CN117005239A - 辐照交联的可降解发泡纸塑复合材料及其制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及纸塑复合材料技术领域，具体地说是一种辐照交联的可降解发泡纸塑复合材料及其制备方法及应用。辐照交联的可降解发泡纸塑复合材料，包括复合材料，其特征在于：所述的复合材料包括基材层、发泡淋膜层，所述基材层由原纸构成，可以是包括但不限于牛皮纸、铜版纸、白卡纸、白板纸中的一种或几种，克重为20‑300g/m2；所述发泡淋膜层为淋膜母粒通过挤出发泡淋膜设备，在基材层待淋膜的表面均匀发泡淋膜而成。现有技术相比，本发泡纸塑复合材料主要由可生物降解聚酯、交联剂、抗氧剂、纳米无机填料等组成，通过淋膜母粒的辐射交联，提高了材料的熔体强度、耐热性，成功解决了生物降解聚酯在发泡淋膜过程中熔体强度不高、发泡淋膜加工性能差的问题。
Description
技术领域
本发明涉及纸塑复合材料技术领域，具体地说是一种辐照交联的可降解发泡纸塑复合材料及其制备方法及应用。
背景技术
聚合物发泡材料由于其轻质、良好的缓冲、防震、隔热等性能，广泛用于汽车、建筑和航空等领域。聚合物发泡材料按照泡孔尺寸可以分别微孔和纳米孔，不同泡孔尺寸的发泡材料具有不同优良的物理性能，其中微孔泡孔材料具有减重和增韧等特点，纳米孔材料具有较好的力学强度和隔热性能。
目前纸杯、纸质餐盒等餐具及承载容器均是以聚乙烯淋膜纸为原料进行生产制备的，虽然当前的淋膜纸可以一定程度满足纸杯、餐盒等产品生产制备的需要，但一方面存在淋膜纸生产中物料损耗相对较大，生产运行能耗高且生产效率相对低下，另一方面也存在当前淋膜纸产品的防水性能、耐高温性能、结构强度及韧性均相对较差，从而导致当前的淋膜纸产品质量相对较差，基于淋膜纸制备的纸杯等产品使用寿命短、承载能力差且重复利用率不足，从而导致淋膜纸产品使用成本高，并造成了严重的物料浪费及环境污染。而且淋膜的聚乙烯是以不可再生的石油为原料生产，降解时间可达500年以上，导致严重的环境污染。
可生物降解高分子材料是指能够在自然的有氧和/或无氧环境中降解的高分子材料，其是作为替代传统塑料以解决传统塑料所造成的环境问题的重要解决方案。可生物降解高分子材料被环境中的微生物作为食物来获取能量而完全消化，材料中的元素经过微生物细胞内发生的生化反应而完全转化为类腐殖质并且对环境无害。
可生物降解聚酯是可生物降解高分子材料中非常重要的一类，并且近来年已成为可生物降解高分子材料中应用最广泛的分支。常规的可生物降解聚酯的分子链为线性结构，且分子量分布相对较窄，这导致可生物降解聚酯的熔体强度较低。在挤出发泡加工过程中，当加工温度高于可生物降解聚酯的熔点后，整个体系的熔体强度和粘度会急剧下降，挤出发泡时泡孔容易塌陷。因此，常规的可生物降解聚酯不能适用于应变大的熔融加工方式，从而无法通过挤出发泡制得发泡材料，这一缺点极大地限制了可生物降解聚酯的应用范围，因此，如何提高可生物降解聚酯的熔体强度是本领域技术人员研究的一个重点。
CN101899200A公开了一种可生物降解聚酯发泡材料的制备方法，其中分别采用过氧化物和多官能团单体作为引发剂和交联剂，对聚丁二酸丁二醇酯进行交联，从而有效地缓解其分子量的降低，并改善其熔体强度，然后采用化学发泡剂制备出发泡倍率较高的发泡材料，化学交联方法在加工过程中会容易产生引发剂残留的问题，影响最终产品的安全性，且残留的引发剂对最终产品的储存稳定性也会带来不利影响。
CN109706785A公开了一种可生物降解的淋膜纸板材料及利用其制造耐热食品容器的方法，该淋膜纸板材料主要由90％以上的聚乳酸、交联剂、抗氧剂、其它助剂等组成，通过后制程得到的食品容器辐射交联，提高该制品耐热性；其中所用树脂均为聚乳酸，加工性能较差，且不具备发泡材料的轻质、隔热效果。
针对上述现状，迫切需要开发一种全新的可降解发泡纸塑复合材料，以满足实际使用的需要。
发明内容
