一种高强度的环保包装盒材料的制备方法与流程

本发明涉及包装盒领域，具体涉及一种高强度的环保包装盒材料的制备方法。

背景技术：

1、随着社会经济的快速发展，互联网的广泛运用，使得物流行业也得到了飞速的发展，从而包装行业也得到了高速的发展。同时也随着人们生活水平的提高，对于产品包装的要求也越来越高，不仅仅从视觉上有了更高的要求，对于其安全性的要求更是极为严格，一方面是保证运输的安全性，同时也保证物品的安全性，减少不必要的损失。塑料包装盒被广泛的应用于包装行业中，其具有密度小、质量轻，易于成型和适合大批量生产；同时还具有包装效果好，品种多，易于印刷及着色，宣传效果极佳，可轻易的更换包装盒型号，展现出最佳的包装效果。然而，传统的塑料包装盒的组成配方较单一，产品的性能总体不佳，例如抗冲击性、抗压性、耐老化、抗折性等，无法满足消费者长期的应用需求；同时很多的塑料盒因存在不可降解、污染环境等不环保的缺点而被逐渐限制使用，因此迫切需要提供一种高强度并且环保的塑料包装盒材料。而聚乳酸具有良好的生物相容性、安全性和可生物降解性，非常适合作为新型的环保材料使用，但是其柔韧性较差，冲击强度、断裂伸长率和耐热性能均低于常用塑料，因此很难广泛应用于对强度要求比较高的包装盒材料中。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种高强度的环保包装盒材料的制备方法。

2、本发明的目的采用以下技术方案来实现：

3、第一方面，本发明提供一种高强度的环保包装盒材料的制备方法，包括以下步骤：

4、步骤1，二硼化钛表面处理：

5、将二硼化钛颗粒在去离子水内超声处理均匀后，滴加羧基硅烷偶联剂，升温搅拌，反应结束后，经过洗涤、过滤和干燥，得到表面处理的二硼化钛；

6、步骤2，反应物准备：

7、将表面处理的二硼化钛加入二氯亚砜内，通入氮气替换出空气,升温回流搅拌，反应结束后，蒸馏除去溶剂，得到混合物a；称取nh2-peg-pla并加入至n-甲基吡咯烷酮内，升温搅拌直至溶解均匀，得到混合液b；

8、步骤3，改性二硼化钛的制备：

9、将混合物a逐渐加入混合液b内，加入催化剂，然后升温反应，反应结束后，得到改性二硼化钛；

10、步骤4，改性聚乳酸的制备：

11、将聚乳酸、改性二硼化钛、增塑剂和抗氧剂混合，在设备内充分搅拌混合至均匀，然后经过熔融共混挤出，得到改性聚乳酸，即包装盒材料。

12、优选地，所述步骤1中，二硼化钛颗粒的粒径是80-100μm，超声处理的时间是10min。

13、优选地，所述步骤1中，羧基硅烷偶联剂为3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷，二硼化钛颗粒、羧基硅烷偶联剂和去离子水的质量比是1:0.2-0.5:10-20。

14、优选地，所述步骤1中，反应温度是70-80℃，反应时间是2-5h。

15、优选地，所述步骤1中，洗涤、过滤和干燥的过程为：使用蒸馏水洗涤至少三次，在80℃烘箱内干燥。

16、优选地，所述步骤2中，混合物a的制备过程中，表面处理的二硼化钛和二氯亚砜的质量比是1:5-10，反应温度是70-80℃，反应时间是2-6h。

17、优选地，所述步骤2中，混合液b的制备过程中，nh2-peg-pla为氨基-聚乙二醇-聚丙交酯，分子量为10000-20000，其中peg的分子量为2000-3000，nh2-peg-pla和n-甲基吡咯烷酮的质量比是1:4-10，溶解温度是70-80℃。

18、优选地，所述步骤3中，混合物a和混合物b的质量比是1:10-20。

19、优选地，所述步骤3中，催化剂为三乙胺，催化剂加入量是混合物a质量的0.5％-2.5％。

20、优选地，所述步骤3中，反应温度是50-60℃，反应时间是18-36h，反应结束后过滤出固体物，醇洗至少三次，然后真空干燥。

21、优选地，所述步骤4中，增塑剂为环保型增塑剂，具体包括柠檬酸三丁酯、对苯二甲酸二辛酯、环氧大豆油中的一种。

22、优选地，所述步骤4中，抗氧剂为2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯、1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰尿酸中的一种或多种组合。

23、优选地，所述步骤4中，聚乳酸为plla、pdla、d,l-pla中的任意一种；具体地，选用plla，分子量是40万，熔体流动速率(mfr)为12g/10min(190℃,2.16kg)。

