1.本技术涉及可降解包装袋的制备领域，更具体地说，它涉及一种高强度可降解包装袋及其制备方法。
背景技术：
2.包装袋是用于包装各种用品的袋子，使得货物在生产运输过程中更易流通，广泛用于日常生活和工业生产中；随着我国国民经济的不断发展，居民的购买力也不断提升，塑料包装袋的使用频率也越来越高。现有的塑料包装袋的制备原料通常采用聚乙烯、聚丙烯等材质，这些材质不易降解，易造成环境污染，因此现在国家提倡采用可降解材质制备包装袋，例如聚乳酸，制备的可降解包装袋使用后埋于地下，被自然界中存在的微生物分解，最终被无机化成为自然界中碳素循环的一个组成部分，这样不仅不会对环境造成影响，还会成为植物和农作物的肥料，促进植物生长。
3.针对上述技术方案，发明人认为：聚乳酸作为现有的可降解包装袋制备的常用原料，但是聚乳酸制备的可降解包装袋的强度有待提高。
技术实现要素：
4.为了提高制备的可降解包装袋的强度，本技术提供一种高强度可降解包装袋及其制备方法。
5.本技术提供的一种高强度可降解包装袋，采用如下的技术方案：一种高强度可降解包装袋，主要由如下重量份数的原料制成：母料60-80份、包装袋增强剂30-40份、填充剂20-25份、抗氧化剂5-8份；所述母料由聚乳酸、聚己内酯预聚体按照质量比(3-4):(1-2)组成；所述聚己内酯预聚体的制备方法包括如下步骤：将聚己内酯进行脱水，然后将聚己内酯与1,6-己二异氰酸酯在惰性气氛下于80-90℃下反应2-3h，即得；所述聚己内酯与1,6-己二异氰酸酯的质量比为1:(2.3-2.6)。
6.通过采用上述技术方案，聚乳酸具有良好的可降解性，同时也具有良好的延展度，适合用来制备塑料包装袋，但是聚乳酸的质脆，韧性较差，导致制备的塑料包装袋的强度较差；聚己内酯是一种半结晶性聚合物，也具有优良的生物降解性能，与聚乳酸相比，聚己内酯具有良好的韧性，但是聚己内酯和聚乳酸的相容性较差；通过将聚己内酯与1,6-己二异氰酸酯通过预聚反应制得聚己内酯预聚体，提高聚己内酯的分子量，同时使聚己内酯预聚体的端部含有活性很高的-nco基团，-nco基团易与聚乳酸端部的羟基发生反应，还可以与羧基基团发生反应，通过预聚反应，使得聚己内酯与聚乳酸的相容性提高；聚乳酸和聚己内酯预聚体混合反应后，使得聚乳酸的分子链增长，分子量提高，进而提高制备的包装袋的强度，同时也使得包装袋具有良好的韧性；本技术所用惰性气体为氮气。
7.优选的，所述包装袋增强剂由竹粉和剑麻纤维按照质量比(2-4):(1-2)组成。
8.通过采用上述技术方案，由于剑麻纤维质地较为粗硬、强度好，同时也耐腐蚀、耐盐碱和低温，色泽洁白富有光泽，添加进包装袋内，在提高包装袋的强度的同时也不易对包
装袋造成染色；竹粉具有价廉质轻，比强度高的优良特性，且可自然降解，同时竹粉的质感较为柔软，韧性和回弹性强，但是竹粉的强度不如剑麻纤维，通过竹粉和剑麻纤维进行混合制备成包装袋增强剂，使得制备的包装袋的强度在提高的同时，也具有柔软的弹性，从而使制备的包装袋具有良好的使用效果。
9.优选的，所述包装袋增强剂由竹粉和剑麻纤维按照质量比(2-4):(1-2)组成；所述包装袋增强剂在使用前，先放入改性剂中浸渍4-5h，改性剂的温度为70-75℃，然后分离出浸渍后的包装袋增强剂，干燥；所用改性剂由二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯和丙酮按照质量比1:(9-11)混合而成。
