CN118185168A - 易降解的包装膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种易降解的包装膜，按照重量份计，包含以下主要成分：淀粉100‑120份、纤维素20‑35份、植物油脂30‑45、DMF 60‑100份、乙酸酐5‑10份、吡啶65‑95份、二乙二醇二甲醚100‑110份、萘钠8‑12份、己内酯40‑60份、聚乙烯150‑230份、纳米二氧化钛30‑60份、氧化降解颗粒10‑25份、聚乙烯醇10‑20份、琼脂15‑25份、聚已内酯8‑13份以及氯化钙1‑10份。通过将淀粉、纤维素和植物油脂发酵熔融后得到生物质材料，再配合在聚乙烯中加入氧化降解颗粒，得到混合物，再将二者混合均匀，得到一种组合物，该组合物可在微生物的作用下降解，亦可在氧化降解颗粒的催化下降解，且组合物降解过程中，内部容易形成疏松多孔的结构，增大降解反应的反应面积，进一促进降解反应的进行。
Description
技术领域
本发明涉及包装膜领域技术，尤其是指一种易降解的包装膜及其制备方法。
背景技术
包装膜主要是指用于物品包装的薄膜，通常包含聚乙烯薄膜，双向拉伸聚酯，BOPP膜和CPP膜等，主要用于食品、药品和纺织品的包装。包装膜主要由几种不同牌号的聚乙烯树脂混合挤出而成，具有抗穿刺的性能和超强度高性能，对堆放在托板上的货物进行缠绕包装，使包装物更加稳固整洁并具有超强防水作用，被广泛使用在外贸出口、造纸、五金、塑料化工、建材、食品、医药等行业。
随着包装膜的使用增多，而聚乙烯在自然环境下难以降解，从而导致严重的白色污染，为了保护环境和可持续发展，部分厂商会通过在聚乙烯中加入降解颗粒，加快聚乙烯的降解。但是，即使在聚乙烯中加入降解颗粒，聚乙烯的降解速率仍旧非常有限。因此，有必要提出一种新的方案对上述问题进行改进。
发明内容
有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种易降解的包装膜及其制备方法，其能有效解决现有的聚乙烯包装膜加入降解颗粒后，其降解速率仍旧不够快，不利于环境保护的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：
一种易降解的包装膜，按照重量份计，包含以下主要成分：淀粉100-120份、纤维素20-35份、植物油脂30-45、DMF 60-100份、乙酸酐5-10份、吡啶65-95份、二乙二醇二甲醚100-110份、萘钠8-12份、己内酯40-60份、聚乙烯150-230份、纳米二氧化钛30-60份、氧化降解颗粒10-25份、聚乙烯醇10-20份、琼脂15-25份、聚已内酯8-13份以及氯化钙1-10份。
作为一种优选方案，所述淀粉由小麦淀粉、绿豆淀粉和玉米淀粉组成，三者的重量比为小麦淀粉：绿豆淀粉：玉米淀粉＝2：1：1。
作为一种优选方案，所述聚乙烯为线性低密度聚乙烯。
一种前述的易降解的包装膜的制备方法，包括有以下步骤：
(1)将淀粉与DMF按相应比例混合均匀后，升温至120-130℃，保温3-4h后降温至95℃，加入乙酸酐和吡啶，并在95℃反应5-6h，冷却，倾入冷水中沉淀，过滤、洗涤至中性，干燥，得到白色粉末状物质；
