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一种用竹质球状颗粒填充均质制备包装膜材料的方法

申请号 CN202410774915.1 申请日 2024-06-17 公开(公告)号 CN118620253A 公开(公告)日 2024-09-10
申请人 浙江省林业科学研究院; 发明人 张文福; 张建; 王进; 赵莹; 吴安琪; 郑洁锋; 袁少飞;
摘要 本 发明 公开了一种用竹质球状颗粒填充均质制备 包装 膜材料的方法,该方法为:以竹材为原料利用机械 粉碎 后 水 选分离的方式获取薄壁细胞原料,将薄壁细胞原料进行表面滚动粗磨至颗粒状,并进行 硅 烷 偶联剂 改性处理后,与 马 来酸酐接枝改性的聚乳酸混合形成类球体颗粒粉状原料,用螺旋杆 挤出机 将颗粒粉状原料挤出 造粒 ,再进行吹膜、定型、收卷,制成包装膜材料。本发明制成的包装膜材料具有 质量 轻、拉伸强度较高和均一性强的效果,解决 薄膜 在吹膜过程中因应 力 不均匀导致薄膜撕裂和 密度 高的问题。
权利要求

1.一种用竹质球状颗粒填充均质制备包装膜材料的方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
S1、竹材薄壁组织提取:取竹材的竹秆部分,将所述竹秆部分去青去黄后,竖向劈成竹条,将所述竹条碾压后粉碎,得到竹粉;将所述竹粉加入中搅拌均匀,静置后,收集浮于表面的薄壁组织,获得薄壁细胞原料;
S2、薄壁组织结构规格化处理:将S1中得到的薄壁细胞原料置于球磨机中,再放入球形珠,然后旋转所述球磨机,使得所述薄壁细胞原料在球形钢珠之间相互挤压滚动摩擦,获得类似于球体颗粒状的薄壁组织;
S3、薄壁组织接枝改性:将S2中得到的类似于球体颗粒状的薄壁组织平铺,然后进行干燥处理,将干燥后的薄壁组织浸泡到浸渍液中,在温度为30℃的水浴条件下密封搅拌混合,搅拌后静置至浸渍液的溶剂挥发,得到改性后的薄壁组织;
S4、聚乳酸接枝改性:先将聚乳酸进行烘干处理,然后将来酸酐、烘干后的聚乳酸和过化二异丙苯混合,再添加丙溶液,搅拌至相互溶解,然后在温度为60℃的密封条件下静置,直至所述丙酮溶液挥发回收,得到混合物a;将所述混合物a进行熔融混炼,得到聚乳酸接枝马来酸酐;
S5、母粒制作:将聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯、S3中得到的改性后的薄壁组织和S4中得到的聚乳酸接枝马来酸酐均进行烘干处理,称取烘干后的聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯、烘干后的改性后的薄壁组织和烘干后的聚乳酸接枝马来酸酐,然后进行粉碎混合成粉状原料,将所述粉状原料置于双螺杆挤出机中熔融挤出、水冷、切粒、烘干,得到母粒;
S6、吹膜、定型收卷:将S5中得到的母粒经过吹膜机吹膜、定型、冷却、收卷后,制得包装膜材料。
2.根据权利要求1所述的一种用竹质球状颗粒填充均质制备包装膜材料的方法,其特征在于,S1中所述竹材为4年生的绿竹、毛竹或巨龙竹,所述竹条的宽度为10mm;所述碾压的间隙为2mm,所述粉碎的转速为32000r/min;所述竹粉的粒径为30~60目;所述静置的时间为5min~10min。
3.根据权利要求2所述的一种用竹质球状颗粒填充均质制备包装膜材料的方法,其特征在于,S1中所述竹粉和水的质量比为1:(15~20);所述薄壁细胞原料中薄壁组织的含量为90%~95%。
4.根据权利要求1所述的一种用竹质球状颗粒填充均质制备包装膜材料的方法,其特征在于,S2中所述球形钢珠的直径为0.28mm或0.15mm;旋转所述球磨机的转速为60r/min~120r/min。
5.根据权利要求4所述的一种用竹质球状颗粒填充均质制备包装膜材料的方法,其特征在于,S2中所述球形钢珠和所述薄壁细胞原料的用量比为(2~3)个:1g。
