本技術涉及可降解包裝，更具體地說，它涉及一種可降解封口膜及其制備方法。

背景技術：

1、封口膜是一種復合材料，用于封閉各種容器口部，以達到保鮮、防塵、防潮等效果，其多應用于食品、化妝品、藥用品等行業(yè)的包裝，而日常生活常見的密封封口包裝形式，常用于快餐盒封口、熟食封口、果凍封口、奶茶封口，還有打包涼茶、豆?jié){、果汁、飲料或咖啡甜品等用途。

2、市場上面的封口膜按材質分為常規(guī)透明塑料封口膜、磨砂封口膜、紙質封口膜三類，隨著環(huán)保意識的提高和個性化需求的增加，紙膜封口膜越來越受到歡迎。紙質封口膜通過對紙張表面進行涂布或覆蓋塑料膜得到，而隨著紙質封口膜也在不斷創(chuàng)新和發(fā)展，紙質封口膜的紙質材料來源于植物纖維，如樹木、竹子等，這些資源在自然界中可再生，且具有較快的降解速度；紙質封口膜的涂層部分也使用淀粉和聚乳酸等生物降解性材料，既能夠帶來防水、防油等效果，還具有優(yōu)異的可降解性能；因此，紙質封口膜更具環(huán)保優(yōu)勢和和經濟效益，可以在自然環(huán)境中迅速降解，不會對環(huán)境造成長期污染。

3、針對上述中的相關技術，發(fā)明人認為，紙質封口膜雖然在可降解性上具有優(yōu)勢，但傳統(tǒng)塑料封口膜卻具有更高的結構強度，而紙質封口膜受紙質封口膜的紙質材料和生物降解涂層的限制，更易破損，尤其是生物降解涂層，在受到較大外力作用時易產生微裂紋擴展，因此，紙質封口膜在整體結構強度的表現(xiàn)上依然有待提升。

技術實現(xiàn)思路

1、為了提高生物降解涂層的抗微裂紋擴展能力，并使紙質封口膜整體的結構強度得到顯著提升，本技術提供一種可降解封口膜及其制備方法。

2、第一方面，本技術提供一種可降解封口膜，采用如下的技術方案：

3、一種可降解封口膜，包括紙質基體和設置于所述紙質基體上的生物降解涂層，所述生物降解涂層由包含以下重量份的原料制成：

4、聚乳酸?40-50份；

5、木薯淀粉?10-20份；

6、乙烯-丙烯酸共聚物?15-25份；

7、分散劑?3-5份；

8、交聯(lián)劑2-3份；

9、增稠劑?1-3份；

10、蒙脫土?1.5-2.5份；

11、改性竹纖維?2-6份；

12、所述改性竹纖維通過如下改性步驟制備獲得：

13、s1、取竹纖維原料放入濃度為6-10%的氫氧化鈉溶液中浸泡處理，水洗干燥后，得到預處理竹纖維；

14、s2、將硅烷偶聯(lián)劑和多巴胺混合作為改性劑置于去離子水中，配制成濃度為3-5%的改性溶液，然后將預處理竹纖維浸入改性溶液中進行處理，取出干燥后得到改性竹纖維；

15、硅烷偶聯(lián)劑和多巴胺的重量比為1:（2-3）。

16、通過采用上述技術方案，聚乳酸是以玉米、小麥、甜菜等含淀粉的農產品為原料，經發(fā)酵生成乳酸后，再經縮聚和熔融紡絲制成，在分解后，高分子多聚鏈斷裂分解，最終降解產物為二氧化碳和水，不污染環(huán)境；木薯淀粉是經過淀粉提取后脫水干燥而成的粉末，具有優(yōu)良的可再生性和可降解性；乙烯-丙烯酸共聚物是通過乙烯與丙烯酸反應生產，是一種具有熱塑性和極高粘接性的聚合物；將聚乳酸、木薯淀粉和乙烯-丙烯酸共聚物搭配形成生物降解涂層的主要混合基質，能夠表現(xiàn)出優(yōu)異的相容性，并與其他原料間能夠形成緊密且穩(wěn)定的結合，同時也能夠表現(xiàn)出較佳的可降解性，進而有利于獲得品質優(yōu)異穩(wěn)定的可降解封口膜。