(2)将步骤(1)得到的白色粉末状物质与二乙二醇二甲醚混合，升温至100℃使白色粉末状物质溶解充分，然后降至室温，在氮气保护下加入萘钠，反应15-20min后，加入己内酯，在110-130℃下反应10-12h，过滤，得到淀粉反应物；
(3)将步骤(2)得到的淀粉反应物与纤维素、植物油脂混合均匀，充分发酵后，再进行熔融聚合，得到生物质材料；
(4)将纳米二氧化钛分散于蒸馏水中，缓慢加入聚乙烯，并在恒温的条件下搅拌均匀，得到聚乙烯-二氧化钛复合溶胶；
(5)向步骤(4)得到的聚乙烯-二氧化钛复合溶胶中加入氧化降解颗粒、聚乙烯醇和聚已内酯，搅拌均匀后，得到混合物；
(6)将步骤(5)得到的混合物与步骤(3)得到的生物质材料、琼脂混合均匀，干燥，得到组合物；
(7)将氯化钙溶解于80份水和30份乙醇中，得到氯化钙溶液，再将步骤(6)得到的组合物成膜后，置于氯化钙溶液中，浸没10-60min，揭出，晾干，即可制得易降解的包装膜。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知：
通过将淀粉、纤维素和植物油脂发酵熔融后得到生物质材料，再配合在聚乙烯中加入氧化降解颗粒，得到混合物，再将二者混合均匀，得到一种组合物，该组合物可在微生物的作用下降解，亦可在氧化降解颗粒的催化下降解，且组合物降解过程中，内部容易形成疏松多孔的结构，增大降解反应的反应面积，进一促进降解反应的进行。
为更清楚地阐述本发明的特征和功效，下面具体实施例来对本发明进行详细说明。
具体实施方式
一种易降解的包装膜，按照重量份计，包含以下主要成分：淀粉100-120份、纤维素20-35份、植物油脂30-45、DMF 60-100份、乙酸酐5-10份、吡啶65-95份、二乙二醇二甲醚100-110份、萘钠8-12份、己内酯40-60份、聚乙烯150-230份、纳米二氧化钛30-60份、氧化降解颗粒10-25份、聚乙烯醇10-20份、琼脂15-25份、聚已内酯8-13份以及氯化钙1-10份；具体而言，该淀粉由小麦淀粉、绿豆淀粉和玉米淀粉组成，三者的重量比为小麦淀粉：绿豆淀粉：玉米淀粉＝2：1：1；且该聚乙烯为线性低密度聚乙烯。
本发明还揭示一种易降解的包装膜的制备方法，包括有以下步骤：
(1)将淀粉与DMF按相应比例混合均匀后，升温至120-130℃，保温3-4h后降温至95℃，加入乙酸酐和吡啶，并在95℃反应5-6h，冷却，倾入冷水中沉淀，过滤、洗涤至中性，干燥，得到白色粉末状物质；
(2)将步骤(1)得到的白色粉末状物质与二乙二醇二甲醚混合，升温至100℃使白色粉末状物质溶解充分，然后降至室温，在氮气保护下加入萘钠，反应15-20min后，加入己内酯，在110-130℃下反应10-12h，过滤，得到淀粉反应物；
(3)将步骤(2)得到的淀粉反应物与纤维素、植物油脂混合均匀，充分发酵后，再进行熔融聚合，得到生物质材料；
(4)将纳米二氧化钛分散于蒸馏水中，缓慢加入聚乙烯，并在恒温的条件下搅拌均匀，得到聚乙烯-二氧化钛复合溶胶；
(5)向步骤(4)得到的聚乙烯-二氧化钛复合溶胶中加入氧化降解颗粒、聚乙烯醇和聚已内酯，搅拌均匀后，得到混合物；
(6)将步骤(5)得到的混合物与步骤(3)得到的生物质材料、琼脂混合均匀，干燥，得到组合物；
