一种降解能力强的新材料气柱袋及其制备方法

技术领域

本申请涉及新型包装材料领域，更具体地说，它涉及一种降解能力强的新材料气柱袋及其制备方法。

背景技术

气柱袋是使用自然空气填充的新式包装材料，通过全面性包覆的气柱式缓冲保护，将产品运输损失率降至最低。气柱袋适用范围很广，是epe、eps和纸塑的替代品，只要和包装有关，同时又需要运输的产品都可使用气柱袋。

为了减少塑料对环境的污染，使用可堆肥降解塑料制成气柱袋，废弃以后的气柱袋在可堆肥化条件下，由于生物反应过程崩解和降解。

堆肥处理过程中，堆肥外层温湿度低于内层温湿度，因此外层降解速率也低于内层降解速率，为了提高外层降解速率需要多次翻动堆肥，从而导致工人劳动强度增加。

发明内容

为了提高气柱袋塑料的降解速率，降低工人劳动强度，本申请提供一种降解能力强的新材料气柱袋及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种降解能力强的新材料气柱袋，采用如下的技术方案：一种降解能力强的新材料气柱袋，由可降解塑料制成，所述可降解塑料由包括以下重量份的原料组成：聚乳酸100～140份，聚乙烯醇6～10份，成核剂3～5份，偶联剂1～3份，增塑剂1～3份，光催化剂1～1.4份，辅助成分7～11份，所述辅助成分包括营养组分、促进营养组分分解的分解组分和增韧组分，所述营养组分、分解组分和增韧组分三者重量之比为(3～5):(2～4):2。

通过采用上述技术方案，以增韧组分提高营养组分以及分解组分在整体内的连接稳定性，减少因营养组分和分解组分加入导致整体强度下降的情况，堆肥分解时，营养组分经分解组分分解后更适合微生物吸收，从而有效促进微生物繁殖，进而对增韧组分进行分解，有效提高塑料的降解速率，减少工人翻动堆肥的次数，降低工人劳动强度。

优选的，所述营养组分为蜂花粉，所述蜂花粉粉碎至粒度为800目。

通过采用上述技术方案，蜂花粉经粉碎后作为营养成分参与合成塑料，堆肥分解时，分解组分对蜂花粉进行分解，从而将其分解为更容易吸收的营养物质，通过营养物质促进微生物繁殖，微生物数量增加后对塑料的分解效率明显得到提升，从而加快塑料的降解效率。

优选的，所述分解组分为羟丙基-β-环糊精。

通过采用上述技术方案，羟丙基-β-环糊精具有一定的吸湿性，从而使得堆肥降解过程中的塑料更符合微生物的生长环境，且蜂花粉也更容易分解为营养物质，且羟丙基-β-环糊精对营养物质起到稳定的作用，减少营养物质因变性等原因损耗掉，使得营养物质更多地保留至供微生物吸收。

优选的，所述增韧组分为蚕丝纤维，所述蜂花粉、羟丙基-β-环糊精和蚕丝纤维三者重量之比为4:3:2。

通过采用上述技术方案，蚕丝纤维起到增韧作用，减少蜂花粉以及羟丙基-β-环糊精的加入对塑料性能的影响，同时在堆肥降解过程中，蚕丝纤维也可分解为氨基氨酸等营养物质，进一步供微生物吸收分解，促进微生物繁殖。

优选的，所述成核剂为α-环糊精。

通过采用上述技术方案，α-环糊精为环状结构的低聚糖，分子结构呈圆锥形设计，其外援亲水和内腔疏水并且有着酶模型的特性，在起到成核剂的同时，可以起到一定的催化降解作用。

优选的，所述成核剂与营养组分二者重量之比为1:1。

通过采用上述技术方案，α-环糊精和羟丙基-β-环糊精均可促进塑料成核，从而减少非晶区面积，提高整体致密度，进而有效提高塑料的强度。

优选的，还包括光催化剂1～1.4份。

通过采用上述技术方案，先使用光催化使得可降解塑料进行第一步降解，可降解塑料部分大分子分解为小分子，从而降低堆肥降解难度，更有利于微生物对可降解塑料进行降解，提高降解速度。

