CN105968500A - 一种包装用可降解改性聚乙烯塑料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种包装用可降解改性聚乙烯塑料的制备方法，属于塑料领域，尤其涉及一种可降解改性聚乙烯塑料的制备方法。主要是通过在高压条件下，利用改性淀粉与EVA、羟丙基纤维素、普鲁兰多糖来制备改性聚乙烯，再将其添加至聚乙烯醇、淀粉、过氧化二异丙苯，硅烷偶联剂和十八烷酰胺的混合物中，在双螺杆挤出机中高温条件下混炼制备可降解改性聚乙烯塑料。本发明制备的聚乙烯塑料产品具有极好的透明度和光泽度，不吸尘、不带静电、印刷适应性好，较高的拉伸强度和伸长率，良好的耐磨性，极好的气体阻隔性、保香性以及优异的耐水性和可降解性，特别适合包装材料的应用。

Description

一种包装用可降解改性聚乙烯塑料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种包装材料及其制备方法，特别是涉及一种包装用可降解改性聚乙烯塑料及其制备方法。
背景技术
在包装行业中，高分子材料制备得到的薄膜材料应用非常广泛，在包装袋、包装盒中都有非常多的使用。薄膜材料的种类也非常多，不同材料制备得到的复合薄膜材料也具有不同的功能和不同的性状。
聚乙烯由于质轻、无毒，具有优异的介电性能、化学稳定性和抗腐蚀等优点，且价格低廉，成型加工容易，可广泛应用于应用于包装行业。随着科学技术的不断发展，对于聚乙烯材料的性能提出了更高的要求，希望其具有更加优良的力学性能和耐热耐老化性能。因此，对于聚乙烯的改性时目前研究的热点。CN 103881187 A公开了一种纳米碳纤维改性聚乙烯材料，其组分按质量百分数配比为:聚乙烯50%-70%、纳米碳纤维3%-15%、填料15%-40%、相容剂2%-5%、分散剂0.1%-2%、偶联剂0.1%-1%、抗氧剂0.1%-1%、其它添加剂0.1%-1%。该发明制的纳米碳纤维改性聚乙烯材料，具有高强度、高弹性、高刚度和显著提高抗静电能力。CN 1817954 A公开了一种聚烯烃/层状硅酸盐纳米复合材料及其制备方法，其复合材料的制备工艺步骤为:在反应器中通入氮气，然后将聚烯烃、未改性层状硅酸盐、第一单体、第二单体、第三单体、引发剂，浸泡溶胀，经搅拌后将产物真空状态下干燥得到改性母料，将母料、聚烯烃混合均匀，混炼得到聚烯烃/层状硅酸盐纳米复合材料。然而该材料的力学性能并不是很好，此外其耐热耐老化性能一般。
然而，随着社会经济的发展以及科学技术的进步，人们环境保护的意识越来越高，塑料废弃物所造成的白色污染问题也越来越受到重视，因此，具有生物降解能力的材料成为时代发展的需要。但现有的塑料虽然在暴露的环境中可很好地降解为碎片，但城市的垃圾趋向于填埋法，这些降解成的垃圾碎片被埋在垃圾或土壤里，则降解效果不明显。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是获得一种包装用易降解、坚固耐用、性能稳定、耐热耐水性好的可降解改性聚乙烯塑料及其制备方法。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案为：
一种包装用可降解改性聚乙烯塑料的制备方法，包括以下步骤：
（1）改性聚乙烯的制备：按重量份计，称取聚乙烯 30-50份、EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物) 6-10份、羟丙基纤维素 8-12份、戊二醛 2-5份、普鲁兰多糖 3-6份和改姓淀粉 10-15份加入到体积分数为15-25%的甘油水溶液中，其中甘油水溶液为35-45份；在温度为60℃-80℃, pH为8.0-9.0的条件下搅拌均匀制得糊状，将糊状混合物加入高压反应釜中，在1.2-2. 5MPa，110-150℃条件下反应60-90分钟，反应结束后即可制得改性聚乙烯；
（2）可降解改性聚乙烯塑料的制备：按重量份计，称取改性聚乙烯 50-70份，聚乙烯醇 15-25份、淀粉 15-25份、过氧化二异丙苯 5-8份，硅烷偶联剂 4-6份，十八烷酰胺 3-7份和乙二醇 25-35份，采用塑料高速搅拌机，在转速600r/min-800r/min，温度15-30℃的条件下搅拌10-20分钟，使其充分混合均匀，之后在双螺杆挤出机中混炼，所述双螺杆挤出机螺杆区域的预热温度为200-300℃，螺杆转速为250-400r/min，得到可降解改性聚乙烯塑料。