(7)将氯化钙溶解于80份水和30份乙醇中，得到氯化钙溶液，再将步骤(6)得到的组合物成膜后，置于氯化钙溶液中，浸没10-60min，揭出，晾干，即可制得易降解的包装膜。
下面结合多个实施例进行说明。
实施例1
(1)准备小麦淀粉110份、纤维素25份、植物油脂35份、DMF 80份、乙酸酐8份、吡啶75份、二乙二醇二甲醚105份、萘钠10份、己内酯50份、线性低密度聚乙烯180份、纳米二氧化钛50份、氧化降解颗粒15份、聚乙烯醇13份、琼脂18份、聚已内酯9份以及氯化钙3份；
(2)将淀粉与DMF按相应比例混合均匀后，升温至120℃，保温4h后降温至95℃，加入乙酸酐和吡啶，并在95℃反应6h，冷却，倾入冷水中沉淀，过滤、洗涤至中性，干燥，得到白色粉末状物质；
(3)将步骤(2)得到的白色粉末状物质与二乙二醇二甲醚混合，升温至100℃使白色粉末状物质溶解充分，然后降至室温，在氮气保护下加入萘钠，反应20min后，加入己内酯，在120℃下反应10h，过滤，得到淀粉反应物；
(4)将步骤(3)得到的淀粉反应物与纤维素、植物油脂混合均匀，充分发酵后，再进行熔融聚合，得到生物质材料；
(5)将纳米二氧化钛分散于蒸馏水中，缓慢加入聚乙烯，并在恒温的条件下搅拌均匀，得到聚乙烯-二氧化钛复合溶胶；
(6)向步骤(5)得到的聚乙烯-二氧化钛复合溶胶中加入氧化降解颗粒、聚乙烯醇和聚已内酯，搅拌均匀后，得到混合物；
(7)将步骤(6)得到的混合物与步骤(3)得到的生物质材料、琼脂混合均匀，干燥，得到组合物；
(8)将氯化钙溶解于80份水和30份乙醇中，得到氯化钙溶液，再将步骤(7)得到的组合物成膜后，置于氯化钙溶液中，浸没10min，揭出，晾干，即可制得易降解的包装膜。
实施例2
(1)准备淀粉100份、纤维素30份、植物油脂45份、DMF 85份、乙酸酐5份、吡啶80份、二乙二醇二甲醚100份、萘钠12份、己内酯60份、线性低密度聚乙烯190份、纳米二氧化钛30份、氧化降解颗粒18份、聚乙烯醇16份、琼脂15份、聚已内酯13份以及氯化钙4份，其中，淀粉由小麦淀粉、绿豆淀粉和玉米淀粉组成，三者的重量比为小麦淀粉：绿豆淀粉：玉米淀粉＝2：1：1；
(2)将淀粉与DMF按相应比例混合均匀后，升温至125℃，保温3h后降温至95℃，加入乙酸酐和吡啶，并在95℃反应5h，冷却，倾入冷水中沉淀，过滤、洗涤至中性，干燥，得到白色粉末状物质；
(3)将步骤(2)得到的白色粉末状物质与二乙二醇二甲醚混合，升温至100℃使白色粉末状物质溶解充分，然后降至室温，在氮气保护下加入萘钠，反应18min后，加入己内酯，在110℃下反应12h，过滤，得到淀粉反应物；
(4)将步骤(3)得到的淀粉反应物与纤维素、植物油脂混合均匀，充分发酵后，再进行熔融聚合，得到生物质材料；
(5)将纳米二氧化钛分散于蒸馏水中，缓慢加入聚乙烯，并在恒温的条件下搅拌均匀，得到聚乙烯-二氧化钛复合溶胶；
(6)向步骤(5)得到的聚乙烯-二氧化钛复合溶胶中加入氧化降解颗粒、聚乙烯醇和聚已内酯，搅拌均匀后，得到混合物；
(7)将步骤(6)得到的混合物与步骤(3)得到的生物质材料、琼脂混合均匀，干燥，得到组合物；
