一种可降解再生包装材料、制备方法及设备
阅读说明：本技术 一种可降解再生包装材料、制备方法及设备 (Degradable regenerated packaging material, preparation method and equipment ) 是由 陈之善 刘林羊 马晓阳 叶锦强 汤汉良 于 2019-11-23 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种可降解再生包装材料,其特征在于,其由以下重量比的组分制备而成：热塑性淀粉22～35份,木质纤维15～20份,竹纤维10～14份,聚乳酸纤维6～11份,PVA18～24份,纳米二氧化硅3～6份,相容剂2～3份,润滑剂1～3份,抗氧剂0.6～1.2份,增塑剂1～5份,聚己内酯6～12份。本发明还公开了其制备方法及设备。本发明重点通过同时改进可降解再生包装材料、制备方法及设备,使其达到在具有高可降解性的同时,综合理化性能好,使其具有高拉伸性和扩展性,从而可适用多种环境下,且成本低、易于产业化。(The invention discloses a degradable regenerated packaging material which is characterized by being prepared from the following components in parts by weight: 22-35 parts of thermoplastic starch, 15-20 parts of wood fiber, 10-14 parts of bamboo fiber, 6-11 parts of polylactic acid fiber, 18-24 parts of PVA, 3-6 parts of nano silicon dioxide, 2-3 parts of compatilizer, 1-3 parts of lubricant, 0.6-1.2 parts of antioxidant, 1-5 parts of plasticizer and 6-12 parts of polycaprolactone. The invention also discloses a preparation method and equipment thereof. The invention focuses on simultaneously improving the degradable regenerated packaging material, the preparation method and the equipment, so that the degradable regenerated packaging material has high degradability, good comprehensive rationalization performance and high stretchability and expansibility, thereby being applicable to various environments, having low cost and being easy to industrialize.)
技术领域
本发明涉及包装材料技术领域，具体为一种可降解再生包装材料、制备方法及设备。
背景技术
随着塑料薄膜制品使用的增多，给自然环境中带来了大量的污染，常规的塑料薄膜制品，例如聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯等制成的塑料薄膜在自然环境下无法自然降解，在放置很多年后，仍然存在于自然环境中，这些不能降解的塑料薄膜增加了环境的污染。
随着各行各业对环保意识的加强，可降级薄膜塑料逐渐在成为一种主流的发展趋势，随着科研的不断深入，各种新型的可降解薄膜塑料也随之产生。