作为优选，所述步骤（1）中，按重量份计，称取聚乙烯 35-45份、EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物) 7-9份、羟丙基纤维素 9-11份、戊二醛 3-4份、普鲁兰多糖 4-5份和改姓淀粉 12-14份加入到体积分数为18-22%的甘油水溶液中，其中甘油水溶液为38-42份；在温度为65℃-75℃, pH为8.2-8.6的条件下搅拌均匀制得糊状，将糊状混合物加入高压反应釜中，在1.5-2.0 MPa，120-140℃条件下反应70-80分钟，反应结束后即可制得改性聚乙烯。
所述步骤（2）中，按重量份计，称取改性聚乙烯 55-65份，聚乙烯醇 18-22份、淀粉 18-22份、过氧化二异丙苯 6-8份，硅烷偶联剂 4-6份，十八烷酰胺 4-6份和乙二醇 28-32份，采用塑料高速搅拌机，在转速650r/min-750r/min，温度18-25℃的条件下搅拌12-18分钟，使其充分混合均匀，之后在双螺杆挤出机中混炼，所述双螺杆挤出机螺杆区域的预热温度为220-260℃，螺杆转速为280-360r/min，得到可降解改性聚乙烯塑料。
所述改性淀粉的制备方法为：将淀粉60-85重量份、丙三醇15-25重量份和水5-10重量份加入高速混合机进行充分混合、湿润，进行10-30分钟改性即得。
所述硅烷偶联剂为γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅氧烷。
本发明制备的聚乙烯塑料作为包装材料具备以下有益效果：
（1）极好的透明度和光泽度，不吸尘、不带静电、印刷适应性好，较高的拉伸强度和伸长率，良好的耐磨性，极好的气体阻隔性和保香性。
（2）采用改性淀粉、EVA、羟丙基纤维素、普鲁兰多糖协同作用对聚乙烯进行改性，极大提高了聚乙烯的可降解性能，使得获得的聚乙烯塑料能够很好的降解，环保性好。
（3）采用聚乙烯醇、淀粉、过氧化二异丙苯，硅烷偶联剂和十八烷酰胺对聚乙烯进行作用，使得制备的聚乙烯塑料的性能极其稳定，耐热耐水性能耗，拉伸强度优异。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步的阐述：
实施例1
一种包装用可降解改性聚乙烯塑料的制备方法，包括以下步骤：
（1）改性聚乙烯的制备：按重量份计，称取聚乙烯 40份、EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物) 8份、羟丙基纤维素 10份、戊二醛 4份、普鲁兰多糖 4份和改姓淀粉 12份加入到体积分数为20%的甘油水溶液中，其中甘油水溶液为40份；在温度为70℃, pH为8.5的条件下搅拌均匀制得糊状，将糊状混合物加入高压反应釜中，在2.0MPa，120℃条件下反应80分钟，反应结束后即可制得改性聚乙烯；
（2）可降解改性聚乙烯塑料的制备：按重量份计，称取改性聚乙烯 60份、聚乙烯醇 20份、淀粉 20份、过氧化二异丙苯 6份，γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅氧烷 5份，十八烷酰胺 4份和乙二醇 30份，采用塑料高速搅拌机，在转速700r/min，温度25℃的条件下搅拌15分钟，使其充分混合均匀，之后在双螺杆挤出机中混炼，所述双螺杆挤出机螺杆区域的预热温度为250℃，螺杆转速为300r/min，得到可降解改性聚乙烯塑料。
实施例2
一种包装用可降解改性聚乙烯塑料的制备方法，包括以下步骤：
（1）改性聚乙烯的制备：按重量份计，称取聚乙烯 30份、EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物) 6份、羟丙基纤维素 8份、戊二醛 2份、普鲁兰多糖 3份和改姓淀粉 10份加入到体积分数为15%的甘油水溶液中，其中甘油水溶液为35份；在温度为60℃, pH为8.0的条件下搅拌均匀制得糊状，将糊状混合物加入高压反应釜中，在1.2MPa，110℃条件下反应60分钟，反应结束后即可制得改性聚乙烯；