10.通过采用上述技术方案，由于竹粉和剑麻纤维与母料的相容性较差，二者很难达到分子间的融合，这使得当制备的包装袋在承受破坏应力时，很容易使得包装袋增强剂与母料之间“脱黏”，降低制备的包装袋的使用强度，通过采用改性剂对包装袋增强剂进行表面改性，使得包装袋增强剂、母料中的聚乳酸分别可以与二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯两端的-n＝c＝o发生交联反应，使得竹粉、剑麻纤维与母料之间的粘结强度增大，相容性提高；当制备的包装袋在遭遇外界破坏应力时，可稳定将外界破坏应力传递给包装袋增强剂，从而提高制备的包装袋的使用强度，使得包装袋不易发生破损。
11.优选的，所述填充剂由淀粉和钠基蒙脱土混合而成。
12.通过采用上述技术方案，由于钠基蒙脱土的层间距较大，与淀粉混合后，淀粉可吸附于钠基蒙脱土的表面和层间内，使得淀粉与钠基蒙脱土稳定结合；然后通过钠基蒙脱土与母料的混合，使得钠基蒙脱土带动淀粉均匀分散在母料中，同时由于钠基蒙脱土优异的强度和独特的片层结构使其能够与淀粉稳定结合，进而提高制备的包装袋的强度和韧性。
13.优选的，所述淀粉和钠基蒙脱土的质量比为(3-4):(1-2)。
14.通过采用上述技术方案，由于淀粉分子易发生团聚，钠基蒙脱土具备片层结构，通过将淀粉分子与钠基蒙脱土混合，使得淀粉分子可以插入并吸附在钠基蒙脱土的片层之内，从而使得钠基蒙脱土的层间距离增大，同时母料的高分子链也更易插入钠基蒙脱土的片层内并稳定与钠基蒙脱土结合，从而使得钠基蒙脱土可以更加均匀的分布在母料中，钠基蒙脱土进而可以带动淀粉更加稳定分散于制备的包装袋中；同时调节填充剂中淀粉和钠基蒙脱土的质量比，避免淀粉添加量过多使得淀粉在母料中发生团聚，降低淀粉在包装袋中的分散性能，从而影响制备的包装袋的强度。
15.优选的，所述淀粉为改性淀粉，改性淀粉采用如下方法制备而成：将淀粉与分散剂进行混合，搅拌均匀，即得；所用淀粉与分散剂的质量比为1:(2-3)。
16.通过采用上述技术方案，由于淀粉混合过程中易发生团聚，通过将淀粉与分散剂混合，使得分散剂分子可以进入到淀粉分子之间，削弱淀粉分子间的氢键作用，使得淀粉分子的活动性增加，从而降低淀粉分子发生团聚的概率，也使得淀粉的分子更易吸附在钠基蒙脱土的片层之内，进而使得钠基蒙脱土更易带动淀粉分子分散于母料中，进而提高填充剂在包装袋中的分散性能，提高制备的包装袋的强度。
17.优选的，所述分散剂由聚乙二醇、三乙醇胺中的至少一种和甘油按照质量比(3-5):(4-6)组成。
18.通过采用上述技术方案，由于三乙醇胺和聚乙二醇对淀粉均具有良好的分散作
用，减弱淀粉分子直接的作用力；甘油在对淀粉进行分散的同时，也可以改善制备的包装袋的韧性，因此通过聚乙二醇、三乙醇胺中的至少一种和甘油的共同配合，在提高制备的包装袋的强度的同时，也使得包装袋具有良好的韧性。
19.优选的，所述分散剂由甘油、聚乙二醇和三乙醇胺按照质量比(4-6):(1-2):(2-3)组成。
20.通过采用上述技术方案，由于三乙醇胺的分子链较长，聚乙二醇的分子链较短，三乙醇胺在分散的同时可使得制备的包装袋的拉伸强度提高，但是使得包装袋的韧性下降，断裂伸长率降低；聚乙二醇作为分散剂在对淀粉进行分散的同时，可使得包装袋的韧性提高，进而可以提高制备的包装袋的断裂伸长率；甘油可降低包装袋的脆性；因此通过甘油、聚乙二醇和三乙醇胺的共同作用，对淀粉进行分散处理，使得分散后的淀粉与其他原料进行混合制备成包装袋后，包装袋同时具有良好的拉伸强度和断裂伸长率；从而提高制备的包装袋的强度和韧性。
