一種聚乳酸復(fù)合紙塑包裝材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開了一種聚乳酸復(fù)合紙塑包裝材料的制備方法，屬于包裝材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]聚乳酸的合成是以玉米、小麥或木薯等淀粉為原料，經(jīng)過酶分解得到葡萄糖，葡萄糖經(jīng)乳酸菌發(fā)酵后轉(zhuǎn)變成乳酸，最后乳酸經(jīng)過化學(xué)合成得到高純度聚乳酸。包裝材料己成為人們消費(fèi)需求的一部分。現(xiàn)今市場上的塑料包裝，常用材料多為PE、PP、PS和PET等。首先，他們的原材料全部都來自于石油基材料，在自然界中不能生物降解，這不僅造成大量的垃圾堆積，而且也引起了嚴(yán)重的環(huán)境污染。聚乳酸材料，它的原料是經(jīng)由綠色植物提取的淀粉水解得到的糖類，進(jìn)一步發(fā)酵而來，經(jīng)由聚合反應(yīng)得以制備；同時(shí)，聚乳酸具有酶降解、微生物降解和化學(xué)降解等多種降解方式，后處理可在自然條件下進(jìn)行。
[0003]作為包裝材料，紙和紙板具有以下特點(diǎn):原料來源充沛、價(jià)格低;適宜的堅(jiān)固度、耐沖擊性和耐摩擦性;衛(wèi)生、安全；良好折疊、成形性，便于機(jī)械加工;優(yōu)良的印刷適性;可深加工性;廢棄物易處理，可生物降解性和可回收性。因此，在環(huán)境問題日益嚴(yán)峻的今天，紙和紙板成為首選包裝材料。但紙和紙板還存在一些缺點(diǎn):吸濕性，受潮后強(qiáng)度降低;多孔性，對水蒸氣、氣體和氣味的阻隔性差;難于封口；不耐穿刺;透明性差等。這些缺點(diǎn)限制了紙材料在包裝上的應(yīng)用，尤其是在一些食品包裝、阻隔性包裝上的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題:針對目前聚乳酸材料質(zhì)脆易碎，延展率低且抗沖擊性差，而且傳統(tǒng)的紙質(zhì)包裝材料受潮后強(qiáng)度降低，對水蒸氣、氣體和氣味的阻隔性差，難于封口、不可自行降解污染環(huán)境的問題，提供了一種聚乳酸復(fù)合紙塑包裝材料的制備方法，本發(fā)明將聚乳酸顆粒進(jìn)行改性，將改性后的聚乳酸溶于二氯甲烷溶劑中，并加入納米蒙脫土得聚乳酸乳液，再和聚乙烯醇混合后倒入臭氧反應(yīng)塔，加入助劑混合得涂覆液，用棒式涂布于紙基材料上，進(jìn)行熱壓處理即得復(fù)合紙塑包裝材料，本發(fā)明制備過程環(huán)保，制備出的材料安全無毒、機(jī)械性能優(yōu)良、可生物降解，而且還具有優(yōu)異的透明性及抗菌性，將成為取代傳統(tǒng)包裝材料的新一代環(huán)境友好的、新型綠色包裝高分子材料。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
(1)取300?500g聚乳酸粒料放入真空干燥箱中，于50?70°C下干燥10?12h，再將20?30g三輕甲基丙燒三丙稀酸酯溶于I?1.5L丙酮中，用磁力攪拌機(jī)以400?600r/min的轉(zhuǎn)速攪拌均勻，在攪拌狀態(tài)下加入上述干燥后的聚乳酸粒料，放入通風(fēng)櫥中將丙酮完全揮發(fā)；