优选的，所述可降解塑料的制备方法包括以下步骤：将聚乳酸和聚乙烯醇烘干后与其他原料混合，再经挤出造粒生成可降解塑料母粒。

通过采用上述技术方案，对聚乳酸和聚乙烯醇进行烘干降低其二者所含水分，然后与其他原料混合生成可降解塑料母粒，操作简单方便。

第二方面，本申请提供一种降解能力强的新材料气柱袋的制备方法，采用如下的技术方案：

一种降解能力强的新材料气柱袋的制备方法，包括以下步骤：将可降解塑料母粒吹制成膜，在两层可降解塑料膜之间沿可降解塑料膜长度方向热合多个气嘴阀，然后对应气嘴阀热合将可降解塑料膜分割为多个气柱室，气柱室呈长条形且气柱室长度方向与可降解塑料膜宽度方向平行，通过通气阀向气柱室内充气即可制成气柱卷材，将气柱卷材卷绕于物品上固定从而形成气柱袋。

通过采用上述技术方案，将制得的塑料母粒制成塑料膜，然后通过热合气嘴阀然后形成气柱室，最后将气柱卷材卷绕包装即可形成气柱袋，操作流程简单。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、本申请中，随着蜂花粉与羟丙基-β-环糊精的加入，再加入蚕丝纤维提高塑料稳定性和强度，从而减少蜂花粉和羟丙基-β-环糊精加入对塑料性能的影响，在进行堆肥分解时，羟丙基-β-环糊精因其吸湿性为微生物繁殖提供湿性环境，蜂花粉和蚕丝纤维分解则为微生物繁殖提供营养物质，进一步提高微生物繁殖速度，微生物数量增加从而提高降解速率，进而促进可降解塑料分解。

2、本申请中，羟丙基-β-环糊精对氨基酸等营养物质起到稳定的作用，减少营养物质因变性等原因损耗掉，使得营养物质更多地保留至供微生物吸收，从而为微生物繁殖提供更多的营养物质。

3、本申请中α-环糊精与羟丙基-β-环糊精均具有促进成核的作用，为了降低塑料的吸湿性能，加入α-环糊精减少羟丙基-β-环糊精的加入量，从而有效减少对塑料强度的影响。

附图说明

图1为本申请实施例23中气柱袋的结构图；

图2为本申请实施例23中气柱袋的部分结构剖视图。

附图标记说明：1、气柱卷材；2、可降解塑料薄膜；3、气柱室；4、气嘴阀。

具体实施方式

本申请中聚乳酸在50℃环境中烘干4h；聚乙烯醇在50℃环境中烘干4h；成核剂为粉末状α-环糊精；偶联剂为颗粒状热塑性弹性体SEBS，即马来酸酐接枝聚苯乙烯-聚乙烯-聚丁烯-聚苯乙烯共聚物；增塑剂为环氧脂肪酸甲酯；营养组分为蜂花粉，经气流粉碎机粉碎至800目；分解组分为粉末状羟丙基-β-环糊精；增韧组分为桑蚕丝纤维，直径为D

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

实施例

实施例1

S1、取10kg聚乳酸和0.6kg聚乙烯醇加入到高速混料机内，并依次加入0.3kgα-环糊精、0.1kg偶联剂、0.1kg增塑剂、0.3kg蜂花粉、0.2kg羟丙基-β-环糊精和0.2kg桑蚕丝纤维，设定温度为120℃，转速为500r/min，混合搅拌30min；

S2、将S1中混合物加入双螺杆挤出机中，控制双螺杆挤出机温度1-8区温度分别为180℃、180℃、185℃、185℃、190℃、185℃、和185℃，螺杆转速为100r/min，挤出制得塑料母粒。

