一种气体阻隔性能良好的共混型降解薄膜及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及塑料薄膜技术领域，特别是一种气体阻隔性能良好的共混型降解薄膜及其制备方法。
【背景技术】
[0002]近年来，由于废弃塑料难以降解带来的“白色污染”日趋严重，引起了全世界的广泛关注，世界各国陆续出台了限制或禁止使用非降解塑料包装物的相关法规。另一方面，由于制造传统塑料的原料石油是不可再生资源，随着人类的大量使用必将枯竭，因而发展以可再生资源为原料、可降解的环境友好型塑料迫在眉睫。
[0003]利用可生物降解的淀粉材料来制备可降解包装膜已成为世界各国研宄的热点。但是淀粉在提高塑料可降解性能的同时，一方面会造成其物理机械性能的下降，使其加工困难，另一方面还存在亲水性太强，与大部分通用树脂之间的相容性很差，致使制成的薄膜力学性能大幅下降，阻水性能差，一般的储存条件下通过吸潮会丧失强度，使塑料不耐用，制品不耐用且易碎，必须通过特殊加工才能获得原料塑料的特性，这一系列的原因都阻碍了淀粉塑料在工业化推广过程中的广泛应用。
[0004]聚乙烯醇是一种用途广泛的高分子聚合物，性能介于塑料和橡胶之间，含有大量的极性基团羟基，毒性很低，分子链结构对称规整，具有独特的强力粘接性、皮膜柔韧性、平滑性、耐油性、耐溶剂性、保护胶体性、气体阻绝性以及经特殊处理具有的耐水性，同时还具有一定的生物降解性，在湿环境中有细菌存在的条件下6个月内可以完全分解成水和二氧化碳，是完全生物降解材料。
[0005]苎麻是极具中国特色的传统纤维作物，我国常年苎麻种植面积达到20万公顷左右，除了苎麻韧皮提取作为纺织产品之外，苎麻麻骨很少被利用。苎麻麻骨利用率低下，处理难等问题一直是各级政府和有关部门普遍关注的问题，也是农民极其关心的问题。苎麻骨作为苎麻产业的规模化生产加工的副产物，是重要的生物资源，其中富含纤维素、半纤维素，其纤维素含量和纤维形态类似阔叶树种，理论上是理想的植物纤维餐具的制备原料，且对其合理高效的开发利用对于提高苎麻综合价值、促进苎麻产业发展都意义重大。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种气体阻隔性能良好的共混型降解薄膜及其制备方法。本发明使用高含量的表面疏水改性的淀粉作为基体，配合添加将苎麻麻骨作为淀粉基全降解塑料薄膜的增强材料，能够提高薄膜的强度以及防水、防油性能，而且成本低、不会产生污染；添加适量比例的聚乙烯醇以及柠檬酸三丁醋，安全无毒，能够降低聚乙烯醇的熔点，配合乙二醛与聚碳酸亚丙酯的添加，能够提高薄膜的氧气透过率，与淀粉基材料共混后能够可提高薄膜的力学性能、耐水性、气体阻隔性，使产品结实耐用。
[0007]为了实现本发明的目的，本发明通过以下方案实施:
一种气体阻隔性能良好的共混型降解薄膜，由下列重量份的原料制备制成:玉米淀粉60-65、纳米蒙脱土 7-9、花生油0.6-0.7、钛酸四丁酯1.2-1.4、苎麻麻骨12-14、聚乙烯醇25-30、乙二醛2-3、聚碳酸亚丙酯7-9、马来酸酐0.5-0.7、柠檬酸三丁酯10-12、羧甲基纤维素 4-6 ；
本发明所述一种气体阻隔性能良好的共混型降解薄膜，由以下具体步骤制成:
