一种全生物降解高剥离力纸铝复合包装材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种全生物降解高剥离力纸铝复合包装材料及其制备方法及应用。以原纸和铝箔同步进入T型淋膜模头，同时在T型淋膜模头直接熔融挤出全生物降解粘结材料，淋膜在原纸和铝箔的表面之间，经热压辊压合，并经冷却辊轮却，收卷形成三层结构的全生物降解高剥离力纸铝复合包装材料。本发明专利技术对光、空气、水及其他大多气体和液体具有不渗透性，并可以高温杀菌，使产品不受氧气、日光和细菌的侵害，大大延长保质期；快粘力、耐老化性能和色调良好,可用于胶粘剂、食品、电子、医药、橡胶、油墨、电缆等工业；相对生物分解率≥90％。相对生物分解率≥90％。

【技术实现步骤摘要】
一种全生物降解高剥离力纸铝复合包装材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于纸铝复合包装材料
，涉及一种全生物降解高剥离力纸铝复合包装材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]纸铝复合包装材料分为纸基层、粘合层和铝箔层。纸基层主要起美观、印刷、支撑等作用；铝箔层主要起阻隔、避光等作用；纸基层与铝箔层通过粘合层的粘合形成多层复合包装材料。通过将聚合物通过挤出机淋膜在纸张上而后将铝箔与之复合而制成，主要特点是此复合材料可以防油、防水。传统的纸铝复合包装类产品所使用的粘合层为聚乙烯或者聚氨酯材料，是造成“白色污染”的根源。生物降解材料作为一类新兴的材料，具有良好生物降解性能与加工性能。
[0003]行业内开发出的一种PLA(聚乳酸)的淋膜纸，PLA可生物降解，且无毒性，可达到环保效果，但PLA质脆、韧性和抗冲击性差以及热稳定性差等缺点使其应用范围大大受限。另一种可生物降解的材料PBS(聚丁二酸丁二醇酯)的加工温度低，粘性低，熔体强度差，另外，PLA、PBS是结晶聚合物，其制品往往具有一定的脆性，因此，二者在包装领域中的应用范围大大受限。PBAT是己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物，既有良好的延展性和断裂伸长率，也具有较好的耐热性和抗冲击性，肖运鹤等的“超细碳酸钙填充可降解聚酯材料的研究”(塑料，2009，38(3)：69
‑
71)表明，PBAT与超细碳酸钙共混不仅能实现材料的完全快速降解，还能极大的节省成本，但由于PBAT本身的物理特性与基材粘合力较差，因而在纸铝复合的操作过程中，与基材粘合不牢，造成生产效率降低，纸塑界面易剥离不佳。CN102558797B公开了一种可生物降解的淋膜纸材料，包括可降解树脂与3
‑
10％弹性体，提高材料与纸张的粘接。非可生物降解的材料的添加，将使得整体材料的生物分解率的下降。CN1398766A，公开了一种包装用复合纸，通过丙烯酸胶水层将PE塑料薄膜和底纸复合制成，所用材料丙烯酸和PE不能实现生物降解，废弃到自然界中会造成环境污染。CN110735360B公开了一种可降解纸袋的生产工艺，在纸基材上依次淋膜增韧膜、防水膜，用热风制袋机吹出热空气，使防水膜进一步与包装纸粘合制得防水纸袋，其中起到粘合作用的增韧膜为异氰酸酯等非全生物降解材料。CN113183495A公开一种可生物降解的垃圾袋的制备工艺，通过将聚乳酸、聚乙烯等预混料淋膜于牛皮纸之后并在其上用粘合胶水复合另一淋膜纸层等操作步骤，可防水防潮的纸铝复合垃圾袋，其中的预混料、粘合胶水等非全生物降解材料。CN202110690983.6公开了一种全生物降解淋膜复合纸，以塑料薄膜与纸张复合，对光、空气、水及其他大多气体具有一定渗透性，不能满足高阻隔需求的产品包装；所用粘合层材料为PBAT和矿粉，粘合铝箔等金属材料时剥离强度不高。
