CN113265079B - 一种高延伸性塑料包装膜的生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种高延伸性塑料包装膜的生产工艺，属于包装膜技术领域，包括如下步骤：第一步、按照重量份称取原料；第二步、将原料在真空烘箱中45℃干燥，然后混合，在双螺杆挤出机中，温度为160℃下进行挤出造粒，由空气压缩进行吹胀成圆筒状膜泡，在吹膜辅机中进行吹塑成膜，形成薄膜制品，最后切割、分卷并进行包装，得到一种高延伸性塑料包装膜；其中添加了改性聚碳酸亚丙酯，改性聚碳酸亚丙酯由聚碳酸亚丙酯、改性剂和辅助成分混合挤出得到，改性剂在反应过程中起到了偶联作用，使得形成三维网络结构，增强膜的机械性能和化学稳定性。

Description

一种高延伸性塑料包装膜的生产工艺
技术领域
本发明属于包装膜技术领域，具体涉及一种高延伸性塑料包装膜的生产工艺。
背景技术
塑料包装及塑料包装产品，具有品种繁多、质轻美观、不易破碎等优点，发展速度远远超过传统的纸、金属、玻璃等包装材料，在市场上所占的份额越来越大，特别是复合塑料软包装，已经广泛地应用于日常生活、食品、医药、化工等领域，得到了快速发展和广泛应用。但这给人们带来方便的同时，也带来了日益严重的环境污染问题。大量的废旧塑料薄膜废弃在自然界中不易降解，对生态环境造成很大的危害。其中，生物降解塑料薄膜是指在一定条件下，在能分泌酵素的微生物作用下可完全生物降解的高分子材料，这类塑料薄膜在废弃后能被生物降解，生成不造成空气污染的二氧化碳和水。
包装材料对于商品的保护功能是最为重要和最基本的功能，因此包装塑料薄膜首先必须具备可靠的机械保护作用，如良好的拉伸强度；同时，作为礼品包装的展示需求，高透明度也成为一项必备性能。另外，由于塑料复合膜用于礼品包装时，常常需要采取缠绕包装、包扎包装、热收缩包装、粘接包装等手段，不可避免地造成褶皱的产生，影响了塑料薄膜在礼品包装中的反复使用，造成了对资源的浪费和环境的影响。
发明内容
本发明提供一种高延伸性塑料包装膜的生产工艺。
本发明要解决的技术问题：
现有技术中将生物基材料直接与塑料共混制备薄膜，成本高，降解不完全，降解不可控等问题；添加大量的生物质材料，来达到高的降解率，但薄膜的机械性能无法保证，剩余的塑料很难继续降解，未降解的碎片仍会造成环境污染。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种高延伸性塑料包装膜的生产工艺，包括如下步骤：
第一步、按照重量份称取原料：改性聚碳酸亚丙酯85-100份、纳米二氧化硅1.1-3份、亚磷酸三苯酯0.5-1份、硬脂酰胺0.5-0.8份、苯偶烷基醚0.1-1份、芥酸酰胺1-2份、草酸0.5-1份；
第二步、将上述原料在真空烘箱中45℃干燥5h，然后在高速混合机里以25000r/min的速度混合0.5-1min，在双螺杆挤出机中，温度为160℃下进行挤出造粒，由空气压缩进行吹胀成圆筒状膜泡，在吹膜辅机中进行吹塑成膜，形成薄膜制品，最后切割、分卷并进行包装，得到一种高延伸性塑料包装膜；
所述改性聚碳酸亚丙酯通过如下步骤制备：
将聚碳酸亚丙酯和改性剂混合，在温度为120℃条件下，转速为50r/min条件下，混合10min，然后加入辅助组分，继续混合10min，然后挤出，得到改性聚碳酸亚丙酯。
进一步地，聚碳酸亚丙酯、改性剂和辅助组分的用量质量比为100：0.6：0.8。