(8)将氯化钙溶解于80份水和30份乙醇中，得到氯化钙溶液，再将步骤(7)得到的组合物成膜后，置于氯化钙溶液中，浸没60min，揭出，晾干，即可制得易降解的包装膜。
实施例3
(1)准备淀粉108份、纤维素20份、植物油脂35份、DMF 60份、乙酸酐10份、吡啶65份、二乙二醇二甲醚100份、萘钠8份、己内酯40份、线性低密度聚乙烯150份、纳米二氧化钛32份、氧化降解颗粒10份、聚乙烯醇10份、琼脂18份、聚已内酯10份以及氯化钙1份，其中，淀粉由小麦淀粉、绿豆淀粉和玉米淀粉组成，三者的重量比为小麦淀粉：绿豆淀粉：玉米淀粉＝2：1：1；
(2)将淀粉与DMF按相应比例混合均匀后，升温至125℃，保温4h后降温至95℃，加入乙酸酐和吡啶，并在95℃反应6h，冷却，倾入冷水中沉淀，过滤、洗涤至中性，干燥，得到白色粉末状物质；
(3)将步骤(2)得到的白色粉末状物质与二乙二醇二甲醚混合，升温至100℃使白色粉末状物质溶解充分，然后降至室温，在氮气保护下加入萘钠，反应15min后，加入己内酯，在130℃下反应12h，过滤，得到淀粉反应物；
(4)将步骤(3)得到的淀粉反应物与纤维素、植物油脂混合均匀，充分发酵后，再进行熔融聚合，得到生物质材料；
(5)将纳米二氧化钛分散于蒸馏水中，缓慢加入聚乙烯，并在恒温的条件下搅拌均匀，得到聚乙烯-二氧化钛复合溶胶；
(6)向步骤(5)得到的聚乙烯-二氧化钛复合溶胶中加入氧化降解颗粒、聚乙烯醇和聚已内酯，搅拌均匀后，得到混合物；
(7)将步骤(6)得到的混合物与步骤(3)得到的生物质材料、琼脂混合均匀，干燥，得到组合物；
(8)将氯化钙溶解于80份水和30份乙醇中，得到氯化钙溶液，再将步骤(7)得到的组合物成膜后，置于氯化钙溶液中，浸没30min，揭出，晾干，即可制得易降解的包装膜。
实施例4
(1)准备淀粉120份、纤维素35份、植物油脂40份、DMF 90份、乙酸酐7份、吡啶95份、二乙二醇二甲醚105份、萘钠10份、己内酯42份、线性低密度聚乙烯230份、纳米二氧化钛58份、氧化降解颗21份、聚乙烯醇20份、琼脂19份、聚已内酯9份以及氯化钙10份，其中，淀粉由小麦淀粉、绿豆淀粉和玉米淀粉组成，三者的重量比为小麦淀粉：绿豆淀粉：玉米淀粉＝2：1：1；
(2)将淀粉与DMF按相应比例混合均匀后，升温至130℃，保温4h后降温至95℃，加入乙酸酐和吡啶，并在95℃反应6h，冷却，倾入冷水中沉淀，过滤、洗涤至中性，干燥，得到白色粉末状物质；
(3)将步骤(2)得到的白色粉末状物质与二乙二醇二甲醚混合，升温至100℃使白色粉末状物质溶解充分，然后降至室温，在氮气保护下加入萘钠，反应15min后，加入己内酯，在120℃下反应12h，过滤，得到淀粉反应物；
(4)将步骤(3)得到的淀粉反应物与纤维素、植物油脂混合均匀，充分发酵后，再进行熔融聚合，得到生物质材料；
(5)将纳米二氧化钛分散于蒸馏水中，缓慢加入聚乙烯，并在恒温的条件下搅拌均匀，得到聚乙烯-二氧化钛复合溶胶；
(6)向步骤(5)得到的聚乙烯-二氧化钛复合溶胶中加入氧化降解颗粒、聚乙烯醇和聚已内酯，搅拌均匀后，得到混合物；
(7)将步骤(6)得到的混合物与步骤(3)得到的生物质材料、琼脂混合均匀，干燥，得到组合物；
