[发明专利]一种可以生物降解的纸塑复合结构及其制备方法

说明书

一种可以生物降解的纸塑复合结构，包括：至少一种醋酸纤维素或其衍生物薄膜；一种纸质基材；所述醋酸纤维素或其衍生物薄膜与纸质基材结合形成纸塑复合结构。配方中包括的纤维素材料包括取代度为1.5到2.8的醋酸纤维素或者其衍生物。还包括能够降低纤维素软化温度的塑化剂。基础纸材是纤维素浆粕经物理加工后的纸，如牛皮纸和羊皮纸等。所述的可以生物降解的纸塑复合结构的制备方法包括将醋酸纤维素薄膜通过加热加压方法复合，也可以通过溶液涂层的方法进行复合，即将醋酸纤维素溶液涂覆在纸表面，溶剂蒸发后制成含有醋酸纤维素的纸质复合材料。本发明制品可以在食品领域或包装领域应用，可以自然降解以消除或减少包装材料所带来的环境污染问题。

技术领域

本发明属于醋酸纤维素应用技术领域，涉及可应用于包装的醋酸纤维素复合薄膜制备。

技术背景

塑料薄膜在包装领域的应用最为广泛。塑料薄膜可用于食品包装、电器产品包装、日用品包装、服装包装等等。

用于包装的薄膜常用纸塑复合薄膜。纸塑复合包装是以纸作为基材，由热塑性塑料等复合而成的复合材料。纸类物质具有一定的厚度、形稳性和较高耐折性。热塑性塑料一般用聚乙烯、聚丙烯、聚偏二氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等。一般有两种复合工艺，一种式纸塑干式复合，采用复合乳液型丙烯酸酯胶，将其涂敷在塑料薄膜上，然后在热压辊作用下，使塑料膜与纸粘合成一体；另一种是纸塑水基冷贴复合，用水基胶粘涂布在聚合物膜上，与纸叠压成复合模。可应用于食品、医药、日化及电子元器件及服装包装等领域。

传统的包装材料多为石油基材料。许多包装材料，如薄膜在使用后难以在环境中降解，会碎裂为塑料微粒，散落在土壤和水体中，给环境保护带来压力。2019年3月27日，欧洲议会表决通过一次塑料制品禁令，自2021年起开始全面禁用一次性塑料产品，以控制塑料垃圾造成的环境污染。

CN110451066A提供了一种基于丙烯酸酯的纸塑复合包装袋及其制作方法，所述环保型纸塑复合包装袋的制备材料包括纸质层和塑料层。将制备的塑料层与纸质层复合形成复合纸塑层，再加工成环保型纸塑复合包装袋。CN110451067A提供了一种防水型纸塑复合包装袋及其制作方法，其中防水型纸塑复合包装袋的制备材料包括纸质层和基于氟碳树脂塑料层。将制备的塑料层与纸质层复合形成复合纸塑层，再加工成防水型纸塑复合包装袋，加工工艺简单。

在聚合物本体材料中添加剂可降解材料的工艺，可添加无机盐，如碳酸钙，或添加天然高分子，如木粉、淀粉等。这种方法尽管在一定程度上有效，但是树脂基材仍是难以降解的石油基材料，而且降解后残余的小颗粒状不可降解塑料有可能对环境产生更大的危害。

CN110330718A公开了一种全降解聚乙烯塑料薄膜及其制备方法，成分主要为聚乙烯、生态降解塑料母粒、淀粉、纳米氧化锌、抗坏血酸、聚乙烯醇和醋酸纤维素。CN110467765A一种具有抗菌可降解功能的聚乙烯薄膜及其制备方法。这种方法生产的塑料制品可以在环境中快速崩解，但其树脂基材有可能会以微粒形式快速流入环境中，难以从本质上解决白色污染的问题。

本质上解决需要采用完全可生物降解的材料，如PLA，PHA等材料。CN110511442A公开了一种可降解环基于聚乳酸(PLA)保塑料薄膜配方，含15-20％聚乳酸。CN110283343A公开了一种高强度高延展性的聚乳酸薄膜材料及其制备方法，包括以下步骤：(1)原料干燥；(2)挤出制备聚乳酸流延薄膜；(3)拉伸制备聚乳酸拉伸薄膜。CN109593333A公开了一种高力学强度、可生物降解的PLA/PHBV复合材料。

另外一个选择是用纤维素为原料，经过酰基化后可以应用于环保型可降解材料。Juergen Puls等在《Degradation of Cellulose Acetate-Based Materials》中系统总结了醋酸纤维素的降解性能。