一种辐照交联的可降解淋膜纸及其制备方法与流程

本发明涉及淋膜纸，具体涉及一种辐照交联的可降解淋膜纸及其制备方法。

背景技术：

1、淋膜纸常见于我们的生活，如汉堡包装纸、面包饭团三明治鸡肉卷淋膜纸、蛋糕面包烘焙用纸、一次性食品餐垫防油纸、淋膜防油包装纸、食品包装纸、纸购物袋等。通常，作为一次性用品的淋膜纸在使用后即被丢弃。因其表面涂覆有一层或两层塑料膜，丢弃后不可降解的塑料会大大加重环境的负担，引起一系列的问题。基于此，人们期望采用可完全生物降解的塑料作为涂覆材料，使制得的一次性淋膜纸制品能够在环境中被微生物分解吸收，转化为二氧化碳和水，避免污染环境。

2、另一方面当前的淋膜纸产品也存在防水性能、耐高温性能、结构强度及韧性均相对较差的问题，从而导致当前的淋膜纸产品质量相对较差。基于淋膜纸制备的纸杯等产品使用寿命短、承载能力差且重复利用率不足，从而导致淋膜纸产品使用成本高，并造成了严重的物料浪费及环境污染。而且淋膜的聚乙烯是以不可再生的石油为原料生产，降解时间可达500年以上，导致严重的环境污染。

3、可生物降解高分子材料是指能够在自然的有氧和/或无氧环境中降解的高分子材料，其是作为替代传统塑料以解决传统塑料所造成的环境问题的重要解决方案。可生物降解高分子材料被环境中的微生物作为食物来获取能量而完全消化，材料中的元素经过微生物细胞内发生的生化反应而完全转化为类腐殖质并且对环境无害。

4、专利文献cn109706785a公开了一种可生物降解的淋膜纸板材料及利用其制造耐热食品容器的方法，该淋膜纸板材料主要由90％以上的聚乳酸、交联剂、抗氧剂、其它助剂等组成，通过后制程得到的食品容器辐射交联，提高该制品耐热性；但其中所用树脂均为聚乳酸，材料韧性较差，且与基材粘合力不佳。

5、专利文献cn115284706a公开了一种聚丙烯薄膜纸塑热复合材料，通过eb辐照工序，纸塑热覆膜过程，同时又保持薄膜适宜的柔韧性和薄膜整体厚度的高均匀性；但其中薄膜材料为不可生物降解的聚丙烯材料，对环境污染较大。

6、针对上述现状，迫切需要开发一种全新的可降解淋膜纸，以满足实际使用的需要。

技术实现思路

1、本发明为克服现有技术的不足，提供一种辐照交联的可降解淋膜纸及其制备方法。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

3、本发明的一种辐照交联的可降解淋膜纸，包括基材层和涂覆在所述基材层表面的淋膜层，其特征在于：所述基材层为至少一层原纸，所述原纸为牛皮纸、铜版纸、白卡纸、白板纸中的至少一种，克重为20～300g/m2；所述淋膜层是淋膜母粒通过淋膜设备均匀挤出淋膜而成的，所述淋膜母粒包括以下质量份的组分：可生物降解聚酯100份、交联剂0.1～5份、抗氧剂0.1～5份、纳米无机填料0.2～5份、改性剂1～15份；

4、所述可生物降解聚酯为聚羟基脂肪酸酯pha(例如聚羟基丁酸酯phb和羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯共聚物phbv)、聚丁二酸丁二醇酯(pbs)、聚丁二酸丁二醇/己二酸丁二醇酯共聚物(pbsa)、聚己内酯(pcl)、聚对苯二甲酸丁二醇酯/己二酸丁二醇酯共聚物(pbat)、聚对苯二甲酸丁二醇酯/丁二酸丁二醇酯共聚物(pbst)中的至少一种；在190℃、2.16kg下的熔体流动速率为3～100g/10min；

