CN114350031A - 生物基生物降解包装材料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及可降解材料技术领域,尤其涉及一种生物基生物降解包装材料。本发明针对现有技术中快递袋的制造主要依靠石油这种非可再生能源的问题,提供一种生物基生物降解包装材料,包括生物基材料,还包括植物纤维、山梨糖醇、光稳定剂、抗氧剂、聚四氟乙烯、油酸酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚和阻隔剂。本发明提供一种以生物基材料为主材同时搭配使用若干种辅助材料的包装材料,摆脱了主材对石油的依赖,降低了不可再生能源消耗,从而可以助力实现碳达峰和碳中和。
Description
技术领域
本发明涉及可降解材料技术领域,尤其涉及一种生物基生物降解包装材料。
背景技术
快递袋是指快递行业运送文件、单据、资料、货物等所包装用的袋子。又称为速递袋、邮寄袋、快递打包袋。快递袋使用较多的是用聚乙烯材料做成的塑料快递袋,具有成本低,使用方便,防水性能好的特点。但用于合成聚乙烯的乙烯单体主要是从石油炼制工厂和石油化工厂所生产的气体里分离出来的,而石油是一种非可再生资源,故需提供一种以生物基材料为主材的包装材料,从而摆脱石油的依赖,降低不可再生能源消耗。
例如,中国发明专利申请公开了一种包装材料[申请号:201710480993.0],该发明申请包括由淀粉、聚乙烯醇、纤维素、增塑剂、加工助剂组成,其配方组成成分如下:淀粉40-60份、聚乙烯醇20-40份、纤维素7-10份、增塑剂3-7份、加工助剂3-4份。
该发明申请具有在使用之后被微生物完全降解成二氧化碳和水,不会有残留,减少了环境污染,提高了农业可持续发展的可靠性的优势,但其仍未解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题,提供一种可降低不可再生能源消耗的生物基生物降解包装材料。
一种生物基生物降解包装材料,包括生物基材料,还包括植物纤维、山梨糖醇、光稳定剂、抗氧剂、聚四氟乙烯、油酸酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚和阻隔剂。
在上述的生物基生物降解包装材料中,所述生物基材料为淀粉基塑料。
在上述的生物基生物降解包装材料中,所述阻隔剂由二氧化钛和改性二氧化硅混合而成。
在上述的生物基生物降解包装材料中,所述二氧化钛的粒径为5-10微米;所述改性二氧化硅的粒径为1-5微米。
在上述的生物基生物降解包装材料中,所述改性二氧化硅通过以下步骤制得:
步骤一:将二氧化硅粉末加入至熔融氯化锌中,300-400℃加热处理60-90min;
步骤二:趁热过滤,滤饼用去离子水淋洗,干燥后筛分出粒径在1-5微米范围内的颗粒,得到改性二氧化硅。
在上述的生物基生物降解包装材料中,所述光稳定剂为光稳定剂944。
在上述的生物基生物降解包装材料中,所述抗氧剂为抗氧剂1010。
在上述的生物基生物降解包装材料中,所述植物纤维包括竹纤维、棉纤维、稻草、椰子纤维和玉米秸秆中的一种或多种。
在上述的生物基生物降解包装材料中,包装材料包括质量份数分别为100-150份的淀粉基塑料、20-30份植物纤维、40-60份的山梨糖醇、0.1-1份的光稳定剂、0.1-1份的抗氧剂、5-15份的聚四氟乙烯、1-5份的油酸酰胺、2-6份的脂肪醇聚氧乙烯醚、10-30份的二氧化钛和5-10份的改性二氧化硅。
