CN113372621A - 一种可降解快递袋材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种可降解快递袋材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于可降解高分子材料技术领域，具体涉及一种可降解快递袋材料及其制备方法和应用，快递袋材料包括如下按重量份数计算的组分：热塑性淀粉20‑40份、线性低密度聚乙烯5‑15份、低密度聚乙烯0‑45份、聚乳酸10‑20份、聚己内酯2‑5份、光降解剂0.2‑0.6份、填料母粒5‑15份，润滑剂0.5‑1.5份，相容剂3‑8份、光敏剂5‑8份。采用该组分制备的可降解快递袋综合利用了不同天然可降解材料，以及不同树脂原料的特性，再通过预制填料母粒，增加光降解添加剂等，使其同时具有较好的力学性能和降解性能，制作工艺简单；与传统快递袋相比，在相同成本的条件下，明显增加可降解性，是一种资源节约，环境友好型产品。

Description

一种可降解快递袋材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及可降解高分子材料技术领域，具体涉及一种可降解快递袋材料及其制备方法和应用。
背景技术
随着网购人群比例日益扩大，快递行业得到了迅速发展，据不完全统计，网购节一天就产生了上亿个包裹，数量庞大的快递袋和各种无法回收的防震填充物由于不可降解，大多进行土埋法处理，导致土质结构变化，地基松软；而且有害物质也很容易渗入地下，污染地下水，这些都对人类的生存环境造成了严重污染。快递袋带来的“白色污染”已经受到了各国政府的重视，社会对于可降解快递袋的探讨和研究发展更加深入。
国家邮管局也下发了《推进快递业绿色包装工作实施方案》，基本淘汰有毒有害物质超标的包装物料，基本建成社会化的快递包装物回收体系，尽快使用全降解快递包装。可降解快递袋是在制备过程中加入适量的添加剂或可降解材料，从而降低制品稳定性，使其在自然环境中降解，具有显著的经济效益和社会效益，同时随着人们对环保意识的增强，此类材料具有巨大的发展前景。
目前，全生物降解型材料成本高无法得到大范围推广，适量添加可降解材料增加了塑料制品的可降解性，但同时也对制品的力学性能产生了不良影响。文献(Vatsala S，Evaluation of Biodegradability of Potato Peel Powder Based PolyolefinBiocomposites，J Polym Environ(26):2049–2060(2018))报道了以马铃薯皮粉作为填充料，在自然环境下可生物降解，但这种可降解塑料填料与聚合物之间相容性较差，表面存在裂纹及孔洞，会影响塑料产品的韧性及拉伸强度等力学性能。专利202010372818.1《一种聚乙烯基降解塑料及其制备方法》采用聚乙烯，淀粉，助降解剂，促降剂，改性剂，塑化剂及润滑剂、抗氧剂和钛白粉构成，机械性能无法达到国家标准快递包装袋要求。现有技术中无法同时满足快递袋具有较好可降解性及耐冲击、耐撕裂等机械性能。
发明内容
针对目前存在的问题，本发明的提供一种可降解快递袋材料。相较于传统的快递袋，不仅满足生物可降解性能的需求，同时拉伸强度及撕裂力等力学性能均达到快递袋的应用要求。
本发明同时提供上述可降解快递袋材料的制备方法。
本发明还提供上述可降解快递袋材料的应用。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种可降解快递袋材料，包括如下按重量份数计算的组份：
热塑性淀粉20-40份，线性低密度聚乙烯5-15份，低密度聚乙烯0-45份，聚乳酸10-20份，聚己内酯2-5份，光降解剂0.2-0.6份，填料母粒5-15份，润滑剂0.5-1.5份，相容剂3-8份，光敏剂5-8份；
其中，填料母粒包括如下按重量份数计算的组份：碳酸钙20-45份，滑石粉15-40份，山茶果皮粉5-15份，低密度聚乙烯5-15份，硅烷偶联剂1-5份。
优选地，所述光降解剂为硬脂酸铁、硬脂酸锰的一种或两种。
优选地，所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸酯、油酸酰胺、棕榈酸、乙撑双硬脂酰胺润滑剂中的一种或几种。
优选地，所述相容剂为低密度聚乙烯接枝马来酸酐。
优选地，所述光敏剂为二苯甲酮、对苯醌、苯并蒽醌醇中的一种或几种。
优选地，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
本发明还提供了上述的一种可降解快递袋材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、称取配方量的碳酸钙、滑石粉、山茶果皮粉、低密度聚乙烯、硅烷偶联剂经过高速共混机混匀后，经双螺杆挤出机挤出造粒，制备得到填充母粒；
S2、根据配方组份称量热塑性淀粉、线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚乳酸、聚己内酯、光降解剂、填料母粒、润滑剂、相容剂、光敏剂，将组份物料投入高速混合机中混合均匀，转速为600转/分钟；在温度为130-160℃，将混合后的物料从主喂料口投入双螺杆挤出机，挤出、冷却、造粒；
