CN117801402A - 一种可降解的化妆品软管及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及化妆品软管技术领域，尤其涉及一种可降解的化妆品软管及其制备方法。一种可降解的化妆品软管，包括以下质量份数的原料：高密度聚乙烯5558份、低密度聚乙烯912份、茂金属聚乙烯20‑24份、改性淀粉2528份、改性二氧化硅15‑18份、生物降解剂TDPA™1‑3份、增塑剂36份、偶联剂2‑3份。本申请通过精准控制特定组分和特定配比，制备的可降解化妆品软管具有易降解性、优越的阻隔性能，能够有效阻止软管外空气中氧分子与软管内内容物分子间的相互渗透。
Description
技术领域
本申请涉及化妆品软管技术领域，尤其涉及一种可降解的化妆品软管及其制备方法。
背景技术
化妆品行业经过几十年的发展，消费额度和消费面积在持续上升，由于塑料管材具有质量轻、强度高、制造方法简单、经济成本低廉、加工使用便捷、耐腐蚀等优点，成为包装产业中的生力军，在化妆品包装领域发挥着不可取代的作用。
现在塑料包装产品一般无法降解，容易造成环境污染，而纸质包装产品使用性能较差，耐热性不足，而普通的化妆品软管的阻隔性要求难以满足人们的使用需求。因此，需要提出一种新的可降解、高阻隔性的化妆品软管来解决上述问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本申请提供了一种可降解的化妆品软管及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种可降解的化妆品软管采用如下技术方案：
一种可降解的化妆品软管，包括以下质量份数的原料：高密度聚乙烯55-58份、低密度聚乙烯9-12份、茂金属聚乙烯20-24份、改性淀粉25-28份、改性二氧化硅15-18份、生物降解剂TDPATM1-3份、增塑剂3-6份、偶联剂2-3份。
通过采用上述技术方案，在本申请的可降解的化妆品软管中，各组分扮演着不同的角色，并通过协同作用提高了综合性能。高密度聚乙烯(HDPE)是软管的主要基体材料，负责提供强度和稳定性。低密度聚乙烯(LDPE)具有良好的柔软性和延展性，可以提高软管的可操作性和变形性能。茂金属聚乙烯是一种弹性材料，在软管中提供更好的抗冲击能力和弯曲性。改性淀粉是一种生物降解材料，可以加速软管的分解速度，使其更容易降解。改性二氧化硅是一种填充剂，不仅提高了体系的相容性，还形成了三维网络空间结构，增加了空间位阻，从而提高了软管的阻隔性能。生物降解剂TDPATM可以加速软管的降解过程，促进材料的分解和降解。偶联剂在材料复合过程中起到连接不同组分的作用，提高材料的强度和稳定性。通过精准控制各组分的比例和配比，这种可降解的化妆品软管实现了各组分的协同作用，从而提高了软管的综合性能，使其易降解且具有良好的阻隔性能。
优选的，所述高密度聚乙烯的结晶度为52％，密度为0.914g/cm3，所述低密度聚乙烯的结晶度为54％，密度为0.918g/cm3。
优选的，所述高密度聚乙烯56.3份、低密度聚乙烯9.5份、茂金属聚乙烯21.2份。
通过采用上述技术方案，本申请采用特定重量份数的高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和茂金属聚乙烯，制备的可降解的化妆品包装软管综合性能更加优异。
优选的，改性淀粉的制备方法为：按照质量份数，将100份玉米淀粉进行球磨处理后和120份纯净水混合加入反应容器中搅拌，并在45℃下预热30min，而后缓慢加入4份1mol/L的氯化钠溶液和12份环氧氯丙烷得到淀粉乳液，再加入6份1mol/L的氢氧化钠溶液，反应3.5h后，加入3份1mol/L的盐酸中和反应5min，最后经过滤、洗涤、干燥、粉碎，过筛，得到改性淀粉，改性淀粉的粒径为5-10μm。
通过采用上述技术方案，改性淀粉起到了以下作用及协同作用：提高体系的相容性：改性淀粉具有更好的相容性，可以更好地与其他原料相溶，增强体系的稳定性。提升软管降解性能：改性淀粉具有生物降解性能，可以加速软管的分解过程，使其更易降解。协同提高阻隔性能：改性淀粉与改性二氧化硅相互作用，形成三维网络结构，增加了空间位阻，使软管的阻隔性能更好，有效地阻止氧分子与软管内内容物分子的相互渗透。