[0004]纸铝复合包装材料的主要性能之一，为纸基材料与铝箔材料间的剥离强度。纸基材料与铝箔材料间要求有足够的剥离强度，以承加工和使用过程中的弯折和剥离。因此，粘合树脂体系的粘合性能是十分重要的。对于要求剥离强度更高的应用需求，现有技术的全
生物降解树脂如PBAT、PLA、PBS不能满足使用要求。本领域技术人员亟待开发出一种全生物降解复合包装材料以满足现有的应用市场和性能需求。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种全生物降解高剥离力纸铝复合包装材料，使用生物降解粘结材料替代传统化学胶粘剂应用在纸铝复合包装材料的复合中以减少有毒有害物质的残留；并通过纸张与铝箔复合的方式，避免了单一纸面淋膜树脂造成的易粘辊生产效率低、材料阻隔性差的缺点。本专利技术全生物降解高剥离力纸铝复合包装材料，采用全生物降解材料，整体具有良好的生物降解性能，可与剩菜剩饭等有机垃圾一起进行堆肥处理。丢弃后在自然环境中可实现全生物降解，不污染环境。且不含VOCs、重金属及致癌物质，无腐蚀性，无公害，绿色友好。满足GB/T 19277.1《受控堆肥条件下材料最终需要生物分解能力的测定》，相对生物分解率≥90％。本专利技术包装材料中的粘合层树脂材料的快粘力、耐老化性能和色调良好，粘合力、内聚力、相溶性也极佳，非常适合用于全生物降解高剥离力纸铝复合包装材料，可用于胶粘剂、食品、电子、医药、橡胶、油墨、电缆等工业。
[0006]本专利技术提出的全生物降解高剥离力纸铝复合包装材料及其生产工艺，解决了现有技术中的纸铝复合包装材料采用非可降解材料(如EVA、LLDPE、PP、HDPE、POEM等)作为粘合层存在的不可降解污染环境的缺点，为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种全生物降解高剥离力纸铝复合包装材料，其包括：基纸层1、粘合层2、铝箔层3；所述基纸层1与铝箔层3，通过所述粘合层2复合而成。所述粘合层为由全生物降解粘结材料挤出淋膜而成；所述全生物降解粘结材料包括组分及其质量百分比含量为：PBAT
‑
1聚合物：85
‑
97％；粘合助剂：3
‑
15％。
[0008]在具体实施方案中，所述基纸层1的厚度为20
‑
400μm，粘合层2的厚度为3
‑
15μm，铝箔层3的厚度为5
‑
50μm；优选地，基纸层1的厚度为300μm，粘合层2的厚度为5μm，铝箔层3的厚度为6
‑
20μm。
[0009]本专利技术中，所述基纸层1，由原纸构成，可以是包括但不限于牛皮纸、铜版纸、白卡纸、白板纸中的一种或几种；优选地，为白卡纸。优选地，所述原纸的克重为20
‑
300g/m2。
[0010]本专利技术中，所述铝箔层3为铝箔构成。其中，所述铝箔，铝纯度大于99.0％，所述铝箔拉伸强度为50
‑
110MPa，伸长率为2～15％。
[0011]在具体实施方案中，铝纯度可大于99.0％、高达99.9％、100％。所述铝箔层的厚度为5
‑
50um，所述铝箔层经高真空高温退火软化处理，真空度0.01
‑
0.02Pa，退火温度为300～650℃，退火时间为4～24h。优选地，所述铝箔层经高真空高温退火软化处理，退火真空度0.0133Pa，退火温度为480～550℃，退火时间为8
‑
10h。所述的铝箔片厚度为6
‑
20um，拉伸强度为75
‑
85MPa，伸长率为3
‑
8％。
[0012]本专利技术中，所述粘合层2为全生物降解粘结材料经挤出淋膜获得，所述基纸层与所述铝箔层由粘合层通过淋膜复合的方式加工而成。其中，所述全生物降解粘结材料包括组分及其质量百分比含量为：PBAT