本发明，为克服现有技术的不足，提供一种辐照交联的可降解发泡纸塑复合材料。
为实现上述目的，设计一种辐照交联的可降解发泡纸塑复合材料，包括复合材料，其特征在于：所述的复合材料包括基材层、发泡淋膜层，所述基材层由原纸构成，可以是包括但不限于牛皮纸、铜版纸、白卡纸、白板纸中的一种或几种，克重为20-300g/m2；所述发泡淋膜层为淋膜母粒通过挤出发泡淋膜设备，在基材层待淋膜的表面均匀发泡淋膜而成。
所述的淋膜母粒的组分及质量分数为：可生物降解聚酯：100份、交联剂0.1-5份、抗氧剂0.1-5份、润滑剂0.1-5份、纳米无机填料0.2-5份。
所述的可生物降解聚酯分别为：生物合成的聚酯类，包括聚羟基脂肪酸酯类(PHA、PHB、PHBV)；源于生物产生单体并合成的聚酯类，包括聚乳酸(PLA)；石油基合成的脂肪族聚酯类，包括聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚丁二酸丁二醇/己二酸丁二醇酯共聚物(PBSA)、聚己内酯(PCL)；石油基合成的芳香族聚酯或共聚物，如聚对苯二甲酸丁二醇酯/己二酸丁二醇酯共聚物(PBAT)、聚对苯二甲酸丁二醇酯/丁二酸丁二醇酯共聚物(PBST)，中的至少一种；熔体流动速率为3-100g/10min(190℃/2.16kg)。
所述的交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯、三甲代烯丙基异氰酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三缩水甘油基三聚异氰酸酯，中的至少一种。
所述的抗氧剂为受阻酚类1010，亚磷酸酯类168，中的至少一种。
所述的润滑剂为硬脂酸钙、乙撑双硬质酰胺（EBS），中的至少一种。
所述的纳米无机填料为滑石粉、云母、碳酸钙、蒙脱土中的一种或多种，目数为5000-30000目。
所述辐照交联的可降解发泡纸塑复合材料的淋膜母粒的制备方法包括如下步骤：
将干燥后的可生物降解聚酯与一定比例的抗氧剂、润滑剂、纳米无机填料在高速搅拌机中均匀混合得到预混物；将预混物从双螺杆挤出机主加料口加入，同时交联剂储存罐加热至120℃，采用液体注塑泵的方式将交联剂从侧喂料口加入双螺杆挤出机中；经双螺杆挤出机挤出后经风冷、切粒和冷却，得到母粒A；双螺杆挤出机1区至10区的温度分别为120℃-190℃。将母粒A在辐照剂量为30-200 kGy的电子束的照射下进行辐照加工，得到重均分子量范围约为25万至50万的淋膜母粒。
辐照交联的可降解发泡纸塑复合材料的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：
S1，基材层预处理，首先将待加工作业的纸张基材通过输送机构进行匀速输送，在输送过程中使纸张基材的湿度含水占比为5%—10%，温度恒定在70℃—100℃；
S2，基材层电晕，将完成S1步骤处理后的纸张基材在维持S1步骤预制参数稳定的同时，匀速通过电晕机对纸张基材待淋膜的表面进行电晕处理，基材层加工完成，然后输送至下一工序；
S3，淋膜母粒发泡，发泡淋膜设备包括一级螺杆挤出机、二级螺杆挤出机，将淋膜母粒通过一级螺杆挤出机、二级螺杆挤出机进行淋膜母粒发泡工序，一级螺杆挤出机从淋膜母粒加料口到出料口依次分为淋膜母粒加料段、熔融塑化段、发泡剂气体注入段以及气体浸入段，所述加料段包括一区至二区，一区至二区的温度约为80至140℃，所述熔融塑化段包括三区至五区，三区至五区的温度约为120至200℃，所述气体注入段包括六区至七区，六区至七区的温度约为120至210℃，所述气体浸入段包括八区至九区，八区至九区的温度约为120至200℃；所述一级螺杆挤出机为双螺杆挤出机，双螺杆的转速约为30-100rpm；其二级螺杆挤出机为单螺杆挤出机，所述二级螺杆挤出机与所述一级螺杆挤出机串联，二级螺杆挤出机从加料口至出料口依次包括熔融塑化段、溶解段并且分为一区至十区，其中，一区至四区的温度约为140至200℃，五区至八区的温度约为140至210℃，九至十区的温度约为140至200℃；
