CN114685833A - 具有高阻隔性的可降解包装材料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及可降解材料技术领域，尤其涉及一种具有高阻隔性的可降解包装材料。本发明针对现有技术中生物可降解包装材料阻隔性普遍较差，导致应用在食品包装时，短时间内食品本身的香气即已丧失，这样在食用时会影响口感的问题，提供一种具有高阻隔性的可降解包装材料，包括树脂层，所述树脂层包括可降解树脂、聚羟基乙酸、聚乙烯醇、植物纤维、抗氧剂和复合填充试剂；所述树脂层表面还涂覆有用于增强树脂层阻隔性的涂层。本发明具有树脂层和涂层两层结构，均以可降解树脂为主材，同时在树脂层中填充有复合填充试剂，保证其可降解性的同时也保证了较高的阻隔性。

Description

具有高阻隔性的可降解包装材料
技术领域
本发明涉及可降解材料技术领域，尤其涉及一种具有高阻隔性的可降解包装材料。
背景技术
生物可降解包装材料是指一类在自然环境条件下可为微生物作用而引起降解的包装材料。细菌、真菌和放线菌等微生物侵蚀塑料薄膜后，由于细胞的增长使聚合物组分水解、电离或质子化，发生机械性破坏，分裂成低聚物碎片。真菌或细菌分泌的酶使水溶性聚合物分解或氧化降解成水溶性碎片，生成新的小分子化合物，直至最终分解成CO2和H2O。
由于具有上述环境友好的优势，故该材料大量应用在包装领域中。但现有技术中的生物可降解包装材料阻隔性普遍较差，导致应用在食品包装时，短时间内食品本身的香气即已丧失，这样在食用时会影响口感。
例如，中国发明专利申请公开了一种可降解包装材料[申请号：201710977182.1]，该发明申请包括：PET 42-55份、聚乙烯30-40份、聚乙烯醇8-15份、乙醇胺4-8份、丙二醇5-10份、甘露醇7-12份、醋酸乙酯6-12份、甲基纤维素8-15份、植物纤维3-7份、二苯甲烷二异氰酸酯3-8份、明胶2-5份、尿素4-8份、淀粉4-10份、硬脂酸2-6份、二氧化硅4-10份、石蜡8-14份、增塑剂3-6份、偶联剂2-5份。
该发明申请具有具有优良的耐水、耐湿性能和良好的力学性能，透明度较高，冲击强度高，承重性能好，使用范围时间长的优势，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，提供一种具有高阻隔性的可降解包装材料。
一种具有高阻隔性的可降解包装材料，包括树脂层，所述树脂层包括可降解树脂、聚羟基乙酸、聚乙烯醇、植物纤维、抗氧剂和复合填充试剂；所述树脂层表面还涂覆有用于增强树脂层阻隔性的涂层。
在上述的具有高阻隔性的可降解包装材料中，所述涂层包括可降解树脂和甲基丙烯酸-2,2,3,3,4,4,4-七氟代-丁酯。
在上述的具有高阻隔性的可降解包装材料中，所述可降解树脂为PCL树脂。
在上述的具有高阻隔性的可降解包装材料中，所述树脂层包括质量份数分别为60-80份的PCL树脂、5-10份的聚羟基乙酸、10-20份的聚乙烯醇、10-20份的植物纤维、0.1-1份的抗氧剂和20-40份的复合填充试剂；所述涂层包括质量份数分别为10-20份的PCL树脂和2-6份的甲基丙烯酸-2,2,3,3,4,4,4-七氟代-丁酯。
在上述的具有高阻隔性的可降解包装材料中，所述树脂层包括质量份数分别为70份的PCL树脂、8份的聚羟基乙酸、15份的聚乙烯醇、15份的植物纤维、0.5份的抗氧剂和30份的复合填充试剂；所述涂层包括质量份数分别为15份的PCL树脂和4份的甲基丙烯酸-2,2,3,3,4,4,4-七氟代-丁酯。
在上述的具有高阻隔性的可降解包装材料中，所述复合填充试剂包括混合均匀的硫酸钙和二氧化钛。
在上述的具有高阻隔性的可降解包装材料中，所述硫酸钙和二氧化钛的质量之比为4:1。