5、所述交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯、三甲代烯丙基异氰酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三缩水甘油基三聚异氰酸酯中的至少一种；

6、所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种；

7、所述纳米无机填料为滑石粉、云母、碳酸钙、蒙脱土中的一种或多种，目数为5000～30000目；

8、所述改性剂为酒石酸二乙酯、酒石酸正丙酯、酒石酸异丙酯、酒石酸正丁酯、酒石酸异丁酯、酒石酸正戊酯、酒石酸正己酯、酒石酸正辛酯、酒石酸正癸酯、酒石酸二苄酯、酒石酸十二酯等的(d)-或(l)-酒石酸酯系列物中的至少一种；分子结构如下：

9、

10、所述淋膜母粒的制备方法，包括如下步骤：(1)将干燥的所述可生物降解聚酯与所述抗氧剂、纳米无机填料和改性剂在高速搅拌机中混合均匀得到预混物；(2)将所述预混物从主加料口加入双螺杆挤出机中；所述交联剂加热至120℃，采用液体注入方式从侧喂料口加入双螺杆挤出机中；(3)双螺杆挤出机挤出、冷却、切粒，得到淋膜母粒；双螺杆挤出机1区至10区的温度分别为120～190℃。

11、本发明还提供所述的一种辐照交联的可降解淋膜纸的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

12、s1，基材层预处理：将纸张基材进行匀速输送，在输送过程中使纸张基材的湿度含水占比为5％～10％，温度恒定在70℃～100℃；

13、s2，基材层电晕：将完成步骤s1的纸张基材的表面进行电晕处理，得到基材层；

14、s3，淋膜复合：将熔融的淋膜母粒树脂经过淋膜模头被挤出，在所述基材层待淋膜的表面均匀淋膜，冷却，得到半成品淋膜纸；

15、s4辐照：将所述半成品淋膜纸在辐照剂量为30～200kgy的电子束的照射下进行辐照加工，得到所述的辐照交联淋膜纸，此时所述淋膜纸的淋膜层树脂的重均分子量为25万～50万。

16、优选地，所述淋膜模头的缝隙间距为0.2～0.8mm，淋膜层的淋膜温度为100～200℃，淋膜速度为20～100m/min，淋膜量为5～50g/m2。

17、优选地，所述冷却通过冷却辊道进行，所述冷却辊温度0～30℃。

18、所述的辐照交联的可降解淋膜纸应用于隔油汉堡包装纸、面包饭团三明治鸡肉卷淋膜纸、蛋糕面包烘焙用纸、一次性食品餐垫防油纸、淋膜防油包装纸。

19、与现有技术相比，本发明的积极效果是：

20、1、本发明通过辐照淋膜纸，使淋膜层树脂形成一定程度辐照交联，提高了淋膜层的熔体强度、淋膜纸的耐热性，成功解决了生物降解聚酯在现有技术淋膜纸应用中淋膜层强度不高、耐热性能差的问题，同时保持了该材料的可生物降解性能。

21、2、本发明中采用的酒石酸酯类改性剂，具有可完全生物降解性，是一种生物基高分子材料，不会影响本发名淋膜纸的整体生物分解率；且可以通过降低淋膜树脂粘度，更快地使之与纳米无机填料分散相容，使得加工过程实现更低的功率需求、加工过程中产生更少的热量、获得更好的流动性，改进和增强淋膜树脂的粘性及与纸张的粘合强度；保持淋膜层完整性并避免膜层树脂中的孔和裂缝；提升淋膜层的柔韧性。

22、3、本发明通过淋膜和辐照交联串联工艺，实现了辐照交联的可降解淋膜纸的连续化制备，在材料可生物降解的基础上，赋予了比现有技术更好的耐热、耐穿刺、热封强度等特性。