中国专利(CN201611075267.2)公开一种抗菌可降解食品包装材料及其制备，采用精油和淀粉为主材料，通过润滑剂、偶联剂和增塑剂配合，通过挤压吹膜制备得到抗菌可降解食品包装材料，虽然具有可降解性，但是制备得到的包装材料拉伸强度低，容易损坏，造成使用过程易出现破损。
现有技术中，可降解再生包装材料、制备方法及设备，往往相互不适配，材料的综合理化性能不好，拉伸性和扩展性低，适用环境少，且成本高、不易于产业化。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供一种可降解再生包装材料、制备方法及设备，通过同时改进可降解再生包装材料、制备方法及设备，使其达到在具有高可降解性的同时，综合理化性能好，使其具有高拉伸性和扩展性，从而可适用多种环境下，且成本低、易于产业化，以具解决上述背景技术中提出的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种可降解再生包装材料，其特征在于，其由以下重量比的组分制备而成：热塑性淀粉22～35份，木质纤维15～20份，竹纤维10～14份，聚乳酸纤维6～11份，PVA18～24份，纳米二氧化硅3～6份，相容剂2～3份，润滑剂1～3份，抗氧剂0.6～1.2份，增塑剂1～5份，聚己内酯6～12份。
一种可降解再生包装材料的制备方法，包括以下步骤：
(一)准备热塑性淀粉22～35份，木质纤维15～20份，竹纤维10～14份，聚乳酸纤维6～11份，PVA18～24份，纳米二氧化硅3～6份，相容剂2～3份，润滑剂1～3份，抗氧剂0.6～1.2份，增塑剂1～5份，聚己内酯6～12份；
(二)将木质纤维15～20份、竹纤维10～14份和PVA18～24份加入到高速搅拌机内，在搅拌速度为650～900r/min下搅拌15～25min，得到混合物A；
(三)将热塑性淀粉22～35份、聚乳酸纤维6～11份、纳米二氧化硅3～6份和抗氧剂0.6～1.2份加入到反应釜中，反应釜的温度控制在220～240℃，在搅拌速度为400～550r/min下搅拌20～30min，得到混合物B；
(四)将步骤(二)得到的混合物A加入到步骤(三)的反应釜中与混合物B混合搅拌，同时加入相容剂2～3份，搅拌温度为80～120℃，搅拌速度为300～350r/min，搅拌时间为15～25min，得到混合物C；
(五)将步骤(四)得到的混合物C加入到密炼机内，同时加入润滑剂1～3份和增塑剂1～5份，在200～240℃下混炼2～3h，得到混合物D；
(六)将步骤(五)得到的混合物D放入双螺杆挤压机进行挤压造粒，挤压处理过程中温度分为三部分，第一部分为180～195℃，第二部分200～210℃，第三部分为190～200℃，机头温度为190～205℃，螺杆转速为20～35r/min，得到物料E；
(七)将物料E经过吹膜机进行吹膜处理，从而得到可降解再生包装膜。
优选的，所述热塑性淀粉为热塑性玉米淀粉和热塑性红薯淀粉。
优选的，所述木质纤维和竹纤维均过200～260目筛。
优选的，所述相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐或聚山梨酯。
优选的，所述润滑剂为乙撑双油酸酰胺、硬脂酸和硬脂酸钙中的一种或多种。
优选的，所述抗氧剂为抗氧剂1010。
优选的，所述增塑剂为环氧大豆油、柠檬酸或甘油中的一种。
一种可降解再生包装材料的制备设备，包括依次衔接的高速搅拌机、反应釜、密炼机、双螺杆挤压机和吹膜机，所述高速搅拌机通过泵管路与反应釜的内部相连通，所述反应釜通过泵管路与密炼机的内部相连通，所述密炼机通过料道与双螺杆挤压机的进料口相连通，所述双螺杆挤压机通过管路与吹膜机的内部相连通。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种可降解再生包装材料、制备方法及设备，具备以下有益效果：
1、本发明通过同时改进可降解再生包装材料、制备方法及设备，使其达到在具有高可降解性的同时，综合理化性能好，使其具有高拉伸性和扩展性，从而可适用多种环境下，且成本低、易于产业化。