（2）可降解改性聚乙烯塑料的制备：按重量份计，称取改性聚乙烯 50份、聚乙烯醇 15份、淀粉 15份、过氧化二异丙苯 5份，γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅氧烷 4份，十八烷酰胺 3份和乙二醇 25份，采用塑料高速搅拌机，在转速600r/min，温度15℃的条件下搅拌10分钟，使其充分混合均匀，之后在双螺杆挤出机中混炼，所述双螺杆挤出机螺杆区域的预热温度为200℃，螺杆转速为250r/min，得到可降解改性聚乙烯塑料。
实施例3
一种包装用可降解改性聚乙烯塑料的制备方法，包括以下步骤：
（1）改性聚乙烯的制备：按重量份计，称取聚乙烯 50份、EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物) 10份、羟丙基纤维素 12份、戊二醛 5份、普鲁兰多糖 6份和改姓淀粉 15份加入到体积分数为25%的甘油水溶液中，其中甘油水溶液为45份；在温度为80℃, pH为9.0的条件下搅拌均匀制得糊状，将糊状混合物加入高压反应釜中，在2. 5MPa，150℃条件下反应90分钟，反应结束后即可制得改性聚乙烯；
（2）可降解改性聚乙烯塑料的制备：按重量份计，称取改性聚乙烯 70份、聚乙烯醇 25份、淀粉 25份、过氧化二异丙苯8份，γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅氧烷6份，十八烷酰胺7份和乙二醇35份，采用塑料高速搅拌机，在转速800r/min，温度30℃的条件下搅拌20分钟，使其充分混合均匀，之后在双螺杆挤出机中混炼，所述双螺杆挤出机螺杆区域的预热温度为300℃，螺杆转速为400r/min，得到可降解改性聚乙烯塑料。
实施例4
一种包装用可降解改性聚乙烯塑料的制备方法，包括以下步骤：
（1）改性聚乙烯的制备：按重量份计，称取聚乙烯 35份、EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物) 7份、羟丙基纤维素 9份、戊二醛3份、普鲁兰多糖4份和改姓淀粉 12份加入到体积分数为18%的甘油水溶液中，其中甘油水溶液为38份；在温度为67℃, pH为8.3的条件下搅拌均匀制得糊状，将糊状混合物加入高压反应釜中，在1.8MPa，120℃条件下反应70分钟，反应结束后即可制得改性聚乙烯；
（2）可降解改性聚乙烯塑料的制备：按重量份计，称取改性聚乙烯 55份、聚乙烯醇 18份、淀粉 19份、过氧化二异丙苯 6份，γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅氧烷 5份，十八烷酰胺 4份和乙二醇 28份，采用塑料高速搅拌机，在转速680r/min，温度20℃的条件下搅拌13分钟，使其充分混合均匀，之后在双螺杆挤出机中混炼，所述双螺杆挤出机螺杆区域的预热温度为230℃，螺杆转速为300r/min，得到可降解改性聚乙烯塑料。
实施例5
一种包装用可降解改性聚乙烯塑料的制备方法，包括以下步骤：
（1）改性聚乙烯的制备：按重量份计，称取聚乙烯 45份、EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物) 9份、羟丙基纤维素 10份、戊二醛 4份、普鲁兰多糖 5份和改姓淀粉 14份加入到体积分数为18%的甘油水溶液中，其中甘油水溶液为40份；在温度为75℃, pH为8.8的条件下搅拌均匀制得糊状，将糊状混合物加入高压反应釜中，在2.0MPa，140℃条件下反应80分钟，反应结束后即可制得改性聚乙烯；
（2）可降解改性聚乙烯塑料的制备：按重量份计，称取改性聚乙烯 65份、聚乙烯醇 22份、淀粉 22份、过氧化二异丙苯 7份，γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅氧烷5份，十八烷酰胺 6份和乙二醇 32份，采用塑料高速搅拌机，在转速740r/min，温度25℃的条件下搅拌18分钟，使其充分混合均匀，之后在双螺杆挤出机中混炼，所述双螺杆挤出机螺杆区域的预热温度为280℃，螺杆转速为360r/min，得到可降解改性聚乙烯塑料。
将上述实施例1-5制备得到的可降解改性聚乙烯塑料进行检测，检测温度为80℃，其中，降解率的检测是采用堆肥法，弯曲强度的测试标准为GB9341，拉伸强度的测试标准为GB11040，热变形温度的测试标准为GB1634。具体结果如表1所示：
弯曲强度/MPa 拉伸强度/MPa 热变形温度/℃ 耐水性 150天降解率/%
实施例1 210 192 189 强 110
实施例2 215 210 192 强 112