17、竹纖維是一種以竹子為原料提取的纖維，可以在自然環(huán)境中被微生物分解和降解，且降解速度快，環(huán)保性能優(yōu)異；而對竹纖維進行改性處理，先以氫氧化鈉處理，使竹纖維表面變得粗糙，再以硅烷偶聯(lián)劑和多巴胺混合作為改性劑進行處理，不僅使竹纖維變得更加柔軟和蓬松，還能夠形成特殊的表面改性，在高分子混合基質與竹纖維間充當穩(wěn)定的橋梁和紐帶作用；同時，得到的改性竹纖維在使用后，也能夠在生物降解涂層中搭建出網狀交織互鎖結構，對生物降解涂層結構強度和抗微裂紋擴展能力的提升具有顯著作用。蒙脫土分散在生物降解涂層中，利用自身比表面積較大的片層結構，與高分子混合基質間具有較強的相互作用，并能夠有效阻止裂紋的繼續(xù)擴大。在本技術生物降解涂層中，改性竹纖維和蒙脫土復配使用時，相互間也能夠發(fā)揮出優(yōu)異的復配效果，能夠形成以蒙脫土為結構點的插層網絡結構，且利用改性竹纖維自身特有的中空薄壁多管結構和蒙脫土特殊的層狀結構，不僅與聚乳酸、木薯淀粉和乙烯-丙烯酸共聚物間能夠形成穩(wěn)定緊密的作用結合，還能夠在提高生物降解涂層的抗微裂紋擴展能力上表現(xiàn)出顯著作用，進而使最終得到可降解封口膜整體的結構強度得到顯著提升。

18、優(yōu)選的，所述硅烷偶聯(lián)劑和多巴胺的重量比為1:2.5。

19、通過采用上述技術方案，上述重量比的硅烷偶聯(lián)劑和多巴胺組成改性劑應用于竹纖維的改性中時，硅烷偶聯(lián)劑的成鍵效果和多巴胺的自聚合修飾效果較為適配，使得到改性竹纖維的表面性能較為穩(wěn)定，進而在應用后能夠發(fā)揮出較為優(yōu)異的相應作用效果。

20、優(yōu)選的，所述蒙脫土和改性竹纖維的重量份之比為2:5。

21、通過采用上述技術方案，上述重量比的蒙脫土和改性竹纖維在進行混合使用時，彼此間形成的配合體系較為穩(wěn)定，與其他原料間的混合也較為均勻，使得生物降解涂層的抗微裂紋擴展能力表現(xiàn)較佳，進而使得可降解封口膜整體具有較佳的結構強度。

22、優(yōu)選的，所述蒙脫土的比表面積為240-280?m2/g，層間距為30-50?nm，粒徑為60-100nm；所述改性竹纖維的直徑為20-25μm。

23、通過采用上述技術方案，上述規(guī)格的蒙脫土和改性竹纖維在應用時，不僅能夠充分分散在各原料間，在生物降解涂層中發(fā)揮出優(yōu)異自身作用，還能夠在蒙脫土和改性竹纖維的配合上，并使二者形成的配合體系與聚乳酸、木薯淀粉和乙烯-丙烯酸共聚物間表現(xiàn)出優(yōu)異的結合性，進而在相應效果發(fā)揮上表現(xiàn)較佳，使生物降解涂層具有較為優(yōu)異的抗微裂紋擴展能力，最終得到可降解封口膜的結構強度也較優(yōu)。

24、優(yōu)選的，所述生物降解涂層的原料中還添加有重量份為1-5份的改性微晶纖維素，所述改性微晶纖維素通過如下步驟制備獲得：

25、s1、取植物渣粉按料液比為1:（25-35）置于過氧化氫和氫氧化鈉的混合溶液中，80-90℃下處理3.5-4.5h后抽濾干燥，再加入到乙酸和次氯酸鈉的混合溶液中，70-75℃下處理0.5-1.5h后，去離子水洗滌干燥，得到纖維素料；

26、s2、將s1得到的纖維素料置于硫酸溶液中，45-55℃下處理2.5-3.5h后，去離子水洗滌干燥，得到微晶纖維素料；

27、s3、將s2得到的微晶纖維素料和苯乙烯混合后，加入含有碳酸鈉的去離子水進行攪拌，過程中加入十二烷基苯磺酸鈉和過硫酸鉀，在氮氣環(huán)境下，70-75℃反應10-12h后冷卻，進行離心分離，再經甲苯提取去除苯乙烯均聚物，得到改性微晶纖維素。

28、通過采用上述技術方案，在改性微晶纖維素的制備中，先以植物渣粉為原料經過步驟s1和步驟s2的處理后得到微晶纖維素料，此時微晶纖維素料的尺寸較小，且表面具有較高的活性，再進行步驟s3的處理進行功能化，完成聚苯乙烯接枝得到。將改性微晶纖維素應用于生物降解涂層中，其能夠與聚乳酸、木薯淀粉和乙烯-丙烯酸共聚物的混合基質間具有良好的界面結合強度，并使生物降解涂層的強度和韌性得到提高；同時，改性微晶纖維素還能夠對蒙脫土、改性竹纖維的作用體系起到深化補充效果，進而使生物降解涂層的抗微裂紋擴展能力進一步提高，最終得到可降解封口膜的結構強度也得到明顯提升。

