[发明专利]一种循环利用式高强度生物包装材料

说明书

技术领域：

本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种生物包装高分子材料，特别是一种循环利用式高强度生物包装材料，用于制备各种包装产品作为基础材料。

背景技术：

目前，在人们的日常生活中，包装类的产品特别是塑料包装产品给人们的生活带来了很多方便，但是这些塑料包装材料在给我们带来方便和效益的同时，也给我们带来了严重的危害。现有的正在使用的塑料包装材料如：塑料袋、聚乙烯塑料泡沫、食品包装袋等大多是一次性的，但它们被废弃后却持续1～20年的时间才能分解，有的甚至要持续上百年，而且，一旦这些废弃塑料包装材料进入自然界后会带来很多潜在的危害。如果这些废弃物进入土壤会使土壤结块，分解时会产生大量的有害物质进入到土壤，影响植物的成长；如果废弃物被动物吞食可能会导致动物死亡；所以，现有的这些包装材料作为使用后的废弃物会造成严重的白色污染，况且，由于它的质量轻、体积大，处理起来也不方便，直接影响我们的生活环境。目前，有些人为了处理方便采用焚烧或填埋的办法，这又会造成大气污染或土地、河流的污染。所以，寻求研究制备一种可以循环利用的，而且可以生物分解的高强度的新型包装用的高分子材料是当务之急，也是业界科研人员正在探寻的重要课题。但对于研究生物包装材料来说，有两个方面需要注意：一是在包装材料的使用过程中，要保证包装材料满足使用要求的性能；二是在包装材料使用后，要快速降解，要求生物包装材料在流通过程中必须避免因为外界环境而产生的降解行为，同时使用后又有一个优化的环境能使其快速降解；目前，选用一种环保的可循环利用式高强度生物包装塑料来替代传统塑料，国内外已研制出很多生物降解塑料，然而这些生物包装材料的价格很高，大约是普通塑料价格的3-10倍，限制了其使用的范围，尤其是对于我国来说，必须要从价格和性能综合考虑，制造出性能优良、价格低廉的生物包装材料。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求研究制备一种可以替代现有塑料包装材料，并可反复循环利用的高强度生物质高分子包装材料，作为制备各种包装物的基础材料。

为了实现上述目的，本发明涉及的高强度循环利用式生物包装材料属于一种热塑性材料，其原料的质量比组分为：淀粉为50-70份；聚乙烯为10-30份；植物纤维为5-15份；添加剂为1-5份；所述的淀粉包括天然淀粉或采用化学改性技术制成的淀粉，包括双醛淀粉，是一种用高碘酸与盐氧化淀粉后得到的氧化淀粉；所述的植物纤维包括稻壳、稻草、麦秸、玉米秸秆、棉花秆、木屑和竹屑类农作物秸秆或植物秆茎；所述的添加剂包括发泡剂、增塑剂、稳定剂、填料、偶联剂或防潮剂的一种或两种以上的混合物。

本发明涉及的热塑性塑料能够通过配方和工艺参数的因素调整材料的性能和生产效率，使产品能够满足应用和生产需要；通过调整添加剂的用量，能够分别制成不同需求的产品，如托盘和缓冲材料。

本发明涉及的循环利用式高强度生物包装材料制备技术，将原料的混合物经搅拌混合、挤压和剪切工艺使淀粉和纤维素的结构发生变化，再通过双螺杆挤出机造粒，然后再模压成型，其双螺杆挤出机螺杆转速为100r·min^-1，挤出温度为120℃。

本发明制得的生物包装高分子材料为热塑性塑料，具有加热软化、冷却硬化特性；主要原料淀粉和植物纤维，淀粉为双醛淀粉，是氧化淀粉的一种，用高碘酸与盐氧化淀粉得到，双醛淀粉具有许多活泼的醛基基团，所以具有优异的物化和生化性能，广泛应用于造纸、纺织、建材、皮革、医药、粘合剂、环保涂料、降解塑料、皂化、食品等行业中；植物纤维素具有生物降解性和可再生性好的优点；使用后的生物包装高分子材料采用室内填埋法，将材料先切成片状，然后将片状试片填埋到湿润的土壤中，并保持土壤在阴暗潮湿的环境中，持续60天，结果发现片状结果已分解掉，只剩下小颗粒状或小块状的残留物，经确认剩余物为少量的聚乙烯；实验结果表明，在降解过程中，淀粉和植物纤维可以在土壤的潮湿环境下被微生物完全分解，分解后的产物可以作为肥料进入土壤中；另外，采用水洗法可以加快生物包装材料的降解速度，并且可以将其中不能降解的聚乙烯分离出来，达到分类处理、循环利用的目的；制备时将原料粉碎混合后，经一台机器就可完成整个加工工艺过程，减少生产场地、减少生产成本，产品质量高，生产无污染；短时高温的生产工艺，既可以减少热敏性营养成分的损失，又能改善产品的微细结构，同时可以达到杀菌保质的目的，极大限度降低了环境污染的危害，达到资源循环利用的目的。

本发明与现有技术相比，其工艺过程简单，原理安全可靠，原材料易得，实用价值高，制成的材料强度高，而且可以反复循环使用，具有降解功效。