一种用作购物袋的碳酸钙高填充生物降解塑料薄膜材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用作购物袋的碳酸钙高填充生物降解塑料薄膜材料，包括如下原料组成，按重量份数计：碳酸钙50～65份，生物降解聚合物30～50份，偶联剂0.5～2.5份，增塑剂1～5份，天然植物纤维0.5～1.0份。将碳酸钙粉体干燥除水、加入偶联剂活化，植物纤维与部分树脂用开炼机熔合制得纤维母粒，最后将活化的碳酸钙、植物纤维母粒、生物降解树脂、增塑剂进行挤出造粒并吹膜。该薄膜材料通过引入纤维增加薄膜表面粗糙度降低薄膜比重，因此具有低比重的显著特点，产品绿色环保、成本低，市场竞争力强，同时制备工艺简单，生产过程清洁，适用范围广。

Calcium carbonate high filling biodegradable plastic film material used as shopping bag and preparation method thereof

The invention discloses a shopping bag for the high calcium carbonate filled biodegradable plastic film material, which comprises the following raw materials by weight: 50 to 65 portions of calcium carbonate, a biodegradable polymer is 30 ~ 50, 0.5 ~ 2.5 coupling agent, plasticizer, 1 to 5 portions of natural plant fiber from 0.5 to 1. The calcium carbonate powder drying in water, adding coupling agent activation, plant fiber and resin with mills fused fiber produced masterbatch, finally activated calcium carbonate, plant fiber masterbatch, biodegradable resin and plasticizer to extrusion and blowing. The film material by introducing fiber increases the surface roughness of the films reduced the proportion of film, therefore has the advantages of low proportion of the product of green environmental protection, low cost, strong market competitiveness, at the same time, the preparation process is simple, clean production process, wide application range.

