一种PVA胶带及其制备方法与流程

本发明涉及包装材料领域，尤其涉及一种应用于快递包装的pva胶带及其制备方法。

背景技术：

在当前网络遍布大街小巷的时代，网购潮流经久不息，由此带来的快递业务更是迅猛发展。据统计：从2012年到2016年，中国的快递业务量已经从56亿件飙升至312亿件，相当于每个中国人一年都要收发24个快递，2017年更是直奔400亿的目标而去。

以2016年的快递量为例，如果每个包裹使用的胶带长度是1米，那么2016年中国快递行业使用的胶带长达312亿米，可以绕地球赤道784圈。

目前，大部分胶带基材层都采用bopp、pvc、pet和pe等塑料材质制成，这些材质为不可降解材料，这也意味着需要上百年才能在大自然中被完全降解，带来灾难性的“白色污染”。同时，传统的胶带胶粘层多数采用的丙烯酸脂类的胶水，该胶水生产过程中需要用到大量溶剂，容易造成环境污染，危害人体健康。

技术实现要素：

本发明的目的在于开发一种应用于快递包装的pva胶带，解决传统胶带不可降解，给环境带来污染等缺点，可广泛应用快递包装等领域。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种pva胶带，其包括基材层和胶粘层，所述胶粘层涂覆于基材层的单侧表面，所述基材层包括按重量份数计的如下组分：

所述胶粘层包括按重量份数计的如下组分：

pva(聚乙烯醇)是唯一可被细菌作为碳源和能源利用的乙烯基聚合物，在细菌和酶的作用下，46天可降解75％，属于一种生物可降解高分子材料。同时，本发明采用的胶带以pva材料作为基材层主要材料，以变性淀粉作为胶粘层主要材料，两种材料均为水溶性及可全生物降解材料，可直接被大自然所消纳，具有环境友好等优点。

作为优选方案，所述pva树脂的醇解度为87～89，平均聚合度为2400～2500，重均分子量为118000～124000。

作为优选方案，所述增塑剂包括环氧大豆油、失水山梨醇脂肪酸酯和丙三醇中的至少一种。

作为优选方案，所述增强剂为无机晶须材料。

作为优选方案，所述交联剂为甲苯二异氰酸酯和三烯丙基异氰脲酸酯按照(1～5):1的重量比配比的混合物。

作为优选方案，所述润滑剂为硬脂酸、pe蜡和ebs中的至少一种。

作为优选方案，所述抗氧化剂为1010和1098按照(1～5):1的重量比配比的混合物。

作为优选方案，所述变性淀粉为木薯变性淀粉，含水量不超过5％，黏度不超过200bu。

一种如前述的pva胶带的制备方法，其包括如下步骤：

分别制备基材层和胶粘剂；

将所述胶粘剂采用涂布机涂覆于基材层的单侧表面，形成胶粘层，再经过卷曲和剪裁，得到所述pva胶带；

其中，所述基材层的制备方法为：

将pva树脂烘干后，与增塑剂、增强剂、交联剂、润滑剂和抗氧化剂混匀，得到基材层混合料；

将所述基材层混合料经过双螺杆挤出机熔融挤出、造粒，得到基材层改性粒料；

将所述基材层改性粒料经过单螺杆吹膜机挤出吹膜，得到所述基材层；

所述胶粘剂的制备方法为：

将去离子水分成两份，将变性淀粉溶于第一份去离子水中，在60～65℃下得到变性淀粉浆料；

将40％双氧水和40％氢氧化钠水溶液依次加入所述变性淀粉浆料中，在60～65℃下进行反应0.5h后，加入十水硼砂、气相二氧化硅和剩余去离子水，搅拌1h后，得到所述胶粘剂。

作为优选方案，所述双螺杆挤出机的工作参数为：一区温度为150～190℃，二区温度为180～210℃，三区温度为180～220℃，四区温度为180～220℃，五区温度为180～210℃，模头温度为170～200℃，喂料速度为10～30r/min，螺杆转速为20～50r/min；

单螺杆吹膜机工作参数为：加料段150～190℃，中段190～210℃，前段200～220℃，机头温度：180～200℃，螺杆转速为40～60r/min；

所述第一份去离子水的重量为去离子水总重量的60～75％。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明从基材层到胶粘层，采用的都是环保可降解原料，开发出一种应用于快递包装的pva胶带，解决传统胶带不可降解，给环境带来污染等缺点，可广泛应用快递包装等领域。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明中的应用于快递包装的pva胶带示意图；

