CN116987313B - 一种环保型食品用包装袋及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及包装袋制备领域，公开了一种环保型食品用包装袋及其制备方法。本发明中，采用对淀粉进行改性，再将其与聚乙烯发生反应制备得到包装袋基材，再于基材表面进行涂覆壳聚糖膜，增加包装袋的食品用安全性与生物相容性，同时达到阻隔氧气的作用，再将包装袋基材与戊二醛溶液进行交联改性，作用于聚乙烯塑料表面，得到具有亲脂性更高的环保型食品用包装袋；淀粉改性过程中通过其分别与光敏剂、纤维等物质进行反应，得到具有可降解性的淀粉，将其与聚乙烯共混反应，得到具有环境保护的作用的食品用包装袋；得到产物之后，将淀粉戊二醛溶液进行交联改性，作用于聚乙烯塑料表面，增强包装袋的亲脂性。
Description
技术领域
本发明涉及聚乙烯包装袋技术领域，具体为一种环保型食品用包装袋及其制备方法。
背景技术
随着科学技术的不断发展，以高聚物为主要基质的塑料制品由于其具有优异的性能而被广泛使用，但塑料制品的主要来源为石油，随着使用数量的增加，石油基塑料制品滥用带来了严峻的环境问题，具有不可再生性的石油资源也日益短缺；与此同时，由于石油基塑料制品无法被自然分解也难以回收，且石油资源有限，目前巨大的使用量面临着较为严重的能源危机。
常见的石油基包装材料存在难以被分解与环境污染严重的问题，所以需要发明出一种新型包装袋，具有较好的可分解性与环境保护性。由于淀粉具有较好的可分解性，常被用来当做制备包装袋的填充材料，将淀粉进行改性，改善其疏水性与难以加工的性质，改性过程中可以增加淀粉与聚乙烯之间的分子结合力，保证具有更好的包装袋性能。本发明设计研究了一种环保型食品用包装袋。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环保型食品用包装袋及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种环保型食品用包装袋及其制备方法：所述环保型食品用包装袋的制备过程包括以下步骤：
S1：将淀粉与甘油混合均匀，搅拌，加热加压，加入光敏剂，均匀混合，压制成型，放入高速粉碎机后得到粒径为3μm的母粒A；
S2：将纤维剪切，于氢氧化钠溶液中浸泡7～8h，清洗烘干后与甘油、淀粉混合均匀，升温至100～120℃，熔融加工，挤出成型，放入高速粉碎机后得到粒径为3μm的母粒B；
S3：制备包装袋基材：
(1)将制备得到的母粒A、母粒B与低密度聚乙烯、过氧化二异丙苯、烷基磺酸苯酯加热混合搅拌，吹塑，得到包装袋基材；
(2)再将壳聚糖加入乙酸、甘油混合液中，搅拌均匀后继续加入苯甲酸钠、氢氧化钙，恒温干燥后得到壳聚糖膜，将其在(1)中制备得到的得到包装袋基材上进行涂膜，得到食品用包装袋基材；
S4：对包装袋基材进行表面改性：
将S3中制备得到的食品用包装袋基材于戊二醛水溶液中进行浸泡，干燥后，获得一种环保型食品用包装袋。
较为优化地，S1的步骤为：将淀粉和甘油充分混合均匀并搅拌，在80～100℃的条件下加压至10～15MPa，加入光敏剂，均匀混合，放入高速气流粉碎机内，得到粒径为3μm的母粒A。
较为优化地，步骤S2的制备包括以下原料：按照重量份数计：100～120份淀粉、10～12份甘油、0.5～2份光敏剂1、1～2份光敏剂2。
较为优化地，所述光敏剂1为CeSt4，光敏剂2为FeSt3。
较为优化地，所述S2步骤为：将纤维剪切为小段，将其于pH为13的氢氧化钠溶液中浸泡7～8h，清洗烘干，将其与甘油、淀粉按照比例均匀混合，将体系升温至100～120℃进行熔融加工，继续于高速气流粉碎机内进行反应，得到粒径为3μm的母粒B。
较为优化地，所述步骤S2包括以下原料：按照重量份数计：20～30份纤维、100～120份淀粉、25～35份甘油。
较为优化地，所述S3步骤(1)为：将制备得到的母粒A、母粒B与低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、过氧化二异丙苯、烷基磺酸苯酯加热至170～220℃，混合搅拌，吹塑，得到包装袋基材。