优选的，所述改性二氧化硅的制备方法包括以下步骤：
S51、将1000g二氧化硅、2.2g丙基三甲氧基硅烷、200g乙醇和300g水混合，然后升温至45℃，以250r/min转速搅拌160min，得到硅烷化二氧化硅混合液；
S52、将硅烷化二氧化硅混合液过滤、洗涤、干燥、研磨，过筛，即得改性二氧化硅，改性二氧化硅的粒径为5-10μm。
通过采用上述技术方案，本申请制备的改性二氧化硅不仅提高了体系的相容性，且形成三维网络空间结构，增加了空间位阻，三维结构稳定致密阐，提升软管的阻隔性能。
优选的，所述增塑剂选自丙烯腈-丁二烯共聚物和聚丙烯接枝马来酸酐按照质量比为1:3的组合物。
优选的，所述偶联剂选自异丙基三硬脂酸钛酸酯和γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷按照质量比为3:1-2的组合物。
通过采用上述技术方案，在本申请中，偶联剂选自异丙基三硬脂酸钛酸酯和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，其组合物的质量比为3:1-2。偶联剂在可降解化妆品软管中的作用及协同作用如下：异丙基三硬脂酸钛酸酯：作为一种界面剂，可在高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和茂金属聚乙烯等成分之间形成良好的表面结合层，增强不同成分之间的相互作用，提高软管的整体性能。γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷：可作为改性剂，具有优异的填充和增强性能，能够在软管中形成三维网络结构，提高软管的稳定性和耐久性。偶联剂的组合物在软管制备过程中起到以下协同作用：优化胶体界面：由于异丙基三硬脂酸钛酸酯和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷均具有表面活性作用，在混合过程中能更好地包覆其他原料颗粒，增强不同原料之间的界面相互作用，提高软管的整体性能。增强三维结构：改性二氧化硅的引入形成了三维网络结构，而偶联剂的加入进一步增强了此网络结构的稳定性和致密性，有利于提高软管的阻隔性能。提升软管的降解性能：改性淀粉的无机硅酸盐和有机聚合物之间的化学键强度较弱，偶联剂的存在可调节改性淀粉中的交联程度，并在软管使用过程中促进降解。通过以上作用和协同作用，偶联剂的组合物使得可降解的化妆品软管具备优异的综合性能，易降解性和阻隔性能，有效防止了软管外部空气中氧分子与软管内部内容物分子之间的相互渗透。
第二方面，本申请提供一种可降解的化妆品软管的制备方法，采用如下的技术方案：一种可降解的化妆品软管的制备方法，采用上述一种可降解的化妆品软管的原料，其制备方法，包括以下步骤：
S81、按质量份数，将高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、茂金属聚乙烯、改性淀粉、改性二氧化硅、生物降解剂TDPATM、增塑剂和偶联剂在130℃下混合均匀，得到混合物A；
S82、将混合物A挤出造粒，熔融拉管，得到可降解的化妆品软管。
优选的，在步骤S82中，所述熔融拉管的工艺参数为：上拉温度为125-130℃，台内温度为130-135℃，台外温度为140-145℃。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.精准控制特定组分和特定配比：通过精确控制高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、茂金属聚乙烯、改性淀粉、改性二氧化硅、生物降解剂TDPATM、增塑剂、偶联剂的组成和配比，可以调控软管的性能，以获得综合性能优异的可降解化妆品软管。
2.易降解性能优异：改性淀粉作为生物降解材料的一种，具有良好的可降解性能。通过加入改性淀粉，可以提高软管的可降解性能，减少对环境的污染。
3.阻隔性能优越：改性二氧化硅在软管中形成了三维网络空间结构，增加了空间位阻，使软管的结构稳定致密，提高了软管的阻隔性能。阻止了软管外空气中氧分子与软管内内容物分子之间的相互渗透，保护化妆品免受氧气的氧化损害。
具体实施方式
