CN114854182A - 一种可降解发泡缓冲包装材料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可降解发泡缓冲包装材料及制备方法，采用杨木粉、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯、聚甲基乙撑碳酸脂、发泡剂偶氮二甲酰胺及催化剂氧化锌四种原料粉末，根据比例进行混合后在热压机内进行一步成型加工，第一阶段加工温度为145℃并保持15min，第二阶段加工加温度165℃并保持5min，完成后取出待降温至室温使成型材料凝固成型得到可降解发泡缓冲包装材料。本发明制备的包装材料缓冲性能优异并可降解，能够解决当前缓冲包装材料不可降解及利用可降解材料制备缓冲包装材料性能不佳的问题，可用于运输包装领域，在包装领域及环境保护方面有广阔的发展前景。

Description

一种可降解发泡缓冲包装材料及制备方法
技术领域
本发明属于功能材料技术领域，涉及缓冲包装材料制备，特别涉及一种可降解发泡缓冲包装材料及制备方法。
背景技术
发泡聚乙烯、发泡聚苯乙烯等发泡材料因其具有低密度、高弹性、优良的缓冲性能和隔音性能而广泛应用于包装缓冲材料领域，主要包括日常生活中的家用电器、快递的缓冲包装。
但是，传统的发泡材料具有不可降解性，利用之后通常会进行填埋或焚烧处理，对其的大肆利用对环境造成了极大的污染，近几年来多个国家和地区陆续制定了限塑令、禁塑令及相关规定，包装材料也向可降解材料发展。
近年来，生物降解高分子的生产和需求不断增加，各种可生物降解的材料应运而生，但是其材料性能还存在不足，如聚乳酸，聚乳酸能够被微生物完全降解，被视为最具发展前途的生物降解材料，但其价格昂贵，耐热性差，抗冲击性能差，且性能较脆，使用聚乳酸进行发泡作为包装缓冲材料不能满足缓冲材料的要求。
目前，对于可生物降解塑料制备包装缓冲材料在成本、工艺和性能等方面还存在限制，因此使用可降解缓冲材料制备出性能优异的缓冲包装材料是本技术领域待解决的问题之一。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可降解发泡缓冲包装材料及制备方法，利用可生物降解材料制备出缓冲包装材料，并使其性能满足缓冲包装所要求的性能同时尽量降低材料成本。
本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
一种可降解发泡缓冲包装材料，其特征在于：包括基体材料、发泡剂及催化剂；所述基体材料的组成及质量百分比为：
聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯 70％～80％
聚甲基乙撑碳酸脂 0～10％
木粉 20％～30％；
所述发泡剂为偶氮二甲酰胺；
所述催化剂为氧化锌。
而且，所述偶氮二甲酰胺质量为木粉与聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯质量和的2％～4％，所述氧化锌质量为木粉与聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯质量和的2％～4％，且所述偶氮二甲酰胺与氧化锌质量比为1：1。
一种可降解发泡缓冲包装材料的制备方法，其特征在于：所述方法的步骤为：
步骤1：按照GB/T1931-2009先将木粉均匀平铺在铝箔托盘内，并放入电热恒温鼓风干燥箱内在103℃条件下烘至绝干；
步骤2：称量一定量的氧化锌和偶氮二甲酰胺并混合均匀；
步骤3：按照组分比例称量相应量的木粉、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯和聚甲基乙撑碳酸脂与步骤2混合好的氧化锌和偶氮二甲酰胺倒入高速混合机中进行混合，得到混合料，混合时间为4min；
步骤4：将混合均匀的混合料平铺于模具中，放入预热后的热压机中进行加工，压力设置为0Pa，所述加工分为两个阶段，第一阶段加工温度为145℃，时间为15min第二阶段加工温度为165℃，时间为5min，混合料温度达到发泡剂分解温度时发泡剂逐渐分解放出气体在混合料中形成气泡核并不断生长，最终形成完整气泡；
步骤5：取出模具并冷却至室温使混合料冷却凝固，形成成品，完成可降解发泡缓冲包装材料的制备。
而且，所述木粉为100目的杨木粉，所述聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯和聚甲基乙撑碳酸脂为100目粉末。
本发明的优点和有益效果为：
1、本发明使用聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯和聚甲基乙撑碳酸脂作为基体材料的连续相，与传统塑料相比本材料可生物降解，且材料的缓冲性能接近EPE，完全满足缓冲包装的要求。
2、本发明使用较少量木粉作为填料及成核剂，作为填料可减少塑料的使用，降低复合材料的成本，作为成核剂木粉可分散在塑料中形成低势能点，使材料发泡更加均匀，同时木粉可以使用木制品如家具的制造剩余物或速生木、枝丫材等，提高资源的利用率，能够物尽其用。
3、本发明利用氧化锌降低偶氮二甲酰胺最大分解速率温度，降低加工温度，防止木粉高温变性而影响材料性能。
4、本发明的制备方法采用热压机内一步成型法，实验前不用对材料进行改性，将原料混合后热压即可，制备过程简单高效。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图；
图2为本发明制备得可降解发泡缓冲包装材料与EPE的应力-应变曲线对比图；
图3为本发明制备得可降解发泡缓冲包装材料与EPE的缓冲系数曲线对比图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种可降解发泡缓冲包装材料，其创新之处在于：包括基体材料、发泡剂及催化剂；所述基体材料的组成及质量百分比为：
聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯 70％～80％
聚甲基乙撑碳酸脂 0～10％
木粉 20％～30％；
所述发泡剂为偶氮二甲酰胺；
所述催化剂为氧化锌。
而且，所述偶氮二甲酰胺质量为木粉与聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯质量和的2％～4％，所述氧化锌质量为木粉与聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯质量和的2％～4％，且所述偶氮二甲酰胺与氧化锌质量比为1：1。
如图1所示，一种可降解发泡缓冲包装材料的制备方法，其创新之处在于：所述方法的步骤为：
步骤1：按照GB/T1931-2009先将木粉均匀平铺在铝箔托盘内，并放入电热恒温鼓风干燥箱内在103℃条件下烘至绝干；
步骤2：称量一定量的氧化锌和偶氮二甲酰胺并混合均匀；
步骤3：按照组分比例称量相应量的木粉、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯和聚甲基乙撑碳酸脂与步骤2混合好的氧化锌和偶氮二甲酰胺倒入高速混合机中进行混合，得到混合料，混合时间为4min；
步骤4：将混合均匀的混合料平铺于模具中，放入预热后的热压机中进行加工，压力设置为0Pa，所述加工分为两个阶段，第一阶段加工温度为145℃，时间为15min第二阶段加工温度为165℃，时间为5min，混合料温度达到发泡剂分解温度时发泡剂逐渐分解放出气体在混合料中形成气泡核并不断生长，最终形成完整气泡；
步骤5：取出模具并冷却至室温使混合料冷却凝固，形成成品，完成可降解发泡缓冲包装材料的制备。
木粉为100目的杨木粉，所述聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯和聚甲基乙撑碳酸脂为100目粉末。
本发明给出了3个不同实施例，根据GB/T8168-2008国家标准对制备得到的可降解发泡缓冲包装材料进行裁样，计算其密度并利用万能试验机对其进行压缩试验，得到材料的应力-应变曲线和缓冲系数曲线，并与EPE材料的应力-应变曲线进行对比，如图2、图3所示。
具体材料数据如表1所示：
表1发明材料与案例EPE缓冲性能数据表
Figure BDA0003603267110000041
计算得到可降解发泡缓冲包装材料密度为0.092g/cm3，与EPE的应力应变曲线和缓冲系数曲线对比可知发明材料的静态压缩性能接近并优于EPE的静态压缩性能，其缓冲性能优异，可用于运输包装领域。
如下为3个实施例的组分含量：
实施例1：木粉10g，聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯30g，偶氮二甲酰胺发泡剂0.8g，氧化锌催化剂0.8g。
实施例2：木粉10g，聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯30g，偶氮二甲酰胺发泡剂1g，氧化锌催化剂1g。
实施例3：木粉8g，聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯28g，聚甲基乙撑碳酸脂4g，偶氮二甲酰胺发泡剂1.2g，氧化锌催化剂1.2g。
尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (4)