24、优选地，所述步骤4中，聚乳酸、改性二硼化钛、增塑剂和抗氧剂的质量比是100:10-30:5-10:1-3。

25、优选地，所述步骤4中，熔融共混挤出的温度区间依次为135-145℃、155-165℃、165-175℃、175-185℃，螺杆转速是20-30r/min。

26、第二方面，本发明提供一种高强度的环保包装盒材料，采用上述制备方法制备得到。

27、本发明的有益效果为：

28、1、本发明制备了一种包装盒材料，采用改性聚乳酸材料制备得到，相比于市场上的聚乳酸制品，除了具有环保的特性外，还具有高强度、高韧性的优点，此外抗氧性和耐热性也有一定幅度的增强。

29、2、本发明制备的改性聚乳酸材料中，除了聚乳酸作为主料外，还加入了增强剂改性二硼化钛，大幅度地增强了聚乳酸的强度，以及加入了少量的增塑剂和抗氧剂，用于提升聚乳酸的韧性和抗氧性。

30、3、增强剂改性二硼化钛的制备是以高强度的二硼化钛为基础材料，在其表面羧基硅烷改性后，与氨基封端的嵌段聚合物nh2-peg-pla进行缩合结合反应，得到包裹有peg-pla的改性二硼化钛，不仅与聚乳酸相容性好，而且对于聚乳酸性能也有较好的提升。

31、4、本发明基于聚乳酸的强度低、韧性差的缺陷，加入改性二硼化钛作为改性增强剂使用，经过检测发现，不仅强度和韧性有较大程度的增加，在抗氧化和耐热性方面也有较好的提升。

技术特征：

1.一种高强度的环保包装盒材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种高强度的环保包装盒材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，羧基硅烷偶联剂为3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷，二硼化钛颗粒、羧基硅烷偶联剂和去离子水的质量比是1:0.2-0.5:10-20。

3.根据权利要求1所述的一种高强度的环保包装盒材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，反应温度是70-80℃，反应时间是2-5h。

4.根据权利要求1所述的一种高强度的环保包装盒材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，混合物a的制备过程中，表面处理的二硼化钛和二氯亚砜的质量比是1:5-10，反应温度是70-80℃，反应时间是2-6h。

5.根据权利要求1所述的一种高强度的环保包装盒材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，混合液b的制备过程中，nh2-peg-pla为氨基-聚乙二醇-聚丙交酯，分子量为10000-20000，其中peg的分子量为2000-3000，nh2-peg-pla和n-甲基吡咯烷酮的质量比是1:4-10，溶解温度是70-80℃。

6.根据权利要求1所述的一种高强度的环保包装盒材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3中，反应温度是50-60℃，反应时间是18-36h，反应结束后过滤出固体物，醇洗至少三次，然后真空干燥；混合物a和混合物b的质量比是1:10-20，催化剂为三乙胺，催化剂加入量是混合物a质量的0.5％-2.5％。

7.根据权利要求1所述的一种高强度的环保包装盒材料的制备方法，其特征在于，所述步骤4中，增塑剂为环保型增塑剂，具体包括柠檬酸三丁酯、对苯二甲酸二辛酯、环氧大豆油中的一种；抗氧剂为2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯、1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰尿酸中的一种或多种组合。

8.根据权利要求1所述的一种高强度的环保包装盒材料的制备方法，其特征在于，所述步骤4中，聚乳酸、改性二硼化钛、增塑剂和抗氧剂的质量比是100:10-30:5-10:1-3。

9.根据权利要求1所述的一种高强度的环保包装盒材料的制备方法，其特征在于，所述步骤4中，熔融共混挤出的温度区间依次为135-145℃、155-165℃、165-175℃、175-185℃，螺杆转速是20-30r/min。

10.一种高强度的环保包装盒材料，其特征在于，采用权利要求1所述的制备方法制备得到。

技术总结
本发明涉及一种高强度的环保包装盒材料及其制备方法，制备方法包括以下步骤：步骤1，二硼化钛表面处理；步骤2，反应物准备；步骤3，改性二硼化钛的制备；步骤4，改性聚乳酸的制备：将聚乳酸、改性二硼化钛、增塑剂和抗氧剂混合，在设备内充分搅拌混合至均匀，然后经过熔融共混挤出，得到改性聚乳酸，即包装盒材料。本发明制备了一种包装盒材料，采用改性聚乳酸材料制备得到，相比于市场上的聚乳酸制品，除了具有环保的特性外，还具有高强度、高韧性的优点，此外抗氧性和耐热性也有一定幅度的增强。

技术研发人员：江炼文,潘晓钿
受保护的技术使用者：安量彩印制盒（东莞）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/25