技术特征：

1.一种辐照交联的可降解淋膜纸，包括基材层和涂覆在所述基材层表面的淋膜层，其特征在于，所述基材层为至少一层原纸，所述原纸为牛皮纸、铜版纸、白卡纸、白板纸中的至少一种，克重为20～300g/m2；所述淋膜层是由淋膜母粒通过淋膜设备均匀挤出淋膜而成的，所述淋膜母粒包括以下质量份的组分：可生物降解聚酯100份、交联剂0.1～5份、抗氧剂0.1～5份、纳米无机填料0.2～5份、改性剂1～15份。

2.根据权利要求1所述的辐照交联的可降解淋膜纸，其特征在于，所述可生物降解聚酯为聚羟基脂肪酸酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚丁二酸丁二醇/己二酸丁二醇酯共聚物、聚己内酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯/己二酸丁二醇酯共聚物、或聚对苯二甲酸丁二醇酯/丁二酸丁二醇酯共聚物中的至少一种；在190℃、2.16kg下的熔体流动速率为3～100g/10min。

3.根据权利要求1所述的辐照交联的可降解淋膜纸，其特征在于，所述交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯、三甲代烯丙基异氰酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三缩水甘油基三聚异氰酸酯中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的辐照交联的可降解淋膜纸，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种；所述纳米无机填料为滑石粉、云母、碳酸钙、蒙脱土中的一种或多种，目数为5000～30000目。

5.根据权利要求1所述的辐照交联的可降解淋膜纸，其特征在于，所述改性剂为酒石酸二乙酯、酒石酸正丙酯、酒石酸异丙酯、酒石酸正丁酯、酒石酸异丁酯、酒石酸正戊酯、酒石酸正己酯、酒石酸正辛酯、酒石酸正癸酯、酒石酸二苄酯、酒石酸十二酯等的（d）-或（l）-酒石酸酯系列物中的至少一种。

6.根据权利要求1～5任一所述的辐照交联的可降解淋膜纸，其特征在于，所述淋膜母粒的制备方法，包括如下步骤：（1）将干燥的所述可生物降解聚酯与所述抗氧剂、纳米无机填料和改性剂在高速搅拌机中混合均匀得到预混物；（2）将所述预混物从主加料口加入双螺杆挤出机中；所述交联剂加热至120℃，采用液体注入方式从侧喂料口加入双螺杆挤出机中；（3）双螺杆挤出机挤出、冷却、切粒，得到淋膜母粒；双螺杆挤出机1区至10区的温度分别为120～190℃。

7.根据权利要求1～5任一所述的辐照交联的可降解淋膜纸的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

8. 根据权利要求7所述的辐照交联的可降解淋膜纸的制备方法，其特征在于，所述淋膜模头的缝隙间距为0.2～0.8mm，淋膜层的淋膜温度为100～200℃，淋膜速度为20～100m/min，淋膜量为5～50 g/m2。

9.根据权利要求7所述的辐照交联的可降解淋膜纸的制备方法，其特征在于，所述冷却通过冷却辊道进行，所述冷却辊温度0～30℃。

技术总结
本发明公开了一种辐照交联的可降解淋膜纸及其制备方法，包括基材层和涂覆在所述基材层表面的淋膜层，基材层为至少一层原纸，原纸为牛皮纸、铜版纸、白卡纸、白板纸中的至少一种，克重为20～300g/m<supgt;2</supgt;；淋膜层是由淋膜母粒通过淋膜设备均匀挤出淋膜而成的，淋膜母粒包括以下质量份的组分：可生物降解聚酯100份、交联剂0.1～5份、抗氧剂0.1～5份、纳米无机填料0.2～5份、改性剂1～15份。本发明通过淋膜和辐照交联串联工艺，实现了辐照交联的可降解淋膜纸的连续化制备，在材料可生物降解的基础上，赋予了比现有技术更好的耐热、耐穿刺、热封强度等特性。

技术研发人员：刘念平,李双武,聂智军,陈永波,张磊,王海华,黄瑞杰,黄原
受保护的技术使用者：中广核俊尔（上海）新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16