在上述的生物基生物降解包装材料中,所述包装材料包括质量份数分别为125份的淀粉基塑料、25份植物纤维、50份的山梨糖醇、0.5份的光稳定剂、0.5份的抗氧剂、10份的聚四氟乙烯、3份的油酸酰胺、4份的脂肪醇聚氧乙烯醚、20份的二氧化钛和8份的改性二氧化硅。
与现有的技术相比,本发明的优点在于:
1、本发明提供一种以生物基材料为主材同时搭配使用若干种辅助材料的包装材料,摆脱了主材对石油的依赖,降低了不可再生能源消耗,从而可以助力实现碳达峰和碳中和。
2、本发明提供的包装材料除淀粉基塑料外还添加有包括阻隔剂在内的诸多辅助材料,使得包装材料整体克服了纯淀粉基塑料质地较脆、耐湿性和阻气性差的问题,更能适用于作为包装材料使用。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
实施例1
本实施例提供一种生物基生物降解包装材料,包括质量份数分别为150份的淀粉基塑料、20份植物纤维、40份的山梨糖醇、0.1份的光稳定剂、0.1份的抗氧剂、5份的聚四氟乙烯、1份的油酸酰胺、2份的脂肪醇聚氧乙烯醚、10份的二氧化钛和5份的改性二氧化硅。
其中,二氧化钛的粒径范围为5-10微米,二氧化硅的粒径范围为1-5微米,光稳定剂为光稳定剂944;抗氧剂为抗氧剂1010;植物纤维为稻草。
改性二氧化硅通过以下步骤制得:
步骤一:将二氧化硅粉末加入至熔融氯化锌中,400℃加热处理90min;
步骤二:趁热过滤,滤饼用去离子水淋洗,干燥后筛分出粒径在1-5微米范围内的颗粒,得到改性二氧化硅。
热处理后二氧化硅表面吸湿量低,使得包装材料整体的吸湿量也显著下降,其原因可能是由于高温加热条件下氢键缔合的相邻羟基发生脱水而形成稳定化学键,从而导致吸水量下降,此种方法简便经济。
光稳定剂944又名受阻胺光稳定剂HS-944,分子式是[C35H69Cl3N8]n,分子量2100-3000。产品多用于在低密度聚乙烯薄膜、聚丙烯纤维、聚丙烯胶带、EVA薄膜、ABS、聚苯乙烯及食品包装中。
抗氧剂1010化学名为:四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯,为白色结晶粉末,化学性状稳定,可广泛应用于通用塑料,工程塑料,合成橡胶,纤维,热熔胶,树脂,油品,墨水,涂料等行业中。
淀粉基塑料是目前使用最广泛的生物塑料,约占生物塑料市场的50%,是制药行业生产胶囊的合适材料。通过淀粉糊化和溶液浇铸可以制作简单的淀粉生物塑料薄膜。但是,纯淀粉基生物塑料很脆。也可以加入增塑剂,例如甘油,乙二醇和山梨糖醇,这样淀粉也可以进行热塑加工。此外,淀粉基塑料的耐湿性和阻气性较差,遇水容易发生质量损失导致包装破损,也是阻碍其应用在包装材料上的一大障碍。
实施例2
本实施例提供一种生物基生物降解包装材料,包括质量份数分别为100份的淀粉基塑料、30份植物纤维、60份的山梨糖醇、1份的光稳定剂、1份的抗氧剂、15份的聚四氟乙烯、5份的油酸酰胺、6份的脂肪醇聚氧乙烯醚、30份的二氧化钛和10份的改性二氧化硅。
其中,二氧化钛的粒径范围为5-10微米,二氧化硅的粒径范围为1-5微米,光稳定剂为光稳定剂944;抗氧剂为抗氧剂1010;植物纤维为椰子纤维和玉米秸秆质量比1:1的混合物。
改性二氧化硅通过以下步骤制得:
步骤一:将二氧化硅粉末加入至熔融氯化锌中,300℃加热处理60min;
步骤二:趁热过滤,滤饼用去离子水淋洗,干燥后筛分出粒径在1-5微米范围内的颗粒,得到改性二氧化硅。