1.一种可降解发泡缓冲包装材料，其特征在于：包括基体材料、发泡剂及催化剂；所述基体材料的组成及质量百分比为：
聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯 70％～80％
聚甲基乙撑碳酸脂 0～10％
木粉 20％～30％；
所述发泡剂为偶氮二甲酰胺；
所述催化剂为氧化锌。
2.根据权利要求1所述的可降解发泡缓冲包装材料，其特征在于：所述偶氮二甲酰胺质量为木粉与聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯质量和的2％～4％，所述氧化锌质量为木粉与聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯质量和的2％～4％，且所述偶氮二甲酰胺与氧化锌质量比为1：1。
3.一种如权利要求1或2所述可降解发泡缓冲包装材料的制备方法，其特征在于：所述方法的步骤为：
步骤1：按照GB/T1931-2009先将木粉均匀平铺在铝箔托盘内，并放入电热恒温鼓风干燥箱内在103℃条件下烘至绝干；
步骤2：称量一定量的氧化锌和偶氮二甲酰胺并混合均匀；
步骤3：按照组分比例称量相应量的木粉、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯和聚甲基乙撑碳酸脂与步骤2混合好的氧化锌和偶氮二甲酰胺倒入高速混合机中进行混合，得到混合料，混合时间为4min；
步骤4：将混合均匀的混合料平铺于模具中，放入预热后的热压机中进行加工，压力设置为0Pa，所述加工分为两个阶段，第一阶段加工温度为145℃，时间为15min第二阶段加工温度为165℃，时间为5min，混合料温度达到发泡剂分解温度时发泡剂逐渐分解放出气体在混合料中形成气泡核并不断生长，最终形成完整气泡；
步骤5：取出模具并冷却至室温使混合料冷却凝固，形成成品，完成可降解发泡缓冲包装材料的制备。
4.根据权利要求3所述的可降解发泡缓冲包装材料的制备方法，其特征在于：所述木粉为100目的杨木粉，所述聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯和聚甲基乙撑碳酸脂为100目粉末。
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