较为优化地，所述S3步骤(2)为：将壳聚糖加入乙酸、甘油混合液中，继续加入苯甲酸钠、氢氧化钙，两面涂覆壳聚糖膜后水平置于37℃的干燥箱内恒温干燥12h，将其在(1)中制备得到的得到包装袋基材上进行涂膜，涂膜厚度为0.5～0.7mm，干燥后得到食品用包装袋基材。
较为优化地，所述S3中的成分为：按照重量份数计：60～70份高密度聚乙烯、10～20份低密度聚乙烯、15～30份母粒A、15～30份母粒B、0.5～0.9份过氧化二异丙苯、0.5～0.9份烷基磺酸苯酯、40～50份甘油、0.05～0.1份乙酸、1.0～2.0份壳聚糖、0.05～0.1份苯甲酸钠、2.0～3.0份氢氧化钙。
较为优化地，在20～30℃的恒温条件下取100mm×100mm的食品用包装袋基材，将其加入1.0份戊二醛、100份去离子水中，浸泡4～6h后取出，置于恒温干燥箱内，反应完全后得到环保型食品用包装袋。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
(1)对淀粉进行改性，通过使用光敏剂对淀粉进行光敏性改性，使得其可以将改性后的淀粉与聚乙烯共混，由于淀粉改性中所添加的光敏剂引发自由基导致聚乙烯被光敏降解，提高了包装袋的环保性，在既保证包装袋的各种性能的同时保证其不会对环境造成较大伤害；
(2)通过使用纤维对淀粉进行增强，纤维通过支撑受热后的包装袋，保证其受热后不易软化坍塌，保证淀粉在遇水后仍然包装袋仍然具有较好的力学性能；与此同时保证改性后的淀粉与聚乙烯共混后得到的包装袋制品具有较好的额抗冲击性，提高其作为食品用包装袋的综合性能；
(3)由于壳聚糖具有较好的生物相容性、生物降解性、无毒性等特点，并且可以作为抗菌剂直接喷涂于食品表面，是一种环境友好型的食品用抗菌剂，将其作为涂膜材料加涂覆于包装袋基材表层，增加了包装袋的机械性能，并且使其具有优良的阻隔水和氧气的性能。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中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。
环保型食品用包装袋的制备过程包括以下化学品：
淀粉：玉米淀粉，新乡市正页助剂有限公司；甘油：CAS：56-81-5，纯度：99％，广东百安化工有限公司、CeSt4：CAS：10119-53-6，FeSt3：CAS：555-36-2，湖北科沃德化工有限公司、纤维：型号：MS，东莞市祺胜五金有限公司、高密度聚乙烯：牌号：8050，东莞市华韵塑胶原料有限公司、低密度聚乙烯：牌号：2426H，昆山金凯沃塑胶有限公司、过氧化二异丙苯：CAS：80-43-3，上海阿拉丁生化科技股份有限公司、壳聚糖：CAS：9012-76-4，江苏久佳生物科技有限公司。
以下份数为质量份：
实施例1：
S1：取100份淀粉与10份甘油混合均匀，搅拌，加热至100℃，加压至10MPa，加入0.5份CeSt4、1.0份FeSt3，均匀混合，压制成型，放入高速粉碎机后得到粒径为3μm的母粒A；
S2：将纤维剪切，于pH＝13的氢氧化钠溶液中浸泡8h，清洗后用去离子水烘干，与25份甘油、100份淀粉混合均匀，升温至120℃，熔融加工，挤出成型，放入高速粉碎机后得到粒径为3μm的母粒B；
S3：制备包装袋基材：
(1)将15份母粒A、25份母粒B与60份高密度聚乙烯、10份低密度聚乙烯、0.8份过氧化二异丙苯、0.8份烷基磺酸苯酯加热至180℃，混合搅拌，吹塑，得到包装袋基材；
(2)再将1.5份壳聚糖加入0.1份乙酸、50份甘油混合液中，搅拌均匀后继续加入0.05份苯甲酸钠、2.0份氢氧化钙，恒温干燥后得到壳聚糖膜，将其在(1)中制备得到的得到包装袋基材上进行两面涂膜，涂膜厚度为0.5mm，干燥后得到食品用包装袋基材；
S4：对包装袋基材进行表面改性：