进一步地，改性剂通过如下步骤制备：
步骤S21、将三聚氯氰和丙酮混合，然后在温度为0-10℃条件下，滴加乙醇胺溶液，控制滴加速度为1-2滴/秒，滴加结束后保持温度不变，继续搅拌2-3h，搅拌结束后滴加氢氧化钠水溶液，然后进行后处理，后处理的过程为：将得到的反应液抽滤、洗涤后得到中间体1；
反应过程如下所示：
Figure BDA0003122535730000031
步骤S22、在温度为50℃条件下，向中间体1中加入混合试剂，在该温度条件下反应4h，反应结束后进行后处理，后处理的过程为：将得到的反应液抽滤、洗涤后得到中间体2；
反应过程如下所示：
Figure BDA0003122535730000032
步骤S23、将氯化偏苯三酸酐和吡啶混合，产生白色沉淀时，加入中间体2和四氢呋喃，在室温条件下搅拌反应12h，反应结束后进行后处理，后处理的过程为：将得到的反应液减压浓缩除去溶剂，用甲苯和乙酸酐重结晶3-5次，然后在0℃条件下冷冻析出，得到改性剂。
反应过程如下所示：
Figure BDA0003122535730000033
进一步地，步骤S21中乙醇胺溶液为乙醇胺和丙酮按照质量比10：20混合而成，氢氧化钠水溶液为氢氧化钠和去离子水按照1g：10mL混合而成，三聚氯氰、丙酮、乙醇胺和氢氧化钠水溶液的用量比为29.8g：100g：30g：65mL；步骤S22中的混合试剂为乙二胺、氢氧化钠和去离子水按照12g：6.5g：10mL混合而成，中间体1和混合试剂的用量比为12g：12-14mL；步骤S23中氯化偏苯三酸酐、吡啶、中间体2和四氢呋喃的用量比为4.05g：0.8g：4g：300mL。
进一步地，辅助组分通过如下步骤制备：
步骤S31、将苯酚、三氯氧磷和无水氯化镁混合，然后在75℃条件下反应2h，然后将温度升为100℃，反应20h，反应结束后，停止加热冷却至室温，得到溶液a；
步骤S32、在温度为8-10℃条件下，将甲醇和三乙胺混合，然后滴加溶液a，滴加结束后，将温度升为50℃，反应10h，反应结束后，将温度降至室温，进行后处理，后处理的过程为：用去离子水和乙酸乙酯进行萃取，有机相用无水硫酸镁干燥，干燥结束后减压浓缩后除去溶剂，得到辅助组分。
反应过程如下所示：
Figure BDA0003122535730000041
进一步地，步骤S31中苯酚、三氯氧磷和无水氯化镁的用量质量比为9.4：7.21：0.1；步骤S32中甲醇、三乙胺和溶液a的用量质量比为3.2：0.5：15。
本发明的有益效果：
聚碳酸亚丙酯是一种环境友好的材料，可完全生物降解，由于聚碳酸亚丙酯的热学性能及力学性能相对较差，加工温度范围狭窄等因素限制该材料在工业上的应用，本发明中通过制备改性剂，使改性剂和聚碳酸亚丙酯的端羟基发生封端反应，随着反应的进行体系中酯基含量增多，导致体系中仍存在部分的羧基基团，仍可发生扩链和交联反应，改性剂中引入了三嗪类结构，一方面有利于提高薄膜的抗紫外老化能力，另一方面，改性剂在反应过程中起到了偶联作用，使得形成三维网络结构，增强膜的机械性能和化学稳定性，同时改性后的聚碳酸亚丙酯的热稳定性远高于纯聚碳酸亚丙酯，在一定程度上提高了包装膜整体的耐热性能，另外改性剂中的三嗪类结构和辅助组分中的含磷结构具有协同阻燃作用，提高了薄膜的阻燃性能。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
制备改性剂：