S3、将步骤S2所得粒子加入吹膜机，升温至140-180℃吹膜，冷却后加入制袋机制成可降解快递袋。
相比于现有技术，本发明的有益效果是：
本发明提供了一种具有天然生物活性的山茶果皮粉成份的填料母粒，填料母粒以低密度聚乙烯为载体，与基体树脂具有良好的相容性，填料母粒均匀分散于复合材料中，在一定程度上增加了材料间隙，山茶果皮粉有助于诱导微生物的侵入，被环境中的微生物降解后会导致复合材料表面的缺陷和破坏，有助于微生物或酶与复合材料中的聚合物直接作用，将聚合物分解或氧化降解成小分子，直到完全降解生成二氧化碳和水。山茶果皮粉成本低，且实现废物资源循环再利用，使此产品在销售市场中具有更高的竞争力。
本发明添加多种添加剂，如光敏剂、光降解剂，在光照下发生光化学反应产生自由基化合物，转移聚合物分子链上的活泼氢，使聚合物分子链断裂，长链断裂成短链碎片，这些碎片更易于微生物的侵蚀，就成为微生物的营养品被消耗掉，从而加速聚合物材料降解，实现光降解与生物降解协同作用共同提高了复合材料的降解率。
本发明利用热塑性淀粉和低密度聚乙烯复合提高了拉伸模量，通过添加聚乳酸、聚已内酯增加快递袋的可完全生物降解成份，光降解剂、光敏剂与生物降解共同提高复合材料降解性能，制备的可降解快递袋是兼具拉伸强度高，抗撕裂等机械性能好的生物可降解型材料，制作工艺简单，成本低廉；较传统快递袋在保持了良好的力学性能基础上，同时增加了可降解性，是一种资源节约，环境友好型产品，可以在市场上大力推广使用。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明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。
实施例1
一种可降解快递袋，包括以下组份物质(kg)：
Figure BDA0003060720620000041
填料母粒包括如下组份物质(kg)：碳酸钙40，滑石粉30，山茶果皮粉15，低密度聚乙烯10，γ-氨丙基三乙氧基硅烷5。
以上配方可用以生产可降解快递袋，所述一种可降解快递袋的制作方法如下：
(1)首先按照上述配方量称取碳酸钙、滑石粉、山茶果皮粉、低密度聚乙烯、γ-氨丙基三乙氧基硅烷经过高速共混机混匀后，经双螺杆挤出机挤出造粒，制备得到填充母粒；
(2)按照上述配方量称取热塑性淀粉、线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚乳酸、聚己内酯、硬脂酸铁、填料母粒、油酸酰胺、低密度聚乙烯接枝马来酸酐、对苯醌，然后将物料投入到高速混合机(转速为600转/分钟)中混合均匀；接着将混合后的物料从主喂料口投入温度为130-160℃的双螺杆挤出中，挤出、冷却、造粒。
(3)最后将上述所得粒子加入到吹膜机，升温至140-180℃吹膜，冷却后加入制袋机制成0.05mm可降解快递袋。
实施例2
一种可降解快递袋，包括以下组份物质(kg)：
Figure BDA0003060720620000051
填料母粒包括如下组份物质(kg)：碳酸钙40，滑石粉30，山茶果皮粉15，低密度聚乙烯10，γ-氨丙基三乙氧基硅烷5。
以上配方可用以生产可降解快递袋，其制备过程与实施例1相同，此处不再赘述。
实施例3
一种可降解快递袋，包括以下组份物质(kg)：
Figure BDA0003060720620000061
填料母粒包括如下组份物质(kg)：碳酸钙40，滑石粉30，山茶果皮粉15，低密度聚乙烯10，γ-氨丙基三乙氧基硅烷5。
以上配方可用以生产可降解快递袋，其制备过程与实施例1相同，此处不再赘述。
实施例4
一种可降解快递袋，包括以下组份物质(kg)：
Figure BDA0003060720620000062
Figure BDA0003060720620000071
填料母粒包括如下组份物质(kg)：碳酸钙40，滑石粉30，山茶果皮粉15，低密度聚乙烯10，γ-氨丙基三乙氧基硅烷5。
以上配方可用以生产可降解快递袋，其制备过程与实施例1相同，此处不再赘述。
对比例1
一种可降解快递袋，包括以下组份物质(kg)：
Figure BDA0003060720620000072
以上配方可用以生产可降解快递袋，与实施例4不同的是不预先制备填料母粒，将山茶果皮粉和其他无机填料成份直接填充于基体材料中，其制备过程与实施例1相同，此处不再赘述。
对比例2
一种可降解快递袋，包括以下组份物质(kg)：
Figure BDA0003060720620000081
填料母粒包括如下组份物质(kg)：碳酸钙40，滑石粉30，山茶果皮粉15，低密度聚乙烯10，γ-氨丙基三乙氧基硅烷5。
以上配方可用以生产可降解快递袋，与实施例4不同的是不添加相容剂，其制备过程与实施例1相同，此处不再赘述。
对比例3
一种可降解快递袋，包括以下组份物质(kg)：
Figure BDA0003060720620000082
Figure BDA0003060720620000091
填料母粒包括如下组份物质(kg)：碳酸钙40，滑石粉30，山茶果皮粉15，低密度聚乙烯10，γ-氨丙基三乙氧基硅烷5。
以上配方可用以生产可降解快递袋，与实施例4不同的是不添加光降解剂、光敏剂，其制备过程与实施例1相同，此处不再赘述。