S4，纸塑复合，将完成S2完成的基材层匀速通过挤出发泡淋膜设备，将熔融的淋膜母粒树脂经过淋膜模头被挤出；在出口模时发泡；在基材层待淋膜的表面均匀淋膜发泡淋膜；加工过程中淋膜模头缝隙间距为0.5mm，泡淋膜层的淋膜温度为100-200℃，淋膜速度为20-100 m/min，淋膜量为5-50 g/m2；
S5，冷却收卷，完成S4淋膜处理后的半成品淋膜纸通过冷却辊道进行冷却，然后即可收卷得到辐照交联的可降解发泡纸塑复合材料。
所述的发泡剂选自CO2、戊烷、N2，中的一种或几种的混合；按质量分数计，所述的淋膜母粒为100份，发泡剂为1-8份。
所述的可生物降解的发泡淋膜层泡孔尺寸为5-100μm，发泡倍率为 2-15倍。
所述的复合材料应用于制作水杯、咖啡杯、快餐盒、餐盘类、碗类。
本发明同现有技术相比，1、本发泡纸塑复合材料主要由可生物降解聚酯、交联剂、抗氧剂、纳米无机填料等组成，通过淋膜母粒的辐射交联，提高了材料的熔体强度、耐热性。本发明采用辐照交联的技术，成功解决了生物降解聚酯在发泡淋膜过程中熔体强度不高、发泡淋膜加工性能差的问题，同时保持了该材料的可生物降解性能。
2、通常可生物降解聚酯以均相成核的方式形成气核，这种方式气泡成核难度大，难以得到较高泡孔密度和发泡倍率的泡沫样品；本发明采用的纳米无机填料可与聚酯熔体形成“液—固”界面，从而降低泡孔成核所需的活化能，诱导异相成核，减小气泡成核的难度，增加成核密度进而得到发泡倍率较高的泡沫制品；降低气核形成时的能量壁垒，更易形成成核位点，且能够一定程度上提高可生物降解聚酯的熔体强度，在促进泡孔成核的同时减少其破裂合并现象的发生，提高泡孔密度；本发明采用的纳米无机填料，作为成核剂得到的发泡材料泡孔完整性更高，孔径尺寸更均一，且发泡倍率高。
3、本发明通过挤出发泡淋膜的工艺，实现了纸塑复合发泡材料的连续化制备，在材料可生物降解的基础上，赋予了比现有技术更好的耐热、隔热、轻质、环保的特性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的加工工艺流程示意图。
参见图1，其中，1、基材层，2、发泡淋膜层。
实施方式
下面根据附图对本发明做进一步的说明。
如图1-图2所示，复合材料包括基材层1、发泡淋膜层2，所述基材层1由原纸构成，可以是包括但不限于牛皮纸、铜版纸、白卡纸、白板纸中的一种或几种，克重为20-300g/m2；所述发泡淋膜层2为淋膜母粒通过挤出发泡淋膜设备，在基材层1待淋膜的表面均匀发泡淋膜而成。
淋膜母粒的组分及质量分数为：可生物降解聚酯：100份、交联剂0.1-5份、抗氧剂0.1-5份、润滑剂0.1-5份、纳米无机填料0.2-5份。
可生物降解聚酯分别为：生物合成的聚酯类，包括聚羟基脂肪酸酯类(PHA、PHB、PHBV)；源于生物产生单体并合成的聚酯类，包括聚乳酸(PLA)；石油基合成的脂肪族聚酯类，包括聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚丁二酸丁二醇/己二酸丁二醇酯共聚物(PBSA)、聚己内酯(PCL)；石油基合成的芳香族聚酯或共聚物，如聚对苯二甲酸丁二醇酯/己二酸丁二醇酯共聚物(PBAT)、聚对苯二甲酸丁二醇酯/丁二酸丁二醇酯共聚物(PBST)，中的至少一种；熔体流动速率为3-100g/10min(190℃/2.16kg)。
交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯、三甲代烯丙基异氰酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三缩水甘油基三聚异氰酸酯，中的至少一种。
抗氧剂为受阻酚类1010，亚磷酸酯类168，中的至少一种。
