CN113603938A - 一种淀粉基可降解安全环保包装盒及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种淀粉基可降解安全环保包装盒及制备方法，涉及塑料制品技术领域。包括：淀粉基材料40‑50份，聚丙烯20‑30份，聚烯烃弹性体2‑6份，甘油5‑11份，填料25‑35份，抗氧剂0.5‑1.5份，木质纤维素气凝胶5‑10份，生物炭10‑20份。制备方法如下：1）将淀粉基材料、聚丙烯、聚烯烃弹性体和生物炭投入粉碎机，进行充分粉碎。2）将粉末料与甘油、填料、抗氧剂、木质纤维素气凝胶加入速搅拌机中，得到预混料；3）将预混料投入平行双螺杆挤出机中，熔融共混，挤出料条，经过风床冷却后切粒，得到粒料；4)投入切粒辅机切粒，即得颗粒均匀的均匀粒料；5)将均匀粒料投入注塑机，注塑后得到包装盒。本发明制备的包装盒安全环保、可降解。
Description
技术领域
本发明涉及塑料制品技术领域，尤其涉及一种淀粉基可降解安全环保包装盒及制备方法。
背景技术
塑料包装材料因其原料来源丰富、成本低廉、性能优良，被广泛应用于食品包装，并逐步取代了玻璃、金属、纸类等传统包装材料。塑料具有质量轻、使用方便，阻隔性、耐热性、耐蚀性好等特性，但塑料包装材料的缺点是不易降解，焚烧会产生有毒气体。并且，塑料包装材料属于塑料制品中使用周期最短的品种，一般为1个月～3个月，最长一年，此后便被废弃，从而造成严重的“白色污染”。
为此，国内外广泛开展了可降解塑料食品包装袋的研究工作，其中研究开发较多的是生物降解塑料制品。生物降解塑料是在自然条件下，通过土壤微生物的生命活动而进行降解的一类塑料，可分为化学合成高分子基、天然高分子基两大类。从降解机理看，生物降解塑料又可分为不完全生物降解塑料和可完全生物降解塑料。可完全生物降解塑料最终分解成水和二氧化碳等无机物，但是这类塑料存在加工困难、耐水性差和加工成本较高等问题，目前难以产业化推广和应用。
其中，淀粉基塑料属于天然高分子基、不完全生物降解塑料的一种，淀粉基填充型塑料通常是在通用塑料(PE、PP等)中加入淀粉和其他添加剂制成。从节约石化资源的角度来说，淀粉为可再生的生物质资源，相应的淀粉基塑料产品是名副其实的低碳产品，在很大程度上可以节约石化资源。淀粉可以实现在自然环境中的完全降解，淀粉基塑料的降解主要依靠的是淀粉组分的分解，塑料基材不能降解；然而，淀粉分解后会在塑料基材上留下小洞或将整个塑料变为难分解的碎片。这些碎片材不具有降解性能，且难以回收，仍对土壤环境造成污染，不能彻底解决“白色污染”问题。
淀粉基可降解材料含有植物纤维、植物淀粉高，属于热塑性塑料，可以回收循环使用、可降解、易加工成型，材料达到食品级包装物标准、不含重金属、塑化剂，是理想的环保包装盒材料。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题，而提供一种淀粉基可降解安全环保防盗快餐盒及制备方法，易降解，不会对环境造成影响。
本发明通过下述技术方案实现：
一种淀粉基可降解安全环保包装盒，由下述原料按重量份组成：淀粉基材料40-50份，聚丙烯20-30份，聚烯烃弹性体2-6份，甘油5-11份，填料25-35份，抗氧剂0.5-1.5份，木质纤维素气凝胶5-10份，生物炭10-20份。
进一步，由下述原料按重量份组成：淀粉基材料45份，聚丙烯25份，聚烯烃弹性体4份，甘油7份，填料30份，抗氧剂1份，木质纤维素气凝胶7份，生物炭15份。
进一步，所述淀粉基材料为木薯淀粉玉米淀粉、土豆淀粉、玉米粉和土豆粉的一种或多种。
进一步，所述填料为生态矿物填料和/或生物质填料，所述生态矿物填料为碳酸钙、滑石粉和沙漠砂粉中的一种或多种；所述生物质填料为贝壳粉、木粉、竹粉和秸秆粉中的一种或多种。