对比例4
一种可降解快递袋，包括以下组份物质(kg)：
Figure BDA0003060720620000092
填料母粒包括如下组份物质(kg)：碳酸钙40，滑石粉30，山茶果皮粉15，低密度聚乙烯10，γ-氨丙基三乙氧基硅烷5。
以上配方可用以生产可降解快递袋，与实施例4不同的是添加邻甲基苯乙酮替代硬脂酸锰和二苯甲酮为光降解剂和光敏剂，其制备过程与实施例1相同，此处不再赘述。
对比例5
一种可降解快递袋，包括以下组份物质(kg)：
Figure BDA0003060720620000101
填料母粒包括如下组份物质(kg)：碳酸钙40，滑石粉30，低密度聚乙烯10，γ-氨丙基三乙氧基硅烷5。
以上配方可用以生产可降解快递袋，与实施例4不同的是填料母粒中不含山茶果皮粉，其制备过程与实施例1相同，此处不再赘述。
性能测试
将本发明实施例及对比例制得的可降解快递袋进行以下性能测试，测试结果见表1：
1、拉伸强度的测定：按照国家标准《塑料拉伸性能的测定》(GB\T1040.3)。
2、断裂伸长率测定：按照国家标准《塑料拉伸性能的测定》(GB/T1040.1)。
3、直角撕裂力的测定：按照国家标准《塑料直角撕裂性能试验方法》(GB\T1130)。
4、失重率测定：经光照后制品土埋120天前后的质量进行对比，计算失重率。
表1可降解快递袋各性能测试结果
Figure BDA0003060720620000111
从以上结果实施例1-4可知，本发明制备的可降解快递袋120天之后其失重率均达到75％以上，相较于传统的快递袋有了明显的提高，如实施例1制备的可降解材料拉伸强度可达到32.4MPa，直角撕裂力达到5.2N，力学性能优于国家标准(GB\T16606.3-2018)快递封装用品对快递袋的性能要求。另外，通过对比例1可知，各组份填料直接填充基体树脂中，相较于预先以低密度聚乙烯为载体制备的填料母粒，与基体树脂相容性降低，其制备的制品力学性能及可降解性能均有所下降。对比例2在不添加相容剂的情况下，由于复合材料相容性不好，材料力学性能较差，无法满足快递袋的应用需求。对比例3、对比例4和对比例5的失重率较实施例4都有所下降，可见不添加光降解剂及光敏剂或替换其他光降解剂都不能达到本发明的效果，本发明中使用的光降解剂、光敏剂及山茶果皮粉的添加均有助于复合材料可降解性的提高。本发明预先制备含有山茶果皮粉的助降解填料母粒，并添加多种光促降解剂，进行光和生物共降解作用共同提高了材料降解性能的影响，使复合材料具有优良力学性能的同时保持了较好生物可降解性，使降解更彻底，减少环境污染。

Claims (8)

1.一种可降解快递袋材料，其特征在于，包括如下按重量份数计算的组份：热塑性淀粉20-40份，线性低密度聚乙烯5-15份，低密度聚乙烯0-45份，聚乳酸10-20份，聚己内酯2-5份，光降解剂0.2-0.6份，填料母粒5-15份，润滑剂0.5-1.5份，相容剂3-8份，光敏剂5-8份；
其中，填料母粒包括如下按重量份数计算的组份：碳酸钙20-45份，滑石粉15-40份，山茶果皮粉5-15份，低密度聚乙烯5-15份，硅烷偶联剂1-5份。
2.根据权利要求1所述的一种可降解快递袋材料，其特征在于：所述光降解剂为硬脂酸铁、硬脂酸锰的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的一种可降解快递袋材料，其特征在于：所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸酯、油酸酰胺、棕榈酸、乙撑双硬脂酰胺中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种可降解快递袋材料，其特征在于：所述相容剂为低密度聚乙烯接枝马来酸酐。
5.根据权利要求1所述的一种可降解快递袋材料，其特征在于：所述光敏剂为二苯甲酮、对苯醌、苯并蒽醌醇中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种可降解快递袋材料，其特征在于：所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
7.基于权利要求1-6任一权利要求所述的一种可降解快递袋材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、称取配方量的碳酸钙、滑石粉、山茶果皮粉、低密度聚乙烯、硅烷偶联剂经过高速共混机混匀后，经挤出机挤出造粒，制备得到填充母粒；
S2、根据配方组份称量热塑性淀粉、线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚乳酸、聚己内酯、光降解剂、填料母粒、润滑剂、相容剂、光敏剂，将组份物料投入混合机中混合均匀；在温度为130-160℃，将混合后的物料投入挤出机，挤出、冷却、造粒；
S3、将步骤S2所得粒子加入吹膜机，升温至140-180℃吹膜，冷却后加入制袋机制成可降解快递袋材料。
8.权利要求1-6任一权利要求所述的一种可降解快递袋材料在快递包装行业中的应用。
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