本发明涉及包装材料领域，具体涉及一种阻燃可降解纳米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，阻燃性就是其中一种。一般包装材料中含有的碳和氢原子是一种易燃材料，在遇热源、明火等条件下容易起火进而引起火灾，对人们的生命财产造成巨大的损失，因此，对于某些特殊用途或有需要产品，包装材料的阻燃性至关重要。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，因此在开发阻燃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，阻燃效果佳且绿色环保的包装材料具有长远的价值和意义。
技术实现要素：
要解决的技术问题：本发明的目的是提供一种阻燃可降解纳米包装材料，具有很好的力学性能和抗冲击性能，同时阻燃性能卓越，降解性能良好，绿色环保。
技术方案：一种阻燃可降解纳米包装材料，由以下成分以重量份制备而成：马来酸酐接枝聚丁二酸丁二醇酯30-50份、乙烯-醋酸乙烯酯20-40份、醋酸纤维素5-10份、马蔺根纤维10-20份、木棉纤维15-25份、纳米氧化锌1-3份、纳米硼酸锌1-2份、有机蒙脱土0.5-1份、微胶囊化红磷0.4-0.8份、正硅酸乙酯1-1.5份、乙烯基三乙氧基硅烷1-3份、γ-氨丙基三甲氧基硅烷1-2份、乙酸乙酯50-70份。
进一步优选的，所述的一种阻燃可降解纳米包装材料，由以下成分以重量份制备而成：马来酸酐接枝聚丁二酸丁二醇酯35-45份、乙烯-醋酸乙烯酯25-35份、醋酸纤维素6-9份、马蔺根纤维12-18份、木棉纤维17-23份、纳米氧化锌1.5-2.5份、纳米硼酸锌1.2-1.8份、有机蒙脱土0.6-0.9份、微胶囊化红磷0.5-0.7份、正硅酸乙酯1.2-1.4份、乙烯基三乙氧基硅烷1.5-2.5份、γ-氨丙基三甲氧基硅烷1.3-1.7份、乙酸乙酯55-65份。
上述易降解包装材料的制备方法包括以下步骤：
（1） 将木棉纤维和马蔺根纤维混合，用粉碎机粉碎后过100目筛；
（2） 加入乙烯基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷和乙酸乙酯，在转速200-300r/min下搅拌5-7小时；
（3） 过滤，清洗后放入烘箱中在温度80-90℃下烘干；
（4） 加入马来酸酐接枝聚丁二酸丁二醇酯、乙烯-醋酸乙烯酯、纳米氧化锌、醋酸纤维素、纳米硼酸锌、有机蒙脱土、微胶囊化红磷和正硅酸乙酯，转移至高速混合机中在转速1500-2000r/min下混合搅拌15-20分钟；
（5） 加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，各区温度为170-180℃，机头温度为160-170℃，转速为30-40r/min；
（6） 经注塑机注塑成型即得，注塑成型温度为175-180℃、压力为40-50 KPa、速度为30-40mm/s。
进一步优选的，步骤（2）中转速为250r/min，搅拌时间为6小时。
进一步优选的，步骤（4）中转速为1600-1900r/min，搅拌时间为16-19分钟。
进一步优选的，步骤（5）中各区温度为175℃，机头温度为165℃，螺杆转速为35r/min。
进一步优选的，步骤（6）中注塑温度为176-179℃，压力为45KPa，速度为35mm/s。
有益效果：本发明的一种阻燃可降解纳米包装材料，具有很好的力学性能，其拉伸强度和断裂伸长率分别最高可达34.8MPa和14.6%，冲击强度为7.0KJ/m2，抗冲击性能佳。同时其氧指数高达28.5%，垂直燃烧等级UL-94也都也都达到了V-0级，具有卓越的阻燃性能，另外其经土壤掩埋法掩埋6个月后失重率达到55.5%，具有良好的降解性能，绿色环保。
具体实施方式
实施例1
一种阻燃可降解纳米包装材料，由以下成分以重量份制备而成：马来酸酐接枝聚丁二酸丁二醇酯30份、乙烯-醋酸乙烯酯20份、醋酸纤维素5份、马蔺根纤维10份、木棉纤维15份、纳米氧化锌1份、纳米硼酸锌1份、有机蒙脱土0.5份、微胶囊化红磷0.4份、正硅酸乙酯1份、乙烯基三乙氧基硅烷1份、γ-氨丙基三甲氧基硅烷1-2份、乙酸乙酯50份。
