CN104312182A - 可降解发泡包装材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的可降解发泡包装材料及其制备方法，该包装材料以重量份计由下列组份组成：可降解树脂8-10份，改性剂1-2份，发泡剂2-3份，植物纤维70-80份，无机粉体4-5份，其加工工艺如下：(1)按配方备原料；(2)干燥植物纤维；(3)超细化处理植物纤维和制备改性植物纤维复合基料；(4)低温高剪切改性植物纤维复合基料；(5)预发泡改性植物纤维复合基料；(6)对改性植物纤维复合基料进行发泡挤出；(7)冷却定型得到可降解发泡包装材料。本发明生产的可降解发泡包装材料具备强度高、韧性好、密度低和经济环保等优点。
Description
技术领域
本发明属于一种包装材料，特别是涉及一种可降解发泡包装材料及其制备方法。
背景技术
随着人类对自己的生存环境及其影响因素的认识的逐步加深，人们的环保意识迅速增强，世界上许多国家和地区对一些破坏和污染生态环境的产业及产品的应用都采取了越来越严格的限制措施。目前，世界上各种工业产品的缓冲包装物大多采用聚烯烃类的发泡材料制作，如发泡聚苯乙烯EPS、聚氯乙烯PVC等。由于这些材料的不可降解，其废弃物已对环境造成了相当严重的污染。更由于这些材料在其生产过程中所释放的氟氯烃气体对人类耐以呵护的大气臭氧层造成了较为严重的破坏。多年来，人们一直在
孜孜不倦地寻找可生物降解的轻质材料来替代之。然而，至今尚无理想的替代品。
有鉴于此，本发明人专门设计了一种可降解发泡包装材料及其制备方法，本案由此产生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可降解发泡包装材料及其制备方法，使采用该制备方法生产出的可降解发泡包装材料能够具备强度高、韧性好、密度低和经济环保等优点。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
可降解发泡包装材料，该包装材料以重量份计由下列组份组成：
所述可降解树脂为聚乳酸PLA、聚己二酸PBAT、聚乙二酸丁二醇PBSA中的任意一种或两种以上以任意比混合的混合物。
所述改性剂为端氨基。
所述发泡剂为偶氮甲酰胺或碳酸氢钠。
所述植物纤维为稻壳粉、玉米秸秆或木屑。
所述无机粉体为滑石粉或石灰石。
可降解发泡包装材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：按配方备原料：可降解树脂、改性剂、发泡剂、植物纤维和无机粉体；
步骤2：将植物纤维放入烘箱中，并在温度为50～80℃的条件进行干燥，干燥时间为10-15分钟；
步骤3：再对干燥后的植物纤维进行超细化处理，接着加入无机粉体、改性剂、发泡剂和可降解树脂进行共混，得到改性植物纤维复合基料；
步骤4：将调节粘度后的改性植物纤维复合基料放在同向平行双螺杆设备中，在温度为140～160℃的条件下进行高剪切；
步骤5：高剪切后的改性植物纤维复合基料通过微孔模板进行挤出预发泡，得到米粒状的改性植物纤维复合基料；
步骤6：米粒状的改性植物纤维复合基料放入温度为160～170℃的EPS二次成型设备中，并在压力为1×105～2×105Pa的条件下发泡；
步骤7：将发泡后的改性植物纤维复合基料在温度为50～60℃的条件下冷却定型，即可制得可降解发泡包装材料。
所述步骤3中，超细化处理为气流粉碎。
所述步骤5中，高剪切后的改性植物纤维复合基料的粒径为3～4毫米。
所述步骤5中，米粒状的改性植物纤维复合基料的粒径为1～2毫米。
采用上述方案后，本发明的技术效果是：
一、本发明降低了材料比重和生产成本及价格，与现有树脂降解材料相比，价格下降了40～50％；
二、显著提高了生物降解材料耐磨性、韧性、刚性和发泡性等各种性能，与现有类似制品相比，其密度下降了10％～20％，低温性能由-10度下降到-50度，耐热度提高了25％以上，韧性提高了30％以上；
三、简化了加工工序，降低了材料加工温度，可直接加工成品，提高了材料着色性能；