6.根据权利要求1所述的一种用竹质球状颗粒填充均质制备包装膜材料的方法,其特征在于,S3中所述浸渍液的制备方法为:先用乙酸将质量分数为90%的乙醇溶液的pH值调至4,得到混合液b,在所述混合液b中加入偶联剂,然后使用超声分散器溶解至透明液体;所述混合液b和所述硅烷偶联剂的质量比为1:(0.01~0.02)。
7.根据权利要求6所述的一种用竹质球状颗粒填充均质制备包装膜材料的方法,其特征在于,S3中所述干燥后的薄壁组织和所述浸渍液的固液比为1:6;所述密封搅拌的速率为60r/min,搅拌时间为2h;所述干燥处理的温度为80℃、时间为24h。
8.根据权利要求1所述的一种用竹质球状颗粒填充均质制备包装膜材料的方法,其特征在于,S4中所述烘干处理的温度为80℃,时间为24h;所述丙酮溶液的质量分数为5%;所述烘干后的聚乳酸、马来酸酐和过氧化二异丙苯的质量比为1:0.02:0.005;所述搅拌的速率为60r/min;所述熔融混炼的温度为180℃、转速为100r/min、时间为10min,所述熔融混炼采用的仪器为哈克转矩流变仪。
9.根据权利要求1所述的一种用竹质球状颗粒填充均质制备包装膜材料的方法,其特征在于,S5中所述烘干处理的温度均为80℃、时间均为24h;所述烘干后的聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯、烘干后的改性后的薄壁组织和烘干后的聚乳酸接枝马来酸酐的质量比为(20~30):30:(40~50);所述熔融挤出的温度为160℃~180℃,所述双螺杆挤出机的螺杆转速为100r/min~200r/min,长径比32:1。
10.根据权利要求1所述的一种用竹质球状颗粒填充均质制备包装膜材料的方法,其特征在于,S6中所述吹膜机的温度为180℃~190℃,所述吹膜机的主机螺杆的转速为50r/min~200r/min,挤出机的输出量为5kg/h,吹胀比为3~5,模出口距离为10cm,卷绕速度为5m/min。

说明书全文

一种用竹质球状颗粒填充均质制备包装膜材料的方法

技术领域

[0001] 本发明属于以竹代塑新材料加工利用技术领域,具体涉及一种用竹质球状颗粒填充均质制备包装膜材料的方法。

背景技术

[0002] 塑料制品全产业链条治理成效显著,白色污染要得到有效遏制,为此可从源头—塑料制品的生产达到这一目标,制备塑料,降低“白色污染”所带来的危害。
[0003] 传统塑料薄膜以石油为原料制备而成,被用于包装、食品、农用地膜等领域,现如今的塑料薄膜通常使用聚乳酸(PLA)制作而成,聚乳酸是从玉米淀粉经过发酵后再化学提取制备而成,具有良好的学性能和可加工性能,但与普通塑料相比(PE、PP),聚乳酸(PLA)的价格太高,限制其在日常生产中的应用。
[0004] 利用与PLA相互混合制成的薄膜,相对于纯聚乳酸薄膜阻气隔湿效果更好,同时成本也更加低廉,但碳酸钙也是一种密度高、脆性高的添加材料,制成的薄膜密度高、拉伸性能较低,为此需加入较多的增塑剂与增韧剂,才能保证在吹膜过程中薄膜应力均匀,成品率增加。
[0005] 为解决上述问题,提出一种用竹质球状颗粒填充均质制备包装膜材料的方法。

发明内容

[0006] 本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足,提供了一种用竹质球状颗粒填充均质制备包装膜材料的方法,该方法制成的包装膜材料中改性后的薄壁组织的质量占比增加至20%~30%,降低聚乳酸(PLA)的使用量,且制成的包装膜材料为全降解塑料,解决薄膜在吹膜过程中因应力不均匀导致薄膜撕裂和密度高的问题。
[0007] 为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种用竹质球状颗粒填充均质制备包装膜材料的方法,该方法包括以下步骤:
[0008] S1、竹材薄壁组织提取:取竹材的竹秆部分,将所述竹秆部分去青去黄后,竖向劈成竹条,将所述竹条碾压后粉碎,得到竹粉;将所述竹粉加入中搅拌均匀,静置后,收集浮于表面的薄壁组织,获得薄壁细胞原料;