实施例3
本实施例提供一种生物基生物降解包装材料,包括质量份数分别为125份的淀粉基塑料、25份植物纤维、50份的山梨糖醇、0.5份的光稳定剂、0.5份的抗氧剂、10份的聚四氟乙烯、3份的油酸酰胺、4份的脂肪醇聚氧乙烯醚、20份的二氧化钛和8份的改性二氧化硅。
其中,二氧化钛的粒径范围为5-10微米,二氧化硅的粒径范围为1-5微米,光稳定剂为光稳定剂944;抗氧剂为抗氧剂1010;植物纤维为竹纤维。
改性二氧化硅通过以下步骤制得:
步骤一:将二氧化硅粉末加入至熔融氯化锌中,350℃加热处理75min;
步骤二:趁热过滤,滤饼用去离子水淋洗,干燥后筛分出粒径在1-5微米范围内的颗粒,得到改性二氧化硅。
对比例1
本对比例提供一种包装材料,包括质量份数分别为125份的淀粉基塑料、25份植物纤维、50份的山梨糖醇、0.5份的光稳定剂、0.5份的抗氧剂、3份的油酸酰胺、4份的脂肪醇聚氧乙烯醚、20份的二氧化钛和8份的改性二氧化硅。
其中,二氧化钛的粒径范围为5-10微米,二氧化硅的粒径范围为1-5微米,光稳定剂为光稳定剂944;抗氧剂为抗氧剂1010;植物纤维为竹纤维。
改性二氧化硅通过以下步骤制得:
步骤一:将二氧化硅粉末加入至熔融氯化锌中,350℃加热处理75min;
步骤二:趁热过滤,滤饼用去离子水淋洗,干燥后筛分出粒径在1-5微米范围内的颗粒,得到改性二氧化硅。
对比例2
本对比例提供一种包装材料,包括质量份数分别为125份的淀粉基塑料、25份植物纤维、50份的山梨糖醇、0.5份的光稳定剂、0.5份的抗氧剂、10份的聚四氟乙烯、4份的脂肪醇聚氧乙烯醚、20份的二氧化钛和8份的改性二氧化硅。
其中,二氧化钛的粒径范围为5-10微米,二氧化硅的粒径范围为1-5微米,光稳定剂为光稳定剂944;抗氧剂为抗氧剂1010;植物纤维为竹纤维。
改性二氧化硅通过以下步骤制得:
步骤一:将二氧化硅粉末加入至熔融氯化锌中,350℃加热处理75min;
步骤二:趁热过滤,滤饼用去离子水淋洗,干燥后筛分出粒径在1-5微米范围内的颗粒,得到改性二氧化硅。
对比例3
本对比例提供一种包装材料,包括质量份数分别为125份的淀粉基塑料、25份植物纤维、50份的山梨糖醇、0.5份的光稳定剂、0.5份的抗氧剂、10份的聚四氟乙烯、3份的油酸酰胺、20份的二氧化钛和8份的改性二氧化硅。
其中,二氧化钛的粒径范围为5-10微米,二氧化硅的粒径范围为1-5微米,光稳定剂为光稳定剂944;抗氧剂为抗氧剂1010;植物纤维为竹纤维。
改性二氧化硅通过以下步骤制得:
步骤一:将二氧化硅粉末加入至熔融氯化锌中,350℃加热处理75min;
步骤二:趁热过滤,滤饼用去离子水淋洗,干燥后筛分出粒径在1-5微米范围内的颗粒,得到改性二氧化硅。
对比例4
本对比例提供一种包装材料,包括质量份数分别为125份的淀粉基塑料、25份植物纤维、50份的山梨糖醇、0.5份的光稳定剂、0.5份的抗氧剂、65份的聚四氟乙烯、20份的二氧化钛和8份的改性二氧化硅。
其中,二氧化钛的粒径范围为5-10微米,二氧化硅的粒径范围为1-5微米,光稳定剂为光稳定剂944;抗氧剂为抗氧剂1010;植物纤维为竹纤维。
改性二氧化硅通过以下步骤制得:
步骤一:将二氧化硅粉末加入至熔融氯化锌中,350℃加热处理75min;
步骤二:趁热过滤,滤饼用去离子水淋洗,干燥后筛分出粒径在1-5微米范围内的颗粒,得到改性二氧化硅。
对比例5
