一种环保可降解高强度复合塑料包装袋的制作方法

本发明涉及一种环保可降解高强度复合塑料包装袋，属于高分子材料。

背景技术：

1、目前包装袋材料大多是不可降解的石油基塑料，这类塑料包装袋由于具有强度高、价格便宜、质量轻且方便运输、能够有效保护产品等优点，广泛应用在日常生活的诸多领域，给人们带来方便的同时也给自然环境带来了巨大负担，这些石油基塑料包装袋，在自然环境和微生物条件下，降解速度非常缓慢，造成了严重的白色污染，每年使用的塑料包装袋近三成以上的废弃物难以得到有效处理，只能通过填埋、焚化、堆肥等方法来处理，难免对环境造成二次污染，此外石油化石材料作为不可再生资源，终究会有枯竭的时候，石油基塑料包装袋不可能永续发展，被彻底取代只是时间问题。因此，利用天然或人工合成的可降解塑料来替代不可降解的石油基塑料是塑料包装袋行业的大势所趋。

2、聚乳酸作为一种以淀粉、纤维素等碳水化合物为原料，经水解、发酵、纯化、聚合而成的一种合成聚酯，能够完全生物降解，原料可再生且来源广泛，具有与传统聚烯烃树脂相似的加工性能，被视为在一次性塑料包装袋领域替代传统聚烯烃塑料的最佳选择。尽管拥有如此多的优势，但聚乳酸与生俱来的一些缺点，如性脆、耐冲击性能差、热变形温度低、耐热性较差，严重限制了聚乳酸在塑料包装袋方面的大规模应用。

3、中国专利cn114479393a公开了一种环保可降解塑料包装袋及其制备工艺，所述环保可降解塑料包装袋采用环保可降解塑料膜制成，所述环保可降解塑料膜由如下质量配比的组分组成：聚乳酸30-50份；聚己内酯30-50份；纳米纤维素10-30份；生物活性剂0.5-1份；光催化剂0.5-1份；热氧降解促进剂1-3份；增塑剂10-15份。该专利得到的含聚乳酸树脂的塑料包装袋，拉伸强度很低，断裂伸长率很差，韧性难以满足日常使用要求。

4、中国专利cn116178919a公开了一种生物降解塑料包装袋及其制备方法，所述降解塑料包装袋包含如下重量份的原料制成：聚乳酸60-90份、皮胶包膜纤维5-10份、凝结多糖包膜增强填料5-15份、分散剂0.1-0.6份、消泡剂0.1-0.5份；其制备方法为：s1、取聚乳酸、皮胶包膜纤维、凝结多糖包膜增强填料混合均匀，制得初混料；s2、初混料中添加分散剂和消泡剂，混合搅拌均匀，经热挤出成型、冷却，制得半成品，半成品经后处理，制得成品。该专利制备的生物降解塑料包装袋，拉伸强度并不是特别好，断裂伸长率相对较差，适用的广泛性难以保证。

5、以上可以看到，目前以聚乳酸为主体材质的环保可降解复合塑料包装袋仍存在脆性大、韧性差、抗拉强度不足、耐热性差等缺陷，因此开发韧性好、强度高且耐热好的环保可降解聚乳酸复合塑料包装袋具有非常现实的意义。

技术实现思路

1、针对上述现有技术存在的不足，本发明提供一种环保可降解高强度复合塑料包装袋，实现以下发明目的：制备出韧性好、强度高且耐热好的环保可降解聚乳酸复合塑料包装袋。

2、为实现上述发明目的，本发明采取以下技术方案：

3、一种环保可降解高强度复合塑料包装袋，所述环保可降解高强度复合塑料包装袋的材质为可降解的聚乳酸复合物；

4、所述聚乳酸复合物的组成主要包括聚乳酸树脂、改性纳米碳酸钙、改性淀粉、增塑增韧剂；

5、所述增塑增韧剂为端羟基聚丁二烯、聚异丁烯丁二酸酐和离子液体三种物质；

6、所述离子液体为n-乙基吡啶六氟磷酸盐、n-丁基吡啶六氟磷酸盐、n-乙基吡啶双（三氟甲烷磺酰）亚胺盐、1-丁基-2,3-二甲基咪唑氯盐中的一种；

7、所述改性纳米碳酸钙，与聚乳酸树脂基体混合时，需配制成改性纳米碳酸钙预分散液；

8、以下是对上述技术方案的进一步改进：

9、步骤1、制备改性纳米碳酸钙预分散液

10、将纳米碳酸钙、乙酸乙酯、单宁酸放入反应釜中，控制搅拌速率2500~3500转/分，剧烈搅拌4~7小时后，将搅拌速率降低至800~1300转/分，然后升温并恒温至50~70℃，冷凝回流状态下搅拌反应10~15小时，反应结束冷却至室温出料，离心分离，得到的固体用无水乙醇洗涤3~5遍后，于40~55℃下真空干燥5~9小时后得到改性纳米碳酸钙，再将改性纳米碳酸钙、端羟基聚丁二烯、聚异丁烯丁二酸酐放于高速分散机内，在10000~30000转/分转速下，高速分散8~14小时后，得到改性纳米碳酸钙预分散液；