进一步，所述抗氧剂为四[β-（3.5-二叔丁基—4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯。
进一步，所述生物炭为麦秆炭、种壳炭和与玉米秆炭的一种或多种。
一种淀粉基可降解安全环保包装盒的制备方法，制备方法如下：
1）将淀粉基材料、聚丙烯、聚烯烃弹性体和生物炭按上述可降解安全环保包装盒重量份配比投入粉碎机，进行充分粉碎，得到粉末，粉末过筛，得到粉末料；
2）将粉末料与甘油、填料、抗氧剂、木质纤维素气凝胶按上述可降解安全环保包装盒重量份配比加入100℃的高速搅拌机中，在1500r/min条件下搅拌，当物料温度达到130℃时，搅拌速度调整为500r/min，搅拌10分钟后，放入低速搅拌机中降温至60℃，含水量达到4％-8％，得到预混料；
3）将所述预混料投入平行双螺杆挤出机中，熔融共混，挤出料条，经过风床冷却后切粒，得到粒料；
4)将所述粒料经风床冷却，投入切粒辅机切粒，即得颗粒均匀的均匀粒料；
5)将均匀粒料投入注塑机，注塑后得到包装盒。
进一步，所述粉末料粉碎至150-200目，所述步骤3中，所述平行双螺杆挤出机长径比为52：1，设定温度为140-160℃。
进一步，所述步骤4中，注塑机加热温区温度设定为180-185℃。
进一步，所述步骤2中，木质纤维素气凝胶的制备方法为：
1）将木材用高速绞碎机绞碎得到木粉；
2）将木粉按重量份数比100:1滴加苯乙醇，然后置于70-80℃环境中水浴，水浴时间控制在4-5h；
3）将水浴后的混合料按重量份数比100:1：0.8滴加氯酸钠和乙酸，然后用真空泵抽滤；
4）将抽滤后的混合料用蒸馏水蒸馏至PH为7；
5）将调整PH后的混合料用丙酮分三次洗涤，第一次温度为80℃，第二次温度为75℃，第三次温度为70℃。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明的一种淀粉基可降解安全环保包装盒及制备方法，包装盒总体性能优异，成本低。玉米、马铃薯、木薯制得的淀粉，其来源广泛，品种繁多，成本低廉；填充的生态矿物填料和生物质填料能，在共混物料体系中大大改善了混合料体系中各物料的相互分散性和相容性，增加了包装盒的硬度和强度；加入的聚烯烃弹性体降低了产品脆性，增加包装盒材质的柔韧性；
2、本发明的一种淀粉基可降解安全环保包装盒及制备方法，包装盒环保安全、可降解。包装盒含有植物纤维、植物淀粉成分高，属于热塑性塑料，可以回收循环使用、可降解、易加工成型，材料达到食品级包装物标准；包装盒不含重金属、塑化剂，是理想的环保包装盒材料；达到食品级包装物条件，关键蒸发残渣中的正己烷、乙醇、乙酸的综合析出物指标符合国家标准，属于安全环保材料；包装盒在湿润土壤中，微生物会使材料霉变、破碎、达到崩解性降解，崩解物不会产生任何有害成分，在日光下暴晒也可缓慢崩解分解，不会对环境造成污染；
3、本发明的一种淀粉基可降解安全环保包装盒及制备方法，日常生活条件下可反复使用、耐温、耐冷热、防渗漏、阻隔性好，并且强度和物理性能基本不变；
4、本发明的一种淀粉基可降解安全环保包装盒及制备方法，木质纤维素气凝胶与复合生物炭均为多孔材料，更适合微生物繁殖，可以为微生物繁殖时提供营养源，能加速微生物的繁殖，提高降解速度。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行进一步描述。以下实施例仅为本发明的几个具体实施例，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。
一种淀粉基可降解安全环保包装盒的制备方法，制备方法如下：
1）将淀粉基材料、聚丙烯、聚烯烃弹性体和生物炭按重量份配比投入粉碎机，进行充分粉碎，得到粉末，粉末过筛，得到粉末料；