29、優(yōu)選的，所述蒙脫土、改性竹纖維和改性微晶纖維素的重量比為2:5:3。

30、通過采用上述技術方案，上述重量比的蒙脫土、改性竹纖維和改性微晶纖維素在搭配使用時，整體帶來的配合效果較為優(yōu)異，搭建的體系更適用聚乳酸、木薯淀粉和乙烯-丙烯酸共聚物的混合基質，且能夠帶來優(yōu)異的作用效果，進而使得生物降解涂層的抗微裂紋擴展能力表現(xiàn)較佳，獲得可降解封口膜的結構強度品質較優(yōu)。

31、優(yōu)選的，所述分散劑為三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、焦磷酸鈉、十二烷基硫酸鈉、甲基戊醇、纖維素衍生物、聚丙烯酰胺、古爾膠和脂肪酸聚乙二醇酯中的一種或幾種的組合物。

32、通過采用上述技術方案，上述種類的分散劑在應用后均能夠發(fā)揮出優(yōu)異穩(wěn)定的作用效果，使各原料間能夠充分分散結合，并發(fā)揮出優(yōu)異的自身作用和配合作用，進而保證生物降解涂層具有優(yōu)異穩(wěn)定的品質。

33、優(yōu)選的，所述交聯(lián)劑為過氧化二異丙苯、過氧化苯甲酰、二叔丁基過氧化物、過氧化氫二異丙苯、聚乙烯亞胺、異氰酸酯和氮丙啶中的一種或幾種的組合物。

34、通過采用上述技術方案，上述種類的交聯(lián)劑在應用后均能夠穩(wěn)定的作用于聚乳酸、木薯淀粉和乙烯-丙烯酸共聚物間的結合，有利于形成穩(wěn)定的混合基質，有利于得到結構性能優(yōu)異穩(wěn)定的生物降解涂層。

35、優(yōu)選的，所述增稠劑為羧甲基纖維素鈉、羥丙基甲基纖維素、羥乙基纖維素、海藻酸鈉和聚丙烯酰胺中的一種或幾種的組合物。

36、通過采用上述技術方案，增稠劑能夠增加物質的粘度和稠度，從而改善產品的質地、穩(wěn)定性和使用體驗，上述種類的增稠劑在生物降解涂層的原料混合體系中均能夠發(fā)揮出優(yōu)異的相應效果，進而保證能夠得到品質優(yōu)異的生物降解涂層。

37、第二方面，本技術提供一種可降解封口膜的制備方法，采用如下的技術方案：

38、一種可降解封口膜的制備方法，包括以下步驟：

39、（1）按配比準備包含聚乳酸、木薯淀粉、乙烯-丙烯酸共聚物、分散劑、交聯(lián)劑、增稠劑、蒙脫土和改性竹纖維的原料；

40、（2）將步驟（1）中的聚乳酸、乙烯-丙烯酸共聚物加熱至熔融狀態(tài)，并混合均勻，再加入木薯淀粉、分散劑、交聯(lián)劑和增稠劑進行混合，最后加入蒙脫土和改性竹纖維進行混合，經擠出造粒，制得生物降解涂層粒子；

41、（3）將紙質基體送入淋膜機，并將步驟（2）得到的生物降解涂層粒子熔融后淋膜在紙紙質基體表面，冷卻后形成生物降解涂層，制得可降解封口膜。

42、通過采用上述技術方案，上述制備方法操作簡單，且各原料分步驟添加使用，便于過程中進行品質控制，有利于得到品質穩(wěn)定優(yōu)異的可降解封口膜，適用于大規(guī)模工業(yè)化生產。同時，在生物降解涂層粒子的制備中，先將聚乳酸、乙烯-丙烯酸共聚物進行加熱熔融混合后，再加入木薯淀粉、分散劑、交聯(lián)劑和增稠劑，有利于獲得均勻穩(wěn)定的可降解基質，然后加入蒙脫石和改性竹纖維，使蒙脫石和改性竹纖維充分發(fā)揮自身作用的同時，也能夠相互配合并發(fā)揮出優(yōu)異的復配效果，進而有利于后續(xù)得到抗微裂紋擴展能力優(yōu)異的生物降解涂層，并最終獲得結構強度優(yōu)異的可降解封口膜。

43、綜上所述，本技術具有以下有益效果：

44、1、本技術將聚乳酸、木薯淀粉和乙烯-丙烯酸共聚物搭配形成生物降解涂層的主要混合基質，并通過改性竹纖維和蒙脫土的復配使用，能夠在提高生物降解涂層的抗微裂紋擴展能力上表現(xiàn)出顯著作用，進而使最終得到可降解封口膜整體的結構強度得到顯著提升；

45、2、本技術通過添加特殊制備的改性微晶纖維素，使其既能夠與聚乳酸、木薯淀粉和乙烯-丙烯酸共聚物的混合基質間具有良好的界面結合強度，還能夠對蒙脫土、改性竹纖維的作用體系起到深化補充效果，進而使生物降解涂層的抗微裂紋擴展能力進一步提高，最終得到可降解封口膜的結構強度也得到明顯提升。