润滑剂为硬脂酸钙、乙撑双硬质酰胺（EBS），中的至少一种。
纳米无机填料为滑石粉、云母、碳酸钙、蒙脱土中的一种或多种，目数为5000-30000目。
辐照交联的可降解发泡纸塑复合材料的淋膜母粒的制备方法，包括如下步骤：
将干燥后的可生物降解聚酯与一定比例的抗氧剂、润滑剂、纳米无机填料在高速搅拌机中均匀混合得到预混物；将预混物从双螺杆挤出机主加料口加入，同时交联剂储存罐加热至120℃，采用液体注塑泵的方式将交联剂从侧喂料口加入双螺杆挤出机中；经双螺杆挤出机挤出后经风冷、切粒和冷却，得到母粒A；双螺杆挤出机1区至10区的温度分别为120℃-190℃。将母粒A在辐照剂量为30-200 kGy的电子束的照射下进行辐照加工，得到重均分子量范围约为25万至50万的淋膜母粒。
辐照交联的可降解发泡纸塑复合材料的制备方法，包括如下步骤：
S1，基材层1预处理，首先将待加工作业的纸张基材通过输送机构进行匀速输送，在输送过程中使纸张基材的湿度含水占比为5%—10%，温度恒定在70℃—100℃；
S2，基材层1电晕，将完成S1步骤处理后的纸张基材在维持S1步骤预制参数稳定的同时，匀速通过电晕机对纸张基材待淋膜的表面进行电晕处理，基材层1加工完成，然后输送至下一工序；
S3，淋膜母粒发泡，发泡淋膜设备包括一级螺杆挤出机、二级螺杆挤出机，将淋膜母粒通过一级螺杆挤出机、二级螺杆挤出机进行淋膜母粒发泡工序，一级螺杆挤出机从淋膜母粒加料口到出料口依次分为淋膜母粒加料段、熔融塑化段、发泡剂气体注入段以及气体浸入段，所述加料段包括一区至二区，一区至二区的温度约为80至140℃，所述熔融塑化段包括三区至五区，三区至五区的温度约为120至200℃，所述气体注入段包括六区至七区，六区至七区的温度约为120至210℃，所述气体浸入段包括八区至九区，八区至九区的温度约为120至200℃；所述一级螺杆挤出机为双螺杆挤出机，双螺杆的转速约为30-100rpm；其二级螺杆挤出机为单螺杆挤出机，所述二级螺杆挤出机与所述一级螺杆挤出机串联，二级螺杆挤出机从加料口至出料口依次包括熔融塑化段、溶解段并且分为一区至十区，其中，一区至四区的温度约为140至200℃，五区至八区的温度约为140至210℃，九至十区的温度约为140至200℃；
S4，纸塑复合，将完成S2完成的基材层1匀速通过挤出发泡淋膜设备，将熔融的淋膜母粒树脂经过淋膜模头被挤出；在出口模时发泡；在基材层1待淋膜的表面均匀淋膜发泡淋膜；加工过程中淋膜模头缝隙间距为0.5mm，泡淋膜层的淋膜温度为100-200℃，淋膜速度为20-100 m/min，淋膜量为5-50 g/m2；
S5，冷却收卷，完成S4淋膜处理后的半成品淋膜纸通过冷却辊道进行冷却，然后即可收卷得到辐照交联的可降解发泡纸塑复合材料。
发泡剂选自CO2、戊烷、N2，中的一种或几种的混合；按质量分数计，所述的淋膜母粒为100份，发泡剂为1-8份。
可生物降解的发泡淋膜层泡孔尺寸为5-100μm，发泡倍率为 2-15倍。
复合材料应用于制作水杯、咖啡杯、快餐盒、餐盘类、碗类。
实施例1～4对不同基材层1、材料配比的选用，使用相同的加工方法进行实验验证本发明的优异之处。
实施例1
辐照交联的可降解发泡纸塑复合材料，其包括：基材层1、发泡淋膜层2。
所述基材层1为牛皮纸，克重80 g/m2。
所述发泡淋膜层2为淋膜母粒通过挤出发泡淋膜设备，在基材层1待淋膜的表面均匀发泡淋膜而成。
淋膜母粒，按质量份数包括以下材料：
可生物降解聚酯：PLA，100份，熔体流动速率为3-5g/10min(190℃/2.16kg)；
交联剂：三甲代烯丙基异氰酸酯，0.8份；
抗氧剂：亚磷酸酯类168，0.2份；
润滑剂：硬脂酸钙，0.15份；
无机填料：滑石粉，1.5份，10000目。
淋膜母粒的具体制备方法如下：
