CN106496967B - 一种高阻隔可降解包装材料及其制备方法 - Google Patents

一种高阻隔可降解包装材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种高阻隔可降解包装材料及其制备方法。由以下步骤制备而成：（1）将聚2,6‑萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸亚丙酯、聚己内酯、石油树脂、乙烯‑乙烯醇共聚物、钠基蒙脱土、纳米二氧化钛、甲壳素和羟丙基甲基纤维素混合，用高速搅拌机搅拌；（2）加入芥酸酰胺、硬脂酸正丁酯、蓖麻油和丙三醇，继续用高速搅拌机搅拌；（3）装入双螺杆挤出机中进行挤出造粒。（4）冷却后经吹塑机吹塑成型。本发明的一种高阻隔可降解包装材料具有较好的力学性能，阻隔性能卓越，同时具有良好的降解性能，绿色环保。

Description

一种高阻隔可降解包装材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及包装材料领域，具体涉及一种高阻隔可降解包装材料及其制备方法。
背景技术
随着社会的发展和人们生活水平的提高，产品的分类越来越细，对于产品的包装不仅局限在保护产品的基本功能上，而是要根据产品的特点和市场的需求，朝视觉化和功能化方向发展。近年来，随着技术的进步，包装材料的功能化发展趋势日渐明显，高要求、高技术含量的包装材料正成为许多企业的支柱产业和研发目标，其包装功能是多样的，除最基本的要求外，通过原材料、助剂或工艺的调整使包装材料具有某些特殊的功能，高阻隔性就是其中一种。高阻隔性材料主要用于对食品、药品的包装，要求具有高阻湿性和阻氧性，还要求材料兼具较好的拉伸强度，不与内装物品发生任何化学反应，确保物品安全。同时，近年来由于包装材料的大量使用，其中大多数为难降解材料，而导致环境的严重破坏，因此在开发功能性包装材料的基础上，考虑其降解性，研究开发出应用范围更广泛，包装效果佳且绿色环保的包装材料具有长远的价值和意义。
发明内容
要解决的技术问题：本发明的目的是提供一种高阻隔可降解包装材料，具有较好的力学性能，阻隔性能卓越，同时具有良好的降解性能，绿色环保。
技术方案：一种高阻隔可降解包装材料，由以下成分以重量份制备而成：聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯20-40份、聚碳酸亚丙酯20-50份、聚己内酯10-15份、石油树脂2-5份、乙烯-乙烯醇共聚物10-20份、钠基蒙脱土1-2份、纳米二氧化钛1-3份、甲壳素0.5-1份、羟丙基甲基纤维素2-4份、芥酸酰胺0.1-0.3份、硬脂酸正丁酯0.2-0.5份、蓖麻油0.5-1份、丙三醇2-5份。
进一步优选的，所述的一种高阻隔可降解包装材料，由以下成分以重量份制备而成：聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯25-35份、聚碳酸亚丙酯30-40份、聚己内酯11-14份、石油树脂3-4份、乙烯-乙烯醇共聚物12-18份、钠基蒙脱土1.2-1.7份、纳米二氧化钛1.5-2.5份、甲壳素0.6-0.9份、羟丙基甲基纤维素2.5-3.5份、芥酸酰胺0.15-0.25份、硬脂酸正丁酯0.3-0.4份、蓖麻油0.6-0.9份、丙三醇3-4份。
上述易降解包装材料的制备方法包括以下步骤：
（1） 将聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸亚丙酯、聚己内酯、石油树脂、乙烯-乙烯醇共聚物、钠基蒙脱土、纳米二氧化钛、甲壳素和羟丙基甲基纤维素混合，用高速搅拌机在转速600-800r/min下搅拌3-5分钟；
（2） 加入芥酸酰胺、硬脂酸正丁酯、蓖麻油和丙三醇，继续用高速搅拌机搅拌5-10分钟；
（3） 装入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，各区温度依次为190-200℃、210-220℃、195-210℃，机头温度为190-200℃，螺杆转速为25-40r/min。
（4） 冷却后经吹塑机吹塑成型，温度为200-220℃。
进一步优选的，步骤（1）中转速为650-750r/min，搅拌时间为4分钟。