下面将结合实施例对本申请的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本申请，而不应视为限制本申请的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品，生物降解剂TDPATM为EPI(Europe)Limited生产的生物降解剂TDPATM，茂金属聚乙烯为普瑞曼生产的茂金属聚乙烯。
制备例1改性淀粉的制备
改性淀粉的制备方法为：按照质量份数，将100份玉米淀粉进行球磨处理后和120份纯净水混合加入反应容器中搅拌，并在45℃下预热30min，而后缓慢加入4份1mol/L的氯化钠溶液和12份环氧氯丙烷得到淀粉乳液，再加入6份1mol/L的氢氧化钠溶液，反应3.5h后，加入3份1mol/L的盐酸中和反应5min，最后经过滤、洗涤、干燥、粉碎，过筛，得到改性淀粉，改性淀粉的粒径为5-10μm。
制备例2：改性二氧化硅的制备
改性二氧化硅的制备方法，包括以下步骤：
S51、将1000g二氧化硅、2.2g丙基三甲氧基硅烷、200g乙醇和300g水混合，然后升温至45℃，以250r/min转速搅拌160min，得到硅烷化二氧化硅混合液；
S52、将硅烷化二氧化硅混合液过滤、洗涤、干燥、研磨，过筛，即得改性二氧化硅，改性二氧化硅的粒径为5-10μm。
以上制备的改性淀粉和改性二氧化硅应用于本申请的各实施例。
实施例1
一种可降解的化妆品软管，包括以下质量份数的原料：高密度聚乙烯55份、低密度聚乙烯9份、茂金属聚乙烯20份、改性淀粉25份、改性二氧化硅15份、生物降解剂TDPATM1份、增塑剂3份、偶联剂2份，所述高密度聚乙烯的结晶度为52％，密度为0.914g/cm3，所述低密度聚乙烯的结晶度为54％，密度为0.918g/cm3，所述增塑剂选自丙烯腈-丁二烯共聚物和聚丙烯接枝马来酸酐按照质量比为1:3的组合物，所述偶联剂选自异丙基三硬脂酸钛酸酯和γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷按照质量比为3:1的组合物。
一种可降解的化妆品软管的制备方法，采用上述一种可降解的化妆品软管的原料，其制备方法，包括以下步骤：
S81、按质量份数，将高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、茂金属聚乙烯、改性淀粉、改性二氧化硅、生物降解剂TDPATM、增塑剂和偶联剂在130℃下混合均匀，得到混合物A；
S82、将混合物A挤出造粒，熔融拉管，所述熔融拉管的工艺参数为：上拉温度为125℃，台内温度为130℃，台外温度为140℃，得到可降解的化妆品软管。
实施例2
一种可降解的化妆品软管，包括以下质量份数的原料：高密度聚乙烯58份、低密度聚乙烯12份、茂金属聚乙烯24份、改性淀粉28份、改性二氧化硅18份、生物降解剂TDPATM3份、增塑剂6份、偶联剂3份，所述高密度聚乙烯的结晶度为52％，密度为0.914g/cm3，所述低密度聚乙烯的结晶度为54％，密度为0.918g/cm3，所述增塑剂选自丙烯腈-丁二烯共聚物和聚丙烯接枝马来酸酐按照质量比为1:3的组合物，所述偶联剂选自异丙基三硬脂酸钛酸酯和γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷按照质量比为3:2的组合物。
一种可降解的化妆品软管的制备方法，采用上述一种可降解的化妆品软管的原料，其制备方法，包括以下步骤：
S81、按质量份数，将高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、茂金属聚乙烯、改性淀粉、改性二氧化硅、生物降解剂TDPATM、增塑剂和偶联剂在130℃下混合均匀，得到混合物A；
S82、将混合物A挤出造粒，熔融拉管，所述熔融拉管的工艺参数为：上拉温度为130℃，台内温度为135℃，台外温度为145℃，得到可降解的化妆品软管。
实施例3