(2)將上述處理后得到的聚乳酸粒料放入轉(zhuǎn)矩流變儀中熔融共混5?lOmin，共混溫度為150?180°C，將共混后的熔融聚乳酸密封于玻璃管中，并抽真空度達(dá)到900?100PaJ^玻璃管水平置于鈷源輻射平臺上，以2?2.5kGy/h的劑量率進(jìn)行輻射處理；
(3)待輻射達(dá)到設(shè)定劑量后，立即取出放入烘箱中，在70?90°C的溫度下退火25?35min后，繼續(xù)升溫至100?110°C保溫反應(yīng)30?40min，使殘余的自由基完全失活，得到改性后的聚乳Ife ；
(4)稱取20?30g改性后的聚乳酸溶于400?500mL二氯甲烷中，放置在超聲分散儀中，添加3?5g納米蒙脫土，以200?300W的功率超聲分散I?2h，制得聚乳酸乳液；
(5)將10?20g聚乙烯醇加入800?900mL蒸餾水中，常溫浸潤15?25min后用玻璃棒攪拌使其充分溶脹，再加熱升溫至80?90 °C，繼續(xù)攪拌使其完全溶解，在通風(fēng)櫥中將上述制得的聚乳酸乳液緩慢滴加進(jìn)聚乙烯醇溶液中，用玻璃棒攪拌直至二氯甲烷完全揮發(fā)，得混合液；
(6)將上述混合液倒入臭氧反應(yīng)塔中，以lL/min的流速通入臭氧，密閉反應(yīng)后10?15min，出料，按體積比為2:3將其溶于質(zhì)量濃度為10%的殼聚糖溶液中，加入0.5?ImL硬脂酸鋇和I?2mL聚二甲基硅氧烷，放入超聲振蕩儀中超聲分散10?20min，制得涂覆液；
(7)將制得的涂覆液裝入棒式涂覆機(jī)中，以3m/min的涂布速率均勻涂布在牛皮紙表面，反復(fù)涂布3?5次后放置在熱壓機(jī)的四氟乙烯墊板上，進(jìn)行熱壓處理5?1min后，即得一種聚乳酸復(fù)合紙塑包裝材料。
[0006]所述的熱壓機(jī)參數(shù)為:上板溫度為160?180°C，下板溫度為130?140°C，熱壓壓力為2?5MPa。
[0007]本發(fā)明的應(yīng)用方法:將本發(fā)明制得的聚乳酸復(fù)合紙塑包裝材料可以應(yīng)用在食品的包裝上，包裝時(shí)要檢查包裝物品的清潔度和干燥度，高壓蒸汽滅菌時(shí)器械清洗干燥不完全，殘留的油和水分容易浸濕紙面而造成濕包，紙塑袋必須合適裁剪，以便去除空氣，紙塑包裝材料的透濕性為101.46?121.12g/m2.24h，材料的透氧性為30.54?31.04cm3/m2.24h.0.1MPa，對水蒸氣、氣體和氣味的阻隔性好。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:
(1)本發(fā)明制備過程環(huán)保，制備出的材料安全無毒、機(jī)械性能優(yōu)良、可生物降解；
(2)本發(fā)明制備的包裝材料具有優(yōu)異的透明性及抗菌性，將成為取代傳統(tǒng)包裝材料的新一代環(huán)境友好的、新型的綠色包裝高分子材料。
【具體實(shí)施方式】
