一种可生物降解高阻隔纸塑包装复合膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种可生物降解高阻隔纸塑包装复合膜及其制备方法，该可生物降解高阻隔纸塑包装复合膜由表及里依次为油墨层、纸张层、阻隔涂层、粘接层和PLA层，其中PLA层是经热塑性弹性体改性的，改性后能够提高其耐温性和韧性，保证其热封性能，满足不同内容物、不同重量的包装要求；阻隔涂层能够保证最终成品拥有良好的阻隔性、延长内容物的保质期。本发明专利技术的可生物降解高阻隔纸塑包装复合膜具有印刷外观精美、具有较好的展示效果等优点，它使用可降解材料制成，使用过后可通过生物降解，对环境无污染。境无污染。境无污染。

【技术实现步骤摘要】
一种可生物降解高阻隔纸塑包装复合膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于包装材料领域，具体涉及一种可生物降解高阻隔纸塑包装复合膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]传统的塑料制品以其轻便、价格低廉的特点成为人们生活中的常用消耗品。但由于塑料制品难以降解，被遗弃后的塑料制品会给环境带来严重的危害，即俗称的“白色污染”。据科尔尼(Kearney)的分析，目前世界上只有8％的塑料被回收利用，每年有800万吨的塑料废物进入海洋。全球塑料使用总量约30％来自包装制品，这一数字在2019年总计为1.1 亿吨。到2050年，塑料产量预计将大幅增长，预测到时这个数字将达到7亿吨。如果不采取任何对策，每年将导致6.44亿吨塑料进入垃圾填埋场。随着包装在全球塑料中所占的比例不断提升，以及消费者意识的增强，消费者要求企业进行变革。
[0003]传统塑料包装通常采用PE(聚乙烯)、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PP(聚丙烯)、PVC(聚氯乙烯)、PA(尼龙)等高分子薄膜等作为基材，而这些高分子薄膜之中， PE、PET、PP、PVC等均属于非生物降解高分子材料，PA虽是可降解材料，但其降解周期一般在30年以上。这些高分子材料都不适用于新一代可降解塑料包装的研发。
[0004]在可降解塑料的研究和发展方面，当前全球的主流趋势为淀粉基塑料、PLA、 PBAT。其中PLA(聚乳酸)生产过程无污染，具有可靠的生物安全性、良好的力学性能和易加工性，降解后的产物为二氧化碳和水，不会对环境产生影响，是公认的最具发展前景的可降解材料，可用于制造食品包装、医用包装、农用地膜等。
[0005]但PLA也存在不耐热、软化温度低、不易成膜、质脆易断、阻隔性一般等缺点。如果通过改性方法解决这些问题，则成本会大幅提高。这也是PLA塑料制品目前尚未大规模应用的主要原因。
[0006]目前国内外PLA相关研究现状：(1)PLA技术壁垒较高，国内仍处于起步PLA(聚乳酸)是以生物发酵生产的乳酸为主要原料聚合得到的聚合物。单个的乳酸分子中有一个羟基和一个羧基，多个乳酸分子在一起，羟基与别的分子的羧基脱水缩合，羧基与别的分子的羟基脱水缩合，形成了聚乳酸。
[0007]PLA制备主要有两种方法，分别是丙交酯开环聚合法和直接缩聚法，工业上采用的主要是开环聚合法。中间体丙交酯的合成和纯化是目前PLA工艺流程中的核心技术和难点，其反应条件苛刻、工艺复杂、技术要求较高、生产成本较高，是国内企业PLA产能扩张的主要技术壁垒。目前PLA产能主要集中于海外，国内仍处于起步阶段。
[0008]国内聚乳酸技术主要依靠企业与科研机构的合作研发。上海同杰良公司技术来自同济大学，采用直接缩聚法生产工艺，现已具备“乳酸
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聚乳酸”的生产能力。浙江海正丙交酯技术工艺来自于长春应化所，其丙交酯成功实现生产，能够实现部分自供，公司依托生物技术方面积累，持续向聚乳酸上下游产业链延伸，但目前公司缺乏原材料乳酸生产，需要向
国内金丹科技等企业采购。金丹科技和南京大学合作，采用有机胍催化工艺，尝试打通“乳酸
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丙交酯”产业链，中试结果较好，成本有望随工程化能力提高而持续降低。中粮科技技术来源于比利时格拉特，两者合作已在安徽建立玉米
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乳酸
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丙交酯
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聚乳酸的全产业链生产基地，公司已掌握丙交酯生产工艺和加工技术，丙交酯生产项目正稳步推进。由此可见，PLA 技术难点主要在丙交酯，国内许多企业正在大力研发丙交酯生产技术，试图攻破PLA产业技术壁垒，打通“乳酸
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丙交酯
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聚乳酸”全产业链，增强成本优势。
[0009](2)PLA应用受限，改性研究为当务之急虽然PLA有很多优点，但是在现实应用中也存在很多不足：如PLA的韧性比较差，缺少弹性以及柔性，质地硬而且脆性大，溶体强度相对较低，结晶速率过慢等，上述缺陷限制了其在很多方面的应用。PLA的化学结构中含有大量的酯键，导致其亲水性差，降解速率需要控制等。而且PLA价格较高，增加了原料成本，也限制了其在商业上的推广。因此，针对以上诸多缺点，对PLA进行改性成为近些年国内外相关科研人员主要研究的方向，以期改善材料性能和降解产品成本。目前国内外在此方面均以物理改性研究为主。