(1)将玉米淀粉与纳米蒙脱土混合均匀后放入烘箱中，在130°C的条件下干燥120分钟后取出，冷却至室温后将混合粉末利用超声振荡30-40分钟(控制水浴温度为30°C，超声功率为100W)，然后将混合粉末转移至搅拌釜中，加入钛酸四丁酯，控制温度为75°C，以1500转/分的速度搅拌15分钟后，继续加入花生油，搅拌15分钟，最后取出放入烘箱，在120°C的条件下干燥60分钟即得表面疏水处理的混合粉末；
(2)将苎麻麻骨干燥后经过粗磨、精磨制成80-100目的粉末，然后放入纳米粉碎机中粉碎成纳米级粉末，与羧甲基纤维素混合，混合均匀后放入捏合机中，控温120°C，捏合10分钟，放出冷却，即得苎麻麻骨增强料；
(3)将步骤(I)得到的表面疏水改性的混合粉末与乙二醛、聚碳酸亚丙酯混合，通过胶体磨机分散60-90分钟，然后加入步骤(2)得到的苎麻麻骨增强料，通过双螺杆造粒机中，控制温度170-180°C的条件下熔融挤出造粒，得到直径为6_的淀粉母料；
(4)将步骤(3)得到的淀粉母料、聚乙烯醇、柠檬酸三丁酯以及其余剩余成分在常温下混合均匀后，加入到单螺杆挤出机中，控制温度在170-180°C的加工温度下进行热熔挤出吹塑成膜，最后定性收卷、包装即得。
[0008]本发明的有益效果是:本发明首先对淀粉、纳米蒙脱土进行疏水化表面处理，超声振荡使淀粉的粒径下降，比表面积增大，钛酸四丁酯与疏水剂花生油有效的屏蔽了淀粉表面羟基，形成高疏水层；同时纳米蒙脱土具有良好的气体阻隔性能以及良好的远红外反射性，抗老化，同时耐热、耐磨、强度高；然后利用苎麻麻骨作为全降解塑料薄膜的增强材料，具有良好的耐水、耐油性能，强度高，提高了薄膜的强度，使用之后能够被环境消纳，且成本低，变废为宝，不会产生污染；最后添加乙二醛、聚碳酸亚丙酯等对表面改性的淀粉基材料进行交联后造粒再与聚乙烯醇等混合热熔挤出，可明显改善薄膜的热稳定性和机械性能，各项性能均得到提高。
[0009]本发明工艺便于工业化生产，原料简单易得，制成的产品可广泛应用于食品包装、日用品、农产品保护等领域，柔韧、强度高，结实耐用，防水隔氧，产品无毒、无害、全降解。
具体实施方案
[0010]下面通过具体实例对本发明进行详细说明。
[0011]一种气体阻隔性能良好的共混型降解薄膜，由下列重量份(公斤)的原料制备制成:玉米淀粉60、纳米蒙脱土 7、花生油0.6、钛酸四丁酯1.2、苎麻麻骨12、聚乙烯醇25、乙二醛2、聚碳酸亚丙酯7、马来酸酐0.5、柠檬酸三丁酯10、羧甲基纤维素4 ;
本发明所述一种气体阻隔性能良好的共混型降解薄膜，由以下具体步骤制成:
(I)将玉米淀粉与纳米蒙脱土混合均匀后放入烘箱中，在130°C的条件下干燥120分钟后取出，冷却至室温后将混合粉末利用超声振荡40分钟(控制水浴温度为30°C，超声功率为100W)，然后将混合粉末转移至搅拌釜中，加入钛酸四丁酯，控制温度为75°C，以1500转/分的速度搅拌15分钟后，继续加入花生油，搅拌15分钟，最后取出放入烘箱，在120°C的条件下干燥60分钟即得表面疏水处理的混合粉末；
(2)将苎麻麻骨干燥后经过粗磨、精磨制成100目的粉末，然后放入纳米粉碎机中粉碎成纳米级粉末，与羧甲基纤维素混合，混合均匀后放入捏合机中，控温120°C，捏合10分钟，放出冷却，即得苎麻麻骨增强料；
(3)将步骤(I)得到的表面疏水改性的混合粉末与乙二醛、聚碳酸亚丙酯混合，通过胶体磨机分散60分钟，然后加入步骤(2)得到的苎麻麻骨增强料，通过双螺杆造粒机中，控制温度170-180°C的条件下熔融挤出造粒，得到直径为6_的淀粉母料；