在上述的具有高阻隔性的可降解包装材料中，所述硫酸钙为硫酸钙晶须，并通过以下步骤制得：
步骤一：将石膏和水按质量比1:3的比例混合均匀，制成料浆：
步骤二：将步骤一中制得的料浆置于高压反应釜中，控制反应釜的温度为200℃、压力在0.8MPa下反应3h；
步骤三：反应完成后，减压干燥，得到硫酸钙晶须。
在上述的具有高阻隔性的可降解包装材料中，所述抗氧剂为抗氧剂1010。
在上述的具有高阻隔性的可降解包装材料中，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。
与现有的技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明具有树脂层和涂层两层结构，均以可降解树脂为主材，同时在树脂层中填充有复合填充试剂，保证其可降解性的同时也保证了较高的阻隔性。
2、本发明提供的生物降解地膜制造方法简单，组分均廉价易得，适宜大规模推广使用。
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
本实施例提供一种具有高阻隔性的可降解包装材料，包括树脂层和涂覆在树脂层表面用于增强树脂层阻隔性的涂层，所述树脂层包括质量份数分别为60份的PCL树脂、10份的聚羟基乙酸、20份的聚乙烯醇、20份的植物纤维、1份的抗氧剂1010和40份的复合填充试剂；所述涂层包括质量份数分别为10份的PCL树脂和6份的甲基丙烯酸-2,2,3,3,4,4,4-七氟代-丁酯。
其中，复合填充试剂包括混合均匀的硫酸钙和二氧化钛，且硫酸钙和二氧化钛的质量之比为4:1。
硫酸钙为硫酸钙晶须，并通过以下步骤制得：
步骤一：将石膏和水按质量比1:3的比例混合均匀，制成料浆：
步骤二：将步骤一中制得的料浆置于高压反应釜中，控制反应釜的温度为200℃、压力在0.8MPa下反应3h；
步骤三：反应完成后，减压干燥，得到硫酸钙晶须。
植物纤维为棉纤维。
通常我们所讲的材料阻隔性都是针对特定渗透对象而言的，渗透对象包括气体，水蒸气，液体，有机物等，是材料对特定渗透对象由其一侧渗透到达另一侧(高浓度侧渗透通过材料进入低浓度侧)的阻隔性能。整个渗透过程可以分为：吸附，溶解，扩散，解吸几个部分。气体或水蒸气等气体从高浓度区进入材料表面，通过在材料内部的扩散，又从低浓度区的另一表面解吸。
实施例2
本实施例提供一种具有高阻隔性的可降解包装材料，包括树脂层和涂覆在树脂层表面用于增强树脂层阻隔性的涂层，所述树脂层包括质量份数分别为80份的PCL树脂、5份的聚羟基乙酸、10份的聚乙烯醇、10份的植物纤维、0.1份的抗氧剂1010和20份的复合填充试剂；所述涂层包括质量份数分别为20份的PCL树脂和2份的甲基丙烯酸-2,2,3,3,4,4,4-七氟代-丁酯。
其中，复合填充试剂包括混合均匀的硫酸钙和二氧化钛，且硫酸钙和二氧化钛的质量之比为4:1。
硫酸钙为硫酸钙晶须，并通过以下步骤制得：
步骤一：将石膏和水按质量比1:3的比例混合均匀，制成料浆：
步骤二：将步骤一中制得的料浆置于高压反应釜中，控制反应釜的温度为200℃、压力在0.8MPa下反应3h；
步骤三：反应完成后，减压干燥，得到硫酸钙晶须。
植物纤维为质量比为1:1的棉纤维玉米秸秆。
实施例3
本实施例提供一种具有高阻隔性的可降解包装材料，包括树脂层和涂覆在树脂层表面用于增强树脂层阻隔性的涂层，所述树脂层包括质量份数分别为70份的PCL树脂、8份的聚羟基乙酸、15份的聚乙烯醇、15份的植物纤维、0.5份的抗氧剂1010和30份的复合填充试剂；所述涂层包括质量份数分别为15份的PCL树脂和4份的甲基丙烯酸-2,2,3,3,4,4,4-七氟代-丁酯。
其中，复合填充试剂包括混合均匀的硫酸钙和二氧化钛，且硫酸钙和二氧化钛的质量之比为4:1。