将S3中制备得到的食品用包装袋基材放入1.0份戊二醛、100份去离子水中进行浸泡，6h后取出，置于恒温干燥箱内，获得一种环保型食品用包装袋。
实施例2：
S1：取100份淀粉与10份甘油混合均匀，搅拌，加热至100℃，加压至10MPa，加入0.5份CeSt4、1.0份FeSt3，均匀混合，压制成型，放入高速粉碎机后得到粒径为3μm的母粒A；
S2：将纤维剪切，于pH＝13的氢氧化钠溶液中浸泡8h，清洗后用去离子水烘干，与25份甘油、100份淀粉混合均匀，升温至100℃，熔融加工，挤出成型，放入高速粉碎机后得到粒径为3μm的母粒B；
S3：制备包装袋基材：
(1)将15份母粒A、25份母粒B与60份高密度聚乙烯、10份低密度聚乙烯、0.8份过氧化二异丙苯、0.8份烷基磺酸苯酯加热180℃，混合搅拌，吹塑，得到包装袋基材；
(2)再将1.5份壳聚糖加入0.1份乙酸、50份甘油混合液中，搅拌均匀后继续加入0.05份苯甲酸钠、2.0份氢氧化钙，恒温干燥后得到壳聚糖膜，将其在(1)中制备得到的得到包装袋基材上进行两面涂膜，涂膜厚度为0.5mm，干燥后得到食品用包装袋基材；
S4：对包装袋基材进行表面改性：
将S3中制备得到的食品用包装袋基材放入1.0份戊二醛、100份去离子水中进行浸泡，6h后取出，置于恒温干燥箱内，获得一种环保型食品用包装袋。
实施例3：
S1：取100份淀粉与10份甘油混合均匀，搅拌，加热至100℃，加压至15MPa，加入0.5份CeSt4、1.0份FeSt3，均匀混合，压制成型，放入高速粉碎机后得到粒径为3μm的母粒A；
S2：将纤维剪切，于pH＝13的氢氧化钠溶液中浸泡8h，清洗后用去离子水烘干，与25份甘油、100份淀粉混合均匀，升温至120℃，熔融加工，挤出成型，放入高速粉碎机后得到粒径为3μm的母粒B；
S3：制备包装袋基材：
(1)将15份母粒A、25份母粒B与60份高密度聚乙烯、10份低密度聚乙烯、0.8份过氧化二异丙苯、0.8份烷基磺酸苯酯加热180℃，混合搅拌，吹塑，得到包装袋基材；
(2)再将1.5份壳聚糖加入0.1份乙酸、50份甘油混合液中，搅拌均匀后继续加入0.05份苯甲酸钠、2.0份氢氧化钙，恒温干燥后得到壳聚糖膜，将其在(1)中制备得到的得到包装袋基材上进行两面涂膜，涂膜厚度为0.5mm，干燥后得到食品用包装袋基材；
S4：对包装袋基材进行表面改性：
将S3中制备得到的食品用包装袋基材放入1.0份戊二醛、100份去离子水中进行浸泡，6h后取出，置于恒温干燥箱内，获得一种环保型食品用包装袋。
实施例4：
S1：取100份淀粉与10份甘油混合均匀，搅拌，加热至100℃，加压至10MPa，加入0.5份CeSt4、1.0份FeSt3，均匀混合，压制成型，放入高速粉碎机后得到粒径为3μm的母粒A；
S2：将纤维剪切，于pH＝13的氢氧化钠溶液中浸泡8h，清洗后用去离子水烘干，与25份甘油、100份淀粉混合均匀，升温至140℃，熔融加工，挤出成型，放入高速粉碎机后得到粒径为3μm的母粒B；
S3：制备包装袋基材：
(1)将15份母粒A、25份母粒B与60份高密度聚乙烯、10份低密度聚乙烯、0.8份过氧化二异丙苯、0.8份烷基磺酸苯酯加热至180℃，混合搅拌，吹塑，得到包装袋基材；
(2)再将1.5份壳聚糖加入0.1份乙酸、50份甘油混合液中，搅拌均匀后继续加入0.05份苯甲酸钠、2.0份氢氧化钙，恒温干燥后得到壳聚糖膜，将其在(1)中制备得到的得到包装袋基材上进行两面涂膜，涂膜厚度为0.5mm，干燥后得到食品用包装袋基材；
S4：对包装袋基材进行表面改性：
将S3中制备得到的食品用包装袋基材放入1.0份戊二醛、100份去离子水中进行浸泡，6h后取出，置于恒温干燥箱内，获得一种环保型食品用包装袋。
对比例1：在实施例1的基础上撤去母粒A的制备加工：
S1：将纤维剪切，于pH＝13的氢氧化钠溶液中浸泡6～8h，清洗后用去离子水烘干，与25份甘油、100份淀粉混合均匀，升温至120℃，熔融加工，挤出成型，放入高速粉碎机后得到粒径为3μm的母粒；
S2：制备包装袋基材：