[0009] 竹材中薄壁细胞的比例较高,利用机械粉碎后水选分离薄壁细胞,可以获得含量较高、纯度较高的薄壁组织;
[0010] S2、薄壁组织结构规格化处理:将S1中得到的薄壁细胞原料置于球磨机中,再放入球形珠,然后旋转所述球磨机,使得所述薄壁细胞原料在球形钢珠之间相互挤压滚动摩擦,获得类似于球体颗粒状的薄壁组织;
[0011] 薄壁组织制成类似球体的形态,因球体的各向的拉伸与压缩强度相同,在吹膜过程中形成拉伸强度均匀的力平衡,降低薄膜的废品率,提升其力学强度;
[0012] S3、薄壁组织接枝改性:将S2中得到的类似于球体颗粒状的薄壁组织平铺,然后进行干燥处理,将干燥后的薄壁组织浸泡到浸渍液中,在温度为30℃的水浴条件下密封搅拌混合,搅拌后静置至浸渍液的溶剂挥发,得到改性后的薄壁组织;
[0013] 类似于球体颗粒状的薄壁组织与聚乳酸之间极性相差较大,需对类似于球体颗粒状的薄壁组织进行改性处理,减弱极性带来的不利影响;使偶联剂作为类似于球体颗粒状的薄壁组织与聚乳酸之间的桥梁形成化学结合,在类似于球体颗粒状的薄壁组织表面形成生成-Si-O-Si-共价键,进一步提升其结合能力;
[0014] S4、聚乳酸接枝改性:先将聚乳酸进行烘干处理,然后将来酸酐、烘干后的聚乳酸和过化二异丙苯混合,再添加丙溶液,搅拌至相互溶解,然后在温度为60℃的密封条件下静置,直至所述丙酮溶液挥发回收,得到混合物a;将所述混合物a进行熔融混炼,得到聚乳酸接枝马来酸酐;
[0015] 制成聚乳酸接枝马来酸酐(PLA-g-MAH),马来酸酐(MAH)的加入可与竹粉中的羟基发生酯化反应生成共价键,与聚乳酸(PLA)的分子链缠绕也生成结合力,因此两者之间能够更好的混合,以防止薄壁组织团聚;
[0016] S5、母粒制作:将聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯、S3中得到的改性后的薄壁组织和S4中得到的聚乳酸接枝马来酸酐均进行烘干处理,称取烘干后的聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯、烘干后的改性后的薄壁组织和烘干后的聚乳酸接枝马来酸酐,然后进行粉碎混合成粉状原料,将所述粉状原料置于双螺杆挤出机中熔融挤出、水冷、切粒、烘干,得到母粒;
[0017] 聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯(PBAT)的加入增加薄膜材料的流动性,增强薄膜材料的拉伸性能;
[0018] S6、吹膜、定型收卷:将S5中得到的母粒经过吹膜机吹膜、定型、冷却、收卷后,制得包装膜材料;
[0019] 制得的包装膜材料形成改性后的薄壁组织(BB)/聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯(PBAT)/聚乳酸接枝马来酸酐(PLA-g-MAH)相互结合的状态,薄壁组织在各方向的界面结合差异减少,吹膜过程中应力均匀,不易断裂。
[0020] 优选地,S1中所述竹材为4年生的绿竹、毛竹或巨龙竹,所述竹条的宽度为10mm;所述碾压的间隙为2mm,所述粉碎的转速为32000r/min;所述竹粉的粒径为30~60目;所述静置的时间为5min~10min。
[0021] 优选地,S1中所述竹粉和水的质量比为1:(15~20);所述薄壁细胞原料中薄壁组织的含量为90%~95%。
[0022] 优选地,S2中所述球形钢珠的直径为0.28mm或0.15mm;旋转所述球磨机的转速为60r/min~120r/min;S2中所述球形钢珠和所述薄壁细胞原料的用量比为(2~3)个:1g。
[0023] 优选地,S3中所述浸渍液的制备方法为:先用乙酸将质量分数为90%的乙醇溶液的pH值调至4,得到混合液b,在所述混合液b中加入硅烷偶联剂,然后使用超声分散器溶解至透明液体;所述混合液b和所述硅烷偶联剂的质量比为1:(0.01~0.02)。