硫酸钙为硫酸钙晶须，并通过以下步骤制得：
步骤一：将石膏和水按质量比1:3的比例混合均匀，制成料浆：
步骤二：将步骤一中制得的料浆置于高压反应釜中，控制反应釜的温度为200℃、压力在0.8MPa下反应3h；
步骤三：反应完成后，减压干燥，得到硫酸钙晶须。
植物纤维为竹纤维。
对比例1
本对比例提供一种包装材料，包括树脂层和涂覆在树脂层表面用于增强树脂层阻隔性的涂层，所述树脂层包括质量份数分别为70份的PCL树脂、8份的聚羟基乙酸、15份的聚乙烯醇、15份的植物纤维、0.5份的抗氧剂1010和30份的复合填充试剂；所述涂层包括质量份数分别为15份的PCL树脂和4份的甲基丙烯酸-2,2,3,3,4,4,4-七氟代-丁酯。
其中，复合填充试剂为二氧化钛。
植物纤维为竹纤维。
对比例2
本对比例提供一种包装材料，包括树脂层和涂覆在树脂层表面用于增强树脂层阻隔性的涂层，所述树脂层包括质量份数分别为70份的PCL树脂、8份的聚羟基乙酸、15份的聚乙烯醇、15份的植物纤维、0.5份的抗氧剂1010和30份的复合填充试剂；所述涂层包括质量份数分别为15份的PCL树脂和4份的甲基丙烯酸-2,2,3,3,4,4,4-七氟代-丁酯。
其中，复合填充试剂为硫酸钙。
硫酸钙为硫酸钙晶须，并通过以下步骤制得：
步骤一：将石膏和水按质量比1:3的比例混合均匀，制成料浆：
步骤二：将步骤一中制得的料浆置于高压反应釜中，控制反应釜的温度为200℃、压力在0.8MPa下反应3h；
步骤三：反应完成后，减压干燥，得到硫酸钙晶须。
植物纤维为竹纤维。
对比例3
本对比例提供一种包装材料，包括树脂层和涂覆在树脂层表面用于增强树脂层阻隔性的涂层，所述树脂层包括质量份数分别为70份的PCL树脂、15份的聚乙烯醇、15份的植物纤维、0.5份的抗氧剂1010和30份的复合填充试剂；所述涂层包括质量份数分别为15份的PCL树脂和4份的甲基丙烯酸-2,2,3,3,4,4,4-七氟代-丁酯。
其中，复合填充试剂包括混合均匀的硫酸钙和二氧化钛，且硫酸钙和二氧化钛的质量之比为4:1。
硫酸钙为硫酸钙晶须，并通过以下步骤制得：
步骤一：将石膏和水按质量比1:3的比例混合均匀，制成料浆：
步骤二：将步骤一中制得的料浆置于高压反应釜中，控制反应釜的温度为200℃、压力在0.8MPa下反应3h；
步骤三：反应完成后，减压干燥，得到硫酸钙晶须。
植物纤维为竹纤维。
对比例4
本对比例提供一种包装材料，包括树脂层和涂覆在树脂层表面用于增强树脂层阻隔性的涂层，所述树脂层包括质量份数分别为70份的PCL树脂、8份的聚羟基乙酸、15份的聚乙烯醇、15份的植物纤维、0.5份的抗氧剂1010和30份的复合填充试剂；所述涂层包括质量份数分别为15份的PCL树脂和4份的甲基丙烯酸-2,2,3,3,4,4,4-七氟代-丁酯。
其中，复合填充试剂包括混合均匀的硫酸钙和二氧化钛，且硫酸钙和二氧化钛的质量之比为4:1。
硫酸钙为市售的硫酸钙粉末。
植物纤维为竹纤维。
对比例5
本对比例提供一种包装材料，包括树脂层，所述树脂层包括质量份数分别为85份的PCL树脂、8份的聚羟基乙酸、15份的聚乙烯醇、15份的植物纤维、0.5份的抗氧剂1010、30份的复合填充试剂和4份的甲基丙烯酸-2,2,3,3,4,4,4-七氟代-丁酯。
即实施例3为两层结构，涂层涂覆在树脂层表面，而本对比例则是将两层结构全部的组分混合后制得单层结构。
其中，复合填充试剂包括混合均匀的硫酸钙和二氧化钛，且硫酸钙和二氧化钛的质量之比为4:1。
硫酸钙为硫酸钙晶须，并通过以下步骤制得：
步骤一：将石膏和水按质量比1:3的比例混合均匀，制成料浆：
步骤二：将步骤一中制得的料浆置于高压反应釜中，控制反应釜的温度为200℃、压力在0.8MPa下反应3h；