【技术实现步骤摘要】
一种用作购物袋的碳酸钙高填充生物降解塑料薄膜材料及其制备方法
本专利技术涉及包装材料
更具体地，涉及一种用作购物袋的碳酸钙高填充生物降解塑料薄膜材料及其制备方法。
技术介绍
目前用作购物袋的塑料普遍采用石油基的聚烯烃(聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等)制备，此类产品大部分无法被循环利用，并且聚烯烃产品降解时间很长，因而会产生大量的垃圾，造成相当严重的“白色污染”。另外由于石油资源的日益枯竭，石油价格不断上扬，及各国“限塑令”的发布，造成了成本不断上升。因此人们正迫切寻找的一种能在短期内完全降解、可替代石油基的塑料购物袋产品。生物降解高分子材料是一种对环境友好的、可持续性的塑料，是解决白色污染的重要途径。然而，目前生物降解塑料的原料价格跟聚烯烃相比存在成本较高的问题，这一问题阻碍了生物降解塑料及制品的大量推广和使用。碳酸钙填充的方法可以将部分树脂用无机粉体替代，从而降低产品成本，如在完全生物降解的脂肪族聚酯中添加70％-90％廉价的碳酸钙降低材料的成本。但是碳酸钙的填充量是有一定限度的，当碳酸钙的含量较高时，碳酸钙在基体树脂中容易团聚，使得薄膜制品性能下降，因此不能无限制的采用提高碳酸钙的添加量来降低材料成本，必须在碳酸钙高填充的基础上进一步寻求其他方法来进一步降低生物降解购物袋成本，提高产品市场竞争力。在保证购物袋的力学性能满足要求的条件下，常规的技术方案是通过调节吹膜工艺参数来降低薄膜厚度，降低单个购物袋用料，从而降低成本。但是国家标准GB/T21661-2008《塑料购物袋》中明确规定塑料购物袋的厚度不小于0.025mm，那么在厚度恒定的条件下，甚至厚度达到国标极限值时，如何降低购物袋成本是现有技术存在的关键问题。因此，本专利技术提供了一种用作购物袋的碳酸钙高填充生物降解塑料薄膜材料，该薄膜材料具有低比重的显著特点，产品绿色环保、成本低，市场竞争力强，同时制备工艺简单，生产过程清洁，适用范围广。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种用作购物袋的碳酸钙高填充生物降解塑料薄膜材料，该薄膜材料在现有碳酸钙填充生物降解树脂的技术上，加入天然植物纤维，筛选合适的纤维直径，使得纤维在基体中一方面起到增加薄膜表面粗糙度，从而降低材料比重的作用，同时也能起到纤维增强的作用弥补由于薄膜比重下降带来的力学性能损失，从而实现降低购物袋成本的目的。本专利技术的另一个目的在于提供一种用作购物袋的碳酸钙高填充生物降解塑料薄膜材料的制备方法。为达到上述第一个目的，本专利技术采用下述技术方案：一种用作购物袋的碳酸钙高填充生物降解塑料薄膜材料，包括如下原料组成，按重量份数计：本专利技术在碳酸钙高填充生物降解塑料薄膜的基础上，通过引入天然植物纤维，增加薄膜表面的粗糙度，实现降低薄膜比重的目的，同时薄膜的力学性能满足要求，从而起到进一步降低产品成本，提高产品的市场竞争力作用。本专利技术也拓展了可再生，可循环，可持续的天然植物资源的应用，具有良好社会效益。优选地，所述生物降解聚合物选自聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚(对苯二甲酸-己二酸-丁二醇)酯(PBAT)的一种或两种复配。聚丁二酸丁二醇酯和聚(对苯二甲酸-己二酸-丁二醇)酯的产量高、制备成本低，是制备生物降解购物袋的最优树脂品种。此外，这两种聚酯材料具有非常好的加工性能，尤其是吹膜性能，可制备各种规格的薄膜材料。二者具有较好的相容性，可以复配使用。本专利技术充分考虑工业化生产的可操作性，以及产品的市场现状和前景，选用了上述生物降解聚合物。优选地，所述偶联剂为钛系偶联剂、铝系偶联剂或铝钛复合偶联剂。本专利技术选用钛系、铝系或铝钛复合偶联剂一方面是为了改善碳酸钙粉体表面活性，同时也改善了天然植物纤维与树脂之间的相容性。优选地，所述增塑剂多元醇类和柠檬酸酯类复配的增塑剂；所述多元醇选自乙二醇、丙三醇、山梨醇中的一种或多种混合物；所述柠檬酸酯类选自柠檬酸三丁酯(TBC)、柠檬酸三辛酯(TOC)、乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)、乙酰柠檬酸三辛酯(ATOC)中的一种或多种混合物。本专利技术中增塑剂用于增塑碳酸钙粉体。优选地，所述天然植物纤维为麻纤维，竹纤维，纸浆纤维或棉纤维，其纤维直径为10～100μm。本专利技术中天然植物纤维用于增加薄膜表面的粗糙度，从而降低薄膜的比重。其纤维直径为10～100μm，一方面纤维有效细化，纤维与树脂之间的比表面积增大，同时纤维在基体中也起到纤维增强的作用，弥补了由于薄膜比重下降带来的力学性能的损失。为达到上述第二个目的，本专利技术采用下述技术方案：一种用作购物袋的碳酸钙高填充生物降解塑料薄膜材料的制备方法，包括如下步骤：1)取1000-2000目粒度碳酸钙，在干燥器内于100-140℃温度下干燥至含水量≤0.5％；2)将步骤1)得到的碳酸钙和设定比例的偶联剂在高混机内搅拌10-20min，80-120℃下加热活化；3)将天然植物纤维与10-20倍纤维质量的生物降解聚合物在开炼机上炼塑成熔融料，再压塑成片状，冷却后粉碎，得到植物纤维母粒；所述开炼可根据所选生物降解聚合物进行常规调整；4)将步骤2)得到的活化后的碳酸钙、步骤3)得到的植物纤维母粒、其余生物降解聚合物和增塑剂按设定比例经挤出机挤压造粒后再进行吹膜，不同的树脂设定不同的温度，制得包装材料。本专利技术的薄膜材料中碳酸钙粉体的填充量较大(≧50％)，因此将植物纤维先与树脂先在开炼机上熔合粉碎后再与其他组分共混的技术，使得纤维在树脂中有效分散，增加薄膜表面粗糙度降低比重的效果更显著，同时薄膜的力学性能没有损失。本专利技术的有益效果如下：(1)本专利技术的用作购物袋的碳酸钙高填充生物降解塑料薄膜材料，采用资源丰富、绿色环保、价格低廉的天然植物纤维作为复合组分，可以显著增加薄膜表面的粗糙度，从而降低薄膜的比重。(2)本专利技术的用作购物袋的碳酸钙高填充生物降解塑料薄膜材料，将天然植物纤维与部分聚合物树脂在开炼机上熔合后粉碎，再与其他组分共混挤出的制备过程，实现纤维在基体树脂中的有效分散，最终材料性能好，易加工。(3)本专利技术的用作购物袋的碳酸钙高填充生物降解塑料薄膜材料在无机粉体填充降低成本的基础上，通过加入天然植物纤维，增加薄膜表面粗糙度减小比重，实现进一步降低薄膜成本的目的，产品成本低，市场竞争力非常强。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。图1示出本专利技术实施例1制备的碳酸钙高填充全生物降解薄膜材料的扫描电镜图。图2示出本专利技术对比例1制备的碳酸钙高填充全生物降解薄膜材料的扫描电镜图。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术，下面结合优选实施例和附图对本专利技术做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。测试方法：塑料薄膜拉伸性能根据国家标准GB/T1040.3-2006测试，样品形状为哑铃型，总长≧150mm；薄膜表面形貌表征：取干净的薄膜样品，在其表面喷金,在扫描电镜(HitachiS-4300,日本)下观察；薄膜厚度直接用螺旋测微器测试；灰分：称量一定质量M1的薄膜样品，放置在坩埚中，在700℃马弗炉中烧制2小时，待冷却后取出，称量残留灰分质量M2，最终灰分按照M2/M1计算；比重按照ρ＝M/V即质量/体积法测试。实施例1一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用作购物袋的碳酸钙高填充生物降解塑料薄膜材料，其特征在于，包括如下原料组成，按重量份数计：

