一種環(huán)保型回收紙板纖維復(fù)合可降解膜材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種環(huán)保型回收紙板纖維復(fù)合可降解膜的制備方法，包括以下步驟：回收紙板纖維溶液（A）的制備，預(yù)混液（B）的制備，將回收紙板纖維溶液（A）和預(yù)混液（B）按比例混合后得到流延液（C），最后制備得復(fù)合膜（D）；本發(fā)明以廢舊紙板回收物為主要原料，制造出新型的、具有良好力學(xué)性能的、成本低廉的、透明性優(yōu)良的、加工簡(jiǎn)單的、也可降解的薄膜。
【專利說(shuō)明】-種環(huán)保型回收紙板纖維復(fù)合可降解膜材料的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種環(huán)保型復(fù)合膜及其制備工藝，尤其是涉及一種環(huán)保型回收紙板纖 維復(fù)合可降解膜材料的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 因塑料制品引起的嚴(yán)重的環(huán)境污染，且塑料材料均來(lái)至于不可再生資源，全球均 十分重視可降解材料的開發(fā)。膜材料，在人生日常的生產(chǎn)生活中占據(jù)了非常大的比例，如包 裝膜，農(nóng)用膜等，用量十分巨大。目前的膜材料絕大多數(shù)仍采用塑料膜，如多層共同擠聚己 帰膜、聚丙帰膜等，雖然已有很多的可降解膜材料被陸續(xù)開發(fā)，但仍存在一定的缺陷，故仍 未能完全替代塑料膜材料。
[0003] 在膜開發(fā)領(lǐng)域，最典型的可降解膜為W淀粉為主料的膜，包括全淀粉膜及淀粉塑 料復(fù)合膜，但兩者均存在一定缺陷，如全淀粉膜具有良好的均勻性、透明性，但力學(xué)性能較 低，主要用于無(wú)強(qiáng)度要求的某些特殊功能領(lǐng)域及包裝領(lǐng)域的需要，而塑料淀粉膜因?yàn)橛兴?料的存在，當(dāng)?shù)矸塾昧枯^大時(shí)，相容性會(huì)明顯變差，加工困難。除此外，各種不同的可降解膜 也陸續(xù)被開發(fā)，如W生物質(zhì)材料為主要原料制備得到的可降解膜，W聚己帰醇為主要原料 制備得到的水溶性可降解膜等。但此類膜仍普遍存在力學(xué)性能較差的弱點(diǎn)。
[0004] 而在可降解原料領(lǐng)域，紙板占據(jù)了非常大的份額。尤其是隨著電子商務(wù)和網(wǎng)上購(gòu) 物的興起，紙包裝用量激增，大部分的紙盒在使用完畢后均被丟棄而無(wú)法實(shí)現(xiàn)重復(fù)利用。如 可W廢舊的紙板回收料來(lái)生產(chǎn)新材料，無(wú)疑將具有巨大的開發(fā)前景。
[0005] 因此，如何解決廢舊的紙板回收料來(lái)生產(chǎn)新材料是業(yè)內(nèi)亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有可降解膜的缺陷，W廢舊紙板回收物為主要原料， 開發(fā)出新型的具有良好力學(xué)性能的可降解薄膜，其成本低廉、力學(xué)性、透明性優(yōu)良、加工簡(jiǎn) 單，提供一種環(huán)保型回收紙板纖維復(fù)合可降解膜材料的制備方法。
[0007] 本發(fā)明提出一種環(huán)保型回收紙板纖維復(fù)合可降解膜的制備方法，包括W下步驟： 回收紙板纖維溶液(A)的制備，預(yù)混液（B)的制備，流延液（C)的制備W及復(fù)合膜（D)的制 備； 所述回收紙板纖維溶液(A)的制備包括W下步驟： (1) 將回收的紙板去除表面非紙質(zhì)雜質(zhì)，再將紙板放入水力碎漿機(jī)，依漿料濃度為 10-15wt%進(jìn)行水力碎漿； (2) 將漿料進(jìn)行離也脫水或手動(dòng)脫水去除水分，得含水率為60wt%?70wt%的回收 紙板纖維濕料； (3) 將所得到的回收紙板纖維濕料投入質(zhì)量為其150%-200%濃度為10-15wt%的氨氧 化軸水溶液中，浸泡4-6小時(shí)后，離也脫水后投入質(zhì)量為其100%-150%濃度為10-20wt%鹽 酸和草酸混合酸水溶液中浸泡3-5小時(shí)，其中鹽酸與草酸的質(zhì)量比為1 ;1，然后中和并脫 水。