‑
1聚合物：85
‑
97％；粘合助剂：3
‑
15％；优选地，为PBAT
‑
1：90％；粘合助剂：10％。
[0013]其中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全生物降解高剥离力纸铝复合包装材料，其特征在于，所述复合包装材料包括基纸层(1)、粘合层(2)、铝箔层(3)；所述基纸层(1)与铝箔层(3)通过所述粘合层(2)复合而成；所述粘合层(2)为由全生物降解粘结材料挤出淋膜而成；所述全生物降解粘结材料包括组分及其质量百分比含量为：PBAT
‑
1聚合物：85
‑
97％；粘合助剂：3
‑
15％。2.根据权利要求1所述的全生物降解高剥离力纸铝复合包装材料，其特征在于，所述PBAT
‑
1聚合物为聚对苯二甲酸/己二酸/丁二酯，其分子结构如下式(1)所示：其中，B单元为：
‑
O
‑
CH2CH2CH2CH2‑
O
‑
；A单元为：T单元为：所述PBAT
‑
1聚合物中，包含B单元和A单元的重复单元x的摩尔比例占重复单元x和重复单元y的总和的55％
‑
70％；所述PBAT
‑
1聚合物的熔融指数为10
‑
1000g/10min，熔融温度T
m
为70
‑
115℃，Tg为
‑
55～
‑
20℃，Tc为
‑
20
‑
45℃，数均分子量Mn为60000
‑
80000，重均分子量Mw为130000
‑
170000。3.根据权利要求1所述的全生物降解高剥离力纸铝复合包装材料，其特征在于，所述粘合助剂为氢化松香、氢化松香甘油酯、氢化松香季戊四醇酯、松香甘油酯、松香季戊四醇酯中的一种或几种的组合；其酸值为2
‑
170mgKOH/g，软化点75
‑
100℃，砷含量≤0.0002％，灰分含量≤0.1％，加德纳色度2
‑
10。4.根据权利要求1所述的全生物降解高剥离力纸铝复合包装材料，其特征在于，所述全生物降解粘结材料通过下述步骤制得：将所述PBAT
‑
1聚合物加入平行双螺杆挤出机中，粘合助剂通过高粘度聚合物计量输送泵，以侧喂方式加入平行双螺杆挤出机中；所述PBAT
‑
1与粘合助剂在平行双螺杆挤出机中熔融共混并风冷、干燥、切粒，制备出所述全生物降解粘结材料。5.根据权利要求1所述的全生物降解高剥离力纸铝复合包装材料，其特征在于，所述基纸层(1)由原纸构成，其由牛皮纸、铜版纸、白卡纸、白板纸中的一种或几种构成的；所述原纸的克重为20
‑
300g/m2；所述铝箔层(3)由铝箔构成，所述铝箔的铝纯度大于99.0％，厚度为5
‑
50μm；拉伸强度为50
‑
110MPa，伸长率为2～15％。6.根据权利要求5所述的全生物降解高剥离力纸铝复合包装材料，其特征在于，所述铝箔通过下述步骤制得：将未处理铝箔经高真空高温退火软化处理，真空度0.01
‑
0.02Pa，退火温度为300～650℃，退火时间为4～24h。7.一种全生物降解高剥离力纸铝复合包装材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括下述步骤：步骤1、将全生物降解粘结材料倒入料箱，通过复合机的吸料装置将所述全生物降解粘结材料吸入料斗；步骤2、将原纸及铝箔装入复合机，并进行导纸；步骤3、将步骤2...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘念平，沈子铭，王宇航，王贺宜，唐诗虔，赵燕超，董栋，张宁，
申请(专利权)人：彤程新材料集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：