上述易降解包装材料的制备方法为：
（1） 将木棉纤维和马蔺根纤维混合，用粉碎机粉碎后过100目筛；
（2） 加入乙烯基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷和乙酸乙酯，在转速200r/min下搅拌5小时；
（3） 过滤，清洗后放入烘箱中在温度80℃下烘干；
（4） 加入马来酸酐接枝聚丁二酸丁二醇酯、乙烯-醋酸乙烯酯、纳米氧化锌、醋酸纤维素、纳米硼酸锌、有机蒙脱土、微胶囊化红磷和正硅酸乙酯，转移至高速混合机中在转速1500r/min下混合搅拌15分钟；
（5） 加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，各区温度为170℃，机头温度为160℃，转速为30r/min；
（6） 经注塑机注塑成型即得，注塑成型温度为175℃、压力为40 KPa、速度为30mm/s。
实施例2
一种阻燃可降解纳米包装材料，由以下成分以重量份制备而成：马来酸酐接枝聚丁二酸丁二醇酯35份、乙烯-醋酸乙烯酯25份、醋酸纤维素6份、马蔺根纤维12份、木棉纤维17份、纳米氧化锌1.5份、纳米硼酸锌1.2份、有机蒙脱土0.6份、微胶囊化红磷0.5份、正硅酸乙酯1.2份、乙烯基三乙氧基硅烷1.5份、γ-氨丙基三甲氧基硅烷1.3份、乙酸乙酯55份。
上述易降解包装材料的制备方法为：
（1） 将木棉纤维和马蔺根纤维混合，用粉碎机粉碎后过100目筛；
（2） 加入乙烯基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷和乙酸乙酯，在转速220r/min下搅拌5.5小时；
（3） 过滤，清洗后放入烘箱中在温度85℃下烘干；
（4） 加入马来酸酐接枝聚丁二酸丁二醇酯、乙烯-醋酸乙烯酯、纳米氧化锌、醋酸纤维素、纳米硼酸锌、有机蒙脱土、微胶囊化红磷和正硅酸乙酯，转移至高速混合机中在转速1600r/min下混合搅拌16分钟；
（5） 加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，各区温度为175℃，机头温度为165℃，转速为35r/min；
（6） 经注塑机注塑成型即得，注塑成型温度为176℃、压力为45 KPa、速度为35mm/s。
实施例3
一种阻燃可降解纳米包装材料，由以下成分以重量份制备而成：马来酸酐接枝聚丁二酸丁二醇酯40份、乙烯-醋酸乙烯酯30份、醋酸纤维素7.5份、马蔺根纤维15份、木棉纤维20份、纳米氧化锌2份、纳米硼酸锌1.5份、有机蒙脱土0.75份、微胶囊化红磷0.6份、正硅酸乙酯1.25份、乙烯基三乙氧基硅烷2份、γ-氨丙基三甲氧基硅烷1.5份、乙酸乙酯60份。
上述易降解包装材料的制备方法为：
（1） 将木棉纤维和马蔺根纤维混合，用粉碎机粉碎后过100目筛；
（2） 加入乙烯基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷和乙酸乙酯，在转速250r/min下搅拌6小时；
（3） 过滤，清洗后放入烘箱中在温度85℃下烘干；
（4） 加入马来酸酐接枝聚丁二酸丁二醇酯、乙烯-醋酸乙烯酯、纳米氧化锌、醋酸纤维素、纳米硼酸锌、有机蒙脱土、微胶囊化红磷和正硅酸乙酯，转移至高速混合机中在转速1750r/min下混合搅拌17分钟；
（5） 加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，各区温度为175℃，机头温度为165℃，转速为35r/min；
（6） 经注塑机注塑成型即得，注塑成型温度为177℃、压力为45 KPa、速度为35mm/s。
实施例4
一种阻燃可降解纳米包装材料，由以下成分以重量份制备而成：马来酸酐接枝聚丁二酸丁二醇酯45份、乙烯-醋酸乙烯酯35份、醋酸纤维素9份、马蔺根纤维18份、木棉纤维23份、纳米氧化锌2.5份、纳米硼酸锌1.8份、有机蒙脱土0.9份、微胶囊化红磷0.7份、正硅酸乙酯1.4份、乙烯基三乙氧基硅烷2.5份、γ-氨丙基三甲氧基硅烷1.7份、乙酸乙酯65份。
