本发明属于高分子材料,具体涉及一种生物降解快递袋的生产工艺。
背景技术:
1、随着物流行业的快速发展和全球环保意识的不断提高,消费者对环保快递袋的需求日益增强。降解快递袋作为一种能在自然环境中快速分解、有效减少对环境污染的包装材料,逐渐受到市场的青睐。
2、目前,生物降解快递袋在技术上已经非常成熟,其触感、承重、拉伸性能不逊于传统塑料快递包装袋,可以很好地替代传统快递包装袋使用。聚乙烯醇(pva)综合性能优良,在一定条件下可以完全生物降解的一种高分子材料。然而在实际应用过程中,由于其分子结构中存在大量羟基,容易形成强烈的分子间和分子内氢键作用,严重妨碍了其可加工性,可降解快递袋面临难加工、易拉伸和易受潮的问题,从而致使可降解快递袋性能变差,缩短了使用寿命,最终造成快递袋成本的增加,同时可生物降解快递袋易燃烧。因此,本发明对聚乙烯醇进行改性,使羟基酯化,有效破坏pva的氢键,同时引入疏水长链和酰胺键,降低生物可降解快递袋易受潮、利用率低造成的损耗。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题,本发明提供一种生物降解快递袋的生产工艺。
2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
3、一种生物降解快递袋材料,包含以下重量份的原料:改性聚乙烯醇45-55份,增塑剂5-15份,淀粉5-10份,纤维素7-10份,去离子水260-500份,改性阻燃剂10-15份,流平剂1-5份,消泡剂1-3份;
4、所述增塑剂为甘油。
5、所述改性聚乙烯醇由以下方法制备:
6、步骤a1:将十八胺、1-羟基苯并三氮唑和去离子水混合,搅拌均匀,再加入巯基乙酸和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐溶液,调节ph为5-6,在室温下磁力搅拌下4-5h,洗涤、抽滤,50℃烘干,研磨,即为中间体;
7、进一步地,十八胺、1-羟基苯并三氮唑、去离子水、巯基乙酸、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐溶液用量比为0.4-0.5g:0.312-0.348g:40ml:1mo l:2.5-5ml,1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和去离子水的质量体积比为1g:5ml;
8、步骤a2:将聚乙烯醇和二甲基亚砜混合均匀,45-60℃水浴搅拌溶解1h,形成聚乙烯醇溶液,再加入衣康酸和浓硫酸,在氮气保护下反应1-4h,待冷却至室温后,洗涤,60℃干燥,即为醇酯化合物;
9、进一步地,聚乙烯醇、二甲基亚砜、衣康酸、浓硫酸的用量比为10-20g:5-10ml:150-300ml:10-30ml;
10、步骤a3:将醇酯化合物在丙酮中搅拌均匀,并在90℃水浴加热2h,室温下放置6-48小时后,加入中间体和引发剂混匀搅拌30min后,紫外灯照射15min,旋蒸,真空干燥5h,即为改性聚乙烯醇;
11、进一步地,醇酯化合物、中间体、引发剂、丙酮的用量比为2.32-2.61g:5.93-6.52g:0.1g:9ml。
12、所述改性阻燃剂由以下方法制备:
13、步骤b1:将三溴苯酚和氯仿在氮气保护下搅拌,冷却至-6℃,再加入1-(氯-甲基磷酰)乙烯和三乙胺,升温至60℃反应5h,待温度降至室温,洗涤、旋蒸,60℃干燥,即为化合物。反应路线可表示如下:
14、
15、步骤b2:将9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(dopo)、n,n-二甲基甲酰胺(dmf)和化合物混合,在150℃搅拌9h,将制得的反应液缓慢滴入去离子水中,过滤,洗涤,60℃下真空烘干24h,即为改性阻燃剂。反应路线可表示如下:
16、
17、进一步地,步骤b1中三溴苯酚、氯仿、1-(氯-甲基磷酰)乙烯、三乙胺的用量比为0.03-0.07mo l:40-60ml:0.04-0.06mo l:0.08-0.12mo l;
18、进一步地,步骤b2中dopo、n,n-二甲基甲酰胺、化合物1的用量比为0.15-0.25mol:40-60ml:0.03-0.05mo l。
19、一种生物降解快递袋的生产工艺,具体包括如下步骤:
20、步骤s1:按重量份称取原料,将淀粉和去离子水混合均匀,加热到55-65℃,使淀粉颗粒糊化成淀粉糊,再加入改性聚乙烯醇、增塑剂、改性阻燃剂和纤维素搅拌均匀,制得混合物;