本对比例提供一种包装材料,包括质量份数分别为125份的淀粉基塑料、25份植物纤维、50份的山梨糖醇、0.5份的光稳定剂、0.5份的抗氧剂、10份的聚四氟乙烯、3份的油酸酰胺、4份的脂肪醇聚氧乙烯醚和20份的二氧化钛。
其中,二氧化钛的粒径范围为5-10微米,二氧化硅的粒径范围为1-5微米,光稳定剂为光稳定剂944;抗氧剂为抗氧剂1010;植物纤维为竹纤维。
对比例6
本对比例提供一种包装材料,包括质量份数分别为125份的淀粉基塑料、25份植物纤维、50份的山梨糖醇、0.5份的光稳定剂、0.5份的抗氧剂、10份的聚四氟乙烯、3份的油酸酰胺、4份的脂肪醇聚氧乙烯醚和8份的改性二氧化硅。
其中,二氧化钛的粒径范围为5-10微米,二氧化硅的粒径范围为1-5微米,光稳定剂为光稳定剂944;抗氧剂为抗氧剂1010;植物纤维为竹纤维。
改性二氧化硅通过以下步骤制得:
步骤一:将二氧化硅粉末加入至熔融氯化锌中,350℃加热处理75min;
步骤二:趁热过滤,滤饼用去离子水淋洗,干燥后筛分出粒径在1-5微米范围内的颗粒,得到改性二氧化硅。
对比例7
本对比例提供一种包装材料,包括质量份数分别为125份的淀粉基塑料、25份植物纤维、50份的山梨糖醇、0.5份的光稳定剂、0.5份的抗氧剂、10份的聚四氟乙烯、3份的油酸酰胺、4份的脂肪醇聚氧乙烯醚、20份的二氧化钛和8份的二氧化硅。
其中,二氧化钛的粒径范围为5-10微米,二氧化硅的粒径范围为1-5微米,光稳定剂为光稳定剂944;抗氧剂为抗氧剂1010;植物纤维为竹纤维。
对比例8
本对比例提供一种包装材料,包括质量份数分别为125份的淀粉基塑料、25份植物纤维、50份的山梨糖醇、0.5份的光稳定剂、0.5份的抗氧剂、10份的聚四氟乙烯、3份的油酸酰胺、4份的脂肪醇聚氧乙烯醚、20份的二氧化钛和8份的改性二氧化硅。
其中,二氧化钛的粒径范围为5-10微米,二氧化硅的粒径范围为1-5微米,光稳定剂为光稳定剂944;抗氧剂为抗氧剂1010;植物纤维为竹纤维。
改性二氧化硅通过以下步骤制得:
步骤一:将二氧化硅粉末350℃加热处理75min;
步骤二:筛分出粒径在1-5微米范围内的颗粒,得到改性二氧化硅。
应用例1
以实施例3中记载的组分制得包装材料1;
以杭州土壤的主要特征为模板,在实验室中模拟出实验田,将包装材料1填埋入实验田中,填埋深度为15cm,并通过堆肥和人工增强紫外线强度的方式进行加速试验,每隔10天观察包装材料1的状态,结果如下表所示:
结果分析:从以上实验结果可以看出,本申请提供的包装材料可被完全降解,环境友好。
应用例2
以实施例3中记载的组分制得包装材料1;
以对比例1中记载的组分制得包装材料2;
以对比例2中记载的组分制得包装材料3;
以对比例3中记载的组分制得包装材料4;
以对比例4中记载的组分制得包装材料5;
将包装材料1-5切割形成具有相等长度、宽度和厚度的薄膜,并分别称量其试验前的重量,再浸入同一水池中,浸泡相同时间后取出,烘干后再分别测量试验后重量,并计算得到失重率,结果如下表所示:
包装材料 | 失重率(%) |
包装材料1 | 0.03 |
包装材料2 | 30.81 |
包装材料3 | 17.36 |
包装材料4 | 18.14 |
包装材料5 | 0.02 |
结果分析:从以上实验结果可以看出,包装材料1的失重率远低于包装材料2-4的失重率,几乎可达到与加入大量聚四氟乙烯而制得的包装材料5相同水平,但加入大量的聚四氟乙烯会降低其生物降解能力且聚四氟乙烯本身需依靠石油资源得到,由此达到了本发明的预期目的。