技术实现思路

[0010]针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种可生物降解高阻隔纸塑包装复合膜及其制备方法，该复合膜使用可降解材料制成，使用过后可通过生物降解，对环境无污染，并且该复合膜中包含经热塑性弹性体改性的PLA层，能够提高其耐温性和韧性，保证其热封性能，满足不同内容物、不同重量的包装要求。
[0011]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种可生物降解高阻隔纸塑包装复合膜，包括由表及里依次设置的油墨层、纸张层、阻隔涂层、粘接层和PLA层；所述PLA层是采用流延机加热PLA粒子，并添加可降解热塑性弹性体，充分混合后挤出成膜而得到的，所述可降解热塑性弹性体为PBAT和PPC。
[0012]所述PLA层的成分按重量份计为：PLA 55～60份、PBAT 15～20份、PPC 5～10份、相容剂或扩链剂0.5～2份；所述相容剂为双官能团相容剂KT20或EsunBio5004K，所述扩链剂为BASF环氧扩链剂ADR 4468。
[0013]所述油墨层为可降解水性油墨；所述纸张层为牛皮纸、木浆纸或格拉辛纸。
[0014]所述阻隔涂层为PVA膜。
[0015]所述粘接层为无溶剂聚氨酯胶黏剂。
[0016]可生物降解高阻隔纸塑包装复合膜的制备方法，包括以下步骤：1)配置PVA溶液，在纸张层一面涂布PVA溶液，干燥后即得到阻隔涂层；2)在纸张层另一面印刷油墨层；3)将PLA粒子和相容剂或扩链剂加入流延机中，混合均匀后升温，使PLA粒子达到熔融状态，然后加入PBAT和PPC，充分混合后经平片状口模挤出成膜，得到PLA层；4)通过无溶剂聚氨酯胶黏剂将阻隔涂层与PLA层黏合，得到可生物降解高阻隔纸塑包装复合膜。
[0017]所述步骤1)的具体操作为：按质量分数，将50～80份PVA粉末、10～20份增塑剂和 3～10份热稳定剂加入到60～80份80～95℃的去离子水中，混合均匀，配置成PVA溶液；将 PVA溶液除泡、降温、过滤后挤出，得到溶体；在40～60℃下将溶体涂布在纸张层上，湿膜厚
度为300～500微米，再在60～100℃下干燥并热压平整纸张，得到阻隔涂层；其中增塑剂为山梨醇或三乙醇胺，热稳定剂为月桂酸酯或硬脂酸锌；干燥时间为1～5分钟，采用压平辊对纸张进行热压。
[0018]所述步骤3)的具体操作为：将PLA粒子和相容剂或扩链剂加入流延机中，混合 20～30min并升温至170～180℃，然后降温至140～160℃，加入PBAT和PPC，混合1～2h后经平片状口模挤出成膜，成膜温度为40～60℃。
[0019]所述步骤4)中黏合的具体操作为：室温下，在PLA层上辊本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可生物降解高阻隔纸塑包装复合膜，其特征在于：包括由表及里依次设置的油墨层（1）、纸张层（2）、阻隔涂层（3）、粘接层（4）和PLA层（5）；所述PLA层（5）是采用流延机加热PLA粒子，并添加可降解热塑性弹性体，充分混合后挤出成膜而得到的，所述可降解热塑性弹性体为PBAT和PPC。2.根据权利要求1所述的可生物降解高阻隔纸塑包装复合膜，其特征在于：所述PLA层（5）的成分按重量份计为：PLA 55~60份、PBAT 15~20份、PPC 5~10份、相容剂或扩链剂 0.5~2份；所述相容剂为双官能团相容剂KT20或EsunBio5004K，所述扩链剂为BASF环氧扩链剂ADR 4468。3.根据权利要求1所述的可生物降解高阻隔纸塑包装复合膜，其特征在于：所述油墨层（1）为可降解水性油墨；所述纸张层（2）为牛皮纸、木浆纸或格拉辛纸。4.根据权利要求1所述的可生物降解高阻隔纸塑包装复合膜，其特征在于：所述阻隔涂层（3）为PVA膜。5.根据权利要求1所述的可生物降解高阻隔纸塑包装复合膜，其特征在于：所述粘接层（4）为无溶剂聚氨酯胶黏剂。6.权利要求1
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5中任意一项所述的可生物降解高阻隔纸塑包装复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1）配置PVA溶液，在纸张层（2）一面涂布PVA溶液，干燥后即得到阻隔涂层（3）；2）在纸张层（2）另一面印刷油墨层（1）；3）将PLA粒子和相容剂或扩链剂加入流延机中，混合均匀后升温，使PLA粒子达到熔融状态，然后加入PBAT和PPC，充分混合后经平片状口模挤出成膜，得到PLA层（5）；4）通过无溶剂聚氨酯胶黏剂将阻隔涂层（3）与PLA层（5）粘合，得到可生物降解高阻隔纸塑包装复合膜。7.根据权利要求6所述的可生物降解高阻隔纸...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾成，周伟学，孙宁，李斌斌，
申请(专利权)人：江苏利特尔绿色包装股份有限公司，
类型：发明
国别省市：