(1)将25份母粒与60份高密度聚乙烯、10份低密度聚乙烯、0.8份过氧化二异丙苯、0.8份烷基磺酸苯酯加热180℃，混合搅拌，吹塑，得到包装袋基材；
(2)再将1.5份壳聚糖加入0.1份乙酸、50份甘油混合液中，搅拌均匀后继续加入0.05份苯甲酸钠、2.0份氢氧化钙，恒温干燥后得到壳聚糖膜，将其在(1)中制备得到的得到包装袋基材上进行两面涂膜，涂膜厚度为0.5mm，干燥后得到食品用包装袋基材；
S3：对包装袋基材进行表面改性：
将S2中制备得到的食品用包装袋基材放入1.0份戊二醛、100份去离子水中进行浸泡，6h后取出，置于恒温干燥箱内，获得一种环保型食品用包装袋。
对比例2：在实施例1的基础上撤去包装袋基材的壳聚糖涂膜步骤：
S1：取100份淀粉与10份甘油混合均匀，搅拌，加热至100℃，加压至10MPa，加入0.5份CeSt4、1.0份FeSt3，均匀混合，压制成型，放入高速粉碎机后得到粒径为3μm的母粒A；
S2：将纤维剪切，于pH＝13的氢氧化钠溶液中浸泡6～8h，清洗后用去离子水烘干，与25份甘油、100份淀粉混合均匀，升温至120℃，熔融加工，挤出成型，放入高速粉碎机后得到粒径为3μm的母粒B；
S3：制备包装袋基材：
将15份母粒A、25份母粒B与60份高密度聚乙烯、10份低密度聚乙烯、0.8份过氧化二异丙苯、0.8份烷基磺酸苯酯加热180℃，混合搅拌，吹塑，得到包装袋基材；
S4：对包装袋基材进行表面改性：
将S3中制备得到的包装袋基材放入1.0份戊二醛、100份去离子水中进行浸泡，6h后取出，置于恒温干燥箱内，获得一种环保型食品用包装袋。
对比例3：在实施例1的基础上撤去对包装袋基材的表面改性步骤：
S1：取100份淀粉与10份甘油混合均匀，搅拌，加热至100℃，加压至10MPa，加入0.5份CeSt4、1.0份FeSt3，均匀混合，压制成型，放入高速粉碎机后得到粒径为3μm的母粒A；
S2：将纤维剪切，于pH＝13的氢氧化钠溶液中浸泡6～8h，清洗后用去离子水烘干，与25份甘油、100份淀粉混合均匀，升温至120℃，熔融加工，挤出成型，放入高速粉碎机后得到粒径为3μm的母粒B；
S3：制备包装袋基材：
(1)将15份母粒A、25份母粒B与60份高密度聚乙烯、10份低密度聚乙烯、0.8份过氧化二异丙苯、0.8份烷基磺酸苯酯加热180℃，混合搅拌，吹塑，得到包装袋基材；
(2)再将1.5份壳聚糖加入0.1份乙酸、50份甘油混合液中，搅拌均匀后继续加入0.05份苯甲酸钠、2.0份氢氧化钙，恒温干燥后得到壳聚糖膜，将其在(1)中制备得到的得到包装袋基材上进行两面涂膜，涂膜厚度为0.5mm，干燥后得到食品用包装袋。
对比例4：在实施例1的基础上撤去母粒B的加工制备：
S1：取100份淀粉与10份甘油混合均匀，搅拌，加热至100℃，加压至10MPa，加入0.5份CeSt4、1.0份FeSt3，均匀混合，压制成型，放入高速粉碎机后得到粒径为3μm的母粒A；
S2：制备包装袋基材：
(1)将15份母粒A、25份母粒B与60份高密度聚乙烯、10份低密度聚乙烯、0.8份过氧化二异丙苯、0.8份烷基磺酸苯酯加热至180℃，混合搅拌，吹塑，得到包装袋基材；
(2)再将1.5份壳聚糖加入0.1份乙酸、50份甘油混合液中，搅拌均匀后继续加入0.05份苯甲酸钠、2.0份氢氧化钙，恒温干燥后得到壳聚糖膜，将其在(1)中制备得到的得到包装袋基材上进行两面涂膜，涂膜厚度为0.5mm，干燥后得到食品用包装袋基材；
S3：对包装袋基材进行表面改性：
将S2中制备得到的食品用包装袋基材放入1.0份戊二醛、100份去离子水中进行浸泡，6h后取出，置于恒温干燥箱内，获得一种环保型食品用包装袋。
实验：(1)取尺寸为100mm×100mm的包装袋，按照标准GB/T16422.2—2014，用去离子水喷洒试样后，保持氙弧灯的波长为290～400nm，辐照功率为160～180W/m2的条件下对环保型食品用包装袋进行光降解速率测定；
(2)取尺寸为100mm×100mm的包装袋，按照标准GB/T19277，保持体系温度为58±2℃、湿度为50～55％的条件下进行，测定材料降解45天后二氧化碳的终释放量来测定环保型食品用包装袋的生物分解率；