实施例3 218 205 183 强 115
实施例4 213 208 200 强 108
实施例5 220 214 205 强 120
由表1可以看出，本发明制备的可降解改性聚乙烯塑料的拉伸强度可高达192-214MPa，弯曲强度高达210-220MPa，具有良好的机械性能，并且其热变形温度高达183-205℃，具有优良的耐热性能，另外，其耐水性和可降解性能也十分优异。
以上对本发明创造实施所提供的一种包装用可降解改性聚乙烯塑料及其制备方法进行了详细的介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明创造实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明创造的限制。

Claims (6)

1.一种包装用可降解改性聚乙烯塑料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）改性聚乙烯的制备：按重量份计，称取聚乙烯 30-50份、EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物) 6-10份、羟丙基纤维素 8-12份、戊二醛 2-5份、普鲁兰多糖 3-6份和改姓淀粉 10-15份加入到体积分数为15-25%的甘油水溶液中，其中甘油水溶液为35-45份；在温度为60℃-80℃, pH为8.0-9.0的条件下搅拌均匀制得糊状，将糊状混合物加入高压反应釜中，在1.2-2. 5MPa，110-150℃条件下反应60-90分钟，反应结束后即可制得改性聚乙烯；
（2）可降解改性聚乙烯塑料的制备：按重量份计，称取改性聚乙烯 50-70份、聚乙烯醇 15-25份、淀粉 15-25份、过氧化二异丙苯 5-8份、硅烷偶联剂 4-6份、十八烷酰胺 3-7份和乙二醇 25-35份，采用塑料高速搅拌机，在转速600r/min-800r/min，温度15-30℃的条件下搅拌10-20分钟，使其充分混合均匀，之后在双螺杆挤出机中混炼，所述双螺杆挤出机螺杆区域的预热温度为200-300℃，螺杆转速为250-400r/min，得到可降解改性聚乙烯塑料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（1）中，按重量份计，称取聚乙烯 35-45份、EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物) 7-9份、羟丙基纤维素 9-11份、戊二醛 3-4份、普鲁兰多糖 4-5份和改姓淀粉 12-14份加入到体积分数为18-22%的甘油水溶液中，其中甘油水溶液为38-42份；在温度为65℃-75℃, pH为8.2-8.6的条件下搅拌均匀制得糊状，将糊状混合物加入高压反应釜中，在1.5-2.0 MPa，120-140℃条件下反应70-80分钟，反应结束后即可制得改性聚乙烯。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（2）中，按重量份计，称取改性聚乙烯 55-65份、聚乙烯醇 18-22份、淀粉 18-22份、过氧化二异丙苯 6-8份、硅烷偶联剂 4-6份、十八烷酰胺 4-6份和乙二醇 28-32份，采用塑料高速搅拌机，在转速650r/min-750r/min，温度18-25℃的条件下搅拌12-18分钟，使其充分混合均匀，之后在双螺杆挤出机中混炼，所述双螺杆挤出机螺杆区域的预热温度为220-260℃，螺杆转速为280-360r/min，得到可降解改性聚乙烯塑料。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述改性淀粉的制备方法为：将淀粉60-85重量份、丙三醇15-25重量份和水5-10重量份加入高速混合机进行充分混合、湿润，进行10-30分钟改性即得。
5.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂为γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅氧烷。
6.一种权利要求1-5任一项所述方法制备得到的包装用可降解改性聚乙烯塑料。
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