应用例3
以实施例3中记载的组分制得包装材料1;
以对比例5中记载的组分制得包装材料6;
以对比例6中记载的组分制得包装材料7;
以对比例7中记载的组分制得包装材料8;
以对比例8中记载的组分制得包装材料9;
以包装材料1、包装材料6、包装材料7、包装材料8和包装材料9制得相同大小的包装袋1-5,并向包装袋1-5内鼓入等体积的干燥空气后密封。将包装袋1-5放置在同一充满水蒸气的实验空间内,相同时间后取出,分别测量包装袋1-5内的空气湿度,结果如下表所示:
包装袋 | 相对湿度(%RH) |
包装袋1 | 6 |
包装袋2 | 52 |
包装袋3 | 73 |
包装袋4 | 20 |
包装袋5 | 18 |
结果分析:从以上实验结果可以看出,包装袋1内的空气湿度原低于包装袋2-5内的空气湿度,故达到了本发明阻气性较好的预期目的。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以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,但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (10)
1.一种生物基生物降解包装材料,包括生物基材料,其特征在于:还包括植物纤维、山梨糖醇、光稳定剂、抗氧剂、聚四氟乙烯、油酸酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚和阻隔剂。
2.如权利要求1所述的生物基生物降解包装材料,其特征在于:所述生物基材料为淀粉基塑料。
3.如权利要求1所述的生物基生物降解包装材料,其特征在于:所述阻隔剂由二氧化钛和改性二氧化硅混合而成。
4.如权利要求3所述的生物基生物降解包装材料,其特征在于:所述二氧化钛的粒径为5-10微米;所述改性二氧化硅的粒径为1-5微米。
5.如权利要求4所述的生物基生物降解包装材料,其特征在于:所述改性二氧化硅通过以下步骤制得:
步骤一:将二氧化硅粉末加入至熔融氯化锌中,300-400℃加热处理60-90min;
步骤二:趁热过滤,滤饼用去离子水淋洗,干燥后筛分出粒径在1-5微米范围内的颗粒,得到改性二氧化硅。
6.如权利要求1所述的生物基生物降解包装材料,其特征在于:所述光稳定剂为光稳定剂944。
7.如权利要求1所述的生物基生物降解包装材料,其特征在于:所述抗氧剂为抗氧剂1010。
8.如权利要求1所述的生物基生物降解包装材料,其特征在于:所述植物纤维包括竹纤维、棉纤维、稻草、椰子纤维和玉米秸秆中的一种或多种。
9.如权利要求1所述的生物基生物降解包装材料,其特征在于:包装材料包括质量份数分别为100-150份的淀粉基塑料、20-30份植物纤维、40-60份的山梨糖醇、0.1-1份的光稳定剂、0.1-1份的抗氧剂、5-15份的聚四氟乙烯、1-5份的油酸酰胺、2-6份的脂肪醇聚氧乙烯醚、10-30份的二氧化钛和5-10份的改性二氧化硅。
10.如权利要求9所述的生物基生物降解包装材料,其特征在于:所述包装材料包括质量份数分别为125份的淀粉基塑料、25份植物纤维、50份的山梨糖醇、0.5份的光稳定剂、0.5份的抗氧剂、10份的聚四氟乙烯、3份的油酸酰胺、4份的脂肪醇聚氧乙烯醚、20份的二氧化钛和8份的改性二氧化硅。
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