步骤S21、将三聚氯氰和丙酮混合，然后在温度为0℃条件下，滴加乙醇胺溶液，控制滴加速度为1滴/秒，滴加结束后保持温度不变，继续搅拌2h，搅拌结束后滴加氢氧化钠水溶液，然后进行后处理，后处理的过程为：将得到的反应液抽滤、洗涤后得到中间体1；
步骤S22、在温度为50℃条件下，向中间体1中加入混合试剂，在该温度条件下反应4h，反应结束后进行后处理，后处理的过程为：将得到的反应液抽滤、洗涤后得到中间体2；
步骤S23、将氯化偏苯三酸酐和吡啶混合，产生白色沉淀时，加入中间体2和四氢呋喃，在室温条件下搅拌反应12h，反应结束后进行后处理，后处理的过程为：将得到的反应液减压浓缩除去溶剂，用甲苯和乙酸酐重结晶3次，然后在0℃条件下冷冻析出，得到改性剂。
其中，步骤S21中乙醇胺溶液为乙醇胺和丙酮按照质量比10：20混合而成，氢氧化钠水溶液为氢氧化钠和去离子水按照1g：10mL混合而成，三聚氯氰、丙酮、乙醇胺和氢氧化钠水溶液的用量比为29.8g：100g：30g：65mL；步骤S22中的混合试剂为乙二胺、氢氧化钠和去离子水按照12g：6.5g：10mL混合而成，中间体1和混合试剂的用量比为12g：12mL；步骤S23中氯化偏苯三酸酐、吡啶、中间体2和四氢呋喃的用量比为4.05g：0.8g：4g：300mL。
实施例2
制备改性剂：
步骤S21、将三聚氯氰和丙酮混合，然后在温度为10℃条件下，滴加乙醇胺溶液，控制滴加速度为2滴/秒，滴加结束后保持温度不变，继续搅拌3h，搅拌结束后滴加氢氧化钠水溶液，然后进行后处理，后处理的过程为：将得到的反应液抽滤、洗涤后得到中间体1；
步骤S22、在温度为50℃条件下，向中间体1中加入混合试剂，在该温度条件下反应4h，反应结束后进行后处理，后处理的过程为：将得到的反应液抽滤、洗涤后得到中间体2；
步骤S23、将氯化偏苯三酸酐和吡啶混合，产生白色沉淀时，加入中间体2和四氢呋喃，在室温条件下搅拌反应12h，反应结束后进行后处理，后处理的过程为：将得到的反应液减压浓缩除去溶剂，用甲苯和乙酸酐重结晶5次，然后在0℃条件下冷冻析出，得到改性剂。
其中，步骤S21中乙醇胺溶液为乙醇胺和丙酮按照质量比10：20混合而成，氢氧化钠水溶液为氢氧化钠和去离子水按照1g：10mL混合而成，三聚氯氰、丙酮、乙醇胺和氢氧化钠水溶液的用量比为29.8g：100g：30g：65mL；步骤S22中的混合试剂为乙二胺、氢氧化钠和去离子水按照12g：6.5g：10mL混合而成，中间体1和混合试剂的用量比为12g：14mL；步骤S23中氯化偏苯三酸酐、吡啶、中间体2和四氢呋喃的用量比为4.05g：0.8g：4g：300mL。
实施例3
制备辅助组分：
步骤S31、将苯酚、三氯氧磷和无水氯化镁混合，然后在75℃条件下反应2h，然后将温度升为100℃，反应20h，反应结束后，停止加热冷却至室温，得到溶液a；
步骤S32、在温度为8℃条件下，将甲醇和三乙胺混合，然后滴加溶液a，滴加结束后，将温度升为50℃，反应10h，反应结束后，将温度降至室温，进行后处理，后处理的过程为：用去离子水和乙酸乙酯进行萃取，有机相用无水硫酸镁干燥，干燥结束后减压浓缩后除去溶剂，得到辅助组分。
其中，步骤S31中苯酚、三氯氧磷和无水氯化镁的用量质量比为9.4：7.21：0.1；步骤S32中甲醇、三乙胺和溶液a的用量质量比为3.2：0.5：15。
实施例4
制备辅助组分：
步骤S31、将苯酚、三氯氧磷和无水氯化镁混合，然后在75℃条件下反应2h，然后将温度升为100℃，反应20h，反应结束后，停止加热冷却至室温，得到溶液a；