[0024] 优选地,S3中所述干燥后的薄壁组织和所述浸渍液的固液比为1:6;所述密封搅拌的速率为60r/min,搅拌时间为2h;所述干燥处理的温度为80℃、时间为24h。
[0025] 优选地,S4中所述烘干处理的温度为80℃,时间为24h;所述丙酮溶液的质量分数为5%;所述烘干后的聚乳酸、马来酸酐和过氧化二异丙苯的质量比为1:0.02:0.005;所述搅拌的速率为60r/min;所述熔融混炼的温度为180℃、转速为100r/min、时间为10min,所述熔融混炼采用的仪器为哈克转矩流变仪。
[0026] 优选地,S5中所述烘干处理的温度均为80℃、时间均为24h;所述烘干后的聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯、烘干后的改性后的薄壁组织和烘干后的聚乳酸接枝马来酸酐的质量比为(20~30):30:(40~50);所述熔融挤出的温度为160℃~180℃,所述双螺杆挤出机的螺杆转速为100r/min~200r/min,长径比32:1。
[0027] 优选地,S6中所述吹膜机的温度为180℃~190℃,所述吹膜机的主机螺杆的转速为50r/min~200r/min,挤出机的输出量为5kg/h,吹胀比为3~5,模出口距离为10cm,卷绕速度为5m/min。
[0028] 本发明与现有技术相比具有以下优点:
[0029] 1、对于现有薄膜密度高、拉伸性能较高的问题,本发明利用植物类原料—薄壁组织,其密度低、易压缩变形、流动性增强,并对薄壁组织物理与化学改性增强与PLA的相容度与降低各项界面结合的差异性,提高材料拉伸性能,保证产品质量轻、拉伸强度较高,均一性强的塑料薄膜。
[0030] 2、本发明利用机械粉碎水选分离的薄壁组织,在对薄壁组织的表面打磨,形成近似于球体的形态,因球体的各向拉伸与压缩性能相同,因此在吹膜成型时,复合材料的受力均匀性更好,经过硅烷偶联剂改性后与马来酸酐接枝的聚乳酸混合,减少两种材料的极性差异所带来的不利影响,保证吹膜过程中的应力均匀性,降低包装膜材料的废品率。
[0031] 3、本发明制备包装膜材料的方法以竹材为原料利用机械粉碎后水选分离的方式制备薄壁组织(可利用绿竹、毛竹、巨龙竹等多个竹种制备薄壁组织。以绿竹为例,其薄壁细胞在竹秆中占比约为62.1%,其高薄壁细胞含量的特性,可获高含量,高纯度的薄壁组织),再进行表面打磨至类球体形态(将原本形状近似于六面的薄壁组织,制备成较为规则的类球体,使得其能够在薄膜中均匀分布、降低因原料形态所导致的在吹膜过程中应力不均匀的问题),并进行硅烷偶联剂改性处理后(作为薄壁细胞与PLA之间的链接的桥梁,在薄壁组织表面生成-Si-O-Si-共价键,使两者之间更好的相互融合,以防止薄壁组织在吹膜中堆积,影响薄膜表面的均匀性),与马来酸酐接枝改性的聚乳酸混合形成粉状原料(对PLA进行马来酸酐接枝改性处理,MAH的加入可与竹粉中的羟基发生酯化反应生成共价键,与PLA的分子链相结合缠绕也生成结合力,因此两者之间能够更好的混合,降低薄壁组织团聚的机率);用螺旋杆挤出机将粉状原料挤出造粒,再吹膜、定型收卷。制成的薄膜材料,薄壁细胞的质量占比增加至20~30%,降低聚乳酸(PLA)的使用量,且制成的薄膜为全降解塑料,解决了现有薄膜在吹膜过程中因应力不均匀导致薄膜撕裂和密度高的问题。
[0032] 下面通过附图实施例对本发明的技术方案作进一步的详细说明。

附图说明

[0033] 图1是本发明制备方法的流程示意图。
[0034] 图2是本发明中类似于球体颗粒状的薄壁组织电镜图。
[0035] 图3是本发明包装膜材料结合示意图。

具体实施方式

[0036] 实施例1
[0037] 本实施例的用竹质球状颗粒填充均质制备包装膜材料的方法,包括以下步骤:
[0038] S1、竹材薄壁组织提取:取4年生的毛竹为竹材,取所述竹材的竹秆部分去青去黄,竖向劈成宽度为10mm的竹条,将所述竹条碾压后粉碎,碾压的间隙为2mm,粉碎的转速32000r/min,得到粒径为30~60目的竹粉;将所述竹粉加入水中搅拌均匀,进行水选分离,浸泡时间为5min,收集浮于表面的薄壁组织,得到分离后的薄壁组织,获得薄壁细胞原料;
[0039] 所述竹粉和水的用量比为1:15,所述薄壁细胞原料中薄壁组织的含量为90%;
[0040] S2、薄壁组织结构规格化处理:将S1中得到的薄壁细胞原料置于球磨机中,再放入直径为0.28mm的球形钢珠,然后旋转所述球磨机,使得所述薄壁细胞原料在球形钢珠之间相互挤压滚动摩擦,获得类似于球体颗粒状的薄壁组织;
[0041] 所述球形钢珠和所述薄壁细胞原料的用量比为2个:1g,旋转所述球磨机的转速为60r/min;所述类似于球体颗粒状的薄壁组织的粒径为60~100目;
[0042] S3、薄壁组织接枝改性:将S2中得到的类似于球体的薄壁细胞原料平铺至烧杯中,在温度为80℃的条件下干燥24h,至含水率为<2%;将干燥后的薄壁组织浸泡到浸渍液中,在温度为30℃的水浴条件下密封搅拌混合,搅拌的速率60r/min,搅拌时间2h,搅拌完成后静置,至浸渍液的溶剂挥发,得到改性后的薄壁组织;
[0043] 所述浸渍液的制备方法为:使用乙酸将体积分数为90%乙醇溶液的pH值调至4,得到混合液b,在所述混合液b中加入硅烷偶联剂(KH560),然后使用超声分散器溶解至透明液体;所述混合液b和所述硅烷偶联剂的用量比为1:0.01;所述干燥后的薄壁组织和所述浸渍液的用量比为1:6;
[0044] S4、聚乳酸接枝改性:将聚乳酸(PLA)放入温度为80℃的烘箱中24小时,将烘干后的聚乳酸(PLA)、马来酸酐(MAH)和过氧化二异丙苯(DPC)溶于质量分数为5%的丙酮溶液中,搅拌至相互溶解,搅拌的速率为60r/min,然后在温度为60℃的密封条件下静置,直至所述质量分数为5%的丙酮溶液挥发回收,得到混合物a,使用哈克转矩流变仪将所述混合物a进行熔融混炼进行接枝反应,得到聚乳酸接枝马来酸酐;丙酮溶液为回收循环使用溶剂,其添加量能够使得马来酸酐、过氧化二异丙苯和烘干后的聚乳酸均匀混合即可;
[0045] 所述烘干后的聚乳酸、马来酸酐和过氧化二异丙苯的质量比为1:0.02:0.005;所述熔融混炼的温度为180℃、转速为100r/min、时间为10min;
[0046] S5、母粒制作:将S3中得到的改性后的薄壁组织(BB)、聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯(PBAT)和S4中得到的聚乳酸接枝马来酸酐(PLA-g-MAH)均放入温度为80℃的烘箱中进行烘干处理24h,以烘干后的薄壁组织、烘干后的聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯和烘干后的聚乳酸接枝马来酸酐的质量比为30:30:40称取,将烘干后的聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯、烘干后的改性后的薄壁组织和烘干后的聚乳酸接枝马来酸酐粉碎混合成粉状原料,将所述粉状原料置于双螺杆挤出机中熔融挤出、水冷(室温25℃)、切粒、烘干,得到母粒;
[0047] 所述双螺杆挤出机的进料速度为120g/min;熔融挤出的温度为160℃;双螺杆挤出机的螺杆转速为100r/min,长径比32:1,烘干的温度为80℃、时间为8h;PBAT的加入增加膜材料的流动性,增强膜材料的拉伸性能;
[0048] S6、吹膜、定型收卷:将S5中得到的母料经吹膜机吹膜、定型、冷却、收卷,制得包装膜材料;
[0049] 所述吹膜机的温度控制在180℃,主机螺杆转速为50r/min,挤出机的输出量为5kg/h,吹胀比(BUR)为5,模出口距离为10cm,卷绕速度为5m/min。