图2为本发明中的pva胶带基材层制备工艺路线图；

图3为本发明中的pva胶带胶粘层制备工艺路线图；

图4为本发明中的pva胶带制备工艺路线图；

图中：1、基材层；2、胶粘层。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明中基材层所用的pva树脂可选择台湾长春的bp-24；

本发明中基材层所用的增塑剂为环氧大豆油、失水山梨醇脂肪酸酯和丙三醇(甘油)，型号分别为b-22、s-85和gy，均来自广州望尼来化工有限公司；

本发明中基材层所用的增强剂为碳化硅晶须、硫酸钙晶须和硼酸铝晶须，型号分别为sic-80、887、np-m02，分别选自秦皇岛一诺高新材料开发有限公司、济南鑫森源化工有限公司和上海峰竺贸易有限公司；

本发明中基材层所用的交联剂为甲苯二异氰酸酯(tdi)和三烯丙基异氰脲酸酯(taic)，型号分别为t-100和faridataics，分别选自上海金锦乐实业有限公司和湖南民合化工有限公司；

本发明中胶粘层所用的变性淀粉型号为best-301,可选择三明百事达淀粉有限公司；

本发明中所用其他材料均为市售产品。

实施例1

本实施例涉及一种应用于快递包装的pva胶带及其制备方法，包括基材层和胶粘层两个部分，具体包括如下步骤：

一、基材层按照如下重量配比进行配料：

所述交联剂为甲苯二异氰酸酯(tdi)和三烯丙基异氰脲酸酯(taic)按照重量比为2：1组成；

所述抗氧化剂为1010与1098按照重量比2：1组成。

二、胶粘层按照如下重量配比进行配料：

三、基材层的制备：

如图2所示，将pva树脂加入烘箱中，100℃温度条件下烘干24h后，称取一定重量份数加入高速混合机，分别加入环氧大豆油、碳化硅晶须、交联剂、硬脂酸、抗氧化剂混合均匀，出料，得到pva胶带基材层混合料；

将pva胶带基材层混合料经过双螺杆挤出机熔融挤出，造粒，得到pva胶带基材层改性粒料；

将pva胶带基材层改性粒料经单螺杆吹膜机挤出吹膜，得到pva胶带基材层。

所述双螺杆挤出机的工作参数为：一区温度为160℃，二区温度为180℃，三区温度为180℃，四区温度为180℃，五区温度为190℃，模头温度为180℃，喂料速度为10r/min，螺杆转速为20r/min；

单螺杆吹膜机工作参数为：加料段150℃，中段190℃，前段200℃，机头温度：180℃，螺杆转速为40r/min。

四、胶粘层的制备：

如图3所示，分别称取下述原料备用：去离子水250份，变性淀粉30份，40％双氧水(h2o2)0.5份，40％氢氧化钠水溶液5份，十水硼砂1.5份，气相二氧化硅0.75份；

称取150份去离子水加入20l的可控温不锈钢反应釜中，升温至60℃，分别加入上述重量份数的变性淀粉30份，搅拌均匀，制得变性淀粉浆料；

取上述重量份数的40％双氧水(h2o2)0.5份，40％氢氧化钠水溶液5份先后加入变性淀粉浆料，边加入边搅拌0.5h，控制反应釜温度在60℃；

最后取上述重量份数十水硼砂5份和气相二氧化硅0.75份用100份去离子水溶解后加入反应釜中，充分搅拌1h，制得变性淀粉胶水，即pva胶带胶粘层。

五、pva胶带的制备：

如图4所示将胶粘层变性淀粉胶水采用涂布机涂覆在基材层上，卷曲、裁剪，得到一种应用于快递包装的pva胶带如图1所示，在基材层1的下表面涂覆一层胶粘层2。

实施例2

本实施例涉及一种应用于快递包装的pva胶带及其制备方法，包括基材层和胶粘层两个部分，具体包括如下步骤：

一、基材层按照如下重量配比进行配料：

所述交联剂为甲苯二异氰酸酯(tdi)和三烯丙基异氰脲酸酯(taic)按照重量比为3：1组成；

所述抗氧化剂为1010与1098按照重量比3：1组成。

二、胶粘层按照如下重量配比进行配料：

三、基材层的制备：

将pva树脂加入烘箱中，100℃温度条件下烘干24h后，称取一定重量份数加入高速混合机，分别加入失水山梨醇脂肪酸酯、硫酸钙晶须、交联剂、pe蜡、抗氧化剂混合均匀，出料，得到pva胶带基材层混合料；