步骤S32、在温度为10℃条件下，将甲醇和三乙胺混合，然后滴加溶液a，滴加结束后，将温度升为50℃，反应10h，反应结束后，将温度降至室温，进行后处理，后处理的过程为：用去离子水和乙酸乙酯进行萃取，有机相用无水硫酸镁干燥，干燥结束后减压浓缩后除去溶剂，得到辅助组分。
其中，步骤S31中苯酚、三氯氧磷和无水氯化镁的用量质量比为9.4：7.21：0.1；步骤S32中甲醇、三乙胺和溶液a的用量质量比为3.2：0.5：15。
实施例5
制备改性聚碳酸亚丙酯：
将聚碳酸亚丙酯和改性剂混合，在温度为120℃条件下，转速为50r/min条件下，混合10min，然后加入辅助组分，继续混合10min，然后挤出，得到改性聚碳酸亚丙酯。
其中，聚碳酸亚丙酯、改性剂和辅助组分的用量质量比为100：0.6：0.8；改性剂为实施例1制得的；辅助组分为实施例3制得的。
实施例6
制备高延伸性塑料包装膜：
第一步、按照重量份称取原料：改性聚碳酸亚丙酯85份、纳米二氧化硅1.1份、亚磷酸三苯酯0.5份、硬脂酰胺0.5份、苯偶烷基醚0.1份、芥酸酰胺1份、草酸0.5份；
第二步、将上述原料在真空烘箱中45℃干燥5h，然后在高速混合机里以25000r/min的速度混合0.5min，在双螺杆挤出机中，温度为160℃下进行挤出造粒，由空气压缩进行吹胀成圆筒状膜泡，在吹膜辅机中进行吹塑成膜，形成薄膜制品，最后切割、分卷并进行包装，得到一种高延伸性塑料包装膜。其中改性聚碳酸亚丙酯为实施例5制得的。
实施例7
制备高延伸性塑料包装膜：
第一步、按照重量份称取原料：改性聚碳酸亚丙酯95份、纳米二氧化硅2份、亚磷酸三苯酯0.8份、硬脂酰胺0.6份、苯偶烷基醚0.5份、芥酸酰胺1.5份、草酸0.8份；
第二步、将上述原料在真空烘箱中45℃干燥5h，然后在高速混合机里以25000r/min的速度混合0.8min，在双螺杆挤出机中，温度为160℃下进行挤出造粒，由空气压缩进行吹胀成圆筒状膜泡，在吹膜辅机中进行吹塑成膜，形成薄膜制品，最后切割、分卷并进行包装，得到一种高延伸性塑料包装膜。其中改性聚碳酸亚丙酯为实施例5制得的。
实施例8
制备高延伸性塑料包装膜：
第一步、按照重量份称取原料：改性聚碳酸亚丙酯100份、纳米二氧化硅3份、亚磷酸三苯酯1份、硬脂酰胺0.8份、苯偶烷基醚1份、芥酸酰胺2份、草酸1份；
第二步、将上述原料在真空烘箱中45℃干燥5h，然后在高速混合机里以25000r/min的速度混合1min，在双螺杆挤出机中，温度为160℃下进行挤出造粒，由空气压缩进行吹胀成圆筒状膜泡，在吹膜辅机中进行吹塑成膜，形成薄膜制品，最后切割、分卷并进行包装，得到一种高延伸性塑料包装膜。其中改性聚碳酸亚丙酯为实施例5制得的。
对比例1
将实施例7中的改性聚碳酸亚丙酯换成聚碳酸亚丙酯，其余原料及制备过程保持不变。
对实施例6-8和对比例1制得的样品进行测试；
按照标准GB/T1040-1992测量拉伸强度；按照标准GB/T1040-1992测量断裂伸长率；按照标准GB/T20197-2006测试25天降解率；UL94测试阻燃性能；
测试结果如下表1所示：
表1
项目 实施例6 实施例7 实施例8 对比例1
拉伸强度(MPa) 58.3 58.4 58.4 25.5
断裂伸长率(％) 198 198 198 125
25天降解率(％) 99 99 99 99