一种可降解的化妆品软管，包括以下质量份数的原料：高密度聚乙烯57份、低密度聚乙烯11份、茂金属聚乙烯22份、改性淀粉27份、改性二氧化硅17份、生物降解剂TDPATM2份、增塑剂4份、偶联剂2.5份，所述高密度聚乙烯的结晶度为52％，密度为0.914g/cm3，所述低密度聚乙烯的结晶度为54％，密度为0.918g/cm3，所述增塑剂选自丙烯腈-丁二烯共聚物和聚丙烯接枝马来酸酐按照质量比为1:3的组合物，所述偶联剂选自异丙基三硬脂酸钛酸酯和γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷按照质量比为3:1.5的组合物。
一种可降解的化妆品软管的制备方法，采用上述一种可降解的化妆品软管的原料，其制备方法，包括以下步骤：
S81、按质量份数，将高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、茂金属聚乙烯、改性淀粉、改性二氧化硅、生物降解剂TDPATM、增塑剂和偶联剂在130℃下混合均匀，得到混合物A；
S82、将混合物A挤出造粒，熔融拉管，所述熔融拉管的工艺参数为：上拉温度为127℃，台内温度为133℃，台外温度为143℃得到可降解的化妆品软管。
实施例4
一种可降解的化妆品软管，包括以下质量份数的原料：高密度聚乙烯56.3份、低密度聚乙烯9.5份、茂金属聚乙烯21.2份、改性淀粉27份、改性二氧化硅17份、生物降解剂TDPATM2份、增塑剂4份、偶联剂2.5份，所述高密度聚乙烯的结晶度为52％，密度为0.914g/cm3，所述低密度聚乙烯的结晶度为54％，密度为0.918g/cm3，所述增塑剂选自丙烯腈-丁二烯共聚物和聚丙烯接枝马来酸酐按照质量比为1:3的组合物，所述偶联剂选自异丙基三硬脂酸钛酸酯和γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷按照质量比为3:1.5的组合物。
一种可降解的化妆品软管的制备方法，采用上述一种可降解的化妆品软管的原料，其制备方法，包括以下步骤：
S81、按质量份数，将高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、茂金属聚乙烯、改性淀粉、改性二氧化硅、生物降解剂TDPATM、增塑剂和偶联剂在130℃下混合均匀，得到混合物A；
S82、将混合物A挤出造粒，熔融拉管，所述熔融拉管的工艺参数为：上拉温度为127℃，台内温度为133℃，台外温度为143℃得到可降解的化妆品软管。
对比例1
与实施例4相同，不同之处在于：采用等量的常规大豆淀粉代替本申请制备的改性淀粉。
对比例2
与实施例4相同，不同之处在于：采用等量的二氧化硅代替本申请制备的改性二氧化硅。
对比例3
与实施例4相同，不同之处在于：采用等量的异丙基三硬脂酸钛酸酯代替偶联剂选自异丙基三硬脂酸钛酸酯和γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷按照质量比为3:1.5的组合物。
对比例4
与实施例4相同，不同之处在于：采用等量的γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷代替偶联剂选自异丙基三硬脂酸钛酸酯和γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷按照质量比为3:1.5的组合物。
对比例5
与实施例4相同，不同之处在于：采用等量的改性淀粉代替生物降解剂TDPATM。
性能检测试验
分别对实施例1-4和对比例1-5制备的可降解的化妆品软管进行取样，且进行测试，测试结果如表1所示；
阻隔性能：根据《GB/T1038.2-2022塑料制品薄膜和薄片气体透过性试验方法-第二部分：等压法》标准检测化妆包装软管的氧透过率(cm3/m2·24h·0.1Mpa)；
水蒸气透过率(g/m2·24h)：根据《GB/T塑料薄膜和薄片水蒸气透过率的测定-湿度传感器法》标准检测化妆包装软管的水蒸气透过率(g/m2·24h)；
降解率测试：采用土埋法，将所得制品干燥后埋于潮湿土壤中，实验时温度保持在25-30℃，90天后将样品从土中取出，洗净后干燥称重，计算样品失重率。
表1
从表1可看出，实施例1-4制备的可降解的化妆品软管综合性能优异，氧透过率和水蒸气透过率低，阻隔性能优异且降解率高。
从表1可看出，实施例4与对比例1对比分析可知，本申请制备的改性淀粉具有更好的相容性，可以更好地与其他原料相溶，增强体系的稳定性。同时改性淀粉具有生物降解性能，可以加速软管的分解过程，使其更易降解。