实施例2

S1、取10kg聚乳酸和0.6kg聚乙烯醇加入到高速混料机内，并依次加入0.4kgα-环糊精、0.2kg偶联剂、0.2kg增塑剂、0.4kg蜂花粉、0.3kg羟丙基-β-环糊精和0.2kg桑蚕丝纤维，设定温度为120℃，转速为500r/min，混合搅拌30min；

S2、将S1中混合物加入双螺杆挤出机中，控制双螺杆挤出机温度1-8区温度分别为180℃、180℃、185℃、185℃、190℃、185℃、和185℃，螺杆转速为100r/min，挤出制得塑料母粒。

实施例3

S1、取10kg聚乳酸和0.6kg聚乙烯醇加入到高速混料机内，并依次加入0.5kgα-环糊精、0.3kg偶联剂、0.3kg增塑剂、0.5kg蜂花粉、0.3kg羟丙基-β-环糊精和0.3kg桑蚕丝纤维，设定温度为120℃，转速为500r/min，混合搅拌30min；

S2、将S1中混合物加入双螺杆挤出机中，控制双螺杆挤出机温度1-8区温度分别为180℃、180℃、185℃、185℃、190℃、185℃、和185℃，螺杆转速为100r/min，挤出制得塑料母粒。

实施例4

S1、取12kg聚乳酸和0.8kg聚乙烯醇加入到高速混料机内，并依次加入0.3kgα-环糊精、0.1kg偶联剂、0.1kg增塑剂、0.3kg蜂花粉、0.2kg羟丙基-β-环糊精和0.2kg桑蚕丝纤维，设定温度为120℃，转速为500r/min，混合搅拌30min；

S2、将S1中混合物加入双螺杆挤出机中，控制双螺杆挤出机温度1-8区温度分别为180℃、180℃、185℃、185℃、190℃、185℃、和185℃，螺杆转速为100r/min，挤出制得塑料母粒。