5％热分解温度 288.7 288.8 288.8 190
阻燃性能 V0 V0 V0 -
从上表1可知，本发明制得的包装膜，在保证了可降解率良好的前提下力学性能、耐热以及阻燃性能。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种高延伸性塑料包装膜的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
第一步、按照重量份称取原料：改性聚碳酸亚丙酯85-100份、纳米二氧化硅1.1-3份、亚磷酸三苯酯0.5-1份、硬脂酰胺0.5-0.8份、苯偶烷基醚0.1-1份、芥酸酰胺1-2份、草酸0.5-1份；
第二步、将上述原料在真空烘箱中45℃干燥5h，然后混合0.5-1min，在双螺杆挤出机中，温度为160℃下进行挤出造粒，由空气压缩进行吹胀成圆筒状膜泡，在吹膜辅机中进行吹塑成膜，形成薄膜制品，最后切割、分卷并进行包装，得到一种高延伸性塑料包装膜；
所述改性聚碳酸亚丙酯通过如下步骤制备：
将聚碳酸亚丙酯和改性剂混合，在温度为120℃条件下，转速为50r/min条件下，混合10min，然后加入辅助组分，继续混合10min，然后挤出，得到改性聚碳酸亚丙酯；
所述改性剂通过如下步骤制备：
步骤S21、将三聚氯氰和丙酮混合，然后在温度为0-10℃条件下，滴加乙醇胺溶液，控制滴加速度为1-2滴/秒，滴加结束后保持温度不变，继续搅拌2-3h，搅拌结束后滴加氢氧化钠水溶液，然后进行后处理，得到中间体1；
步骤S22、在温度为50℃条件下，向中间体1中加入混合试剂，在该温度条件下反应4h，反应结束后进行后处理，得到中间体2；
步骤S23、将氯化偏苯三酸酐和吡啶混合，产生白色沉淀时，加入中间体2和四氢呋喃，在室温条件下搅拌反应12h，反应结束后进行后处理，得到改性剂；
所述辅助组分通过如下步骤制备：
步骤S31、将苯酚、三氯氧磷和无水氯化镁混合，然后在75℃条件下反应2h，然后将温度升为100℃，反应20h，反应结束后，停止加热冷却至室温，得到溶液a；
步骤S32、在温度为8-10℃条件下，将甲醇和三乙胺混合，然后滴加溶液a，滴加结束后，将温度升为50℃，反应10h，反应结束后，将温度降至室温，进行后处理，得到辅助组分。
2.根据权利要求1所述的一种高延伸性塑料包装膜的生产工艺，其特征在于，聚碳酸亚丙酯、改性剂和辅助组分的用量质量比为100：0.6：0.8。
3.根据权利要求1所述的一种高延伸性塑料包装膜的生产工艺，其特征在于，步骤S21中乙醇胺溶液为乙醇胺和丙酮按照质量比10：20混合而成，氢氧化钠水溶液为氢氧化钠和去离子水按照1g：10mL混合而成，三聚氯氰、丙酮、乙醇胺和氢氧化钠水溶液的用量比为29.8g：100g：30g：65mL；步骤S22中的混合试剂为乙二胺、氢氧化钠和去离子水按照12g：6.5g：10mL混合而成，中间体1和混合试剂的用量比为12g：12-14mL；步骤S23中氯化偏苯三酸酐、吡啶、中间体2和四氢呋喃的用量比为4.05g：0.8g：4g：300mL。
4.根据权利要求1所述的一种高延伸性塑料包装膜的生产工艺，其特征在于，步骤S31中苯酚、三氯氧磷和无水氯化镁的用量质量比为9.4：7.21：0.1；步骤S32中甲醇、三乙胺和溶液a的用量质量比为3.2：0.5：15。
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