[0050] 本实施例制得的包装膜材料的指标为:薄膜拉伸强度(KN/m)纵向/横向为25.1/20.3;断裂伸张率(%)纵向/横向270.1/278.3;抗撕裂强度(KN/m)纵向/横向为125.6/133.7;透光率为31.3%;本实施例制得的包装膜材料用于制作食品包装袋。
[0051] 绿竹中薄壁细胞的含量占比高达62.1%,且利用机械粉碎后水选分离薄壁细胞,可以获得含量较高、纯度较高的薄壁组织;类似于球体的薄壁细胞原料与聚乳酸之间极性相差较大,需进行改性处理,减弱极性带来的不利影响;使硅烷偶联剂作为改性后的薄壁细胞与聚乳酸之间的桥梁形成化学结合,在改性后的薄壁组织表面形成生成-Si-O-Si-共价键,进一步提升其结合能力;制成聚乳酸接枝马来酸酐(PLA-g-MAH),MAH的加入可与竹粉中的羟基发生酯化反应生成共价键,与PLA的分子链缠绕也生成结合力,因此两者之间能够更好的混合,以防止薄壁组织团聚。
[0052] 对比例1
[0053] 本对比例中的膜材料的制备方法,与实施例1中的制备方法相同,其不同之处在于,本对比例S1中得到的竹粉,并未进行水选分离,并未进行实施例1中S2-S3处理,其余步骤和实施例1完全相同;
[0054] 本对比例制得的膜材料的指标为:薄膜拉伸强度(KN/m)纵向/横向为25.7/15.5;断裂伸张率(%)纵向/横向166.6/127.1;抗撕裂强度(KN/m)纵向/横向为105/90.3;透光率为29.4%;
[0055] 实施例1制得的包装膜材料与对比例1制成的膜材料相比,纵向、横向拉伸强度的变化分别为降低了2.3%和提升了30.9%;纵向和横向断裂伸长率分别提升了62.1%和118.9%;纵向和横向抗撕裂强度分别提升了19.6%和48.1%,透光率相似,无明显变化。
[0056] 对比例2
[0057] 本对比例中的膜材料的制备方法,与实施例1的制备方法相同,其不同之处在于,本对比例中并未进行S2薄壁组织结构规格化处理,其余步骤和实施例1完全相同;
[0058] 本对比例制得的膜材料的指标为:薄膜拉伸强度(KN/m)纵向/横向为22.5/17.4;断裂伸张率(%)纵向/横向205.3/210.8;抗撕裂强度(KN/m)纵向/横向为112.1/103.5;透光率为28.5%;
[0059] 对比例3
[0060] 本对比例的膜材料的制备方法,与实施例1的制备方法相同,其不同之处在于,本对比例中并未进行S3薄壁组织接枝改性,其余步骤和实施例1完全相同;
[0061] 本对比例制得的膜材料的指标为:薄膜拉伸强度(KN/m)纵向/横向为23.8/18.9;断裂伸张率(%)纵向/横向240.3/251.6;抗撕裂强度(KN/m)纵向/横向为120.4/128.5;透光率为30.2%。
[0062] 实施例2
[0063] 本实施例的用竹质球状颗粒填充均质制备包装膜材料的方法,包括以下步骤:
[0064] S1、竹材薄壁组织提取:选用4年生的毛竹为竹材,取所述竹材的竹秆部分去青去黄,竖向劈成宽度为10mm的竹条,将所述竹条碾压后粉碎,碾压的间隙为2mm,粉碎的转速32000r/min,得到粒径为30~60目的竹粉;将所述竹粉加入水中搅拌均匀,进行水选分离,浸泡时间为5min,收集浮于表面的薄壁组织,得到分离后的薄壁组织,获得薄壁细胞原料;
[0065] 所述竹粉和水的用量比为1:20,所述薄壁细胞原料中薄壁组织的含量为95%;
[0066] S2、薄壁组织结构规格化处理:将S1中得到的薄壁细胞原料置于球磨机中,再放入直径为0.28mm的球形钢珠,然后旋转所述球磨机,使得所述薄壁细胞原料在球形钢珠之间相互挤压滚动摩擦,获得类似于球体颗粒状的薄壁组织;
[0067] 所述球形钢珠和所述薄壁细胞原料的用量比为3个:1g,旋转所述球磨机的转速为120r/min;所述类似于球体颗粒状的薄壁组织的粒径为60~100目;
[0068] S3、薄壁组织接枝改性:将S2中得到的类似于球体的薄壁细胞原料平铺至烧杯中,在温度为80℃的条件下干燥24h,至含水率为<2%;将干燥后的薄壁组织浸泡到浸渍液中,在温度为30℃的水浴条件下密封搅拌混合,搅拌的速率60r/min,搅拌时间2h,搅拌完成后静置,至浸渍液的溶剂挥发,得到改性后的薄壁组织;