从表1可看出，实施例4与对比例2对比分析可知，本申请制备的改性二氧化硅，会使得二氧化硅分子更加分散，不易发生团聚，使得空间网络结构更加稳定。
从表1可看出，实施例4与对比例3-4对比分析可知，采用异丙基三硬脂酸钛酸酯和γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷按照质量比为3:1.5的组合物，利用异丙基三硬脂酸钛酸酯和γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷之间的协同作用，进一步提升化妆品软管综合性能、阻隔性能和降解性能。
从表1可看出，实施例4与对比例5对比分析可知，采用生物降解剂TDPATM能够显著的提升化妆品软管的降解性能。
以上实施例仅用以解释说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管上述实施例对本发明进行了具体的说明，相关技术人员应当理解，依然可对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改和等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围之中。
Claims (9)
1.一种可降解的化妆品软管，其特征在于，包括以下质量份数的原料：高密度聚乙烯55-58份、低密度聚乙烯9-12份、茂金属聚乙烯20-24份、改性淀粉25-28份、改性二氧化硅15-18份、 生物降解剂TDPA™ 1-3份、增塑剂36份、偶联剂2-3份。
2.根据权利要求1所述一种可降解的化妆品软管，其特征在于，所述高密度聚乙烯的结晶度为52％，密度为0.914g/cm3，所述低密度聚乙烯的结晶度为54％，密度为0.918g/cm3。
3.根据权利要求1所述一种可降解的化妆品软管，其特征在于，所述高密度聚乙烯56.3份、低密度聚乙烯9.5份、茂金属聚乙烯21.2份。
4.根据权利要求1所述一种可降解的化妆品软管，其特征在于，所述改性淀粉的制备方法为：按照质量份数，将100份玉米淀粉进行球磨处理后和120份纯净水混合加入反应容器中搅拌，并在45℃下预热30min，而后缓慢加入4份1mol/L的氯化钠溶液和12份环氧氯丙烷得到淀粉乳液，再加入6份1mol/L的氢氧化钠溶液，反应3.5h后，加入3份1mol/L的盐酸中和反应5min，最后经过滤、洗涤、干燥、粉碎，过筛，得到改性淀粉，改性淀粉的粒径为5-10μm。
5.根据权利要求1所述一种可降解的化妆品软管，其特征在于，所述改性二氧化硅的制备方法包括以下步骤：
S51、将1000g二氧化硅、2.2g丙基三甲氧基硅烷、200g乙醇和300g水混合，然后升温至45℃，以250r/min转速搅拌160min，得到硅烷化二氧化硅混合液；
S52、将硅烷化二氧化硅混合液过滤、洗涤、干燥、研磨，过筛，即得改性二氧化硅，改性二氧化硅的粒径为5-10μm。
6.根据权利要求1所述一种可降解的化妆品软管，其特征在于，所述增塑剂选自丙烯腈丁二烯共聚物和聚丙烯接枝马来酸酐按照质量比为1:3的组合物。
7.根据权利要求1所述一种可降解的化妆品软管，其特征在于，所述偶联剂选自异丙基三硬脂酸钛酸酯和γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷按照质量比为3:1-2的组合物。
8.一种可降解的化妆品软管的制备方法，其特征在于，采用权利要求1-7任一所述的一种可降解的化妆品软管的原料，其制备方法，包括以下步骤：
S81、按质量份数，将高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、茂金属聚乙烯、改性淀粉、改性二氧化硅、 生物降解剂TDPA™、增塑剂和偶联剂在130℃下混合均匀，得到混合物A;
S82、将混合物A挤出造粒，熔融拉管，得到可降解的化妆品软管。
9.根据权利要求8所述一种可降解的化妆品软管的制备方法，其特征在于，在步骤S82中，所述熔融拉管的工艺参数为：上拉温度为125-130℃，台内温度为130135℃，台外温度为140145℃。
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