进一步优选的，步骤（2）中搅拌时间为6-9分钟。
进一步优选的，步骤（3）中各区温度依次为195℃、215℃、200℃，机头温度为195℃，螺杆转速为30-35r/min。
进一步优选的，步骤（4）中温度为210℃。
有益效果：本发明的一种高阻隔可降解包装材料，具有较好的力学性能，其拉伸强度最高可达32.6MPa，其透湿系数、透氧系数和200-400nm波段紫外光透过率分别仅为501g/(cm·s·pa)、0.053×10-15/(cm·s·pa)和0%，具有卓越的阻隔性能，同时其经土壤掩埋法掩埋20天后失重率达到55.1%，具有良好的降解性能，绿色环保。
具体实施方式
实施例1
一种高阻隔可降解包装材料，由以下成分以重量份制备而成：聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯20份、聚碳酸亚丙酯20份、聚己内酯10份、石油树脂2份、乙烯-乙烯醇共聚物10份、钠基蒙脱土1份、纳米二氧化钛1份、甲壳素0.5份、羟丙基甲基纤维素2份、芥酸酰胺0.1份、硬脂酸正丁酯0.2份、蓖麻油0.5份、丙三醇2份。
上述易降解包装材料的制备方法为：
（1） 将聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸亚丙酯、聚己内酯、石油树脂、乙烯-乙烯醇共聚物、钠基蒙脱土、纳米二氧化钛、甲壳素和羟丙基甲基纤维素混合，用高速搅拌机在转速600r/min下搅拌3分钟；
（2） 加入芥酸酰胺、硬脂酸正丁酯、蓖麻油和丙三醇，继续用高速搅拌机搅拌5分钟；
（3） 装入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，各区温度依次为190℃、210℃、195℃，机头温度为190℃，螺杆转速为25r/min。
（4） 冷却后经吹塑机吹塑成型，温度为200℃。
实施例2
一种高阻隔可降解包装材料，由以下成分以重量份制备而成：聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯25份、聚碳酸亚丙酯30份、聚己内酯11份、石油树脂3份、乙烯-乙烯醇共聚物12份、钠基蒙脱土1.2份、纳米二氧化钛1.5份、甲壳素0.6份、羟丙基甲基纤维素2.5份、芥酸酰胺0.15份、硬脂酸正丁酯0.3份、蓖麻油0.6份、丙三醇3份。
上述易降解包装材料的制备方法为：
（1） 将聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸亚丙酯、聚己内酯、石油树脂、乙烯-乙烯醇共聚物、钠基蒙脱土、纳米二氧化钛、甲壳素和羟丙基甲基纤维素混合，用高速搅拌机在转速650r/min下搅拌4分钟；
（2） 加入芥酸酰胺、硬脂酸正丁酯、蓖麻油和丙三醇，继续用高速搅拌机搅拌6分钟；
（3） 装入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，各区温度依次为195℃、215℃、200℃，机头温度为195℃，螺杆转速为30r/min。
（4） 冷却后经吹塑机吹塑成型，温度为210℃。
实施例3
一种高阻隔可降解包装材料，由以下成分以重量份制备而成：聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯30份、聚碳酸亚丙酯35份、聚己内酯12.5份、石油树脂3.5份、乙烯-乙烯醇共聚物15份、钠基蒙脱土1.5份、纳米二氧化钛2份、甲壳素0.75份、羟丙基甲基纤维素3份、芥酸酰胺0.2份、硬脂酸正丁酯0.35份、蓖麻油0.75份、丙三醇3.5份。
上述易降解包装材料的制备方法为：
（1） 将聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸亚丙酯、聚己内酯、石油树脂、乙烯-乙烯醇共聚物、钠基蒙脱土、纳米二氧化钛、甲壳素和羟丙基甲基纤维素混合，用高速搅拌机在转速700r/min下搅拌4分钟；
（2） 加入芥酸酰胺、硬脂酸正丁酯、蓖麻油和丙三醇，继续用高速搅拌机搅拌7分钟；
（3） 装入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，各区温度依次为195℃、215℃、203℃，机头温度为195℃，螺杆转速为33r/min。
