一种高阻隔可降解复合包装材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于材料技术领域，具体涉及一种高阻隔可降解复合包装材料及其制备方法。该复合包装材料由以下重量份组分组成：聚乙烯醇40

【技术实现步骤摘要】
一种高阻隔可降解复合包装材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于材料
，具体涉及一种高阻隔可降解复合包装材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚乙烯醇(PVA)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,可由非石油路线大规模生产，价格低廉，其耐油、耐溶剂及气体阻隔性能出众，在食品、药品包装方面具有独特优势；PVA的应用基于溶液法，通过流延成膜制备薄膜材料，但是溶液加工成型需经历溶解和干燥过程，存在工艺复杂、成本高、产量低等缺点，很难制备厚壁、形状复杂的制品，同时，也无法与其他材料进行共挤吹塑制备多层复合薄膜。
[0003]申请号为201911360872.8的专利公开了一种抗菌高氧阻隔PE复合膜及其制备方法，该抗菌高氧阻隔PE复合膜由外向内依次为PE膜层、PVA膜层和PE膜层，为三层共挤复合获得的，虽然有效改善现有PE复合膜在防潮、阻氧性、膜层间结合力差的缺点，得到了具有抗菌、抗静电及良好的综合性能的PE复合膜，但所使用的主要原料为聚乙烯，可在土壤中残留几十年不降解，造成一系列土壤污染问题，不符合现代绿色环保的可持续发展理念。申请号为202110740912.2的专利公开了一种可生物降解高阻隔性抗菌复合膜及其制备方法，以纳米纤维素复合聚乳酸为基底材料，加入阻隔剂(如聚乙烯醇)、抗菌物质及增塑剂，通过流延或刮膜方式制备的可生物降解高阻隔性抗菌复合膜，其中使用的溶剂为N,N
‑
二甲基甲酰胺、二甲基亚砜等试剂，N,N
‑
二甲基甲酰胺和二甲基亚砜具有毒性，沸点较高，不易挥发，容易残留在复合膜中，长期接触使用，对人体健康具有一定的危害。目前，开发和利用无毒性且绿色环保的生物可降解材料替代传统不可降解材料已成为近年来的主流趋势。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种高阻隔可降解复合包装材料及其制备方法，该复合包装材料具有较好的阻隔性能、机械性能及耐高温性能，生物降解性好，绿色环保，更能满足市场需求。
[0005]本专利技术为实现上述目的所采取的技术方案为：
[0006]一种高阻隔可降解复合包装材料，所述复合包装材料由以下重量份组分组成：
[0007]聚乙烯醇40
‑
60份；
[0008]聚已内酯30
‑
50份；
[0009]PBAT 20
‑
30份；
[0010]增塑剂5
‑
10份；
[0011]滑石粉10
‑
20份；
[0012]所述增塑剂为环氧大豆油衍生物，结构通式为：
[0013]式中，R 为氢原子或甲基；优选R为氢原子，环氧大豆油衍生物为化合物1，其结构式为：
[0014]优选重量份组分组成为：聚乙烯醇60份，聚已内酯50份，PBAT 30份，增塑剂10份，滑石粉 15份，其中增塑剂为环氧大豆油衍生物化合物1。
[0015]按上述方案，其中所述环氧大豆油衍生物的制备方法为：
[0016]S1、将环氧大豆油和丙烯酰胺溶于N,N
‑
二甲基甲酰胺溶液中，升温至80℃，反应6
‑
8h 生成中间体1，其结构式为：
[0017]优选反应时间为8h；
[0018]S2、中间体1和酸酐在催化剂的作用下，升温至70
‑
90℃，反应5
‑
7h生成环氧大豆油衍生物；其中所述酸酐为苯甲酸酐或对甲苯甲酸酐，优选酸酐为苯甲酸酐；所述催化剂为 4
‑
二甲氨基吡啶或四丁基溴化铵，优选催化剂为4
‑
二甲氨基吡啶；优选反应温度为70℃，反应时间为6h。
