一种可生物降解利用的塑料包装袋材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种可生物降解利用的塑料包装袋材料及其制备方法。以质量份计，该材料由如下成分组成：聚乙烯醇100份，酒糟20~80份，一水合柠檬酸2.5~10份，甘油30份，蒸馏水占总质量的0~10%。其制备方法是先把酒糟烘干并粉碎，再将聚乙烯醇固体配置成聚乙烯醇溶液升温，再加入柠檬酸和甘油，搅拌，待其反应充分后加入酒糟，继续搅拌，得到酒糟‑聚乙烯醇悬浊液，烘干得到薄膜，然后将薄膜浸入水中1个小时，再取出进行烘干，通过调整干燥时间，即可得到含水量为0‑10%的酒糟‑聚乙烯醇复合薄膜材料，最后采用挤出流延法或溶液浇铸成型工艺得到可生物降解塑料包装袋。本发明专利技术生产简单，产品降解时间短、可用于堆肥，实现了废弃物资源化的高效利用。

【技术实现步骤摘要】
一种可生物降解利用的塑料包装袋材料及其制备方法
本专利技术属于材料工程
，具体涉及一种可生物降解利用的塑料包装袋材料及其制备方法。
技术介绍
塑料袋按用途可以分为很多种类型，如购物袋、包装袋、垃圾袋、文件袋、保鲜袋等等。就中国而言，每天对塑料袋的使用量在20亿以上，需求量十分巨大。特别是塑料包装袋随着网购的流行而大量使用，由此而带来的环境污染问题越来越引人关注。绝大部分的塑料袋都是由不可降解的材料制备而成，当这类塑料袋埋在地下需要大约200年才能分解，并且严重污染土壤；如果采用焚烧处理方式，则会产生有害烟尘和有毒气体，污染环境。可见，塑料袋在给人类带来便利的同时，也给人类带来了白色污染，而这也是当今社会一个亟待解决的问题。然而，目前市场上也有一些可降解塑料袋，主要有以下几类：1、微生物组成生物降解塑料袋，包含生物聚酯、生物纤维素、多糖类和聚氨基酸等，是一类能完全被自然界中微生物分化的生物降解塑料袋；2、淀粉塑料袋，含淀粉在90%以上，增加的其他组份也是能完全降解的（1月~1年），且该类塑料袋完全降解而不留任何痕迹，无污染；3、光降解塑料袋，按制作办法可将光降解塑料分成组成型降解塑料袋和增加型降解塑料袋，该类塑料袋的降解需要在自然日光作用下且需要一段时间。上述介绍的三种现有的塑料袋中，前两种由于成本较高，并未得到广泛的应用，而后种只是将塑料袋分解成小碎片，并没有完全降解。聚乙烯醇（PVA）是综合性能优良，在一定条件下可以完全生物降解的一种高分子材料，在当今白色污染日益严重的形势下愈显重要。自聚乙烯醇被发现以来，被广泛的应用于工业生产中。中国每年对于聚乙烯醇的消费量约占全球总消费量的40%，约50万吨。在欧美、日本，水溶性聚乙烯醇薄膜已广泛应用于各种产品的包装中；而我国对于水溶性聚乙烯醇薄膜的研究发展仍处于起步阶段，而随着车用燃料乙醇的推广使用和白酒消费能力的稳定增长，乙醇年产量逐年上升，作为生产乙醇的副产物-酒糟的产量也越来越大。如果不及时处理，容易造成环境污染和资源浪费。而酒糟中含有丰富的蛋白质、氨基酸以及众多无机元素，加上聚乙烯醇的可完全生物降解的特性，酒糟-聚乙烯醇复合薄膜完全符合当今社会对可持续发展的要求。且由于酒糟—聚乙烯醇复合薄膜材料制成的塑料包装袋有水和生物两种降解特性，并且原料价格低廉，对于替代原有的传统不可降解塑料袋具有重要的意义。因此，如能开发一种酒糟-聚乙烯醇复合薄膜材料，这将对于可持续发展有重大的意义。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种生产简单、降解时间短、可用于堆肥且废弃物资源化利用率高的可生物降解利用的塑料包装袋材料，并对应提供其制备方法。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种可生物降解利用的塑料包装袋材料，以质量份计，由如下成分组成：聚乙烯醇100份，酒糟20~80份，一水合柠檬酸2.5~10份，甘油30份，蒸馏水占总质量的0~10%。酒糟是很好的有机肥料，将其作为原料之一，可以提高复合材料的降解效率，且当增加适量酒糟对复合薄膜材料的力学性能有一定的改善，但酒糟过多会使复合薄膜材料的力学性能下降。实验表明，酒糟用量为40份效果最好。聚乙烯醇（PVA）是综合性能优良，在一定条件下可以完全生物降解的一种高分子材料。柠檬酸是一种重要的有机酸，由于其具有多羧基结构，能在高温下与聚乙烯醇的羟基发生酯化反应，从而在酒糟-聚乙烯醇复合薄膜材料内部形成交联；在酯化反应和交联作用的情况下不但能提高材料的耐水性，还有利于力学性能的提高，且酯化反应后产生的羰基会促使微生物聚集到膜的表面，使聚乙烯醇的降解性能增强。此外，柠檬酸的羧基能与聚乙烯醇的羟基形成较强的氢键，从而增加分子间相互作用力，进一步提高材料的力学性能及热稳定性。甘油在聚乙烯醇复合体系中起增塑剂的作用，且当甘油最佳用量为30份，其增塑效果最佳。