将80℃4h干燥后的可生物降解聚酯与上述比例的抗氧剂、润滑剂、无机填料在高速搅拌机中均匀混合得到预混物，将预混物从双螺杆挤出机主加料口加入，同时交联剂储存罐加热至120℃，采用液体注塑泵的方式将交联剂从侧喂料口加入双螺杆挤出机中；经双螺杆挤出机挤出后经风冷、切粒和冷却，得到母粒A，双螺杆挤出机一区至十区的温度分别为120℃、150℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃，模头温度170℃；将母粒A进行辐照加工，得到淋膜母粒，重均分子量范围为30万，辐照加工采用电子束的辐照方式，辐照剂量为100kGy。
辐照交联的可降解发泡纸塑复合材料的其制备方法，其包括以下步骤：
S1，基材层1预处理，首先将待加工作业的纸张基材通过输送机构进行匀速输送，在输送过程中使纸张基材湿度含水占比为8%，温度恒定在80℃；
S2，基材层1电晕，将完成S1步骤处理后的纸张基材在维持S1步骤预制参数稳定的同时，匀速通过电晕机对纸张基材待淋膜的表面进行电晕处理，然后输送至下一工序；
S3，淋膜母粒发泡，将淋膜母粒通过一级螺杆挤出机、二级螺杆挤出机进行淋膜母粒发泡工序，一级螺杆挤出机从淋膜母粒加料口到出料口依次分为淋膜母粒加料段、熔融塑化段、发泡剂气体注入段以及气体浸入段，所述加料段包括一区至二区，一区至二区的温度约为80至140℃，所述熔融塑化段包括三区至五区，三区至五区的温度约为120至200℃，所述气体注入段包括六区至七区，六区至七区的温度约为120至210℃，所述气体浸入段包括八区至九区，八区至九区的温度约为120至200℃；所述一级螺杆挤出机为双螺杆挤出机，双螺杆的转速约为30-100rpm；其二级螺杆挤出机为单螺杆挤出机，所述二级螺杆挤出机与所述一级螺杆挤出机串联，二级螺杆挤出机从加料口至出料口依次包括熔融塑化段、溶解段并且分为一区至十区，其中，一区至四区的温度约为140至200℃，五区至八区的温度约为140至210℃，九至十区的温度约为140至200℃；
S4，纸塑复合，将完成S2步骤后的纸张基材匀速通过挤出发泡淋膜设备，将熔融的淋膜母粒树脂经过淋膜模头被挤出，所述淋膜模头缝隙间距为0.5mm，在出口模时发泡；在纸张基材待淋膜的表面均匀淋膜“发泡淋膜层”，其中发泡淋膜层的淋膜温度为190℃；淋膜速度为30 m/min；淋膜量为15 g/m2；
S5，冷却收卷，完成S3淋膜处理后的半成品淋膜纸通过冷却辊道进行冷却，然后即可收卷得到辐照交联的可降解发泡纸塑复合材料。
上述S3中的挤出发泡淋膜设备，一级螺杆挤出机从淋膜母粒加料口到出料口依次分为淋膜母粒加料段、熔融塑化段、发泡剂气体注入段以及气体浸入段，所述加料段包括一区至二区，所述一区至二区的温度分别为100℃、120℃，所述熔融塑化段包括三区至五区，所述三区至五区的温度分别为180℃、180℃、180℃，所述发泡剂注入段包括六区至七区，所述六区至七区的温度约为160℃、160℃，所述气体浸入段包括八区至九区，所述八区至九区的温度约为170℃、170℃。所述一级螺杆挤出机为双螺杆挤出机转速约为80rpm。所述发泡剂为CO2；按质量分数计，淋膜母粒为100份，发泡剂为6份。
二级螺杆挤出机从加料口至出料口依次分为一区至十区，其中，一区至四区的温度分别为180℃、180℃、180℃、180℃、180℃，五区至八区的温度分别为180℃、180℃、180℃、180℃，九至十区的温度分别为190℃、190℃；所述二级螺杆挤出机为单螺杆挤出机，所述二级螺杆挤出机与所述一级螺杆挤出机串联。
所制得的发泡淋膜层，泡孔尺寸约为20μm，发泡倍率10倍。
实施例2
所述基材层1为白卡纸，克重250 g/m2。
所述发泡淋膜层2所用淋膜母粒，按质量份数包括以下材料：
可生物降解聚酯：PBS，100份，熔体流动速率为5-10 g/10min(190℃/2.16kg)；
交联剂：三烯丙基异氰脲酸酯，2.5份；
抗氧剂：亚磷酸酯类168，0.3份；
润滑剂：EBS，0.2份；
无机填料：滑石粉，3.0份，20000目。
