发布时间:2024-09-17
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1.本发明涉及可降解发泡材料技术领域,尤其是涉及一种可降解发泡包装材料及其制备方法。
2.在现有技术中,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,而生物可降解材料在短时间内降解而不会给环境带来污染,采用生物可降解材料来制备发泡材料近几年来逐渐受到重视。但生物可降解塑料产业化较晚,成本高昂,进而限制了其商业化应用。
3.申请号为:4 .6的中国发明专利公开了一种可降解发泡包装材料及其制备方法,包括以下重量份数的原料:可降解树脂10-20份、聚乙烯20-30份、植物纤维40-55份、发泡剂2-4份、膨润土10-12份、增塑剂3-5份、光稳定剂4-6份、抗氧化剂2-5份、润滑剂1-3份。然而该种可降解发泡包装材料及其制备方法中的发泡剂为现有的单一化学发泡剂,其具有一定毒性,会将刺激性物质释放或残留于材料中,无法应用于食品包装材料,应用领域较为单一,其组分复杂,材料整体组成成分的成本较高,加工工序较为复杂低效,其组分中的光稳定剂、抗氧化剂以及润滑剂可能会污染环境,不符合低碳环保要求。
5.为实现上述目的,本发明提出的技术方案是:一种可降解发泡包装材料,包括以下重量份数的原料:聚丙烯
3-5份;其中,发泡剂为聚合物与挥发性膨胀剂的混合物;其中,植物纤维为由至少三种生物基组分组成的混合植物纤维。
6.所述发泡剂中的聚合物为聚合性单体聚合而成,所述的聚合性单体为丙烯腈、甲基丙烯腈、甲基丙烯酸中的至少一种。
7.所述发泡剂中的挥发性膨胀剂为正戊烷、异戊烷、新戊烷和石油醚中的至少一种。
8.所述植物纤维为玉米淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉、改性淀粉、木质纤维、秸秆纤维中的至少三种,且三种生物基组分的比例为1∶3∶3。
10.所述胶黏剂为纤维素酯、聚乙烯醇、基丙烯酸酯、聚酰胺中的至少一种。
11.一种可降解发泡包装材料的制备方法,包括以下步骤:a、按照重量份数比称取各原料组分加入混合机中常温混合均匀,得到混合原料;b、将混合原料加入螺杆挤出机中分段挤出造粒,得到发泡母粒;c、对发泡母粒进行发泡成型,得到可降解发泡材料。
12.步骤a中,混合时间为10-20分钟,转速为500-700转/分钟。
13.步骤b中,所述料仓从输入段到挤出段分为六段区域,每段区域的温度高于前一段区域的温度,且每段区域的温度位于100-170℃之间,螺杆转速为70-100转/分钟。
14.步骤c中,发泡母粒在热压温度为100-130℃,压力为2-3mpa条件下发泡成型,其发泡时间为30-50分钟。
15.本发明的有益效果是:由聚合物与挥发性膨胀剂组成的发泡剂,其在反应过程中无刺激性物质释放或残留于材料中,可应用于食品包装材料,应用领域广泛,其组分简单,显著提高了包装材料的耐磨性以及韧性,简化了加工工序,降低了材料加工难度,可直接加工成品,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、食品包装及工业品缓冲包装材料,符合低碳环保要求。
17.下面结合附图对本发明作进一步详细描述,实施例一:一种可降解发泡包装材料,包括以下重量份数的原料:聚丙烯
19.其中,滑石粉可以改善发泡包装的刚性、改善塑料制品尺寸稳定性、改善强度,同时降低了原料成本。
22.发泡剂中的聚合物为聚合性单体聚合而成,聚合性单体为丙烯腈、甲基丙烯腈、甲基丙烯酸中的至少一种。
23.发泡剂中的挥发性膨胀剂为正戊烷、异戊烷、新戊烷和石油醚中的至少一种。
24.植物纤维为玉米淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉、改性淀粉、木质纤维、秸秆纤维中的至少三种,且三种生物基组分的比例为1∶3∶3,三种组分至少包含木质纤维或秸秆纤维,其中,淀粉类组分的长度较短,加入木质纤维或者秸秆纤维提高了复合植物纤维的柔软性和纤维间的结合力。
26.胶黏剂为纤维素酯、聚乙烯醇、基丙烯酸酯、聚酰胺中的至少一种,其中,加入胶黏剂会使发泡材料的孔径缩小,孔泡密度增大,得到的发泡材料结构稳定。
27.一种可降解发泡包装材料的制备方法,包括以下步骤:a、按照重量份数比称取各原料组分加入混合机中常温混合均匀,得到混合原料;b、将混合原料加入螺杆挤出机中分段挤出造粒得到发泡母粒;c、对发泡母粒进行发泡成型,得到可降解发泡材料。
29.步骤b中,料仓从输入段到挤出段分为六段区域,每段区域的温度高于前一段区域的温度,且每段区域的温度位于100之间,螺杆转速为70转/分钟。