2、本发明制备的包装材料选用可降解的热塑性淀粉、木质纤维、竹纤维和聚乳酸纤维作为主材料，具有高可降解性的同时，力学性能好，再通过添加纳米二氧化硅和聚己内酯，进一步提高本发明包装材料的综合理化性能，使其具有高拉伸性和扩展性，从而使其可适用多种环境下。
3、本发明提供的制备方法及设备，制备工艺科学、工艺流程紧凑，各步骤之间紧密衔接，从而构成一个高效的制备方案；本发明制备过程中，通过将木质纤维和竹纤维通过与PVA(医药级聚乙烯醇)进行搅拌混合，可以将竹纤维和木质纤维进行复合，从而提高包装材料的力学性能，同时在保温和隔热性能上均由一定幅度的提升。
4、发明提供的制备设备，针对材料组分配方和工艺流程，进行了最优化排列设计，生产效率高、成本低，易于产业化。
附图说明
图1为本发明可降解再生包装材料制备设备的结构排列框图。
图中：1、高速搅拌机；2、反应釜；3、密炼机；4、双螺杆挤压机；5、吹膜机。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。
实施例1
参见图1，本发明提供的可降解再生包装材料,其由以下重量比的组分制备而成：热塑性淀粉22～35份，木质纤维15～20份，竹纤维10～14份，聚乳酸纤维6～11份，PVA18～24份，纳米二氧化硅3～6份，相容剂2～3份，润滑剂1～3份，抗氧剂0.6～1.2份，增塑剂1～5份，聚己内酯6～12份。
本实施例中，其具体组分的重量比为：热塑性淀粉26份，木质纤维16份，竹纤维13份，聚乳酸纤维7份，PVA22份，纳米二氧化硅3份，相容剂2份，润滑剂1份，抗氧剂0.7份，增塑剂2份，聚己内酯7份。
一种可降解再生包装材料的制备方法，包括以下步骤：
(一)准备热塑性淀粉26份，木质纤维16份，竹纤维13份，聚乳酸纤维7份，PVA22份，纳米二氧化硅3份，相容剂2份，润滑剂1份，抗氧剂0.7份，增塑剂2份，聚己内酯7份；
(二)将木质纤维16份、竹纤维13份和PVA22份加入到高速搅拌机1内，在搅拌速度为800r/min下搅拌20min，得到混合物A；
(三)将热塑性淀粉26份、聚乳酸纤维7份、纳米二氧化硅3份和抗氧剂0.7份加入到反应釜2中，反应釜2的温度控制在225℃，在搅拌速度为430r/min下搅拌25min，得到混合物B；
(四)将步骤(二)得到的混合物A加入到步骤(3)的反应釜2中与混合物B混合搅拌，同时加入相容剂2份，搅拌温度为100℃，搅拌速度为320r/min，搅拌时间为20min，得到混合物C；
(五)将步骤(四)得到的混合物C加入到密炼机3内，同时加入润滑剂1份和增塑剂2份，在230℃下混炼2h，得到混合物D；
(六)将步骤(五)得到的混合物D放入双螺杆挤压机4进行挤压造粒，挤压处理过程中温度分为三部分，第一部分为190℃，第二部分205℃，第三部分为195℃，机头温度为195℃，螺杆转速为25r/min，得到物料E；
(七)将物料E经过吹膜机5进行吹膜处理，从而得到可降解再生包装膜。
具体的，热塑性淀粉为热塑性玉米淀粉。
具体的，木质纤维和竹纤维均过240目筛。
具体的，相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐。
具体的，润滑剂为乙撑双油酸酰胺。
具体的，抗氧剂为抗氧剂1010。
具体的，增塑剂为环氧大豆油。
一种可降解再生包装材料的制备设备，其包括依次衔接的高速搅拌机、反应釜、密炼机、双螺杆挤压机和吹膜机，所述高速搅拌机通过泵管路与反应釜的内部相连通，所述反应釜通过泵管路与密炼机的内部相连通，所述密炼机通过料道与双螺杆挤压机的进料口相连通，所述双螺杆挤压机通过管路与吹膜机的内部相连通。
本发明重点通过同时改进可降解再生包装材料、制备方法及设备，使其达到在具有高可降解性的同时，综合理化性能好，使其具有高拉伸性和扩展性，从而可适用多种环境下，且成本低、易于产业化。
实施例2
本发明实施例提供的可降解再生包装材料、制备方法及设备，与实施例1基本上相同，其不同之处在于：
