一种用于牛奶包装盒的石墨烯复合塑料片材及制备方法技术

本发明专利技术涉及复合包装材料领域，公开了一种用于牛奶包装盒的石墨烯复合塑料片材及制备方法。包括如下制备过程：（1）将表面改性的漂白土、丙烯酸酯共聚物、聚乙烯和白母料混合后挤出成白膜；（2）将聚乙烯和黑母料混合，挤出成黑膜；（3）将黑膜、乙烯‑乙烯醇共聚物、白膜按由下而上的顺序，通过干法复合工艺逐层复合，制得用于牛奶包装盒的石墨烯复合塑料片材。本发明专利技术制得的牛奶包装盒复合塑料片材与普通包装盒表层材料相比，对气体等小分子的阻隔效果好，通过改性黑白共挤工艺的应用，实现了印刷层阻隔功能与印刷功能的有效叠加，极大改善了对牛奶的保鲜效果。

Graphene composite plastic sheet for milk packaging box and preparation method thereof

The invention relates to the field of composite packaging materials, and discloses a graphene composite plastic sheet for milk packaging box and a preparation method thereof. The preparation process includes the following steps: (1) mixing the surface modified bleaching earth, acrylate copolymer, polyethylene and White Masterbatch and extruding them into white film; (2) mixing polyethylene with black masterbatch and extruding them into black film; (3) compounding the black film, ethylene ethylene alcohol copolymer and white film in a bottom-up order by dry process The graphene composite plastic sheet used for milk packaging box is prepared by layer by layer combination. Compared with the surface layer material of the ordinary packaging box, the composite plastic sheet of the milk packaging box prepared by the invention has better barrier effect on small molecules such as gas. Through the application of the modified black-white co-extrusion process, the effective superposition of the printing layer barrier function and the printing function is realized, and the fresh-keeping effect of the milk is greatly improved.