[0019]本专利技术提供了一种高阻隔可降解复合包装材料的制备方法，包括以下步骤：按重量配比称取聚乙烯醇、聚已内酯、PBAT、增塑剂、滑石粉，经加热高速混合均匀，加热温度为 65
‑
75℃，转速110
‑
120r/min，混合时间为1.5h，其中优选加热温度为70℃，转速110r/min；
再加入到双螺杆挤出机中熔融共混后，挤出造粒得复合包装材料；其中所述双螺杆转速为 60
‑
90r/min，全区温度为230
‑
240℃，优选双螺杆转速为90r/min，全区温度为230℃。
[0020]按上述方案，其中环氧大豆油(ESO)一般是由几种甘油三脂肪酸组成，其中长链脂肪酸碳链由14
‑
24个不等的碳组成，碳链上含1
‑
3个含氧三元环结构，常温下为浅黄色粘稠油状液体，具有优良的热稳定性、光稳定性和耐水性，可作为无毒、环保、增塑、稳定、可降解的增塑剂；但环氧大豆油直接与聚乙烯醇、聚已内酯共混不仅对产品综合性能的提升并不明显，还会大幅度破坏产品的机械强度，因此对环氧大豆油的结构进行改进，以获得综合性能较好的环氧大豆油衍生物。在环氧大豆油结构中引入了苯环结构，苯环上的原子形成一个平面，分子链难以旋转，具有刚性，其分子中既有柔软的脂肪链，又有刚性的芳香基团，因此具有较好的延展性和断裂伸长率，能够增强制品的机械性能；同时还引入了丙烯酰胺结构，丙烯酰胺具有优良的降阻性，能有效地降低流体的摩擦阻力，其降阻性与结构中的极性酰胺基团相关，酰胺基团能够插入聚合物内部，降低分子间的相互作用，起到润滑作用，丙烯酰胺结构的引入使所制得的环氧大豆油衍生物能够促使各组分之间相互更好地融合，进而充分发挥单个组分的优良性能，提高由各组分经熔融制得的产品的阻隔性、机械性能及耐高温性能。
[0021]本专利技术具有如下有益效果：本专利技术通过结构修饰得到了含有刚性结构的环氧大豆油衍生物，具有较好的降阻性、延展性和断裂伸长率，在赋予塑料制品良好的机械强度的同时，还能够促使各组分之间相互更好的融合，进一步增强产品的阻隔性、机械性能及耐高温性能；本专利技术提供的一种高阻隔可降解复合包装材料，具有较好的阻隔性能、机械性能及耐高温性能，生物降解性好，绿色环保，更能满足市场需求。
具体实施方式
[0022]下面将结合本申请实施例，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0023]环氧大豆油CAS号；丙烯酰胺CAS号79
‑
06
‑
1；苯甲酸酐CAS号93
‑
97
‑
0；对甲苯甲酸酐CAS号13222
‑
85
‑
0；4
‑
二甲氨基吡啶CAS号1122
‑
58
‑
3；氢氧化钠CAS号1310
‑
73
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高阻隔可降解复合包装材料，其特征在于，所述复合包装材料由以下重量份组分组成：聚乙烯醇40
‑
60份；聚已内酯30
‑
50份；PBAT 20
‑
30份；增塑剂5
‑
10份；滑石粉10
‑
20份；所述增塑剂为环氧大豆油衍生物，结构通式为：式中，R为氢原子或甲基。2.根据权利要求1所述的一种高阻隔可降解复合包装材料，其特征在于，所述增塑剂为环氧大豆油衍生物，制备方法为：S1、将环氧大豆油和丙烯酰胺溶于N,N
‑
二甲基甲酰胺溶液中，升温反应生成中间体1，其结构式为：S2、中间体1和酸酐在催化剂的作用下，升温反应生成环氧大豆油衍生物。3.根据权利要求2所述的一种高阻隔可降解复合包装材料，其特征在于，步骤S1中反应温度为80℃，反应时间为6
‑
8h。4.根据权利要求2所述的一种高阻隔可降解复合包装材料，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾小平，贾佳，揣春霞，
申请(专利权)人：南阳金牛彩印集团有限公司，
类型：发明
国别省市：