛矿型纳米二氧化钛和纳米氧化铈中的至少一种，其粒径为1-100nm。
6.根据权利要求1所述的一种可快速降解的包装袋制备方法，其特征在于：所述助降解鳞片包括主降解片（1）和副水溶边环（2），所述副水溶边环（2）包覆连接于主降解片（1）的边缘区域。
7.根据权利要求6所述的一种可快速降解的包装袋制备方法，其特征在于：所述副水溶边环（2）采用水溶性材料和磁性材料以质量比1:0.2-0.5的比例混合制成。
8.根据权利要求6所述的一种可快速降解的包装袋制备方法，其特征在于：所述主降解片（1）包括外避光层（11）、内反光层（12）以及多个热氧化囊（13），所述内反光层（12）连接于外避光层（11）内端，所述热氧化囊（13）均匀连接于内反光层（12）远离外避光层（11）的一端。
9.根据权利要求8所述的一种可快速降解的包装袋制备方法，其特征在于：所述热氧化囊（13）包括光热转化层（131）、热膨胀层（132）、隔离层（133）、储液囊（134）以及多根触发尖刺（135），所述光热转化层（131）覆盖于内反光层（12）外端，所述热膨胀层（132）、隔离层（133）和储液囊（134）依次连接，所述热膨胀层（132）与光热转化层（131）连接，所述储液囊（134）与内反光层（12）连接，所述触发尖刺（135）均匀连接于热膨胀层（132）靠近储液囊（134）的一端。
10.根据权利要求9所述的一种可快速降解的包装袋制备方法，其特征在于：所述光热转化层（131）采用黑色炭基材料制成，所述热膨胀层（132）采用受热膨胀材料制成，所述隔离层（133）采用热熔性材料制成，所述储液囊（134）内填充有浓度8%的过氧化氢溶液。
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