四、原料全部为生物降解材料，不含EPS、PE、PP、PS、PVC等聚烯烃材料，在自然界中可完全降解，不污染环境，同时又便于回收利用，可广泛用于一次性制品、日用品、医药包装、玩具、膜制品及工业品缓冲包装材料，符合循环经济要求。
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。
实施例一：
可降解发泡包装材料，包含下列原料按重量重量份组合而成：可降解树脂8份，改性剂1.5份，发泡剂2.5份，植物纤维70份，无机粉体5份。
表1
| 名称 | 物料 | 重量份 |
| 可降解树脂 | PLA | 8份 |
| 改性剂 | 端氨基 | 1.5份 |
| 发泡剂 | 碳酸氢钠 | 2.5份 |
| 植物纤维 | 稻壳粉 | 70份 |
| 无机粉体 | 滑石粉 | 5份 |
可降解发泡包装材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：按配方备原料：可降解树脂、改性剂、发泡剂、植物纤维和无机粉体；
步骤2：将植物纤维放入烘箱中，并在温度为50℃的条件进行干燥，干燥 时间为15分钟；
步骤3：再对干燥后的植物纤维进行超细化处理，接着加入无机粉体、改性剂、发泡剂和可降解树脂进行共混，得到改性植物纤维复合基料；其中，超细化处理为气流粉碎。
步骤4：将调节粘度后的改性植物纤维复合基料放在同向平行双螺杆设备中，在温度为160℃的条件下进行高剪切，经高剪切后的改性植物纤维复合基料的粒径为4毫米。
步骤5：高剪切后的改性植物纤维复合基料通过微孔模板进行挤出预发泡，得到米粒状的改性植物纤维复合基料，其粒径为2毫米。
步骤6：米粒状的改性植物纤维复合基料放入温度为160℃的EPS二次成型设备中，并在压力为1×105Pa的条件下发泡；
步骤7：将发泡后的改性植物纤维复合基料在温度为60℃的条件下冷却定型，即可制得可降解发泡包装材料。
实施例二：
可降解发泡包装材料，包含下列原料按重量重量份组合而成：可降解树脂9份，改性剂2份，发泡剂3份，植物纤维75份，无机粉体4.5份。
表2
| 名称 | 物料 | 重量份 |
| 可降解树脂 | PBAT、PBSA | 9份 |
| 改性剂 | 端氨基 | 2份 |
| 发泡剂 | 偶氮甲酰胺 | 3份 |
| 植物纤维 | 玉米秸秆 | 75份 |
| 无机粉体 | 滑石粉 | 4.5份 |
可降解发泡包装材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：按配方备原料：可降解树脂、改性剂、发泡剂、植物纤维和无机粉体；
步骤2：将植物纤维放入烘箱中，并在温度为80℃的条件进行干燥，干燥时间为10分钟；
步骤3：再对干燥后的植物纤维进行超细化处理，接着加入无机粉体、改性 剂、发泡剂和可降解树脂进行共混，得到改性植物纤维复合基料；其中，超细化处理为气流粉碎。
步骤4：将调节粘度后的改性植物纤维复合基料放在同向平行双螺杆设备中，在温度为140℃的条件下进行高剪切，经高剪切后的改性植物纤维复合基料的粒径为3.4毫米。
步骤5：高剪切后的改性植物纤维复合基料通过微孔模板进行挤出预发泡，得到米粒状的改性植物纤维复合基料，其粒径为1.6毫米。
步骤6：米粒状的改性植物纤维复合基料放入温度为165℃的EPS二次成型设备中，并在压力为1.5×105Pa的条件下发泡；
步骤7：将发泡后的改性植物纤维复合基料在温度为55℃的条件下冷却定型，即可制得可降解发泡包装材料。
实施例三：
可降解发泡包装材料，包含下列原料按重量重量份组合而成：可降解树脂8份，改性剂1份，发泡剂2份，植物纤维70份，无机粉体19份。
表3
| 名称 | 物料 | 重量份 |
| 可降解树脂 | PLA、PBSA | 10份 |
| 改性剂 | 端氨基 | 1份 |
| 发泡剂 | 碳酸氢钠 | 2份 |
| 植物纤维 | 木屑 | 80份 |
| 无机粉体 | 石灰石 | 4份 |
可降解发泡包装材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：按配方备原料：可降解树脂、改性剂、发泡剂、植物纤维和无机粉体；
