專利名稱：一種可降解的水溶解性包裝膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可降解的水溶解性包裝膜，是新穎的綠色包裝材料，可以用于化學(xué)品中具有腐蝕性或毒害性等物質(zhì)的包裝?？山到馑芙庑园b膜采用能夠在水中迅速溶解的水溶性高分子材料作為成膜基質(zhì)，復(fù)合分散劑、增塑劑、柔軟劑、表面活性劑、和抗粘劑等輔助材料，通過特定的成膜工藝制作而成。
背景技術(shù)：
在本發(fā)明提出之前，用于具有腐蝕性和毒害性化學(xué)物品包裝的多為各種塑料、玻璃或金屬材料等制成的容器。這類材料經(jīng)久耐用，使用后廢棄的包裝物殘留各種腐蝕性和毒害性物質(zhì)存在于環(huán)境中，對環(huán)境造成污染，同時(shí)容易被人們誤作他用，對人和動(dòng)物造成傷害。
基于上述原因，提出一種能夠包裝化學(xué)腐蝕性和毒害性物質(zhì)的新型包裝材料，這種新型包裝材料不與所包裝的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，能夠有效地防止這些物質(zhì)泄漏和污染，包裝使用后能夠在環(huán)境中自然分散、解體和降解，并最終在環(huán)境中變成對環(huán)境沒有危害的物質(zhì)，對保護(hù)環(huán)境和人類健康和安全，體現(xiàn)以環(huán)境為重，以人為本的先進(jìn)社會(huì)理念具有積極的作用和意義。
本發(fā)明就是基于上述要求提出的一種對環(huán)境友好的安全的新型包裝材料的配方組合和制作方法。
在本發(fā)明提出之前，在國外已有的水溶性薄膜主要采用完全醇解型聚乙烯醇或部分醇解型聚乙烯醇作為成膜材料，一般地，其聚合度在1700-3000之間。這類水溶性包裝膜，由于成膜材料單一，成膜材料本身固有的理化性質(zhì)使其所成的膜片有著一定的缺陷。這些缺陷表現(xiàn)在1、幾乎所有的聚乙烯醇都具有較強(qiáng)的吸濕性，尤其當(dāng)其作為水溶性薄膜的主要成膜材料時(shí)，根據(jù)成膜的需要加入增塑劑例如甘油后，更增強(qiáng)了聚乙烯醇的吸濕性，其吸收環(huán)境中的水分可以達(dá)到本身質(zhì)量的一倍以上；用于包裝時(shí)，會(huì)產(chǎn)生薄膜粘連和泄漏現(xiàn)象。
2、已有的水溶性薄膜溶解于常溫的水中時(shí)，不能迅速地?cái)U(kuò)散開，形成絮狀粘稠的物體漂浮在水中，用這種薄膜包裝農(nóng)藥，會(huì)影響農(nóng)藥噴灑的均勻程度。
3、已有的采用聚乙烯醇為單一成膜材料的水溶性薄膜雖然具有良好的氣體隔絕性，但是對氨氣和水蒸汽的透過率都很高，會(huì)影響一些被包裝物質(zhì)的穩(wěn)定性和活性。
4、以往的技術(shù)中，其他采用單一材料成膜的水溶性薄膜，也同樣存在許多缺陷，如纖維素膜片表面易形成氣泡，并且快速溶解性能不好；淀粉膜片抗拉強(qiáng)度弱等。
本發(fā)明提出的可降解的水溶性包裝膜克服了以往產(chǎn)品的缺陷，很好地解決了上述列舉的問題。
技術(shù)內(nèi)容本發(fā)明目的在于提供一種具有良好的隔絕性，能夠代替普通塑料、金屬和玻璃包裝的，在水中快速分散溶解，溶解后能夠降解成對環(huán)境無害物質(zhì)的新型包裝材料。
本發(fā)明以一種或幾種水溶性高分子材料復(fù)合在一起，作為水溶性包裝膜成膜基質(zhì)材料，復(fù)合合適的增塑劑、柔軟劑、表面活性劑、分散劑和抗粘劑通過特殊的成膜設(shè)備制成薄膜，并同時(shí)分切為適合自動(dòng)包裝機(jī)包裝制袋的尺寸，收卷包裝，備用。本發(fā)明制成的水溶性薄膜克服了以往水溶性薄膜的缺陷。