【技术实现步骤摘要】
一种用于牛奶包装盒的石墨烯复合塑料片材及制备方法
本专利技术涉及复合包装材料领域，公开了一种用于牛奶包装盒的石墨烯复合塑料片材及制备方法。
技术介绍
近年来，随着人们对乳制品需求越来越大，并伴随着UHT灭菌技术的不断发展，各类乳制品及液体食品包装膜的需求量也越来越大。牛奶是一种极易变质的营养食品，对包装材料的要求很高。目前，国内牛奶包装主要形式是薄膜类包装、纸质类包装、塑料瓶、玻璃瓶。由于液体食品本身所具有的特性，全部采用100％塑料原料，制造的液体包装膜，或采用纸、塑料、金属铝合成液体包装膜，并且应用范围较广。塑料制品作为包装牛奶等液体食品的包装材料时，无法采用可生物降解的包装材料，所以给环境保护带来巨大的压力，同时也消耗了大量的石油资源，以及造纸给环境带来的压力，同时纸、塑、铝膜结构根本无法回收再利用。因此，研究人员对环保性好、安全、阻隔性佳的液体包装材料越来越多。纸质类包装具备印刷精美、形式多样、方便携带、灭菌技术先进、保质期长、更安全、更方便等优点。但是其成本太高，技术垄断，废弃物不易回收。塑料瓶携带方便、质量轻、成本低、耐冲击性好、防碎、防漏、盖子可重复开闭、可回收利用；缺点是回收和清洗困难。玻璃瓶成本低、可回收利用；缺点依旧是回收和清洗困难。目前，乳品包装的发展趋势主要是：轻量、无菌、绿色包装成为主流；玻璃、金属等大型包装逐步退出市场；超薄塑料包装逐渐被淘汰；轻量软包装将迅速发展；阻隔性能好，这也是最基础的性能。中国专利技术专利申请号201420657183.X公开了一种多层共挤高阻牛奶包装膜，包装膜包括9层，自外至里依次为LDPE混合MDPE层、LDPE混合LLDPE混合白母层、LDPE混合LLDPE混合白母层、TIE1层、EVOH1层、EVOH2层、TIE2层、LDPE混合LLDPE混合黑母层与LDPE混合LLDPE混合MPE层。采用的九层共挤更合理的搭配色母料，使得接触牛奶层完全可以不使用色母料，可一次性完成高阻隔奶膜制作，解决PVA涂布膜必须经过涂布和复合的程序，减少粘合剂的使用，更加环保。提供的包装膜与包装袋的厚度偏差<2%，COF<0.3。本技术适用于牛奶包装膜与包装袋的制备，能够包装0.5kg~1kg液奶。中国专利技术专利申请号201710020429.0公开了一种透明牛奶包装膜，主要使用包装形式有普通三层共挤黑白奶膜，多层共挤高阻隔黑白奶膜，纸塑铝复合膜等。其共同的缺点就在于均为全封闭、不透明包装。消费者无法透过包装看到牛奶的直观形象。同时由于黑白奶膜中的黑色母料均含有高比例的颜料和添加剂，此类物质极易发生析出，从而对牛奶的安全性及口感产生巨大影响。而纸塑铝复合包装由于其结构复杂，包括纸张，铝箔，聚乙烯等塑料材料，回收成本极高，再利用范围十分有限。同时，对食品安全更有保障，可以直接回收再利用的环境友好材料。根据上述，现有方案中通用牛奶包装盒表层为印刷层，其阻隔性能较差，作为与外界接触最多的结构，无法有效阻挡众多气体和水分子，因此需要研究改善整体的阻隔性能的技术方法，实现牛奶制品的长久新鲜保存，本专利技术提出了一种用于牛奶包装盒的石墨烯复合塑料片材及制备方法，可有效解决上述技术问题。
技术实现思路
目前应用较广的牛奶包装盒表层的印刷层，阻隔性能差，无法阻挡氧气等小分子气体和水分子，因而对牛奶的保鲜性能差。为解决上述问题，本专利技术采用以下技术方案：一种用于牛奶包装盒的石墨烯复合塑料片材的制备方法，制备的具体过程为：（1）先采用偶联剂对漂白土进行表面改性，然后与丙烯酸酯共聚物混合，并加入由聚乙烯和白母料组成的印刷层基体中，再挤出成白膜；（2）将聚乙烯和黑母料混合，挤出成黑膜；（3）将黑膜、乙烯-乙烯醇共聚物、白膜按由下而上的顺序，通过干法复合工艺逐层复合，实现对印刷层的改性，制得用于牛奶包装盒的石墨烯复合塑料片材。优选的，步骤（1）所述偶联剂为硅烷偶联剂kh550、硅烷偶联剂kh560、硅烷偶联剂kh570、硅烷偶联剂A172中的至少一种。优选的，步骤（1）所述白母料的填料为碳酸钙、钛白粉、滑石粉、云母粉中的至少一种。优选的，步骤（1）所述白膜中，按重量份计，其中：偶联剂0.5~1份、漂白土5~10份、丙烯酸酯共聚物3.5~5份、聚乙烯66~76份、白母料15~18份。优选的，步骤（2）所述黑母料的填料为石墨烯。优选的，步骤（2）所述黑膜中，按重量份计，其中：聚乙烯75~80份、黑母料20~25份。优选的，步骤（3）所述乙烯-乙烯醇共聚物中，乙烯链段的重量份为20~30份，乙烯醇链段的重量份为70~80份。优选的，步骤（3）所述干法复合的加热温度为140~170℃。