将pva胶带基材层混合料经过双螺杆挤出机熔融挤出，造粒，得到pva胶带基材层改性粒料；

将pva胶带基材层改性粒料经单螺杆吹膜机挤出吹膜，得到pva胶带基材层。

所述双螺杆挤出机的工作参数为：一区温度为170℃，二区温度为190℃，三区温度为190℃，四区温度为190℃，五区温度为200℃，模头温度为190℃，喂料速度为15r/min，螺杆转速为25r/min；

单螺杆吹膜机工作参数为：加料段170℃，中段200℃，前段210℃，机头温度：190℃，螺杆转速为45r/min。

四、胶粘层的制备：

分别称取下述原料备用：去离子水300份，变性淀粉40份，40％双氧水(h2o2)1份，40％氢氧化钠水溶液7份，十水硼砂2份，气相二氧化硅1.25份；

称取200份去离子水加入20l的可控温不锈钢反应釜中，升温至60℃，分别加入上述重量份数的变性淀粉40份，搅拌均匀，制得变性淀粉浆料；

取上述重量份数的40％双氧水(h2o2)1份，40％氢氧化钠水溶液7份先后加入变性淀粉浆料，边加入边搅拌0.5h，控制反应釜温度在60℃；

最后取上述重量份数十水硼砂2份和气相二氧化硅1.25份用100份去离子水溶解后加入反应釜中，充分搅拌1h，制得变性淀粉胶水，即pva胶带胶粘层。

五、pva胶带的制备：

将胶粘层变性淀粉胶水采用涂布机涂覆在基材层上，卷曲、裁剪，得到一种应用于快递包装的pva胶带如图1所示。

实施例3

本实施例涉及一种应用于快递包装的pva胶带及其制备方法，包括基材层和胶粘层两个部分，具体包括如下步骤：

一、基材层按照如下重量配比进行配料：

所述交联剂为甲苯二异氰酸酯(tdi)和三烯丙基异氰脲酸酯(taic)按照重量比为3.5：1组成；

所述抗氧化剂为1010与1098按照重量比4：1组成。

二、胶粘层按照如下重量配比进行配料：

三、基材层的制备：

将pva树脂加入烘箱中，100℃温度条件下烘干24h后，称取一定重量份数加入高速混合机，分别加入丙三醇(甘油)、硼酸铝晶须、交联剂、ebs、抗氧化剂混合均匀，出料，得到pva胶带基材层混合料；

将pva胶带基材层混合料经过双螺杆挤出机熔融挤出，造粒，得到pva胶带基材层改性粒料；

将pva胶带基材层改性粒料经单螺杆吹膜机挤出吹膜，得到pva胶带基材层。

所述双螺杆挤出机的工作参数为：一区温度为180℃，二区温度为200℃，三区温度为210℃，四区温度为210℃，五区温度为200℃，模头温度为190℃，喂料速度为20r/min，螺杆转速为30r/min；