【技术特征摘要】
1.一种用作购物袋的碳酸钙高填充生物降解塑料薄膜材料，其特征在于，包括如下原料组成，按重量份数计：2.根据权利要求1所述的一种用作购物袋的碳酸钙高填充生物降解塑料薄膜材料，其特征在于，所述生物降解聚合物选自聚丁二酸丁二醇酯、聚(对苯二甲酸-己二酸-丁二醇)酯的一种或两种复配。3.根据权利要求1所述的一种用作购物袋的碳酸钙高填充生物降解塑料薄膜材料，其特征在于，所述偶联剂为钛系偶联剂、铝系偶联剂或铝钛复合偶联剂。4.根据权利要求1所述的一种用作购物袋的碳酸钙高填充生物降解塑料薄膜材料，其特征在于，所述增塑剂为多元醇类和柠檬酸酯类复配的增塑剂。5.根据权利要求4所述的一种用作购物袋的碳酸钙高填充生物降解塑料薄膜材料，其特征在于，所述多元醇选自乙二醇、丙三醇、山梨醇中的一种或多种混合物。6.根据权利要求4所述的一种用作购物袋的碳酸钙高填充生物降解塑料薄膜材料，其特征在于，所述柠檬酸酯类选自柠檬酸三丁酯、柠檬酸三辛酯、乙酰柠檬酸三丁酯、乙酰柠檬酸三辛酯中的一种或多种混合物。7.根据权利要求1所述的一种用作购物袋的碳酸钙高填充生物降...

【专利技术属性】
技术研发人员：王萍丽，卢波，王小威，甄志超，任中来，王格侠，季君晖，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11