步骤三：反应完成后，减压干燥，得到硫酸钙晶须。
植物纤维为竹纤维。
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：
Figure BDA0003584760010000081
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；
以对比例5中记载的组分制得包装材料6；
将包装材料1-6分别对应制成大小、厚度均相同的包装袋1-6。取同一批西湖龙井茶叶分成等质量的六份，并分别盛放至包装袋1-6内后密封包装，在相同的温度湿度条件下保存100天。
随机挑选50名，年龄在20-50周岁，男女不限的志愿者，通过嗅觉判断上述六个包装袋内茶叶的香气，并给出有明显香味、有香味、香味较淡和没有香味的结论，统计结果如下表所示：
Figure BDA0003584760010000091
Figure BDA0003584760010000101
结果分析：对比包装袋1内茶叶香味的评判结果和包装袋2-6内茶叶香味的评判结果可以发现，本申请提供的组分组合制得的包装材料具有很好的保香性，即阻隔性好，达到了本发明的预期目的。
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)

1.一种具有高阻隔性的可降解包装材料，包括树脂层，其特征在于：所述树脂层包括可降解树脂、聚羟基乙酸、聚乙烯醇、植物纤维、抗氧剂和复合填充试剂；所述树脂层表面还涂覆有用于增强树脂层阻隔性的涂层。
2.如权利要求1所述的具有高阻隔性的可降解包装材料，其特征在于：所述涂层包括可降解树脂和甲基丙烯酸-2,2,3,3,4,4,4-七氟代-丁酯。
3.如权利要求2所述的具有高阻隔性的可降解包装材料，其特征在于：所述可降解树脂为PCL树脂。
4.如权利要求1所述的具有高阻隔性的可降解包装材料，其特征在于：所述树脂层包括质量份数分别为60-80份的PCL树脂、5-10份的聚羟基乙酸、10-20份的聚乙烯醇、10-20份的植物纤维、0.1-1份的抗氧剂和20-40份的复合填充试剂；所述涂层包括质量份数分别为10-20份的PCL树脂和2-6份的甲基丙烯酸-2,2,3,3,4,4,4-七氟代-丁酯。
5.如权利要求4所述的具有高阻隔性的可降解包装材料，其特征在于：所述树脂层包括质量份数分别为70份的PCL树脂、8份的聚羟基乙酸、15份的聚乙烯醇、15份的植物纤维、0.5份的抗氧剂和30份的复合填充试剂；所述涂层包括质量份数分别为15份的PCL树脂和4份的甲基丙烯酸-2,2,3,3,4,4,4-七氟代-丁酯。
6.如权利要求4所述的具有高阻隔性的可降解包装材料，其特征在于：所述复合填充试剂包括混合均匀的硫酸钙和二氧化钛。
7.如权利要求6所述的具有高阻隔性的可降解包装材料，其特征在于：所述硫酸钙和二氧化钛的质量之比为4:1。
8.如权利要求6所述的具有高阻隔性的可降解包装材料，其特征在于：所述硫酸钙为硫酸钙晶须，并通过以下步骤制得：
步骤一：将石膏和水按质量比1:3的比例混合均匀，制成料浆：
步骤二：将步骤一中制得的料浆置于高压反应釜中，控制反应釜的温度为200℃、压力在0.8MPa下反应3h；
步骤三：反应完成后，减压干燥，得到硫酸钙晶须。
9.如权利要求1所述的具有高阻隔性的可降解包装材料，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂1010。
10.如权利要求1所述的具有高阻隔性的可降解包装材料，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。
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