淋膜母粒的具体制备方法如下：双螺杆挤出机一区至十区的温度分别为110℃、130℃、150℃、170℃、170℃、170℃、170℃、170℃、170℃、170℃，模头温度170℃。将母粒A进行辐照加工，得到淋膜母粒，重均分子量范围为25万，辐照剂量为30kGy。
辐照交联的可降解发泡纸塑复合材料的其制备方法：
S1，基材层1预处理，纸张基材湿度含水占比为6%，温度恒定在90℃；
S2，基材层1电晕；
S3，淋膜母粒发泡；
S4，纸塑复合，其中发泡淋膜层的淋膜温度为170℃；淋膜速度为60 m/min；淋膜量为10 g/m2；
S5，冷却收卷。
上述S3中的挤出发泡淋膜设备，一级螺杆挤出机一区至九区的温度分别为100℃、120℃、160℃、160℃、160℃、140℃、140℃、150℃、150℃；双螺杆转速约为60rpm。发泡剂为N2，发泡剂为6份。
二级螺杆挤出机一区至十区的温度分别为160℃、160℃、160℃、160℃、160℃、160℃、160℃、160℃、160℃，九至十区的温度分别为170℃、170℃。
所制得的发泡淋膜层，泡孔尺寸约为5μm，发泡倍率5倍。
实施例3
所述基材层1为白卡纸，克重150 g/m2。
所述发泡淋膜层2所用淋膜母粒，按质量份数包括以下材料：
可生物降解聚酯：PBAT，100份，熔体流动速率为3-5 g/10min(190℃/2.16kg)；
交联剂：三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，4.5份；
抗氧剂：亚磷酸酯类168，0.1份；受阻酚类 1010，0.2份；
润滑剂：EBS，0.3份；
纳米无机填料：碳酸钙，5.0份，30000目。
淋膜母粒的具体制备方法如下：双螺杆挤出机一区至十区的温度分别为110℃、130℃、150℃、170℃、170℃、170℃、170℃、170℃、170℃、170℃，模头温度170℃。将母粒A进行辐照加工，得到淋膜母粒，重均分子量范围为45万，辐照剂量为120kGy。
辐照交联的可降解发泡纸塑复合材料的其制备方法：
S1，基材层1预处理，纸张基材湿度含水占比为5%，温度恒定在80℃；
S2，基材层1电晕；
S3，淋膜母粒发泡；
S4，纸塑复合，其中发泡淋膜层的淋膜温度为160℃；淋膜速度为40 m/min；淋膜量为12 g/m2；
S5，冷却收卷。
上述S3中的挤出发泡淋膜设备，一级螺杆挤出机一区至九区的温度分别为90℃、110℃、150℃、150℃、150℃、130℃、130℃、140℃、140℃；双螺杆转速约为60rpm。发泡剂为N2，5份；CO2，2份。
二级螺杆挤出机一区至十区的温度分别为150℃、150℃、150℃、150℃、150℃、150℃、150℃、150℃、150℃，九至十区的温度分别为160℃、160℃。
所制得的发泡淋膜层，泡孔尺寸约为12μm，发泡倍率12倍。
实施例4
所述基材层1为白卡纸，克重300 g/m2。
所述发泡淋膜层2所用淋膜母粒，按质量份数包括以下材料：
可生物降解聚酯：PBAT，50份，熔体流动速率为3-5 g/10min(190℃/2.16kg)；PLA，40份，熔体流动速率为5-10 g/10min(190℃/2.16kg)；PBS，10份，熔体流动速率为5-10 g/10min(190℃/2.16kg)；
交联剂：三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，3.5份；三缩水甘油基三聚异氰酸酯，1份；
抗氧剂：亚磷酸酯类168，0.2份，受阻酚类 1010，0.2份；
润滑剂：EBS，0.2份；
纳米无机填料：碳酸钙，2.0份，30000目；蒙脱土，1份，10000目。
淋膜母粒的具体制备方法如下：双螺杆挤出机一区至十区的温度分别为110℃、130℃、150℃、170℃、170℃、170℃、180℃、180℃、180℃、180℃，模头温度180℃，将母粒A进行辐照加工，得到淋膜母粒，重均分子量范围为50万，辐照剂量为150kGy。