21.第二方面，本技术提供一种高强度可降解包装袋的制备方法，包括如下步骤：一种高强度可降解包装袋的制备方法，包括如下步骤：s1、将母料、包装袋增强剂、填充剂和抗氧化剂进行混合，制备成初混合料；s2、将步骤s1制备的初混合料加入螺旋挤出机中，熔融挤出，吹塑成膜，干燥后，加工成型，即得。
22.通过采用上述技术方案，将母料、包装袋增强剂、填充剂、抗氧化剂均匀混合后制得初混合料，然后将初混合料放入螺旋挤出机中通过熔融挤出、吹塑成膜，制备成所需的可降解膜，后续加工制备成高强度可降解包装袋。
23.综上所述，本技术具有以下有益效果：本技术通过将聚己内酯与1,6-己二异氰酸酯通过预聚反应制备成聚己内酯预聚体，提高制备的聚己内酯的分子量，使得聚己内酯预聚体端部的-nco的基团可以与聚乳酸的羟基发生反应，使得聚乳酸的分子链增长，分子量增大，同时也提高聚己内酯和聚乳酸的相容性，使得制备的包装袋的强度在提高的同时也具有良好的柔韧性。
具体实施方式
24.以下结合实施例对本技术作进一步详细说明。
25.本技术所用聚乳酸的cas号为26100-51-6；所用聚己内酯的cas号为24980-41-4；所用1,6-己二异氰酸酯的cas号为822-06-0；所用改性剂由二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯和丙酮混合而成，所用二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯的cas号为101-68-8；所用丙酮为市售丙酮；所用竹粉的粒径为80目；所用剑麻纤维的长度为0.5mm；所用淀粉为玉米淀粉；所用钠基蒙脱土的粒径为200目；所用分散剂由聚乙二醇、三乙醇胺中的至少一种和甘油混合而成，所用甘油为工业级甘油，纯度为99.5％；所用聚乙二醇的cas号为25322-68-3；所用三乙醇胺的纯度为
99.9％；所用抗氧化剂为市售可降解包装袋生产用抗氧化剂，本技术所用抗氧化剂为2,6-二叔丁基对甲酚，cas号为128-37-0。
26.制备例改性淀粉制备例1本制备例的改性淀粉的制备方法，包括如下步骤：将淀粉和分散剂共同加入带有搅拌桨的搅拌桶内，搅拌桨的搅拌速率设置为25r/min，搅拌时间为30min，即得；所用淀粉与分散剂的质量比为1:2；所用分散剂由聚乙二醇和甘油按照质量比3:6组成。
27.改性淀粉制备例2本制备例中的改性淀粉的制备方法与改性淀粉制备例1中的不同之处在于，所用的分散剂由聚乙二醇和甘油按照质量比5:4组成，其余均与改性淀粉制备例3中的相同。
28.改性淀粉制备例3本制备例中的改性淀粉的制备方法与改性淀粉制备例1中的不同之处在于，所用的分散剂由聚乙二醇和甘油按照质量比4:5组成，其余均与改性淀粉制备例1中的相同。
29.改性淀粉制备例4本制备例中的改性淀粉的制备方法与改性淀粉制备例1中的不同之处在于，所用的分散剂由三乙醇胺和甘油按照质量比4:5组成，其余均与改性淀粉制备例1中的相同。
30.改性淀粉制备例5本制备例中的改性淀粉的制备方法与改性淀粉制备例1中的不同之处在于，所用分散剂由甘油、聚乙二醇和三乙醇胺按照质量比为5:1.5:2.5组成，其余均与改性淀粉制备例1中的相同。