（4） 冷却后经吹塑机吹塑成型，温度为210℃。
实施例4
一种高阻隔可降解包装材料，由以下成分以重量份制备而成：聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯35份、聚碳酸亚丙酯40份、聚己内酯14份、石油树脂4份、乙烯-乙烯醇共聚物18份、钠基蒙脱土1.7份、纳米二氧化钛2.5份、甲壳素0.9份、羟丙基甲基纤维素3.5份、芥酸酰胺0.25份、硬脂酸正丁酯0.4份、蓖麻油0.9份、丙三醇4份。
上述易降解包装材料的制备方法为：
（1） 将聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸亚丙酯、聚己内酯、石油树脂、乙烯-乙烯醇共聚物、钠基蒙脱土、纳米二氧化钛、甲壳素和羟丙基甲基纤维素混合，用高速搅拌机在转速750r/min下搅拌4分钟；
（2） 加入芥酸酰胺、硬脂酸正丁酯、蓖麻油和丙三醇，继续用高速搅拌机搅拌9分钟；
（3） 装入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，各区温度依次为195℃、215℃、205℃，机头温度为195℃，螺杆转速为35r/min。
（4） 冷却后经吹塑机吹塑成型，温度为210℃。
实施例5
一种高阻隔可降解包装材料，由以下成分以重量份制备而成：聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯40份、聚碳酸亚丙酯50份、聚己内酯15份、石油树脂5份、乙烯-乙烯醇共聚物20份、钠基蒙脱土2份、纳米二氧化钛3份、甲壳素1份、羟丙基甲基纤维素4份、芥酸酰胺0.3份、硬脂酸正丁酯0.5份、蓖麻油1份、丙三醇5份。
上述易降解包装材料的制备方法为：
（1） 将聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸亚丙酯、聚己内酯、石油树脂、乙烯-乙烯醇共聚物、钠基蒙脱土、纳米二氧化钛、甲壳素和羟丙基甲基纤维素混合，用高速搅拌机在转速800r/min下搅拌5分钟；
（2） 加入芥酸酰胺、硬脂酸正丁酯、蓖麻油和丙三醇，继续用高速搅拌机搅拌10分钟；
（3） 装入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，各区温度依次为200℃、220℃、210℃，机头温度为200℃，螺杆转速为40r/min。
（4） 冷却后经吹塑机吹塑成型，温度为220℃。
对比例1
本实施例与实施例1的区别在于不含有钠基蒙脱土和纳米二氧化钛。具体地说是：
一种高阻隔可降解包装材料，由以下成分以重量份制备而成：聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯20份、聚碳酸亚丙酯20份、聚己内酯10份、石油树脂2份、乙烯-乙烯醇共聚物10份、甲壳素0.5份、羟丙基甲基纤维素2份、芥酸酰胺0.1份、硬脂酸正丁酯0.2份、蓖麻油0.5份、丙三醇2份。
上述易降解包装材料的制备方法为：
（1） 将聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸亚丙酯、聚己内酯、石油树脂、乙烯-乙烯醇共聚物、甲壳素和羟丙基甲基纤维素混合，用高速搅拌机在转速600r/min下搅拌3-5分钟；
（2） 加入芥酸酰胺、硬脂酸正丁酯、蓖麻油和丙三醇，继续用高速搅拌机搅拌5分钟；
（3） 装入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，各区温度依次为190℃、210℃、195℃，机头温度为 190℃，螺杆转速为25r/min。
（4） 冷却后经吹塑机吹塑成型，温度为200℃。
对比例2
本实施例与实施例1的区别在于不含有聚己内酯和乙烯-乙烯醇共聚物，以聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯代替。具体地说是：