辐照交联的可降解发泡纸塑复合材料的其制备方法：
S1，基材层1预处理，纸张基材湿度含水占比为5%，温度恒定在100℃；
S2，基材层1电晕；
S3，淋膜母粒发泡；
S4，纸塑复合，其中发泡淋膜层的淋膜温度为170℃；淋膜速度为60 m/min；淋膜量为8 g/m2；
S5，冷却收卷。
上述S3中的挤出发泡淋膜设备，一级螺杆挤出机一区至九区的温度分别为100℃、120℃、160℃、160℃、160℃、140℃、140℃、150℃、150℃，双螺杆转速约为100rpm。发泡剂为N2，5份；戊烷，2份。
二级螺杆挤出机一区至十区的温度分别为150℃、150℃、150℃、150℃、150℃、150℃、150℃、150℃、150℃，九至十区的温度分别为160℃、160℃。
所制得的发泡淋膜层2，泡孔尺寸约为15μm，发泡倍率10倍。
本发明一方面生产工艺简单，生产效率高，可有效的提高可降解发泡纸塑复合材料的生产效率和质量，并可有效地提高可降解淋膜纸隔热性能，有效降低了淋膜纸产品生产、使用造成的环境污染并节约耗材；另一方面在采用本发明制作的容器产品生产制备中，可直接通过发泡层进行粘接处理，在提高密封性的同时，有效的提高了淋膜纸产品热封效率，降低了生产成本。
本发明中的发泡淋膜层2，作为一种优良的聚合物发泡隔热材料，与其他的隔热材料相比，具有高效隔热性能良好的延展性和力学性能以及低廉的成本。更重要的是，具有可生物降解性。且可以通过工艺参数改变，调整平均泡孔尺寸改善其功能特性，进而可以满足特定应用的要求。本发明中的平均泡孔尺寸、泡孔结构的各向异性以及泡孔的密度分布，使其具有复杂胞状结构的微纳复合泡沫材料，其中所具有的小尺寸泡孔结构可以有效地阻挡一部分传导传热和辐射传热，从而有效地降低材料整体的热导率。
Claims (12)
1.一种辐照交联的可降解发泡纸塑复合材料，包括复合材料，其特征在于：所述的复合材料包括基材层（1）、发泡淋膜层（2），所述基材层（1）由原纸构成，可以是包括但不限于牛皮纸、铜版纸、白卡纸、白板纸中的一种或几种，克重为20-300g/m2；所述发泡淋膜层（2）为淋膜母粒通过挤出发泡淋膜设备，在基材层（1）待淋膜的表面均匀发泡淋膜而成。
2.根据权利要求1所述的辐照交联的可降解发泡纸塑复合材料，其特征在于：所述的淋膜母粒的组分及质量分数为：可生物降解聚酯100份、交联剂0.1-5份、抗氧剂0.1-5份、润滑剂0.1-5份、纳米无机填料0.2-5份。
3.根据权利要求2所述的辐照交联的可降解发泡纸塑复合材料，其特征在于：所述的可生物降解聚酯分别为：生物合成的聚酯类，包括聚羟基脂肪酸酯类(PHA、PHB、PHBV)；源于生物产生单体并合成的聚酯类，包括聚乳酸(PLA)；石油基合成的脂肪族聚酯类，包括聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚丁二酸丁二醇/己二酸丁二醇酯共聚物(PBSA)、聚己内酯(PCL)；石油基合成的芳香族聚酯或共聚物，如聚对苯二甲酸丁二醇酯/己二酸丁二醇酯共聚物(PBAT)、聚对苯二甲酸丁二醇酯/丁二酸丁二醇酯共聚物(PBST)，中的至少一种；熔体流动速率为3-100g/10min(190℃/2.16kg)。
4.根据权利要求2所述的辐照交联的可降解发泡纸塑复合材料，其特征在于：所述的交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯、三甲代烯丙基异氰酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三缩水甘油基三聚异氰酸酯，中的至少一种。
5.根据权利要求2所述的辐照交联的可降解发泡纸塑复合材料，其特征在于，所述的抗氧剂为受阻酚类1010，亚磷酸酯类168，中的至少一种。