2）将粉末料与甘油、填料、抗氧剂、木质纤维素气凝胶按重量份配比加入100℃的高速搅拌机中，在1500r/min条件下搅拌，当物料温度达到130℃时，搅拌速度调整为500r/min，搅拌10分钟后，放入低速搅拌机中降温至60℃，含水量达到4％-8％，得到预混料；
3）将所述预混料投入平行双螺杆挤出机中，熔融共混，挤出料条，经过风床冷却后切粒，得到粒料；
4)将所述粒料经风床冷却，投入切粒辅机切粒，即得颗粒均匀的均匀粒料；
5)将均匀粒料投入注塑机，注塑后得到包装盒。
更具体地，所述粉末料粉碎至150-200目，所述步骤3中，所述平行双螺杆挤出机长径比为52：1，设定温度为140-160℃。
更具体地，所述步骤4中，注塑机加热温区温度设定为180-185℃。
更具体地，所述步骤2中，木质纤维素气凝胶的制备方法为：
1）将木材用高速绞碎机绞碎得到木粉；
2）将木粉按重量份数比100:1滴加苯乙醇，然后置于70-80℃环境中水浴，水浴时间控制在4-5h；
3）将水浴后的混合料按重量份数比100:1：0.8滴加氯酸钠和乙酸，然后用真空泵抽滤；
4）将抽滤后的混合料用蒸馏水蒸馏至PH为7；
5）将调整PH后的混合料用丙酮分三次洗涤，第一次温度为80℃，第二次温度为75℃，第三次温度为70℃。
上述制备方法采用的淀粉基可降解安全环保包装盒的原料根据组分和配方有多种实施方式，实施例如下：
实施例1
一种淀粉基可降解安全环保包装盒，由下述原料按重量份组成：淀粉基材料40份，聚丙烯20份，聚烯烃弹性体2份，甘油5份，填料25份，抗氧剂0.5份，木质纤维素气凝胶5份，生物炭10份。
进一步，所述淀粉基材料为木薯淀粉玉米淀粉、土豆淀粉、玉米粉和土豆粉的一种或多种。
进一步，所述填料为生态矿物填料和/或生物质填料，所述生态矿物填料为碳酸钙、滑石粉和沙漠砂粉中的一种或多种；所述生物质填料为贝壳粉、木粉、竹粉和秸秆粉中的一种或多种。
进一步，所述抗氧剂为四[β-（3.5-二叔丁基—4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯。
进一步，所述生物炭为麦秆炭、种壳炭和与玉米秆炭的一种或多种。
实施例2
一种淀粉基可降解安全环保包装盒，由下述原料按重量份组成：淀粉基材料50份，聚丙烯30份，聚烯烃弹性体6份，甘油11份，填料35份，抗氧剂1.5份，木质纤维素气凝胶10份，生物炭20份。
进一步，由下述原料按重量份组成：淀粉基材料45份，聚丙烯25份，聚烯烃弹性体4份，甘油7份，填料30份，抗氧剂1份，木质纤维素气凝胶7份，生物炭15份。
进一步，所述淀粉基材料为木薯淀粉玉米淀粉、土豆淀粉、玉米粉和土豆粉的一种或多种。
进一步，所述填料为生态矿物填料和/或生物质填料，所述生态矿物填料为碳酸钙、滑石粉和沙漠砂粉中的一种或多种；所述生物质填料为贝壳粉、木粉、竹粉和秸秆粉中的一种或多种。
进一步，所述抗氧剂为四[β-（3.5-二叔丁基—4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯。
进一步，所述生物炭为麦秆炭、种壳炭和与玉米秆炭的一种或多种。
实施例3
一种淀粉基可降解安全环保包装盒，由下述原料按重量份组成：淀粉基材料45份，聚丙烯25份，聚烯烃弹性体4份，甘油7份，填料30份，抗氧剂1份，木质纤维素气凝胶7份，生物炭15份。
进一步，所述淀粉基材料为木薯淀粉玉米淀粉、土豆淀粉、玉米粉和土豆粉的一种或多种。
进一步，所述填料为生态矿物填料和/或生物质填料，所述生态矿物填料为碳酸钙、滑石粉和沙漠砂粉中的一种或多种；所述生物质填料为贝壳粉、木粉、竹粉和秸秆粉中的一种或多种。
进一步，所述抗氧剂为四[β-（3.5-二叔丁基—4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯。