[0069] 所述浸渍液的制备方法为:使用乙酸将体积分数为90%乙醇溶液的pH值调至4,得到混合液b,在所述混合液b中加入硅烷偶联剂(KH560),然后使用超声分散器溶解至透明液体;所述混合液b和所述硅烷偶联剂的用量比为1:0.02;所述干燥后的薄壁组织和所述浸渍液的质量比为1:6;
[0070] S4、聚乳酸接枝改性:将聚乳酸(PLA)放入温度为80℃的烘箱中24小时,将烘干后的聚乳酸(PLA)、马来酸酐(MAH)和过氧化二异丙苯(DPC)溶于质量分数为5%的丙酮溶液中,搅拌至相互溶解,搅拌的速率为60r/min,然后在温度为60℃的密封条件下静置,直至所述质量分数为5%的丙酮溶液挥发回收,得到混合物a,使用哈克转矩流变仪将所述混合物a进行熔融混炼进行接枝反应,得到聚乳酸接枝马来酸酐;丙酮溶液为回收循环使用溶剂,其添加量能够使得马来酸酐、过氧化二异丙苯和烘干后的聚乳酸均匀混合即可;
[0071] 所述烘干后的聚乳酸、马来酸酐和过氧化二异丙苯的质量比为1:0.02:0.005;所述熔融混炼的温度为180℃、转速为100r/min、时间为10min;
[0072] S5、母粒制作:将S3中得到的改性后的薄壁组织(BB)、聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯(PBAT)和S4中得到的聚乳酸接枝马来酸酐(PLA-g-MAH)放入温度为80℃的烘箱中24小时,以烘干后的薄壁组织、烘干后的聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯和烘干后的聚乳酸接枝马来酸酐的质量比为20:30:50进行称取,将烘干后的聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯、烘干后的改性后的薄壁组织和烘干后的聚乳酸接枝马来酸酐粉碎混合成粉状原料,将所述粉状原料置于双螺杆挤出机中熔融挤出、水冷(室温25℃)、切粒、烘干,得到母粒;
[0073] 所述双螺杆挤出机的进料速度为120g/min;熔融挤出的温度为180℃;双螺杆挤出机的螺杆转速为100r/min;长径比32:1,烘干温度为80℃、时间为8h;
[0074] S6、吹膜、定型收卷:将S5中得到的母料经吹膜机吹膜、定型、冷却、收卷,制得包装膜材料;
[0075] 所述吹膜机的温度控制在190℃,主机螺杆转速为200r/min,挤出机的输出量为5kg/h,吹胀比(BUR)为3,模出口距离为10cm,卷绕速度为5m/min。
[0076] 本实施例制得的包装膜材料的指标为:薄膜拉伸强度(KN/m)纵向/横向为53.1/49.5;断裂伸张率(%)纵向/横向330.2/318.2;抗撕裂强度(KN/m)纵向/横向为159.4/162.0;透光率为43.6%;本实施例制得的包装膜材料用于制作塑料购物袋,制得的包装膜材料形成BB/PBAT/PLA-g-MAH,相互结合的状态,应将薄壁组织经过物理与化学改性,使得薄壁组织在各向的张力一致,保证材料在吹膜和使用时不会出现质量缺陷
[0077] 实施例3
[0078] 本实施例的用竹质球状颗粒填充均质制备包装膜材料的方法,包括以下步骤:
[0079] S1、竹材薄壁组织提取:选用4年生的绿竹为竹材,取所述竹材的竹秆部分去青去黄,竖向劈成宽度为10mm的竹条,将所述竹条碾压后粉碎,碾压的间隙为2mm,粉碎的转速32000r/min,得到粒径为30~60目的竹粉;将所述竹粉加入水中搅拌均匀,进行水选分离,浸泡时间为10min,收集浮于表面的薄壁组织,得到分离后的薄壁组织,获得薄壁细胞原料;
[0080] 所述竹粉和水的用量比为1:17,所述薄壁细胞原料中薄壁组织的含量为93%;
[0081] S2、薄壁组织结构规格化处理:将S1中得到的薄壁细胞原料置于球磨机中,再放入直径为0.15mm的球形钢珠,然后旋转所述球磨机,使得所述薄壁细胞原料在球形钢珠之间相互挤压滚动摩擦,获得类似于球体颗粒状的薄壁组织;