由上述方法制备得到的一种用于牛奶包装盒的石墨烯复合塑料片材及制备方法，主要是将漂白土经偶联剂改性后与丙烯酸酯共聚物混合，加入由PE和白母料组成的印刷层基体中并挤出成白膜，继续通过干法复合工艺逐层复合成PE+黑母料/EVOH/PE+白母料+漂白土+丙烯酸酯共聚物的层结构，实现对其表面的印刷层进行改性，得到用于牛奶包装的包装片材。该方法通过添加改性漂白土与丙烯酸酯共聚物以及石墨烯，使得印刷层实现阻隔功能与印刷功能的叠加，极大改善了对牛奶的保鲜效果；进一步表面印刷层中渗透涂层的路径增加而达到对气体等小分子的优良阻隔效果。测试本专利技术制备的牛奶包装盒复合塑料片材的氧气透过率及水蒸气透过率，并与普通五层结构黑白共挤包装膜及普通三层结构黑白共挤包装膜相对比，本专利技术的方法具有明显优势，如表1所示。表1：本专利技术提供了一种用于牛奶包装盒的石墨烯复合塑料片材及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：1、提出了采用改进黑白共挤工艺制备用于牛奶包装盒的石墨烯复合塑料片材的方法。2、通过在表面印刷层中渗透涂层的路径增加，有效提高了对气体等小分子的阻隔效果。3、通过添加改性漂白土与丙烯酸酯共聚物，对常规黑白共挤包装片材的印刷层进行改性，实现了印刷层阻隔功能与印刷功能的有效叠加，极大改善了对牛奶的保鲜效果。具体实施方式以下通过具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明，但不应将此理解为本专利技术的范围仅限于以下的实例。在不脱离本专利技术上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本专利技术的范围内。实施例1（1）先采用偶联剂对漂白土进行表面改性，然后与丙烯酸酯共聚物混合，并加入由聚乙烯和白母料组成的印刷层基体中，再挤出成白膜；偶联剂为硅烷偶联剂kh550；白母料的填料为碳酸钙；白膜中，按重量份计，其中：偶联剂0.8份、漂白土7份、丙烯酸酯共聚物4.2份、聚乙烯71份、白母料17份；（2）将聚乙烯和黑母料混合，挤出成黑膜；黑母料的填料为石墨烯；黑膜中，按重量份计，其中：聚乙烯78份、黑母料22份；（3）将黑膜、乙烯-乙烯醇共聚物、白膜按由下而上的顺序，通过干法复合工艺逐层复合成层结构，制得用于牛奶包装盒的石墨烯复合塑料片材；无毒粘结剂为明胶；干法复合的加热温度为160℃；乙烯-乙烯醇共聚物中，乙烯链段的重量份为24份，乙烯醇链段的重量份为76份。实施例1制得的复合塑料片材，其氧气透过率及水蒸气透过率如表2所示。实施例2（1）先采用偶联剂对漂白土进行表面改性，然后与丙烯酸酯共聚物混合，并加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于牛奶包装盒的石墨烯复合塑料片材的制备方法，其特征在于，制备的具体过程为：（1）先采用偶联剂对漂白土进行表面改性，然后与丙烯酸酯共聚物混合，并加入由聚乙烯和白母料组成的印刷层基体中，再挤出成白膜；（2）将聚乙烯和黑母料混合，挤出成黑膜；（3）将黑膜、乙烯‑乙烯醇共聚物、白膜按由下而上的顺序，通过干法复合工艺逐层复合，实现对印刷层的改性，制得用于牛奶包装盒的石墨烯复合塑料片材。

【技术特征摘要】
1.一种用于牛奶包装盒的石墨烯复合塑料片材的制备方法，其特征在于，制备的具体过程为：（1）先采用偶联剂对漂白土进行表面改性，然后与丙烯酸酯共聚物混合，并加入由聚乙烯和白母料组成的印刷层基体中，再挤出成白膜；（2）将聚乙烯和黑母料混合，挤出成黑膜；（3）将黑膜、乙烯-乙烯醇共聚物、白膜按由下而上的顺序，通过干法复合工艺逐层复合，实现对印刷层的改性，制得用于牛奶包装盒的石墨烯复合塑料片材。2.根据权利要求1所述一种用于牛奶包装盒的石墨烯复合塑料片材的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述偶联剂为硅烷偶联剂kh550、硅烷偶联剂kh560、硅烷偶联剂kh570、硅烷偶联剂A172中的至少一种。3.根据权利要求1所述一种用于牛奶包装盒的石墨烯复合塑料片材的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述白母料的填料为碳酸钙、钛白粉、滑石粉、云母粉中的至少一种。4.根据权利要求1所述一种用于牛奶包装盒的石墨烯复合塑料片材的制备方法，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆，昝航，
申请(专利权)人：成都新柯力化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51