21、步骤s2:在混合物中添加流平剂和消泡剂混合搅拌均匀,制得快递袋原液;
22、步骤s3:快递袋原液送入贮槽,再通过钢带涂布装置,将贮槽中的快递袋原液均匀地涂布到平面传动装置上,在90℃的热空气条件下,干燥成聚乙烯醇膜,聚乙烯醇膜经压合、裁切处理,制得生物降解快递袋;
23、进一步地,步骤s3中聚乙烯醇膜厚度为40-60μm。
24、本发明的有益效果:
25、本发明的生物降解快递袋,首先利用十八胺的氨基与巯基乙酸的羧基,在缩合剂1-羟基苯并三氮唑和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐作用下形成酰胺键,合成含有疏水长链和巯基的中间体;其次利用衣康酸中羧基和聚乙烯醇中羟基,在催化剂浓硫酸作用下进行酯化反应,合成含有碳碳双键和酯键的醇酯化合物;最后利用中间体的巯基和醇酯化合物的碳碳双键发生加成反应,合成改性聚乙烯醇。改性聚乙烯醇中的酰胺键和疏水长链能提高材料的耐水性,进而提高材料的抗拉伸性能,有效解决了生物可降解快递袋易受潮、利用率低造成的损耗;二甲基亚砜作为溶剂,能够有效屏蔽了pva聚合物链内强氢键作用,从源头上抑制了聚合物微观结构的区域性聚集,并释放了游离羟基,游离羟基通过酯化反应能有效破坏pva分子链之间的氢键作用,降低快递袋原液的粘度,进而降低加工难度。
26、本发明制得的改性阻燃剂赋予基体优异的阻燃作用。改性阻燃剂中,先在缚酸剂三乙胺作用下形成带有磷氧双键的化合物,再由化合物的碳碳双键和dopo阻燃剂结合形成改性阻燃剂;改性阻燃剂中dopo在燃烧过程中可以促进形成致密且连续的炭层,有效地隔绝氧气,阻止热量和可燃气体的交换,抑制材料的进一步燃烧,同时还与磷氧双键协同阻燃,进一步提高阻燃效率;此外,改性阻燃剂中的br元素还能与改性聚乙烯醇羟基结合,使阻燃剂更好的分散在基体中,提高阻燃效果。
27、本发明制得的生物降解快递袋,不仅具有优异的阻燃性能、可加工性能、抗拉伸性能,还促进整个快递行业的可持续发展。生物降解快递袋采用环保可降解材料聚乙烯醇和淀粉作为基材,降解过程无有害物质残留,对生态环境友好,极大地减轻了对环境的压力;其中,淀粉使得快递袋在室外环境下可以自动分解挥发,这种分解过程有助于提高土壤的肥力,从而促进植物生长,保护环境。
1.一种生物降解快递袋的生产工艺,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的一种生物降解快递袋的生产工艺,其特征在于,所述改性聚乙烯醇由以下方法制备:
3.根据权利要求2所述的一种生物降解快递袋的生产工艺,其特征在于,步骤a1中十八胺、1-羟基苯并三氮唑、去离子水、巯基乙酸、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐溶液用量比为0.4-0.5g:0.312-0.348g:40ml:1mol:2.5-5ml,1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和去离子水的质量体积比为1g:5ml。
4.根据权利要求2所述的一种生物降解快递袋的生产工艺,其特征在于,步骤a2中聚乙烯醇、二甲基亚砜、衣康酸、浓硫酸的用量比为10-20g:5-10ml:150-300ml:10-30ml。
5.根据权利要求2所述的一种生物降解快递袋的生产工艺,其特征在于,步骤a3中醇酯化合物、中间体、引发剂、丙酮的用量比为2.32-2.61g:5.93-6.52g:0.1g:9ml。
6.根据权利要求5所述的一种生物降解快递袋的生产工艺,其特征在于,引发剂是三乙胺。
7.根据权利要求1所述的一种生物降解快递袋的生产工艺,其特征在于,所述改性阻燃剂由以下方法制备:
8.根据权利要求7所述的一种生物降解快递袋的生产工艺,其特征在于,步骤b1中三溴苯酚、氯仿、1-(氯-甲基磷酰)乙烯、三乙胺的用量比为0.03-0.07mol:40-60ml:0.04-0.06mol:0.08-0.12mol。
9.根据权利要求7所述的一种生物降解快递袋的生产工艺,其特征在于,步骤b2中9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物、n,n-二甲基甲酰胺和化合物1的用量比为0.15-0.25mol:40-60ml:0.03-0.05mol。
10.根据权利要求1所述的一种生物降解快递袋的生产工艺,其特征在于,增塑剂是甘油。