实施例5

与实施例4不同之处在于：S1中α-环糊精为0.4kg，偶联剂为0.2kg，增塑剂为0.2kg。

实施例6

与实施例5不同之处在于：S1中羟丙基-β-环糊精为0.3kg。

实施例7

与实施例5不同之处在于：S1中羟丙基-β-环糊精为0.4kg。

实施例8

与实施例5不同之处在于：S1中蜂花粉为0.4kg。

实施例9

与实施例8不同之处在于：S1中羟丙基-β-环糊精为0.3kg。

实施例10

与实施例8不同之处在于：S1中羟丙基-β-环糊精为0.4kg。

实施例11

与实施例5不同之处在于：S1中蜂花粉为0.5kg。

实施例12

与实施例5不同之处在于：S1中羟丙基-β-环糊精为0.3kg。

实施例13

与实施例5不同之处在于：S1中羟丙基-β-环糊精为0.4kg。

实施例14

与实施例9不同之处在于：S1中α-环糊精为0.3kg

实施例15

与实施例9不同之处在于：S1中α-环糊精为0.5kg

实施例16

与实施例3不同之处在于：S1中聚乳酸为12kg，聚乙烯醇为8kg。

实施例17

与实施例9不同之处在于：S1中还加入0.1kg二氧化钛。

实施例18

与实施例9不同之处在于：S1中还加入0.12kg二氧化钛。

实施例19

与实施例9不同之处在于：S1中还加入0.14kg二氧化钛。

实施例20

与实施例1不同之处在于：S1中聚乳酸为14kg，聚乙烯醇为10kg。

实施例21

与实施例2不同之处在于：S1中聚乳酸为14kg，聚乙烯醇为10kg。

实施例22

与实施例3不同之处在于：S1中聚乳酸为14kg，聚乙烯醇为10kg。

实施例23

本实施例结合图1和图2对气柱袋的制备方法进行介绍。

一种气柱袋的制备方法包括以下步骤：

S1、将形状大小均相同的两层可降解塑料薄膜2叠放重合，了讲解塑料薄膜呈长方形设置；

S2、在两层可降解塑料薄膜2之间热合多个气嘴阀4，多个气嘴阀4均位于可降解塑料薄膜2的同一侧且沿可降解塑料薄膜2的长度方向等距间隔设置；

S3、通过热合使可降解塑料薄膜2对应气嘴阀4形成多个气柱室3，气柱室3呈长方形，气柱室3长度方向与可降解塑料薄膜2宽度方向平行，气柱室3三面封闭，以气嘴阀4作为进气口；

S4、通过气嘴阀4向气柱室3内通气形成气柱卷材1，将气柱卷材1卷绕于物体上通过胶带固定，从而形成气柱袋。

对比例

对比例1

与实施例9不同之处在于：S1中未添加蜂花粉。

对比例2

与实施例9不同之处在于：S1中未添加羟丙基-β-环糊精。

对比例3

与实施例9不同之处在于：S1中未添加蚕丝纤维。

对比例4

与实施例9不同之处在于：S1中未添加羟丙基-β-环糊精和蚕丝纤维。

对比例5

与实施例9不同之处在于：S1中未添加蜂花粉和蚕丝纤维。

对比例6

与实施例9不同之处在于：S1中未添加蜂花粉、羟丙基-β-环糊精和蚕丝纤维。

表1实施例和对比例原料表(kg)

性能检测试验参照GB/T 1040.3-2006《塑料拉伸性能的测定第3部分：薄膜和薄片的试验条件》测试实施例1～22以及对比例1～6制备的可降解塑料母粒的拉伸强度(MPa)，试样形状和尺寸参照6.1.1中的2型试样，总长度150mm，宽度10mm，厚度为50μm，试验速度为200mm/min，每个实施例或对比例均设置五组试样，测试完毕后计算平均值。

参照GB/T 19811-2005《在定义堆肥化中试条件下塑料材料崩解程度的测定》测定由实施例1～22及对比例1～6所得可降解塑料母粒在定义堆肥化中试条件下的崩解程度(％)，测试之前将可降解塑料母粒吹制成膜并裁剪至尺寸为10cm*10cm*50μm。

表2性能检测数据表

结合实施例9和对比例1-6并结合表2可以看出，仅添加蜂花粉、羟丙基-β-环糊精和蚕丝纤维其中的一种对降解速度帮助不大，当三者结合时，在堆肥初期由羟丙基-β-环糊精和蚕丝纤维吸湿提供湿性环境促进微生物繁殖，微生物开始繁殖时蜂花粉与蚕丝纤维开始分解提供营养物质，从而使得微生物得以大量繁殖，进而有效促进塑料降解。且当塑料强度因蜂花粉和羟丙基-β-环糊精加入而降低时，蚕丝纤维可减少塑料的强度下降程度，从而使得塑料保持一定的强度，延长其使用寿命。

结合实施例9和实施例17-19并结合表2可以看出，通过加入二氧化钛作为光催化剂，堆肥降解之前先进行光降解一段时间，从而使得部分大分子分解为小分子，降低微生物降解难度，有效提高降解效率。

结合实施例5-13并结合表2可以看出，通过对蜂花粉、羟丙基-β-环糊精和蚕丝纤维三者加入量进行调整，选择最合适的比例，在减少塑料强度降低的同时，有效提高降解效率，使得塑料的降解能力显著增强。

结合实施例9、实施例14和实施例15并结合表2可以看出，通过调整α-环糊精加入量，选择与羟丙基-β-环糊精的加入比例，从而有效提高塑料强度，减少因羟丙基-β-环糊精吸湿对塑料整体强度的影响。

结合实施例2、实施例9和实施例21并结合表2可以看出，调整基础原料即聚乳酸以及聚乙烯醇的加入量，从而控制基础原料与辅助组分的比例，进而使得降解速度得以进一步提升。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。