30.步骤c中,发泡母粒在热压温度为100℃,压力为2mpa条件下发泡成型,其发泡时间为30分钟,本发明制备方法流程图如图1所示。
31.其中,采用本方法制备发泡母粒的过程中,可以通过调节其泡孔大小可控制材料发泡的倍率,以适应产品的不同功能用途。
32.实施例二一种可降解发泡包装材料及其制备方法,包括以下重量份数的原料:聚丙烯
4份;其中,发泡剂为聚合物与挥发性膨胀剂的混合物;其中,植物纤维为由至少三种生物基组分组成的混合植物纤维。
33.发泡剂中的聚合物为聚合性单体聚合而成,的聚合性单体为丙烯腈、甲基丙烯腈、甲基丙烯酸中的至少一种。
34.发泡剂中的挥发性膨胀剂为正戊烷、异戊烷、新戊烷和石油醚中的至少一种。
35.植物纤维为玉米淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉、改性淀粉、木质纤维、秸秆纤维中的至少三种,且三种生物基组分的比例为1∶3∶3,三种组分至少包含木质纤维或秸秆纤维。
38.一种可降解发泡包装材料的制备方法,包括以下步骤:a、按照重量份数比称取各原料组分加入混合机中常温混合均匀,得到混合原料;b、将混合原料加入螺杆挤出机中分段挤出造粒得到发泡母粒;c、对发泡母粒进行发泡成型,得到可降解发泡材料。
40.步骤b中,料仓从输入段到挤出段分为六段区域,每段区域的温度高于前一段区域的温度,且每段区域的温度位于135℃之间,螺杆转速为85转/分钟。
41.步骤c中,发泡母粒在热压温度为115℃,压力为2.5mpa条件下发泡成型。
42.实施例三:一种可降解发泡包装材料及其制备方法,包括以下重量份数的原料:聚丙烯
5份;其中,发泡剂为聚合物与挥发性膨胀剂的混合物;其中,植物纤维为由至少三种生物基组分组成的混合植物纤维。
43.发泡剂中的聚合物为聚合性单体聚合而成,的聚合性单体为丙烯腈、甲基丙烯腈、甲基丙烯酸中的至少一种。
44.发泡剂中的挥发性膨胀剂为正戊烷、异戊烷、新戊烷和石油醚中的至少一种。
45.植物纤维为玉米淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉、改性淀粉、木质纤维、秸秆纤维中的至少三种,且三种生物基组分的比例为1∶3∶3,三种组分至少包含木质纤维或秸秆纤维。
48.一种可降解发泡包装材料的制备方法,包括以下步骤:a、按照重量份数比称取各原料组分加入混合机中常温混合均匀,得到混合原M6米乐平台料;b、将混合原料加入螺杆挤出机中分段挤出造粒得到发泡母粒;c、对发泡母粒进行发泡成型,得到可降解发泡材料。
50.步骤b中,料仓从输入段到挤出段分为六段区域,每段区域的温度高于前一段区域的温度,且每段区域的温度位于170℃之间,螺杆转速为100转/分钟。
51.步骤c中,发泡母粒在热压温度为130℃,压力为3mpa条件下发泡成型。
52.其中,下表给出了实施例一至三制得的可降解发泡包装材料的性能测试结果。
53.表1:性能测试结果项目实施例一实施例二实施例三密度(g/cm3)0.960.920.88拉伸强度(mp)464342断裂伸长率3.6%3.3%3.2%
冲击强度kj/m23.23.02.9其中,实验结果说明,在聚乳酸中添加由聚合物与挥发性膨胀剂组成的混合发泡剂,可有效降低发泡材料制品的密度,且仍然保持良好的力学性能,而且根据混合发泡剂可以明确得到的发泡颗粒生物可降解、可发泡、无毒环保、加工工艺简便,从表格中的数据可以知道混合发泡剂在此基础上能保持塑料良好的力学性能。
54.其中,通过将本制备方法制备的发泡材料与传统采用单一组分的植物纤维所制得的发泡材料进行对比,可以发现,本技术方案采用混合植物纤维制得的发泡材料,其泡孔孔径规则,抗拉伸强度高,结构稳定。
55.本发明的有益效果是由聚合物与挥发性膨胀剂组成的发泡剂,其在反应过程中无刺激性物质释放或残留于材料中,可应用于食品包装材料,应用领域广泛,其组分简单,显著提高了包装材料的耐磨性以及韧性,简化了加工工序,降低了材料加工难度,可直接加工成品,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、食品包装及工业品缓冲包装材料,符合低碳环保要求。
56.以上对本发明的一个实施例进行了详细说明,但内容仅为本发明的较佳实施例,不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等,均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
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