所得数据如下表所示：
表1性能测试数据
结论：通过对比表1中数据可知，实施例1制得环保型食品用包装袋综合性能优于实施例2、实施例3和实施例4，说明改性步骤中的温度与压力的变化会导致包装袋的可降解性能的下降，本发明给出的温度与压力值为最佳。
由对比例可知，光敏性改性母粒A与壳聚糖在包装袋基材上的涂覆对环保型食品用包装袋有较为明显的可降解作用，撤去相关步骤会对产品的降解速率产生明显影响。
综上，数据表明，本发明提供的一种环保型食品用包装袋的制备方法可以制备得到光降解、具有较好强度性能的食品用包装袋。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种环保型食品用包装袋的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：将淀粉与甘油混合均匀，搅拌，加热加压，加入光敏剂1、光敏剂2，均匀混合，压制成型，放入高速粉碎机后得到粒径为3μm的母粒A；
S2：将纤维于氢氧化钠溶液中浸泡7～8h，取出后清洗烘干，与甘油、淀粉混合均匀，升温至100～120℃，熔融加工，挤出成型，放入高速粉碎机后得到粒径为3μm的母粒B；
S3：制备包装袋基材：
(1)将制备得到的母粒A、母粒B与高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、过氧化二异丙苯、烷基磺酸苯酯熔融，吹塑，得到包装袋基材；
(2)再将壳聚糖加入乙酸、甘油混合液中，搅拌均匀后继续加入苯甲酸钠、氢氧化钙，恒温干燥后得到壳聚糖膜，将其在(1)中制备得到的包装袋基材上进行涂膜，得到食品用包装袋基材；
S4：对包装袋基材进行表面改性：
将S3中制备得到的食品用包装袋基材于戊二醛水溶液中进行浸泡，干燥后，获得一种环保型食品用包装袋。
2.根据权利要求1所述的一种环保型食品用包装袋的制备方法，其特征在于：S1中：将体系加热至80～100℃，加压至10～15MPa。
3.根据权利要求2所述的一种环保型食品用包装袋的制备方法，其特征在于：步骤S1中：按照重量份数计，100～120份淀粉、10～12份甘油、0.5～2份光敏剂1、1～2份光敏剂2。
4.根据权利要求3所述的一种环保型食品用包装袋的制备方法，其特征在于：S1中光敏剂1为CeSt4，光敏剂2为FeSt3。
5.根据权利要求1所述的一种环保型食品用包装袋的制备方法，其特征在于：S2中：将纤维剪切为10mm的小段，于pH为13的氢氧化钠溶液中浸泡7～8h。
6.根据权利要求5所述的一种环保型食品用包装袋的制备方法，其特征在于：S2中：按照重量份数计，20～30份纤维、100～120份淀粉、25～35份甘油。
7.根据权利要求1所述的一种环保型食品用包装袋的制备方法，其特征在于：S3步骤(1)中：熔融温度为170～220℃，吹塑后得到包装袋基材。
8.根据权利要求1所述的一种环保型食品用包装袋的制备方法，其特征在于：S3步骤(2)中：两面涂覆壳聚糖膜后将其水平置于37℃的干燥箱内恒温干燥12h，涂膜厚度为0.5～0.7mm，干燥后得到食品用包装袋基材。
9.根据权利要求1所述的一种环保型食品用包装袋的制备方法，其特征在于：S3中：按照重量份数计，60～70份高密度聚乙烯、10～20份低密度聚乙烯、15～30份母粒A、15～30份母粒B、0.5～0.9份过氧化二异丙苯、0.5～0.9份烷基磺酸苯酯、40～50份甘油、0.05～0.1份乙酸、1.0～2.0份壳聚糖、0.05～0.1份苯甲酸钠、2.0～3.0份氢氧化钙。
10.根据权利要求1所述的一种环保型食品用包装袋的制备方法，其特征在于：在20～30℃的恒温条件下取制备得到的食品用包装袋基材，将其加入戊二醛、去离子水中，浸泡4～6h后取出，置于恒温干燥箱内干燥后，得到环保型食品用包装袋。
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