本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的取聚氧化乙烯100-400重量份改性聚乙烯醇100-400重量份油酸三甘油脂20-60重量份壬苯醇醚20-60重量份椰油酰胺基丙基甜菜堿20-200重量份仲醇反應(yīng)氧化酶1-10重量份甲殼素1-10重量份微晶纖維素1-20重量份聚乙烯吡咯烷酮20-120重量份變性淀粉20-120重量份去離子水剩余重量份本發(fā)明選用的成膜成分主選聚氧化乙烯和改性聚乙烯醇，它們可以根據(jù)需要包裝物質(zhì)的化學(xué)特性按照適當(dāng)?shù)谋壤M(jìn)行配比，其相對比例范圍為1∶99-99∶1之間，最合適的比例為50∶50。聚氧化乙烯是由環(huán)氧乙烷開環(huán)聚合而成的線型有規(guī)則的完全溶解于水的高分子材料，具有良好的成膜性，所成的薄膜柔軟、熱塑性強(qiáng)，加工成袋，封口熱密封性能好，更重要的是聚氧化乙烯基本不吸水，使用聚氧化乙烯可以保證所成的薄膜不會(huì)在生產(chǎn)、使用和保存過程中發(fā)生吸濕粘連現(xiàn)象。改性聚乙烯醇是一種不同于以往用于制作水溶性薄膜的聚乙烯醇的新材料，通過加入淀粉水解物多糖普魯蘭進(jìn)行改性，使改性聚乙烯醇的聚合度低于600，從而具有了更優(yōu)于聚乙烯醇的水溶解性和分散性，不會(huì)在水中形成絮狀物質(zhì)，且對各種氣體的隔絕性提高了兩倍，氨氣和水蒸氣也能夠加以有效隔絕，擴(kuò)大了水溶性包裝膜的使用范圍。改性聚乙烯醇和聚氧化乙烯能夠較好地相互混溶，兩種水溶性高分子材料按照適當(dāng)?shù)谋壤旌鲜褂?，可以通過聚氧化乙烯的低吸濕性保證薄膜不發(fā)生粘連泄漏現(xiàn)象，保證薄膜良好的熱密封性，同時(shí)改性聚乙烯醇能夠保證所成的薄膜的耐有機(jī)溶劑和油脂的性能，聚氧化乙烯也克服了聚乙烯醇不耐酰胺類溶劑的缺陷。在本發(fā)明中聚氧化乙烯和改性聚乙烯醇性能是互補(bǔ)的。改性聚乙烯醇和聚氧化乙烯混合使用，也使聚氧化乙烯的穩(wěn)定性得以大大提高。
本發(fā)明選用油酸三甘油脂作為增塑劑，其作用是為了提高薄膜的柔軟性和塑性，之所以選用油酸三甘油脂，是因?yàn)橛退崛视椭瑢τ诒景l(fā)明所選用的成膜材料是良好的增塑劑，而沒有甘油的強(qiáng)吸濕性。
本發(fā)明選用壬苯醇醚作為薄膜溶解分散劑。壬苯醇醚是一種非離子表面活性劑，有較好的表面潤濕性，可以在薄膜溶解時(shí)將其在水中迅速擴(kuò)散開，防止薄膜形成絮狀。壬苯醇醚的用量應(yīng)控制在百分之三以內(nèi)，超過百分之三，會(huì)產(chǎn)生一定的泡沫。
本發(fā)明選用椰油酰胺基丙基甜菜堿作為表面活性劑，該成分可以在薄膜制作過程中，降低凝膠溶液表面張力，防止薄膜在固化過程中出現(xiàn)縮孔現(xiàn)象，同時(shí)可以保障薄膜能夠較容易地從成膜機(jī)的涂布板上順利剝離下來，保證薄膜均勻一致，沒有氣孔，同樣，表面活性劑的用量不能過高，一般地使用量不高于百分之十。
本發(fā)明選用的仲醇氧化反應(yīng)酶的作用在于，由于仲醇反應(yīng)氧化酶的存在，可以使薄膜在使用溶解進(jìn)入環(huán)境后，能夠?qū)Ω男跃垡蚁┐己途垩趸蚁┑闹麈溓袛?，配合環(huán)境中一些特種菌群將成膜材料降解成對環(huán)境無害的物質(zhì)，其中，改性聚乙烯醇降解成二氧化碳和水，聚氧化乙烯降解成對環(huán)境無害的二甲醚和水。