单螺杆吹膜机工作参数为：加料段180℃，中段200℃，前段210℃，机头温度：190℃，螺杆转速为50r/min。

四、胶粘层的制备：

分别称取下述原料备用：去离子水350份，变性淀粉50份，40％双氧水(h2o2)1.5份，40％氢氧化钠水溶液8份，十水硼砂3份，气相二氧化硅1.5份；

称取250份去离子水加入20l的可控温不锈钢反应釜中，升温至60℃，分别加入上述重量份数的变性淀粉50份，搅拌均匀，制得变性淀粉浆料；

取上述重量份数的40％双氧水(h2o2)1.5份，40％氢氧化钠水溶液8份先后加入变性淀粉浆料，边加入边搅拌0.5h，控制反应釜温度在60℃；

最后取上述重量份数十水硼砂13份和气相二氧化硅1.5份用100份去离子水溶解后加入反应釜中，充分搅拌1h，制得变性淀粉胶水，即pva胶带胶粘层。

五、pva胶带的制备：

将胶粘层变性淀粉胶水采用涂布机涂覆在基材层上，卷曲、裁剪，得到一种应用于快递包装的pva胶带如图1所示。

实施例4

本实施例涉及一种应用于快递包装的pva胶带及其制备方法，包括基材层和胶粘层两个部分，具体包括如下步骤：

一、基材层按照如下重量配比进行配料：

所述交联剂为甲苯二异氰酸酯(tdi)和三烯丙基异氰脲酸酯(taic)按照重量比为4：1组成；

所述抗氧化剂为1010与1098按照重量比5：1组成。

二、胶粘层按照如下重量配比进行配料：

三、基材层的制备：

将pva树脂加入烘箱中，100℃温度条件下烘干24h后，称取一定重量份数加入高速混合机，分别加入环氧大豆油、碳化硅晶须、交联剂、硬脂酸、抗氧化剂混合均匀，出料，得到pva胶带基材层混合料；

将pva胶带基材层混合料经过双螺杆挤出机熔融挤出，造粒，得到pva胶带基材层改性粒料；

将pva胶带基材层改性粒料经单螺杆吹膜机挤出吹膜，得到pva胶带基材层。

所述双螺杆挤出机的工作参数为：一区温度为190℃，二区温度为210℃，三区温度为220℃，四区温度为220℃，五区温度为210℃，模头温度为200℃，喂料速度为30r/min，螺杆转速为50r/min；

单螺杆吹膜机工作参数为：加料段190℃，中段210℃，前段220℃，机头温度：200℃，螺杆转速为60r/min。

四、胶粘层的制备：

分别称取下述原料备用：去离子水400份，变性淀粉60份，40％双氧水(h2o2)2份，40％氢氧化钠水溶液10份，十水硼砂4份，气相二氧化硅2份；

称取300份去离子水加入20l的可控温不锈钢反应釜中，升温至65℃，分别加入上述重量份数的变性淀粉60份，搅拌均匀，制得变性淀粉浆料；

取上述重量份数的40％双氧水(h2o2)2份，40％氢氧化钠水溶液10份先后加入变性淀粉浆料，边加入边搅拌0.5h，控制反应釜温度在65℃；

最后取上述重量份数十水硼砂4份和气相二氧化硅2份用100份去离子水溶解后加入反应釜中，充分搅拌1h，制得变性淀粉胶水，即pva胶带胶粘层。

五、pva胶带的制备：

将胶粘层变性淀粉胶水采用涂布机涂覆在基材层上，卷曲、裁剪，得到一种应用于快递包装的pva胶带如图1所示。

对比例1

与实施例1不同的是，对比例1中，基材层材料用bopp树脂代替pva树脂，其他条件不变。

对比例2

与实施例1不同的是，对比例1中，基材层材料用pvc树脂代替pva树脂，其他条件不变。

对比例3

与实施例1不同的是，对比例2中，基材层材料用pe树脂代替pva树脂，其他条件不变。

对比例4

与实施例1不同的是，对比例1中，胶粘层材料用丙烯酸脂类材料代替变性淀粉，其他条件不变。

性能测试

分别对实施例1-4和对比例1-4进行性能测试，其结果见表1

表1性能测定结果

*0级—看不见微生物生长；1级—微生物微量生长(可见微生物生长至覆盖面积<10％)；2级—微生物轻度生长(微生物生长覆盖面积10～30％)；3级—微生物中度生长(微生物生长覆盖面积30～60％)；4级--微生物大量生长(微生物生长覆盖面积60～100％)。级数越高，说明生物降解性能越好。

由表1结果可见，实施例1～4和对比例1～4，实施例1～4的土壤掩埋法40d失重率/％、10d微生物生长级数明显优于对比例1～4，从以上数据说明：采用pva作为基材层主要材料，同时创新性的引进采用变性淀粉胶水作为胶粘层。可以制备一种可全生物降解和环境吸收的应用于快递包装的pva胶带，本发明制备的一种应用于快递包装的pva胶带，不论是基材层采用的pva材料，还是胶粘层采用的变性淀粉材料，两种材料均为水溶性及可全生物降解材料，可直接被大自然所消纳，具有环境友好等优点。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。