[发明专利]一种聚乳酸复合纸塑包装材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种聚乳酸复合纸塑包装材料的制备方法，属于包装材料领域。

背景技术

聚乳酸的合成是以玉米、小麦或木薯等淀粉为原料，经过酶分解得到葡萄糖，葡萄糖经乳酸菌发酵后转变成乳酸，最后乳酸经过化学合成得到高纯度聚乳酸。包装材料己成为人们消费需求的一部分。现今市场上的塑料包装，常用材料多为PE、PP、PS和PET等。首先，他们的原材料全部都来自于石油基材料，在自然界中不能生物降解，这不仅造成大量的垃圾堆积，而且也引起了严重的环境污染。聚乳酸材料，它的原料是经由绿色植物提取的淀粉水解得到的糖类，进一步发酵而来，经由聚合反应得以制备；同时，聚乳酸具有酶降解、微生物降解和化学降解等多种降解方式，后处理可在自然条件下进行。

作为包装材料，纸和纸板具有以下特点：原料来源充沛、价格低；适宜的坚固度、耐冲击性和耐摩擦性；卫生、安全；良好折叠、成形性，便于机械加工；优良的印刷适性；可深加工性；废弃物易处理，可生物降解性和可回收性。因此，在环境问题日益严峻的今天，纸和纸板成为首选包装材料。但纸和纸板还存在一些缺点：吸湿性，受潮后强度降低；多孔性，对水蒸气、气体和气味的阻隔性差；难于封口；不耐穿刺；透明性差等。这些缺点限制了纸材料在包装上的应用，尤其是在一些食品包装、阻隔性包装上的应用。

发明内容

本发明主要解决的技术问题：针对目前聚乳酸材料质脆易碎，延展率低且抗冲击性差，而且传统的纸质包装材料受潮后强度降低，对水蒸气、气体和气味的阻隔性差，难于封口、不可自行降解污染环境的问题，提供了一种聚乳酸复合纸塑包装材料的制备方法，本发明将聚乳酸颗粒进行改性，将改性后的聚乳酸溶于二氯甲烷溶剂中，并加入纳米蒙脱土得聚乳酸乳液，再和聚乙烯醇混合后倒入臭氧反应塔，加入助剂混合得涂覆液，用棒式涂布于纸基材料上，进行热压处理即得复合纸塑包装材料，本发明制备过程环保，制备出的材料安全无毒、机械性能优良、可生物降解，而且还具有优异的透明性及抗菌性，将成为取代传统包装材料的新一代环境友好的、新型绿色包装高分子材料。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

（1）取300～500g聚乳酸粒料放入真空干燥箱中，于50～70℃下干燥10～12h，再将20～30g三羟甲基丙烷三丙烯酸酯溶于1～1.5L丙酮中，用磁力搅拌机以400～600r/min的转速搅拌均匀，在搅拌状态下加入上述干燥后的聚乳酸粒料，放入通风橱中将丙酮完全挥发；

（2）将上述处理后得到的聚乳酸粒料放入转矩流变仪中熔融共混5～10min，共混温度为150～180℃，将共混后的熔融聚乳酸密封于玻璃管中，并抽真空度达到900～1000Pa，将玻璃管水平置于钴源辐射平台上，以2～2.5kGy/h的剂量率进行辐射处理；

（3）待辐射达到设定剂量后，立即取出放入烘箱中，在70～90℃的温度下退火25～35min后，继续升温至100～110℃保温反应30～40min，使残余的自由基完全失活，得到改性后的聚乳酸；

（4）称取20～30g改性后的聚乳酸溶于400～500mL二氯甲烷中，放置在超声分散仪中，添加3～5g纳米蒙脱土，以200～300W的功率超声分散1～2h，制得聚乳酸乳液；

（5）将10～20g聚乙烯醇加入800～900mL蒸馏水中，常温浸润15～25min后用玻璃棒搅拌使其充分溶胀，再加热升温至80～90℃，继续搅拌使其完全溶解，在通风橱中将上述制得的聚乳酸乳液缓慢滴加进聚乙烯醇溶液中，用玻璃棒搅拌直至二氯甲烷完全挥发，得混合液；

（6）将上述混合液倒入臭氧反应塔中，以1L/min的流速通入臭氧，密闭反应后10～15min，出料，按体积比为2:3将其溶于质量浓度为10%的壳聚糖溶液中，加入0.5～1mL硬脂酸钡和1～2mL聚二甲基硅氧烷，放入超声振荡仪中超声分散10～20min，制得涂覆液；

（7）将制得的涂覆液装入棒式涂覆机中，以3m/min的涂布速率均匀涂布在牛皮纸表面，反复涂布3～5次后放置在热压机的四氟乙烯垫板上，进行热压处理5～10min后，即得一种聚乳酸复合纸塑包装材料。

所述的热压机参数为：上板温度为160～180℃，下板温度为130～140℃，热压压力为2～5MPa。