[0082] 所述球形钢珠和所述薄壁细胞原料的用量比为3个:1g,旋转所述球磨机的转速为120r/min;所述类似于球体颗粒状的薄壁组织的粒径为60~100目;
[0083] S3、薄壁组织接枝改性:将S2中得到的类似于球体的薄壁细胞原料平铺至烧杯中,在温度为80℃的条件下干燥24h,至含水率为<2%;将干燥后的薄壁组织浸泡到浸渍液中,在温度为30℃的水浴条件下密封搅拌混合,搅拌的速率60r/min,搅拌时间2h,搅拌完成后静置,至浸渍液的溶剂挥发,得到改性后的薄壁组织;
[0084] 所述浸渍液的制备方法为:使用乙酸将体积分数为90%乙醇溶液的pH值调至4,得到混合液b,在所述混合液b中加入硅烷偶联剂(KH560),然后使用超声分散器溶解至透明液体;所述混合液b和所述硅烷偶联剂的用量比为1:0.015;所述干燥后的薄壁组织和所述浸渍液的用量比为1:6;
[0085] S4、聚乳酸接枝改性:将聚乳酸(PLA)放入温度为80℃的烘箱中24小时,将烘干后的聚乳酸(PLA)、马来酸酐(MAH)和过氧化二异丙苯(DPC)溶于质量分数为5%的丙酮溶液中,搅拌至相互溶解,搅拌的速率为60r/min,然后在温度为60℃的密封条件下静置,直至所述质量分数为5%的丙酮溶液挥发回收,得到混合物a,使用哈克转矩流变仪将所述混合物a进行熔融混炼,得到聚乳酸接枝马来酸酐;丙酮溶液为回收循环使用溶剂,其添加量能够使得马来酸酐、过氧化二异丙苯和烘干后的聚乳酸均匀混合即可;
[0086] 所述烘干后的聚乳酸、马来酸酐和过氧化二异丙苯的用量比为1:0.02:0.005;所述熔融混炼的温度为180℃、转速为100r/min、时间为10min;
[0087] S5、母粒制作:将S3中得到的改性后的薄壁组织(BB)、聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯(PBAT)和S4中得到的聚乳酸接枝马来酸酐(PLA-g-MAH)放入温度为80℃的烘箱中24h进行烘干处理,以烘干后的薄壁组织、烘干后的聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯和烘干后的聚乳酸接枝马来酸酐的质量比为25:30:45进行称取,将烘干后的聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯、烘干后的改性后的薄壁组织和烘干后的聚乳酸接枝马来酸酐粉碎混合成粉状原料,将所述粉状原料置于双螺杆挤出机中熔融挤出、水冷(室温25℃)、切粒、烘干,得到母粒;
[0088] 所述双螺杆挤出机的进料速度为120g/min;熔融挤出的温度为170℃;双螺杆挤出机的螺杆转速为100r/min,长径比32:1,烘干的温度为80℃、时间为8h;
[0089] S6、吹膜、定型收卷:将S5中得到的母料经吹膜机吹膜、定型、冷却、收卷,制得包装膜材料;
[0090] 所述吹膜机的温度控制在170℃,主机螺杆转速为120r/min,挤出机的输出量为5kg/h,吹胀比(BUR)为3,模出口距离为10cm,卷绕速度为5m/min。
[0091] 本实施例制得的包装膜材料的指标为:拉伸强度(KN/m)纵向/横向为43.1/39.1;断裂伸张率(%)纵向/横向290.1/308.2;抗撕裂强度(KN/m)纵向/横向为138.8/140.7;透光率为38.6%;本实施例制得的包装膜材料用于制作快递包装袋,制得的包装膜材料形成BB/PBAT/PLA-g-MAH,相互结合的状态(图3所示),应将薄壁组织经过物理与化学改性,使得薄壁组织在各向的张力一致,保证材料在吹膜和使用时不会出现质量缺陷。
[0092] 以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化,均仍属于本发明技术方案的保护范围内。