(8)将氯化钙溶解于80份水和30份乙醇中，得到氯化钙溶液，再将步骤(7)得到的组合物成膜后，置于氯化钙溶液中，浸没35min，揭出，晾干，即可制得易降解的包装膜。
实施例5
(1)准备淀粉112份、纤维素28份、植物油脂30份、DMF 100份、乙酸酐7份、吡啶95份、二乙二醇二甲醚110份、萘钠10份、己内酯42份、线性低密度聚乙烯220份、纳米二氧化钛58份、氧化降解颗25份、聚乙烯醇14份、琼脂22份、聚已内酯10份以及氯化钙7份，其中，淀粉由小麦淀粉、绿豆淀粉和玉米淀粉组成，三者的重量比为小麦淀粉：绿豆淀粉：玉米淀粉＝2：1：1；
(2)将淀粉与DMF按相应比例混合均匀后，升温至130℃，保温4h后降温至95℃，加入乙酸酐和吡啶，并在95℃反应6h，冷却，倾入冷水中沉淀，过滤、洗涤至中性，干燥，得到白色粉末状物质；
(3)将步骤(2)得到的白色粉末状物质与二乙二醇二甲醚混合，升温至100℃使白色粉末状物质溶解充分，然后降至室温，在氮气保护下加入萘钠，反应15min后，加入己内酯，在125℃下反应12h，过滤，得到淀粉反应物；
(4)将步骤(3)得到的淀粉反应物与纤维素、植物油脂混合均匀，充分发酵后，再进行熔融聚合，得到生物质材料；
(5)将纳米二氧化钛分散于蒸馏水中，缓慢加入聚乙烯，并在恒温的条件下搅拌均匀，得到聚乙烯-二氧化钛复合溶胶；
(6)向步骤(5)得到的聚乙烯-二氧化钛复合溶胶中加入氧化降解颗粒、聚乙烯醇和聚已内酯，搅拌均匀后，得到混合物；
(7)将步骤(6)得到的混合物与步骤(3)得到的生物质材料、琼脂混合均匀，干燥，得到组合物；
(8)将氯化钙溶解于80份水和30份乙醇中，得到氯化钙溶液，再将步骤(7)得到的组合物成膜后，置于氯化钙溶液中，浸没25min，揭出，晾干，即可制得易降解的包装膜。
实施例6
(1)准备淀粉112份、纤维素32份、植物油脂40份、DMF90份、乙酸酐7份、吡啶95份、二乙二醇二甲醚110份、萘钠8份、己内酯42份、线性低密度聚乙烯225份、纳米二氧化钛60份、氧化降解颗25份、聚乙烯醇14份、琼脂25份、聚已内酯8份以及氯化钙7份，其中，淀粉由小麦淀粉、绿豆淀粉和玉米淀粉组成，三者的重量比为小麦淀粉：绿豆淀粉：玉米淀粉＝2：1：1；
(2)将淀粉与DMF按相应比例混合均匀后，升温至125℃，保温4h后降温至95℃，加入乙酸酐和吡啶，并在95℃反应6h，冷却，倾入冷水中沉淀，过滤、洗涤至中性，干燥，得到白色粉末状物质；
(3)将步骤(2)得到的白色粉末状物质与二乙二醇二甲醚混合，升温至100℃使白色粉末状物质溶解充分，然后降至室温，在氮气保护下加入萘钠，反应15min后，加入己内酯，在125℃下反应11h，过滤，得到淀粉反应物；
(4)将步骤(3)得到的淀粉反应物与纤维素、植物油脂混合均匀，充分发酵后，再进行熔融聚合，得到生物质材料；
(5)将纳米二氧化钛分散于蒸馏水中，缓慢加入聚乙烯，并在恒温的条件下搅拌均匀，得到聚乙烯-二氧化钛复合溶胶；
(6)向步骤(5)得到的聚乙烯-二氧化钛复合溶胶中加入氧化降解颗粒、聚乙烯醇和聚已内酯，搅拌均匀后，得到混合物；
(7)将步骤(6)得到的混合物与步骤(3)得到的生物质材料、琼脂混合均匀，干燥，得到组合物；