[0009]首先取300?500g聚乳酸粒料放入真空干燥箱中，于50?70°C下干燥10?12h，再將20?30g三羥甲基丙烷三丙烯酸酯溶于I?1.5L丙酮中，用磁力攪拌機(jī)以400?600r/min的轉(zhuǎn)速攪拌均勻，在攪拌狀態(tài)下加入上述干燥后的聚乳酸粒料，放入通風(fēng)櫥中將丙酮完全揮發(fā);將處理后得到的聚乳酸粒料放入轉(zhuǎn)矩流變儀中熔融共混5?lOmin，共混溫度為150?180°C，將共混后的熔融聚乳酸密封于玻璃管中，并抽真空度達(dá)到900?lOOOPa，將玻璃管水平置于鈷源輻射平臺上，以2?2.5kGy/h的劑量率進(jìn)行輻射處理;待輻射達(dá)到設(shè)定劑量后，立即取出放入烘箱中，在70?90°C的溫度下退火25?35min后，繼續(xù)升溫至100?110°C保溫反應(yīng)30?40min，使殘余的自由基完全失活，得到改性后的聚乳酸;稱取20?30g改性后的聚乳酸溶于400?500mL二氯甲烷中，放置在超聲分散儀中，添加3?5g納米蒙脫土，以200?300W的功率超聲分散I?2h，制得聚乳酸乳液;將10?20g聚乙烯醇加入800?900mL蒸餾水中，常溫浸潤15?25min后用玻璃棒攪拌使其充分溶脹，再加熱升溫至80?90°C，繼續(xù)攪拌使其完全溶解，在通風(fēng)櫥中將上述制得的聚乳酸乳液緩慢滴加進(jìn)聚乙烯醇溶液中，用玻璃棒攪拌直至二氯甲烷完全揮發(fā)，得混合液;將混合液倒入臭氧反應(yīng)塔中，以lL/min的流速通入臭氧，密閉反應(yīng)后10?15min，出料，按體積比為2: 3將其溶于質(zhì)量濃度為10%的殼聚糖溶液中，加入0.5?ImL硬脂酸鋇和I?2mL聚二甲基硅氧烷，放入超聲振蕩儀中超聲分散10?20min，制得涂覆液;將制得的涂覆液裝入棒式涂覆機(jī)中，以3m/min的涂布速率均勻涂布在牛皮紙表面，反復(fù)涂布3?5次后放置在熱壓機(jī)的四氟乙烯墊板上，進(jìn)行熱壓處理5?1min后，即得一種聚乳酸復(fù)合紙塑包裝材料。
[0010]所述的熱壓機(jī)參數(shù)為:上板溫度為160?180°C，下板溫度為130?140°C，熱壓壓力為2?5MPa。
[0011]實(shí)例I
首先取300g聚乳酸粒料放入真空干燥箱中，于50°C下干燥10h，再將20g三羥甲基丙烷三丙稀酸酯溶于IL丙酮中，用磁力攪拌機(jī)以400r/min的轉(zhuǎn)速攪拌均勾，在攪拌狀態(tài)下加入上述干燥后的聚乳酸粒料，放入通風(fēng)櫥中將丙酮完全揮發(fā);將處理后得到的聚乳酸粒料放入轉(zhuǎn)矩流變儀中熔融共混5min，共混溫度為150°C，將共混后的熔融聚乳酸密封于玻璃管中，并抽真空度達(dá)到900Pa，將玻璃管水平置于鈷源輻射平臺上，以2kGy/h的劑量率進(jìn)行輻射處理;待輻射達(dá)到設(shè)定劑量后，立即取出放入烘箱中，在70°C的溫度下退火25min后，繼續(xù)升溫至100°C保溫反應(yīng)30min，使殘余的自由基完全失活，得到改性后的聚乳酸;稱取20g改性后的聚乳酸溶于400mL二氯甲烷中，放置在超聲分散儀中，添加3g納米蒙脫土，以200W的功率超聲分散lh，制得聚乳酸乳液;將1g聚乙烯醇加入SOOmL蒸餾水中，常溫浸潤15min后用玻璃棒攪拌使其充分溶脹，再加熱升溫至80 V，繼續(xù)攪拌使其完全溶解，在通風(fēng)櫥中將上述制得的聚乳酸乳液緩慢滴加進(jìn)聚乙烯醇溶液中，用玻璃棒攪拌直至二氯甲烷完全揮發(fā)，得混合液;將混合液倒入臭氧反應(yīng)塔中，以lL/min的流速通入臭氧，密閉反應(yīng)后lOmin，出料，按體積比為2:3將其溶于質(zhì)量濃度為10%的殼聚糖溶液中，加入0.5mL硬脂酸鋇和ImL聚二甲基硅氧烷，放入超聲