本發(fā)明選用可降解的水溶性高分子材料甲殼素的作用在于利用甲殼素包覆作用，在2％甲殼胺的1％乳酸水溶液中加入仲醇反應(yīng)氧化酶蛋白活性物質(zhì)，經(jīng)快速攪拌，甲殼胺與上述物質(zhì)形成水包油的結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)溶液呈中性偏堿，甲殼胺包覆著這些蛋白活性物質(zhì)絮凝下來，形成微膠囊，使上述成分在薄膜的制作過程和產(chǎn)品有效使用期間，始終保持較高的活性，充分提高其利用度，完全發(fā)揮其降解促進(jìn)作用，同時(shí)，由于活性物質(zhì)的利用度的提高，使產(chǎn)品的成本大幅度地下降。
本發(fā)明選用微晶纖維素的作用在于微晶纖維素在藥品生產(chǎn)中作為抗粘連成分已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于膠囊產(chǎn)品的生產(chǎn)中，在本發(fā)明中微晶纖維素將進(jìn)一步降低改性聚乙烯醇的吸濕性，防止產(chǎn)品吸濕粘連。
本發(fā)明選用聚乙烯吡咯烷酮和變性淀粉的作用在于利用聚乙烯吡咯烷酮提高薄膜的肖氏硬度和撕拉強(qiáng)度，利用變性淀粉減小薄膜的伸展率。已有的薄膜的肖氏硬度低于10，斯拉強(qiáng)度過低，而伸展率過大，這將使得薄膜在生產(chǎn)工藝中分切和收卷不能很好地實(shí)現(xiàn)，同時(shí)也不能應(yīng)用自動(dòng)包裝機(jī)工藝。
由于采用了以上材料的科學(xué)組合，所制成的水溶性包裝膜在常溫下，呈柔軟半透明的薄片狀，膜片物理性狀良好，外觀漂亮，對具有腐蝕性和毒害性的化學(xué)物質(zhì)隔絕性良好，對環(huán)境中的各種氣體透過率低于幾乎為零，薄膜具有較好的水溶性。在膜片與水的質(zhì)量為1∶1的條件下，也能較好地溶解。溶解后的薄膜在環(huán)境中5日內(nèi)基本降解，5日COD檢測量為初始的百分之一。
實(shí)驗(yàn)例將薄膜按照通用塑料薄膜和水溶性薄膜應(yīng)共同具有的物理和化學(xué)特性進(jìn)行檢驗(yàn)所得結(jié)果列表如下

實(shí)施例
將甲殼素10克溶于100毫升1％乳酸水溶液中制成粘稠溶液A取10克上述溶液以1％乳酸溶液稀釋至95毫升，加入仲醇反應(yīng)氧化酶成分5克，快速攪拌30分鐘，同時(shí)用1％氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液至中性偏堿，使甲殼胺與仲醇反應(yīng)氧化酶形成微膠囊溶液B；將600毫升水加熱至70度，取改性聚乙烯醇和聚氧化乙烯各250克加入，充分?jǐn)嚢枞芙猓瞥砂胪该魅芤篊，過濾；將80克變性淀粉、20克微晶纖維素和50克聚乙烯吡咯烷酮依次加入500毫升水中，加熱直至溶解。加入椰油酰胺基丙基甜菜堿、油酸三甘油脂和壬苯醇醚各50克，充分?jǐn)嚢?，制成溶液D；將上述四種溶液混合，攪拌均勻，待用；將上述溶液以0.10毫米的厚度均勻涂布成膜機(jī)的不銹鋼帶上，加熱烘干，即可得到厚度為0.05毫米的柔軟薄膜。將薄膜從不銹鋼帶上揭下，裁切、包裝制成成品。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明所述的水溶性包裝膜其特征在于是一種具有良好的隔絕性，能夠代替普通塑料、金屬和玻璃包裝的，在水中快速分散溶解，溶解后能夠降解成對環(huán)境無害物質(zhì)的新型包裝材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水溶性包裝膜其特征在于是由如下成分組成的聚氧化乙烯100-400重量份改性聚乙烯醇100-400重量份油酸三甘油脂20-60重量份壬苯醇醚20-60重量份椰油酰胺基丙基甜菜堿20-200重量份仲醇氧化反應(yīng)酶1-10重量份甲殼素1-10重量份微晶纖維素1-20重量份聚乙烯吡咯烷酮20-120重量份變性淀粉20-120重量份去離子水剩余重量份