可降解再生包装材料,其由以下重量比的组分制备而成：热塑性淀粉30份，木质纤维18份，竹纤维13份，聚乳酸纤维8份，PVA20份，纳米二氧化硅4份，相容剂3份，润滑剂2份，抗氧剂1.2份，增塑剂3份，聚己内酯8份。
前述可降解再生包装材料的制备方法，包括以下步骤：
(一)准备热塑性淀粉30份，木质纤维18份，竹纤维13份，聚乳酸纤维8份，PVA20份，纳米二氧化硅4份，相容剂3份，润滑剂2份，抗氧剂1.2份，增塑剂3份，聚己内酯8份；
(二)将木质纤维18份、竹纤维13份和PVA20份加入到高速搅拌机1内，在搅拌速度为800r/min下搅拌20min，得到混合物A；
(三)将热塑性淀粉30份、聚乳酸纤维8份、纳米二氧化硅4份和抗氧剂0.9份加入到反应釜2中，反应釜2的温度控制在240℃，在搅拌速度为500r/min下搅拌30min，得到混合物B；
(四)将步骤(二)得到的混合物A加入到步骤(三)的反应釜2中与混合物B混合搅拌，同时加入相容剂3份，搅拌温度为105℃，搅拌速度为350r/min，搅拌时间为17min，得到混合物C；
(五)将步骤(四)得到的混合物C加入到密炼机3内，同时加入润滑剂2份和增塑剂3份，在230℃下混炼3h，得到混合物D；
(六)将步骤(五)得到的混合物D放入双螺杆挤压机4进行挤压造粒，挤压处理过程中温度分为三部分，第一部分为195℃，第二部分210℃，第三部分为195℃，机头温度为205℃，螺杆转速为32r/min，得到物料E；
(七)将物料E经过吹膜机5进行吹膜处理，从而得到可降解再生包装膜。
具体的，热塑性淀粉为热塑性红薯淀粉。
具体的，木质纤维和竹纤维均过230目筛。
具体的，相容剂为聚山梨酯。
具体的，润滑剂为硬脂酸。
具体的，抗氧剂为抗氧剂1010。
具体的，增塑剂为柠檬酸。
实施例3
本发明实施例提供的可降解再生包装材料、制备方法及设备，与实施例1、2均基本上相同，其不同之处在于：
可降解再生包装材料,其由以下重量比的组分制备而成：热塑性淀粉32份，木质纤维18份，竹纤维12份，聚乳酸纤维9份，PVA22份，纳米二氧化硅3份，相容剂2份，润滑剂2份，抗氧剂0.8份，增塑剂2份，聚己内酯10份。
前述可降解再生包装材料的制备方法，包括以下步骤：
(一)准备热塑性淀粉32份，木质纤维18份，竹纤维12份，聚乳酸纤维9份，PVA22份，纳米二氧化硅3份，相容剂2份，润滑剂2份，抗氧剂0.8份，增塑剂2份，聚己内酯10份；
(二)将木质纤维18份、竹纤维12份和PVA22份加入到高速搅拌机1内，在搅拌速度为850r/min下搅拌23min，得到混合物A；
(三)将热塑性淀粉32份、聚乳酸纤维9份、纳米二氧化硅3份和抗氧剂0.8份加入到反应釜2中，反应釜2的温度控制在235℃，在搅拌速度为480r/min下搅拌30min，得到混合物B；
(四)将步骤(二)得到的混合物A加入到步骤(三)的反应釜2中与混合物B混合搅拌，同时加入相容剂2份，搅拌温度为110℃，搅拌速度为330r/min，搅拌时间为25min，得到混合物C；
(五)将步骤(四)得到的混合物C加入到密炼机3内，同时加入润滑剂2份和增塑剂2份，在240℃下混炼2，得到混合物D；
(六)将步骤(五)得到的混合物D放入双螺杆挤压机4进行挤压造粒，挤压处理过程中温度分为三部分，第一部分为190℃，第二部分200℃，第三部分为195℃，机头温度为200℃，螺杆转速为27r/min，得到物料E；
(七)将物料E经过吹膜机5进行吹膜处理，从而得到可降解再生包装膜。
具体的，热塑性淀粉为热塑性玉米淀粉和热塑性红薯淀粉的混合物。
具体的，木质纤维和竹纤维均过260目筛。
具体的，相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐与聚山梨酯的混合物。
具体的，润滑剂为硬脂酸钙，或为撑双油酸酰胺、硬脂酸和硬脂酸钙的混合物。
具体的，抗氧剂为抗氧剂1010。
具体的，增塑剂为甘油。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。