步骤2：将植物纤维放入烘箱中，并在温度为65℃的条件进行干燥，干燥时间为12分钟；
步骤3：再对干燥后的植物纤维进行超细化处理，接着加入无机粉体、改性剂、发泡剂和可降解树脂进行共混，得到改性植物纤维复合基料；其中，超细化处理为气流粉碎。
步骤4：将调节粘度后的改性植物纤维复合基料放在同向平行双螺杆设备中，在温度为150℃的条件下进行高剪切，经高剪切后的改性植物纤维复合基料的粒径为3毫米。
步骤5：高剪切后的改性植物纤维复合基料通过微孔模板进行挤出预发泡，得到米粒状的改性植物纤维复合基料，其粒径为1毫米。
步骤6：米粒状的改性植物纤维复合基料放入温度为170℃的EPS二次成型设备中，并在压力为2×105Pa的条件下发泡；
步骤7：将发泡后的改性植物纤维复合基料在温度为50℃的条件下冷却定型，即可制得可降解发泡包装材料。
本发明的技术效果是：
一、本发明降低了材料比重和生产成本及价格，与现有树脂降解材料相比，价格下降了40～50％；
二、显著提高了生物降解材料耐磨性、韧性、刚性和发泡性等各种性能，与现有类似制品相比，其密度下降了10％～20％，低温性能由-10度下降到-50度，耐热度提高了25％以上，韧性提高了30％以上；
三、简化了加工工序，降低了材料加工温度，可直接加工成品，提高了材料着色性能；
四、原料全部为生物降解材料，不含EPS、PE、PP、PVC等聚烯烃材料，在自然界中可完全降解，不污染环境，同时又便于回收利用，可广泛用于一次性制品、日用品、医药包装、玩具、膜制品及工业品缓冲包装材料，符合循环经济要求。
上述实施例并非限定本发明的制法和应用，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修改，皆应视为不脱离本发明的专利保护范围。
Claims (10)
1.可降解发泡包装材料，其特征在于：该包装材料以重量份计由下列组份组成：
。
2.如权利要求1所述的可降解发泡包装材料，其特征在于：所述可降解树脂为PLA、PBAT、PBSA中的任意一种或两种以上以任意比混合的混合物。
3.如权利要求1所述的可降解发泡包装材料，其特征在于：所述改性剂为端氨基。
4.如权利要求1所述的可降解发泡包装材料，其特征在于：所述发泡剂为偶氮甲酰胺或碳酸氢钠。
5.如权利要求1所述的可降解发泡包装材料，其特征在于：所述植物纤维为稻壳粉、玉米秸秆或木屑。
6.如权利要求1所述的可降解发泡包装材料，其特征在于：所述无机粉体为滑石粉或石灰石。
7.如权利要求1所述的可降解发泡包装材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：按配方备原料：可降解树脂、改性剂、发泡剂、植物纤维和无机粉体；
步骤2：将植物纤维放入烘箱中，并在温度为50～80℃的条件进行干燥，干燥时间为10-15分钟；
步骤3：再对干燥后的植物纤维进行超细化处理，接着加入无机粉体、改性剂、发泡剂和可降解树脂进行共混，得到改性植物纤维复合基料；
步骤4：将调节粘度后的改性植物纤维复合基料放在同向平行双螺杆设备中，在温度为140～160℃的条件下进行高剪切；
步骤5：高剪切后的改性植物纤维复合基料通过微孔模板进行挤出预发泡，得到米粒状的改性植物纤维复合基料；
步骤6：米粒状的改性植物纤维复合基料放入温度为160～170℃的EPS二次成型设备中，并在压力为1×105～2×105Pa的条件下发泡；
步骤7：将发泡后的改性植物纤维复合基料在温度为50～60℃的条件下冷却定型，即可制得可降解发泡包装材料。
8.如权利要求7所述的可降解发泡包装材料的制备方法，其特征在于：所述步骤3中，超细化处理为气流粉碎。
9.如权利要求7所述的可降解发泡包装材料的制备方法，其特征在于：所述步骤5中，高剪切后的改性植物纤维复合基料的粒径为3～4毫米。
10.如权利要求7所述的可降解发泡包装材料的制备方法，其特征在于：所述步骤5中，米粒状的改性植物纤维复合基料的粒径为1～2毫米。
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