31.改性淀粉制备例6本制备例中的改性淀粉的制备方法与改性淀粉制备例5中的不同之处在于，所用淀粉与分散剂的质量比为1:3，其余均与改性淀粉制备例5中的相同。
32.改性淀粉制备例7本制备例中的改性淀粉的制备方法与改性淀粉制备例5中的不同之处在于，所用淀粉与分散剂的质量比为1:2.5，其余均与改性淀粉制备例5中的相同。实施例
33.实施例1本实施例的高强度可降解包装袋由如下重量的原料制成：60kg母料、30kg包装袋增强剂、20kg填充剂和5kg抗氧化剂；本实施例的高强度可降解包装袋的制备方法，包括如下步骤：s1、将聚己内酯放入真空干燥箱内，在80℃的条件下真空干燥12h，取出，将干燥后的聚己内酯与1,6-己二异氰酸酯共同放入密封的反应瓶中，混合均匀后，在反应瓶中通入氮气，在85℃的条件下保温2h，制得聚己内酯预聚体；所用聚己内酯与1,6-己二异氰酸酯的质量比为1:2.5；将60kg母料、30kg包装袋增强剂、20kg填充剂，5kg抗氧化剂共同放入带有搅拌桨的搅拌桶内，搅拌桨的搅拌速率设置为30r/min，搅拌时间为20min，制备成初混合料；所用
母料由聚乳酸、聚己内酯预聚体按照质量比3:2组成；所用包装袋增强剂由竹粉和剑麻纤维按照质量比2:2组成；所用填充剂由淀粉和钠基蒙脱土按照质量比3:2组成；所用抗氧化剂为2,6-二叔丁基对甲酚；s2、将步骤s1制备的初混合料加入螺旋挤出机中，熔融挤出，吹塑成膜，干燥后，加工成型，即得。
34.实施例2本实施例的高强度可降解包装袋由如下重量的原料制成：80kg母料、40kg包装袋增强剂、25kg填充剂和8kg抗氧化剂；本实施例的高强度可降解包装袋的制备方法，包括如下步骤：s1、取聚己内酯放入真空干燥箱内，在80℃的条件下干燥12h，取出，将取出的聚己内酯与1,6-己二异氰酸酯共同放入密封的反应瓶中，混合均匀后，在反应瓶中通入氮气，同时将反应瓶加热至85℃，保温2h，制得聚己内酯预聚体；所用聚己内酯与1,6-己二异氰酸酯的质量比为1:2.5；取80kg母料、40kg包装袋增强剂、25kg填充剂和8kg抗氧化剂共同放入带有搅拌桨的搅拌桶内，搅拌桨的搅拌速率设置为30r/min，搅拌时间为20min，制备成初混合料；所用母料由聚乳酸、聚己内酯预聚体按照质量比3:2组成；所用包装袋增强剂由竹粉和剑麻纤维按照质量比2:2组成；所用填充剂由淀粉和钠基蒙脱土按照质量比3:2组成；所用抗氧化剂为2,6-二叔丁基对甲酚；s2、将步骤s1制备的初混合料加入螺旋挤出机中，熔融挤出，吹塑成膜，干燥后，加工成型，即得。
35.实施例3本实施例的高强度可降解包装袋由如下重量的原料制成：70kg母料、35kg包装袋增强剂、22kg填充剂和6kg抗氧化剂；本实施例的高强度可降解包装袋的制备方法，包括如下步骤：s1、取聚己内酯放入真空干燥箱内，在80℃的条件下干燥12h，取出，将取出的聚己内酯与1,6-己二异氰酸酯共同放入密封的反应瓶中，混合均匀后，在反应瓶中通入氮气，同时将反应瓶加热至85℃，保温2h，制得聚己内酯预聚体；所用聚己内酯与1,6-己二异氰酸酯的质量比为1:2.5；将70kg母料、35kg包装袋增强剂、22kg填充剂，6kg抗氧化剂共同放入带有搅拌桨的搅拌桶内，搅拌桨的搅拌速率设置为30r/min，搅拌时间为20min，制备成初混合料；所用母料由聚乳酸、聚己内酯预聚体按照质量比3:2组成；所用包装袋增强剂由竹粉和剑麻纤维按照质量比2:2组成；所用填充剂由淀粉和钠基蒙脱土按照质量比3:2组成；所用抗氧化剂为2,6-二叔丁基对甲酚；s2、将步骤s1制备的初混合料加入螺旋挤出机中，熔融挤出，吹塑成膜，干燥后，加工成型，即得。