上述易降解包装材料的制备方法为：
（1） 将木棉纤维和马蔺根纤维混合，用粉碎机粉碎后过100目筛；
（2） 加入乙烯基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷和乙酸乙酯，在转速280r/min下搅拌6.5小时；
（3） 过滤，清洗后放入烘箱中在温度85℃下烘干；
（4） 加入马来酸酐接枝聚丁二酸丁二醇酯、乙烯-醋酸乙烯酯、纳米氧化锌、醋酸纤维素、纳米硼酸锌、有机蒙脱土、微胶囊化红磷和正硅酸乙酯，转移至高速混合机中在转速1900r/min下混合搅拌19分钟；
（5） 加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，各区温度为175℃，机头温度为165℃，转速为35r/min；
（6） 经注塑机注塑成型即得，注塑成型温度为179℃、压力为45 KPa、速度为35mm/s。
实施例5
一种阻燃可降解纳米包装材料，由以下成分以重量份制备而成：马来酸酐接枝聚丁二酸丁二醇酯50份、乙烯-醋酸乙烯酯40份、醋酸纤维素10份、马蔺根纤维20份、木棉纤维25份、纳米氧化锌3份、纳米硼酸锌2份、有机蒙脱土1份、微胶囊化红磷0.8份、正硅酸乙酯1.5份、乙烯基三乙氧基硅烷3份、γ-氨丙基三甲氧基硅烷2份、乙酸乙酯70份。
上述易降解包装材料的制备方法为：
（1） 将木棉纤维和马蔺根纤维混合，用粉碎机粉碎后过100目筛；
（2） 加入乙烯基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷和乙酸乙酯，在转速300r/min下搅拌7小时；
（3） 过滤，清洗后放入烘箱中在温度90℃下烘干；
（4） 加入马来酸酐接枝聚丁二酸丁二醇酯、乙烯-醋酸乙烯酯、纳米氧化锌、醋酸纤维素、纳米硼酸锌、有机蒙脱土、微胶囊化红磷和正硅酸乙酯，转移至高速混合机中在转速2000r/min下混合搅拌20分钟；
（5） 加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，各区温度为180℃，机头温度为170℃，转速为40r/min；
（6） 经注塑机注塑成型即得，注塑成型温度为180℃、压力为50 KPa、速度为40mm/s。
对比例1
本实施例与实施例5的区别在于不含有纳米氧化锌和纳米硼酸锌。具体地说是：
一种阻燃可降解纳米包装材料，由以下成分以重量份制备而成：马来酸酐接枝聚丁二酸丁二醇酯50份、乙烯-醋酸乙烯酯40份、醋酸纤维素10份、马蔺根纤维20份、木棉纤维25份、有机蒙脱土1份、微胶囊化红磷0.8份、正硅酸乙酯1.5份、乙烯基三乙氧基硅烷3份、γ-氨丙基三甲氧基硅烷2份、乙酸乙酯70份。
上述易降解包装材料的制备方法为：
（1） 将木棉纤维和马蔺根纤维混合，用粉碎机粉碎后过100目筛；
（2） 加入乙烯基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷和乙酸乙酯，在转速300r/min下搅拌7小时；
（3） 过滤，清洗后放入烘箱中在温度90℃下烘干；
（4） 加入马来酸酐接枝聚丁二酸丁二醇酯、乙烯-醋酸乙烯酯、醋酸纤维素、有机蒙脱土、微胶囊化红磷和正硅酸乙酯，转移至高速混合机中在转速2000r/min下混合搅拌20分钟；
（5） 加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，各区温度为180℃，机头温度为170℃，转速为40r/min；
（6） 经注塑机注塑成型即得，注塑成型温度为180℃、压力为50 KPa、速度为40mm/s。
本发明的包装材料的各项性能指标见下表，我们可以看到本发明材料具有很好的力学性能，其拉伸强度和断裂伸长率分别最高可达34.8MPa和14.6%，冲击强度为7.0KJ/m2，抗冲击性能佳。同时其氧指数高达28.5%，垂直燃烧等级UL-94也都也都达到了V-0级，具有卓越的阻燃性能，另外其经土壤掩埋法掩埋6个月后失重率达到55.5%，具有良好的降解性能，绿色环保。
表1 阻燃可降解纳米包装材料的各项性能指标
注：失重率的测定为采用土壤掩埋法。