6.根据权利要求2所述的辐照交联的可降解发泡纸塑复合材料，其特征在于，所述的润滑剂为硬脂酸钙、乙撑双硬质酰胺（EBS），中的至少一种。
7.根据权利要求2所述的辐照交联的可降解发泡纸塑复合材料，其特征在于，所述的纳米无机填料为滑石粉、云母、碳酸钙、蒙脱土中的一种或多种，目数为5000-30000目。
8.根据权利要求1至7任一项所述的辐照交联的可降解发泡纸塑复合材料的淋膜母粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将干燥后的可生物降解聚酯与一定比例的抗氧剂、润滑剂、纳米无机填料在高速搅拌机中均匀混合得到预混物；将预混物从双螺杆挤出机主加料口加入，同时交联剂储存罐加热至120℃，采用液体注塑泵的方式将交联剂从侧喂料口加入双螺杆挤出机中；经双螺杆挤出机挤出后经风冷、切粒和冷却，得到母粒A；双螺杆挤出机1区至10区的温度分别为120℃-190℃。将母粒A在辐照剂量为30-200 kGy的电子束的照射下进行辐照加工，得到重均分子量范围约为25万至50万的淋膜母粒。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的辐照交联的可降解发泡纸塑复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，基材层（1）预处理，首先将待加工作业的纸张基材通过输送机构进行匀速输送，在输送过程中使纸张基材的湿度含水占比为5%—10%，温度恒定在70℃—100℃；
S2，基材层（1）电晕，将完成S1步骤处理后的纸张基材在维持S1步骤预制参数稳定的同时，匀速通过电晕机对纸张基材待淋膜的表面进行电晕处理，基材层（1）加工完成，然后输送至下一工序；
S3，淋膜母粒发泡，发泡淋膜设备包括一级螺杆挤出机、二级螺杆挤出机，将淋膜母粒通过一级螺杆挤出机、二级螺杆挤出机进行淋膜母粒发泡工序，一级螺杆挤出机从淋膜母粒加料口到出料口依次分为淋膜母粒加料段、熔融塑化段、发泡剂气体注入段以及气体浸入段，所述加料段包括一区至二区，一区至二区的温度约为80至140℃，所述熔融塑化段包括三区至五区，三区至五区的温度约为120至200℃，所述气体注入段包括六区至七区，六区至七区的温度约为120至210℃，所述气体浸入段包括八区至九区，八区至九区的温度约为120至200℃；所述一级螺杆挤出机为双螺杆挤出机，双螺杆的转速约为30-100rpm；其二级螺杆挤出机为单螺杆挤出机，所述二级螺杆挤出机与所述一级螺杆挤出机串联，二级螺杆挤出机从加料口至出料口依次包括熔融塑化段、溶解段并且分为一区至十区，其中，一区至四区的温度约为140至200℃，五区至八区的温度约为140至210℃，九至十区的温度约为140至200℃；
S4，纸塑复合，将完成S2完成的基材层（1）匀速通过挤出发泡淋膜设备，将熔融的淋膜母粒树脂经过淋膜模头被挤出；在出口模时发泡；在基材层（1）待淋膜的表面均匀淋膜发泡淋膜；加工过程中淋膜模头缝隙间距为0.5mm，泡淋膜层的淋膜温度为100-200℃，淋膜速度为20-100 m/min，淋膜量为5-50 g/m2；
S5，冷却收卷，完成S4淋膜处理后的半成品淋膜纸通过冷却辊道进行冷却，然后即可收卷得到辐照交联的可降解发泡纸塑复合材料。
10.根据权利要求9所述的辐照交联的可降解发泡纸塑复合材料，其特征在于，所述的发泡剂选自CO2、戊烷、N2，中的一种或几种的混合；按质量分数计，所述的淋膜母粒为100份，发泡剂为1-8份。
11.根据权利要求9所述的辐照交联的可降解发泡纸塑复合材料，其特征在于，所述的可生物降解的发泡淋膜层泡孔尺寸为5-100μm，发泡倍率为 2-15倍。
12.根据权利要求9所述的辐照交联的可降解发泡纸塑复合材料的应用，其特征在于，所述的复合材料应用于制作水杯、咖啡杯、快餐盒、餐盘类、碗类。
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