36.实施例4本实施例与实施例3的不同之处在于，步骤s1中所用母料由聚乳酸、聚己内酯预聚体按照质量比4:1组成，其余均与实施例3中的相同。
37.实施例5
本实施例与实施例3的不同之处在于，步骤s1中所用母料由聚乳酸、聚己内酯预聚体按照质量比3.5:1.5组成，其余均与实施例3中的相同。
38.实施例6本实施例与实施例5的不同之处在于，步骤s1中所用包装袋增强剂由竹粉和剑麻纤维按照质量比4:1组成，其余均与实施例5中的相同。
39.实施例7本实施例与实施例5的不同之处在于，步骤s1中所用包装袋增强剂由竹粉和剑麻纤维按照质量比2:1组成，其余均与实施例5中的相同。
40.实施例8本实施例与实施例7的不同之处在于，步骤s1中所用填充剂由淀粉和钠基蒙脱土按照质量比4:1组成，其余均与实施例7中的相同。
41.实施例9本实施例与实施例7的不同之处在于，步骤s1中所用填充剂由淀粉和钠基蒙脱土按照质量比2:1组成，其余均与实施例7中的相同。
42.实施例10本实施例的高强度可降解包装袋由如下重量的原料制成：70kg母料、35kg包装袋增强剂、22kg填充剂和6kg抗氧化剂；本实施例的高强度可降解包装袋的制备方法，包括如下步骤：s1、取聚己内酯放入真空干燥箱内，在80℃的条件下干燥12h，取出，将干燥后的聚己内酯与1,6-己二异氰酸酯共同放入密封的反应瓶中，混合均匀后，在反应瓶中通入氮气，同时将反应瓶加热至85℃，保温2h，制得聚己内酯预聚体；所用聚己内酯与1,6-己二异氰酸酯的质量比为1:2.5；将70kg母料、35kg包装袋增强剂、22kg填充剂和6kg抗氧化剂共同放入带有搅拌桨的搅拌桶内，搅拌桨的搅拌速率设置为30r/min，搅拌时间为20min，制备成初混合料；所用母料由聚乳酸、聚己内酯预聚体按照质量比3.5:1.5组成；所用包装袋增强剂由竹粉和剑麻纤维按照质量比2:1组成；所用填充剂由淀粉和钠基蒙脱土按照质量比2:1组成；所用包装袋增强剂在与其他原料混合前，先将包装袋增强剂放置在改性剂中浸渍5h，改性剂的温度设置为70℃，过滤、分离出包装袋增强剂，干燥即得；所用改性剂由二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯和丙酮按照质量比1:10混合而成；s2、将步骤s1制备的初混合料加入螺旋挤出机中，熔融挤出，吹塑成膜，干燥后，加工成型，即得。
43.实施例11本实施例与实施例10的不同之处在于，步骤s1中所用填充剂由改性淀粉制备例1中制备的改性淀粉和钠基蒙脱土按照质量比2:1组成，其余均与实施例10中的相同。
44.实施例12本实施例与实施例10的不同之处在于，步骤s1中所用填充剂由改性淀粉制备例2中制备的改性淀粉和钠基蒙脱土按照质量比2:1组成，其余均与实施例10中的相同。
45.实施例13本实施例与实施例10的不同之处在于，步骤s1中所用填充剂由改性淀粉制备例3
中制备的改性淀粉和钠基蒙脱土按照质量比2:1组成，其余均与实施例10中的相同。
46.实施例14本实施例与实施例10的不同之处在于，步骤s1中所用填充剂由改性淀粉制备例4中制备的改性淀粉和钠基蒙脱土按照质量比2:1组成，其余均与实施例10中的相同。