所述包装袋材料的最佳成分为：聚乙烯醇100份，酒糟40份，一水合柠檬酸7.5份，甘油30份，蒸馏水占总质量的10%。这是基于复合材料的性能和成本考虑，在酒糟填充量为40份，一水合柠檬酸为7.5份的时候拥有较好的综合性能，最适合作为可降解塑料包装袋的材料。一种上述可生物降解利用的塑料包装袋材料的制备方法，包括以下步骤：1）将酒糟置于60℃下干燥24h，再粉碎至50~100目，再置于60℃烘3h，得到酒糟粉。分段烘干可以使酒糟干透，有效防止在后续加工中生产的复合材料产生气泡等缺陷而影响性能。2）将聚乙烯醇固体溶解于水中，在80℃下以400r/min的速度搅拌1h，形成聚乙烯醇溶液；其中，所述聚乙烯醇和水的质量体积比为15-25g：300mL；3）将上述聚乙烯醇溶液升温至90℃，加入上述的一水合柠檬酸和甘油，搅拌2-3h，使其反应充分；再向其中加入上述的酒糟粉，继续搅拌30-60min，得到酒糟-聚乙烯醇悬浊液；4）将上述得到的悬浊液置于平整的工作台面上自然晾干，再进行完全干燥（干燥温度60℃，时间12个小时），然后将薄膜浸入水中1个小时，再取出并进行烘干，调整烘干时间，最终获得含水量为0-10%的酒糟-聚乙烯醇复合薄膜材料，即可生物降解利用的塑料包装袋材料。其中，在制备酒糟-聚乙烯醇悬浊液过程中，为防止水分蒸发时溶液粘度过大，需不定时加水，使溶液稳定在300ml。其中，步骤2）中所述聚乙烯醇和水的质量体积比为20g：300mL。其中，步骤4）中将完全干燥的薄膜浸水1小时，然后置于60℃下进行再干燥，时间为1小时，即可得到含水量为10%的酒糟-聚乙烯醇复合薄膜材料。在酒糟-聚乙烯醇复合薄膜材料中，适当的含水量具有增塑作用，会使复合薄膜材料的韧性有明显的增加，实验结果表明当酒糟-聚乙烯醇复合薄膜材料中含水量为10%时，复合材料的韧性最佳。在得到上述酒糟-聚乙烯醇复合薄膜材料（即可生物降解利用的塑料包装袋材料）后，可采用挤出流延法或溶液浇铸成型工艺制备成品。与现有的技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术在制备过程中加入的一水合柠檬酸键合到聚乙烯醇上，获得交联复合薄膜材料，提高复合薄膜材料的力学强度，而产生的羰基会促进微生物聚集到膜的表面，进而提高聚乙烯醇的降解性。2、本专利技术采用酒糟与聚乙烯醇以及其它塑料助剂共混制备可降解复合材料，可采用挤出流延法或溶液浇铸成型制备塑料包装袋，加工方便，生产效率高，经济可行，具有很大的产业化应用前景。3、本专利技术使用酒糟填充聚乙烯醇复合材料生产可降解可堆肥塑料包装袋，经过埋入土中实验，该塑料袋在三个月内即可完全生物降解并变成肥料，可以作为堆肥的原料。4、本专利技术以废弃物酒糟填充聚乙烯醇复合材料生产可降解复合材料，实现了酒糟的高价值利用，又避免了传统塑料袋对环境的破坏，而且经济可行，环境友好。附图说明图1为交联前后的聚乙烯醇红外光谱图；图2为本专利技术实施例十一至十三制备的酒糟-聚乙烯醇复合薄膜材料拉伸强度的曲线；图3为本专利技术不同一水合柠檬酸的用量对酒糟-聚乙烯醇复合薄膜材料热失重的影响曲线。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。以下各实施例中，使用了下列仪器：恒温烘箱、红外光谱仪、电子万能试验机、热重分析仪（TG）、旋转流变仪、高速粉碎机、培养皿。一、制备酒糟-聚乙烯醇复合薄膜材料实施例一一种可生物降解本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可生物降解利用的塑料包装袋材料，其特征在于，以质量份计，由如下成分组成：聚乙烯醇100份，酒糟20~60份，一水合柠檬酸2.5~10份，甘油30份，蒸馏水占总质量的0~10%。

【技术特征摘要】
1.一种可生物降解利用的塑料包装袋材料，其特征在于，以质量份计，由如下成分组成：聚乙烯醇100份，酒糟20~60份，一水合柠檬酸2.5~10份，甘油30份，蒸馏水占总质量的0~10%。2.根据权利要求1所述的可生物降解利用的塑料包装袋材料，其特征在于，以质量份计，由如下成分组成：聚乙烯醇100份，酒糟40份，一水合柠檬酸7.5份，甘油30份，蒸馏水占总质量的10%。3.一种如权利要求1所述的可生物降解利用的塑料包装袋材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1）将酒糟置于60℃下干燥24h，再粉碎至50~100目，再置于60℃烘3h，得到酒糟粉；2）将聚乙烯醇固体溶解于水中，在80℃下以400r/min的速度搅拌1h，形成聚乙烯醇溶液；其中，所述聚乙烯醇和水的质量体积比为15-25g：300mL；3）将上述聚乙烯醇...

【专利技术属性】
技术研发人员：王选伦，章亮亮，陆奎，杨静，刘玲，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50