11、所述纳米碳酸钙的粒径为10~100nm；

12、所述纳米碳酸钙、乙酸乙酯、单宁酸的质量比为15~45:130~180:10~25；

13、所述改性纳米碳酸钙、端羟基聚丁二烯、聚异丁烯丁二酸酐的质量比为20~50:10~25:15~30；

14、所述端羟基聚丁二烯的羟值为60~95mg koh/g，40℃下粘度为1~5pa·s，分子量为1000~5000g/mol；

15、所述聚异丁烯丁二酸酐的羟值为80~125mg koh/g，室温下粘度为600~950mpa·s，分子量为700~1200g/mol。

16、步骤2、制备改性淀粉

17、将直链淀粉、3-羟基己酸、去离子水加入反应釜中，搅拌速率500~800转/分下，边搅拌边加热并恒温至60~90℃，待淀粉完全溶解后，加入醋酸钠，调节反应体系的ph值为7.5~8.3，继续恒温搅拌，反应10~16小时后，冷却至室温，过滤，滤出物用无水乙醇洗涤至中性后，放于50~70℃真空烘箱中干燥10~15小时后，得到改性淀粉；

18、所述直链淀粉、3-羟基己酸、去离子水的质量比为20~55:9~20:130~180；

19、所述直链淀粉的分子量为1.0×104~2.2×105g/mol。

20、步骤3、制备聚乳酸复合物

21、将聚乳酸、改性纳米碳酸钙预分散液、改性淀粉、离子液体按质量比190~300:25~40:15~35:3~8投入捏合机中，控制温度70~90℃、搅拌速率40~80转/分下，搅拌热混10~20分钟后，趁热将混合料转入双螺杆挤出机中，控制双螺杆挤出机的转速30~45转/分，加热温度依次控制为一区140~145℃、二区146~155℃、三区156~165℃、四区166~175℃、五区176~185℃，挤出后迅速风冷至室温造粒，得到的颗粒即为聚乳酸复合物，放于干燥的容器中储存；

22、所述聚乳酸的熔点为135~160℃，熔融指数在测试条件190℃、2.16㎏下为3~20g/10min，热变形温度为55~65℃。

23、步骤4、制备复合塑料包装袋

24、将聚乳酸复合物送入单螺杆挤出吹膜机内吹膜，外层双螺杆挤出机单螺杆挤出吹膜机的温度设定为：一区135~145℃、二区146~150℃、三区155~165℃、四区166~170℃、五区171~176℃，聚乳酸复合物在单螺杆挤出吹膜机内熔融塑化后送入模头，模头温度设定为175~180℃，物料经模头挤出吹膜，经风冷冷却，进入上牵引装置，收卷后得到复合塑料包装袋。

25、与现有技术相比，本发明取得以下有益效果：

26、1、本发明用单宁酸对纳米碳酸钙做了改性，降低了纳米碳酸钙的表面极性，使其更容易在非极性体系中得到较为均匀的分散，改性后的纳米碳酸钙，用高速分散工艺，先在端羟基聚丁二烯、聚异丁烯丁二酸酐两种液体增塑增韧剂中做了预分散，得到的预分散液再和聚乳酸树脂做熔融热混，这样可以最大程度的提高纳米碳酸钙在聚乳酸树脂中的分散均匀性，保证纳米碳酸钙这种无机填料对有机聚乳酸树脂基体的增强增韧效果；

27、2、本发明用3-羟基己酸对直链淀粉做了改性，一是可以改善直链淀粉与聚乳酸的相容性，使两者熔融共混时更容易混合均匀，二来3-羟基己酸改性后的直链淀粉，淀粉分子链中的羟基与3-羟基己酸中的羧基反应后，直链淀粉分子链末端以羟基封端，在后续与聚乳酸熔融共混的过程中，聚乳酸分子链末端的羧基会改性直链淀粉末端的羟基发生一定程度的反应，这样可以提高聚乳酸分子链的交联程度，使环保可降解高强度复合塑料包装袋的力学性能和耐热性得到大幅提升；

28、3、本发明通过加入熔点较高的离子液体来增塑聚乳酸复合物，离子液体因具有宽液程、良好的相容性、润滑性以及热稳定性等优点，使其在聚乳酸复合物中，能够和聚乳酸树脂很均匀的混溶在一起，并促进聚乳酸高分子链之间的移动，增加了聚乳酸树脂的柔软性，赋予聚乳酸树脂良好的塑性，同时离子液体中阴阳两种离子的吸引力，使聚乳酸分子链段能在相当宽的范围内自由运动而不发生断裂，这会增大聚乳酸复合物整体的韧性，提高聚乳酸复合物的断裂伸长率；

29、4、本发明得到的环保可降解高强度复合塑料包装袋，拉伸强度61.4~63.7mpa，断裂伸长率为484~516%，热变形温度81.8~85.9℃，缺口冲击强度30.3~34.1kj/m2，降解率90天68.2~71.6%、180天96.7~98.2%。