47.实施例15本实施例与实施例10的不同之处在于，步骤s1中所用填充剂由改性淀粉制备例5中制备的改性淀粉和钠基蒙脱土按照质量比2:1组成，其余均与实施例10中的相同。
48.实施例16本实施例与实施例10的不同之处在于，步骤s1中所用填充剂由改性淀粉制备例6中制备的改性淀粉和钠基蒙脱土按照质量比2:1组成，其余均与实施例10中的相同。
49.实施例17本实施例与实施例10的不同之处在于，步骤s1中所用填充剂由改性淀粉制备例7中制备的改性淀粉和钠基蒙脱土按照质量比2:1组成，其余均与实施例10中的相同。
50.对比例对比例1本对比例与实施例1的不同之处在于，所用母料由聚乳酸和聚己内酯按照质量比3:2组成，其余均与实施例1中的相同。
51.对比例2本对比例与实施例1的不同之处在于，所用母料由聚乳酸和聚己内酯预聚体按照质量比1:4组成，其余均与实施例1中的相同。
52.对比例3本对比例与实施例1的不同之处在于，所用母料由聚乳酸和聚己内酯预聚体按照质量比5:1组成，其余均与实施例1中的相同。
53.试验方法按照实施例1-17和对比例1-3的高强度可降解包装袋制造方法制备出包装袋样品；并将制备的包装袋样品按照国家标准qb/t2358-1998《塑料薄膜包装袋热合强度试验方法》测定包装袋样品的撕裂强度(kn/m),测试结果如表1所示；表1实施例1-17和对比例1-3制备的包装袋样品的撕裂强度测试结果序号撕裂强度(kn/m)实施例12.65实施例22.72实施例32.79实施例42.76实施例52.86实施例62.88实施例73.08实施例83.15实施例93.25实施例103.46
实施例113.57实施例123.68实施例133.73实施例143.70实施例153.82实施例163.87实施例173.93对比例12.46对比例22.55对比例32.59分析实施例3-5以及对比例1-3并结合表1可以看出，当母料采用聚乳酸、聚己内酯预聚体按照质量比3.5:1.5组成时，将聚己内酯通过预聚反应制备成聚己内酯预聚体，使得聚己内酯端部的-nco基团可以与聚乳酸端部的羟基发生反应，提高聚己内酯与聚乳酸的相容性，也提高聚乳酸的分子量，从而使得制备的包装袋的强度提高，同时由于聚己内酯有很好的韧性，也使得制备的包装袋具有良好的韧性，提高制备的包装袋的使用性能；分析实施例5-7、实施例10并结合表1可以看出，通过在制备高强度可降解包装袋的过程中添加包装袋增强剂，当包装袋增强剂由竹粉和剑麻纤维按照质量比2:1组成时，通过竹粉和剑麻纤维的复配作用，使得制备的包装袋不仅具有良好的强度，也具有良好的柔韧性；通过改性剂对竹粉和剑麻纤维进行表面改性，使得二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯两端的-n＝c＝o分别与竹粉、剑麻纤维和母料之间发生交联反应，提高竹粉和剑麻纤维与母料之间的相容性，从而使得制备的包装袋的强度和柔韧度进一步提高；分析实施例7-9、实施例11-17并结合表1可以看出，通过调节淀粉与钠基蒙脱土与质量比，使得淀粉分子穿插在钠基蒙脱土片层内部，从而钠基蒙脱土可以带动淀粉分子稳定分散于母料中；同时通过分散剂对淀粉的分散作用，削弱淀粉分子之间的氢键作用，使得淀粉分子不易发生团聚，淀粉分子与钠基蒙脱土之间的结合性能更好，从而进一步提高填充剂在母料中的分散性能，提高制备的包装袋的强度。
54.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。