(8)将氯化钙溶解于80份水和30份乙醇中，得到氯化钙溶液，再将步骤(7)得到的组合物成膜后，置于氯化钙溶液中，浸没36min，揭出，晾干，即可制得易降解的包装膜。
将上述多个实施例所制得的易降解的包装膜进行性能测试，其测试结果如表1所示。
表1。
从上述数据可以明显看出，本发明的制备方法所制得的易降解的包装膜，通过采用生物质材料与传统包装膜使用的聚乙烯进行复合成膜的方式，使所制得的易降解的包装膜具有优异的可降解性，拉伸强度高，且韧性足而不易断裂，断裂伸长率为30％以上，并且，透明度高非常适用于包装；另外，实施例1中并没有使用小麦淀粉、绿豆淀粉和玉米淀粉复配，而是单一使用小麦淀粉，其所制备出的易降解的包装膜也具备上述优异的性能，但在拉伸强度和断裂伸长率上，与实施例2-6具有较大的、明显的差异，由此可见，小麦淀粉、绿豆淀粉和玉米淀粉复配可以通过不同的淀粉结构进行互补复合，以提高最终产物的力学性能。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (4)
1.一种易降解的包装膜，其特征在于：按照重量份计，包含以下主要成分：淀粉100-120份、纤维素20-35份、植物油脂30-45、DMF 60-100份、乙酸酐5-10份、吡啶65-95份、二乙二醇二甲醚100-110份、萘钠8-12份、己内酯40-60份、聚乙烯150-230份、纳米二氧化钛30-60份、氧化降解颗粒10-25份、聚乙烯醇10-20份、琼脂15-25份、聚已内酯8-13份以及氯化钙1-10份。
2.根据权利要求1所述的易降解的包装膜，其特征在于：所述淀粉由小麦淀粉、绿豆淀粉和玉米淀粉组成，三者的重量比为小麦淀粉：绿豆淀粉：玉米淀粉＝2：1：1。
3.根据权利要求1所述的易降解的包装膜，其特征在于：所述聚乙烯为线性低密度聚乙烯。
4.一种权利要求1-3任一项所述的易降解的包装膜的制备方法，其特征在于：包括有以下步骤：
(1)将淀粉与DMF按相应比例混合均匀后，升温至120-130℃，保温3-4h后降温至95℃，加入乙酸酐和吡啶，并在95℃反应5-6h，冷却，倾入冷水中沉淀，过滤、洗涤至中性，干燥，得到白色粉末状物质；
(2)将步骤(1)得到的白色粉末状物质与二乙二醇二甲醚混合，升温至100℃使白色粉末状物质溶解充分，然后降至室温，在氮气保护下加入萘钠，反应15-20min后，加入己内酯，在110-130℃下反应10-12h，过滤，得到淀粉反应物；
(3)将步骤(2)得到的淀粉反应物与纤维素、植物油脂混合均匀，充分发酵后，再进行熔融聚合，得到生物质材料；
(4)将纳米二氧化钛分散于蒸馏水中，缓慢加入聚乙烯，并在恒温的条件下搅拌均匀，得到聚乙烯-二氧化钛复合溶胶；
(5)向步骤(4)得到的聚乙烯-二氧化钛复合溶胶中加入氧化降解颗粒、聚乙烯醇和聚已内酯，搅拌均匀后，得到混合物；
(6)将步骤(5)得到的混合物与步骤(3)得到的生物质材料、琼脂混合均匀，干燥，得到组合物；
(7)将氯化钙溶解于80份水和30份乙醇中，得到氯化钙溶液，再将步骤(6)得到的组合物成膜后，置于氯化钙溶液中，浸没10-60min，揭出，晾干，即可制得易降解的包装膜。
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