进一步，所述生物炭为麦秆炭、种壳炭和与玉米秆炭的一种或多种。
本发明所制得包装盒的淀粉含量符合淀粉基塑料规定的大于40%，产品能够达到食品级安全，其中理化指标中残留物总迁移量、高锰酸钾消耗量、蒸发残渣、重金属、脱色试验等结果完全符合国家标，包装盒总体性能优异，成本低，环保安全、可降解。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种淀粉基可降解安全环保包装盒，其特征在于，由下述原料按重量份组成：淀粉基材料40-50份，聚丙烯20-30份，聚烯烃弹性体2-6份，甘油5-11份，填料25-35份，抗氧剂0.5-1.5份，木质纤维素气凝胶5-10份，生物炭10-20份。
2.根据权利要求1所述的一淀粉基可降解安全环保包装盒，其特征在于，由下述原料按重量份组成：淀粉基材料45份，聚丙烯25份，聚烯烃弹性体4份，甘油7份，填料30份，抗氧剂1份，木质纤维素气凝胶7份，生物炭15份。
3.根据权利要求1或2所述的一淀粉基可降解安全环保包装盒，其特征在于，所述淀粉基材料为木薯淀粉玉米淀粉、土豆淀粉、玉米粉和土豆粉的一种或多种。
4.根据权利要求1或2所述的一淀粉基可降解安全环保包装盒，其特征在于，所述填料为生态矿物填料和/或生物质填料，所述生态矿物填料为碳酸钙、滑石粉和沙漠砂粉中的一种或多种；所述生物质填料为贝壳粉、木粉、竹粉和秸秆粉中的一种或多种。
5.根据权利要求1或2所述的一淀粉基可降解安全环保包装盒，其特征在于，所述抗氧剂为四[β-（3.5-二叔丁基—4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯。
6.根据权利要求1或2所述的一淀粉基可降解安全环保包装盒，其特征在于，所述生物炭为麦秆炭、种壳炭和与玉米秆炭的一种或多种。
7.根据权利要求1所述包装盒的制备方法，其特征在于，制备方法如下：
1）将淀粉基材料、聚丙烯、聚烯烃弹性体和生物炭按权利要求1所述重量份配比投入粉碎机，进行充分粉碎，得到粉末，粉末过筛，得到粉末料；
2）将粉末料与甘油、填料、抗氧剂、木质纤维素气凝胶按权利要求1所述重量份配比加入100℃的高速搅拌机中，在1500r/min条件下搅拌，当物料温度达到130℃时，搅拌速度调整为500r/min，搅拌10分钟后，放入低速搅拌机中降温至60℃，含水量达到4％-8％，得到预混料；
3）将所述预混料投入平行双螺杆挤出机中，熔融共混，挤出料条，经过风床冷却后切粒，得到粒料；
4)将所述粒料经风床冷却，投入切粒辅机切粒，即得颗粒均匀的均匀粒料；
5)将均匀粒料投入注塑机，注塑后得到包装盒。
8.根据权利要求7所述包装盒的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，所述粉末料粉碎至150-200目，所述步骤3中，所述平行双螺杆挤出机长径比为52：1，设定温度为140-160℃。
9.根据权利要求7所述包装盒的制备方法，其特征在于，所述步骤4中，注塑机加热温区温度设定为180-185℃。
10.根据权利要求7所述包装盒的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，木质纤维素气凝胶的制备方法为：
1）将木材用高速绞碎机绞碎得到木粉；
2）将木粉按重量份数比100:1滴加苯乙醇，然后置于70-80℃环境中水浴，水浴时间控制在4-5h；
3）将水浴后的混合料按重量份数比100:1：0.8滴加氯酸钠和乙酸，然后用真空泵抽滤；
4）将抽滤后的混合料用蒸馏水蒸馏至PH为7；
5）将调整PH后的混合料用丙酮分三次洗涤，第一次温度为80℃，第二次温度为75℃，第三次温度为70℃。
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