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水溶性包裝膜其特征在于聚氧化乙烯和改性聚乙烯醇是成膜主要成分，兩種成膜成分按照99∶1--1∶99的比例范圍進(jìn)行組合，可以有效地成膜，防止吸濕粘連，具有良好的隔絕性、耐熱性、熱密封性和、耐有機(jī)溶劑性和水溶解性。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水溶性包裝膜其特征在于增塑劑是油酸三甘油脂，油酸三甘油脂在起到增塑劑的作用的同時(shí)，不產(chǎn)生吸濕現(xiàn)象。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水溶性包裝膜其特征在于所用的壬苯醇醚是一種分散劑，起到將溶解的薄膜成分快速均勻分散在水中的作用。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水溶性包裝膜其特征在于所用的椰油酰胺基丙基甜菜堿是一種表面活性劑，在薄膜的制作過程中降低溶液的表面張力，保證所成薄膜均勻一致。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水溶性包裝膜其特征在于所用的仲醇氧化反應(yīng)酶其作用在于當(dāng)薄膜溶解于環(huán)境中后，降解薄膜成膜成分，使之成為對環(huán)境無害的二氧化碳和水等。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水溶性包裝膜其特征在于所用的甲殼素是一種微膠囊劑，其作用是對仲醇氧化反應(yīng)酶經(jīng)微膠囊化保護(hù)起來，保持其活性。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水溶性包裝膜其特征在于所用的微晶纖維素是一種抗粘連劑，其作用是降低薄膜的吸濕性。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水溶性包裝膜其特征在于所用的變性淀粉和聚乙烯吡咯烷酮其作用在于改善薄膜的硬度、延展度和撕拉強(qiáng)度，使薄膜的物理特性更適合自動(dòng)化分切、收卷和包裝。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可降解的水溶解性包裝膜，是新穎的綠色包裝材料，可以用于化學(xué)品中具有腐蝕性或毒害性等物質(zhì)的包裝。可降解水溶解性包裝膜采用能夠在水中迅速溶解的水溶性高分子材料作為成膜基質(zhì)，復(fù)合分散劑、增塑劑、柔軟劑、表面活性劑、和抗粘劑等輔助材料，通過特定的成膜工藝制作而成。
文檔編號C08J5/18GK101085850SQ200610083699
公開日2007年12月12日 申請日期2006年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月5日
發(fā)明者許秀峰 申請人:許秀峰