(4)将步骤(3)得到的淀粉母料、聚乙烯醇、柠檬酸三丁酯以及其余剩余成分在常温下混合均匀后，加入到单螺杆挤出机中，控制温度在170-180°C的加工温度下进行热熔挤出吹塑成膜，最后定性收卷、包装即得。
[0012]将本发明产品按照GB/T 20197-2006的标准进行讲解试验，经过4个月的土埋实验，生物降解率可以达到58.8%。按照GB/T 1040.3-2006进行力学性能测试，横向拉伸强度为26.0MPa,断裂伸长率为670.18% ;纵向拉伸强度为23.2 MPa,断裂伸长率为449.50%，符合标准。
【主权项】
1.一种气体阻隔性能良好的共混型降解薄膜，其特征在于，由下列重量份的原料制备制成:玉米淀粉60-65、纳米蒙脱土 7-9、花生油0.6-0.7、钛酸四丁酯1.2-1.4、苎麻麻骨12-14、聚乙烯醇25-30、乙二醛2-3、聚碳酸亚丙酯7_9、马来酸酐0.5-0.7、柠檬酸三丁酯10-12、羧甲基纤维素4-6。2.根据权利要求1所述一种气体阻隔性能良好的共混型降解薄膜，其特征在于，由以下具体步骤制成: (1)将玉米淀粉与纳米蒙脱土混合均匀后放入烘箱中，在130°C的条件下干燥120分钟后取出，冷却至室温后将混合粉末利用超声振荡30-40分钟(控制水浴温度为30°C，超声功率为100W)，然后将混合粉末转移至搅拌釜中，加入钛酸四丁酯，控制温度为75°C，以1500转/分的速度搅拌15分钟后，继续加入花生油，搅拌15分钟，最后取出放入烘箱，在120°C的条件下干燥60分钟即得表面疏水处理的混合粉末； (2)将苎麻麻骨干燥后经过粗磨、精磨制成80-100目的粉末，然后放入纳米粉碎机中粉碎成纳米级粉末，与羧甲基纤维素混合，混合均匀后放入捏合机中，控温120°C，捏合10分钟，放出冷却，即得苎麻麻骨增强料； (3)将步骤(I)得到的表面疏水改性的混合粉末与乙二醛、聚碳酸亚丙酯混合，通过胶体磨机分散60-90分钟，然后加入步骤(2)得到的苎麻麻骨增强料，通过双螺杆造粒机中，控制温度170-180°C的条件下熔融挤出造粒，得到直径为6_的淀粉母料； (4)将步骤(3)得到的淀粉母料、聚乙烯醇、柠檬酸三丁酯以及其余剩余成分在常温下混合均匀后，加入到单螺杆挤出机中，控制温度在170-180°C的加工温度下进行热熔挤出吹塑成膜，最后定性收卷、包装即得。
【专利摘要】本发明公开了一种气体阻隔性能良好的共混型降解薄膜，其特征在于，由下列重量份的原料制备制成：玉米淀粉60-65、纳米蒙脱土7-9、花生油0.6-0.7、钛酸四丁酯1.2-1.4、苎麻麻骨12-14、聚乙烯醇25-30、乙二醛2-3、聚碳酸亚丙酯7-9、马来酸酐0.5-0.7、柠檬酸三丁酯10-12、羧甲基纤维素4-6；本发明工艺便于工业化生产，原料简单易得，制成的产品可广泛应用于食品包装、日用品、农产品保护等领域，柔韧、强度高，结实耐用，防水隔氧，产品无毒、无害、全降解。
【IPC分类】C08K5/07, C08L1/28, C08L97/02, C08L3/02, C08L29/04, C08K5/11, C08L69/00, C08K13/06, C08K3/34, C08K5/1539
【公开号】CN104927095
【申请号】CN201510273953
【发明人】万红霞, 陈可夏
【申请人】铜陵方正塑业科技有限公司
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年5月27日