一种高阻隔可降解包装材料，由以下成分以重量份制备而成：聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯40份、聚碳酸亚丙酯20份、石油树脂2份、钠基蒙脱土1份、纳米二氧化钛1份、甲壳素0.5份、羟丙基甲基纤维素2份、芥酸酰胺0.1份、硬脂酸正丁酯0.2份、蓖麻油0.5份、丙三醇2份。
上述易降解包装材料的制备方法为：
（1） 将聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸亚丙酯、石油树脂、钠基蒙脱土、纳米二氧化钛、甲壳素和羟丙基甲基纤维素混合，用高速搅拌机在转速600r/min下搅拌3分钟；
（2） 加入芥酸酰胺、硬脂酸正丁酯、蓖麻油和丙三醇，继续用高速搅拌机搅拌5分钟；
（3） 装入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，各区温度依次为190℃、210℃、195℃，机头温度为190℃，螺杆转速为25r/min。
（4） 冷却后经吹塑机吹塑成型，温度为200℃。
本发明的包装材料的力学和阻隔性能及降解性指标见下表，我们可以看到本发明材料具有较好的力学性能，其拉伸强度最高可达32.6MPa，其透湿系数、透氧系数和200-400nm波段紫外光透过率分别仅为501g/(cm·s·pa)、0.053×10-15/(cm·s·pa)和0%，具有卓越的阻隔性能，同时其经土壤掩埋法掩埋20天后失重率达到55.1%，具有良好的降解性能，绿色环保。
表1 高阻隔可降解包装材料的力学和阻隔性能及降解性指标
产品名称 拉伸强度（MPa） 透湿系数（g/(cm·s·pa)） 透氧系数（×10-15/(cm·s·pa)） 200-400nm 波段紫外光透过率（%） 20天失重率（%）
实施例1 32.1 510 0.055 0 54.2
实施例2 32.3 508 0.054 0 54.5
实施例3 32.4 504 0.054 0 54.7
实施例4 32.6 501 0.053 0 55.1
实施例5 32.4 503 0.055 0 54.8
对比例1 27.2 563 0.065 0 52.6
对比例2 28.7 537 0.077 3.2 49.6
注：失重率的测定为采用土壤掩埋法。

Claims (2)

1.一种高阻隔可降解包装材料，其特征在于：由以下成分以重量份制备而成：聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯20-40份、聚碳酸亚丙酯20-50份、聚己内酯10-15份、石油树脂2-5份、乙烯-乙烯醇共聚物10-20份、钠基蒙脱土1-2份、纳米二氧化钛1-3份、甲壳素0.5-1份、羟丙基甲基纤维素2-4份、芥酸酰胺0.1-0.3份、硬脂酸正丁酯0.2-0.5份、蓖麻油0.5-1份、丙三醇2-5份，其制备方法为：
（1）将聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸亚丙酯、聚己内酯、石油树脂、乙烯-乙烯醇共聚物、钠基蒙脱土、纳米二氧化钛、甲壳素和羟丙基甲基纤维素混合，用高速搅拌机在转速600-800r/min下搅拌3-5分钟；
（2）加入芥酸酰胺、硬脂酸正丁酯、蓖麻油和丙三醇，继续用高速搅拌机搅拌5-10分钟；
（3）装入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，各区温度依次为190-200℃、210-220℃、195-210℃，机头温度为 190-200℃，螺杆转速为25-40r/min；
（4）冷却后经吹塑机吹塑成型，温度为200-220℃。
2.根据权利要求1所述的一种高阻隔可降解包装材料，其特征在于：由以下成分以重量份制备而成：聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯25-35份、聚碳酸亚丙酯30-40份、聚己内酯11-14份、石油树脂3-4份、乙烯-乙烯醇共聚物12-18份、钠基蒙脱土1.2-1.7份、纳米二氧化钛1.5-2.5份、甲壳素0.6-0.9份、羟丙基甲基纤维素2.5-3.5份、芥酸酰胺0.15-0.25份、硬脂酸正丁酯0.3-0.4份、蓖麻油0.6-0.9份、丙三醇3-4份。
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