[0008] (4)將脫水后的回收紙纖維投入6wt%NaOH-4%尿素/水溶液后，冷凍至-12° C 后，保持溫度2小時(shí)，解凍并攬拌，得到濃度為4-6wt%的回收紙板纖維溶液（A); 所述預(yù)混液（B)的制備包括W下步驟： 配置濃度為10-20wt%的輕丙基甲基纖維素水溶液，并在溶液中投入海藻酸軸及納米 無(wú)機(jī)物，攬拌30-60min，攬拌轉(zhuǎn)速為300-400轉(zhuǎn)/min,然后于溶液中投入濃度10-15wt%的 聚己帰醇和聚己帰醇-丙帰醜胺接枝共聚物水溶液，攬拌20-30min至均勻，攬拌轉(zhuǎn)速為 300-400轉(zhuǎn)/min ;得到預(yù)混液（B) 所述流延液（C)的制備包括W下步驟： 將得到的回收紙板纖維溶液（A)和預(yù)混液（B)按比例混合后，室溫下攬拌30-60min，攬 拌過(guò)程中加入輔料（E)，攬拌均勻后室內(nèi)溫下放置1小時(shí)得到流延液（C); 所述復(fù)合膜（D)的制備包括W下步驟： 將所述流延液(C)德鑄于模具中靜置3-6小時(shí)，使其充分流平并使溶劑初步預(yù)揮發(fā)；再 置于真空干燥箱中，干燥4-5小時(shí)，即可獲得厚度均勻的復(fù)合膜。
[0009] 進(jìn)一步，所述流延液（C)為6wt%?15wt%的水溶性膠。
[0010] 進(jìn)一步，所述回收紙板纖維溶液(A)的制備步驟中，將所得到的回收紙板纖維濕料 投入質(zhì)量為其150%-200%濃度為10-15wt%的氨氧化軸水溶液中，30-40。C下浸泡4-6小 時(shí)后，離也脫水后投入質(zhì)量為其100%-150%濃度為10-20wt%鹽酸和草酸混合酸水溶液中于 40-60° C下浸泡3-5小時(shí)，其中鹽酸與草酸的質(zhì)量比為4 ;1，然后中和并脫水； 進(jìn)一步，所述復(fù)合膜（D)的制備中，將所述流延液（C)德鑄于模具中靜置3-6小時(shí)，使其 充分流平并使溶劑初步預(yù)揮發(fā)；再置于真空干燥箱中，在30-4(TC中干燥4-5小時(shí)，即可獲 得厚度均勻的復(fù)合膜。
[0011] 進(jìn)一步，所述聚己帰醇-丙帰醜胺接枝共聚物的接枝率介于30%-60%之間。
[0012] 進(jìn)一步，在上述步驟中，各組分的質(zhì)量比例分別為：所述回收紙板纖維40-60份， 所述輕丙基甲基纖維素20-40份，所述海藻酸軸10-20份，所述聚己帰醇10-20份，所述 聚己帰醇-丙帰醜胺接枝共聚物5-10份，所述納米無(wú)機(jī)物3-6份。
[0013] 進(jìn)一步，所述輔料（E)為表面活性劑1-2份、著色劑0. 5-1份、增塑劑1-3份、抗紫 外線劑1-2份的一種或任意幾種按質(zhì)量比組成。
[0014] 進(jìn)一步，所述輕丙基甲基纖維素，其2wt%水溶液粘度20。C下介于10-200mPa. S 之間，其甲氧基值為28-30%，輕丙基值為7-12%。
[0015] 進(jìn)一步，所述海藻酸軸的粘度介于0. 02-0. 06Pa. s(l〇g/l，2(rC )之間。
[0016] 進(jìn)一步，所述納米無(wú)機(jī)物為納米片層粘±、納米輕磯灰石和納米蒙脫±中的一種。
[0017] 進(jìn)一步，所述表面活性劑可為陰離子表面活性劑或兩親型表面活性劑，選擇十二 焼基硫酸軸或硬脂酸。
[0018] 進(jìn)一步，所述回收紙板為回收瓦愣紙板、蜂窩紙板、卡紙紙板等，可為完整紙板或 加工邊角料。
[0019] 進(jìn)一步，所述輕丙基甲基纖維素（HPMC)分子結(jié)構(gòu)如下所示。其分子鏈上甲氧基值 為28-30% ;輕丙基值為7. 0-12%，其2wt%水溶液粘度20。C下介于10-200mPa. S之間。HPMC 具有增稠能力，排鹽性、PH穩(wěn)定性、保水性、尺寸穩(wěn)定性、優(yōu)良的成膜性W及廣泛的耐酶性、 分散性和粘結(jié)性等特點(diǎn)。HPMC在水中溶解后具有堿性，可與具有弱酸性的海藻酸軸進(jìn)行一 定程度的結(jié)合，有利于提高膜內(nèi)物質(zhì)的相互作用力。同時(shí)，其主要構(gòu)成仍為纖維素，和回收 紙板纖維素之間具有良好的相容性。

【權(quán)利要求】
1. 一種環(huán)保型回收紙板纖維復(fù)合可降解膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： 回收紙板纖維溶液（A)的制備，預(yù)混液（B)的制備，流延液（C)的制備以及復(fù)合膜（D)的制 備； 所述回收紙板纖維溶液(A)的制備包括以下步驟： (1) 將回收的紙板去除表面非紙質(zhì)雜質(zhì)，再將紙板放入水力碎漿機(jī)，依漿料濃度為 10-15wt%進(jìn)行水力碎漿； (2) 將漿料進(jìn)行離心脫水或手動(dòng)脫水去除水分，得含水率為60wt%?70wt%的回收 紙板纖維濕料； (3) 將所得到的回收紙板纖維濕料投入質(zhì)量為其150%-200%濃度為10-15wt%的氫氧 化鈉水溶液中，浸泡4-6小時(shí)后，離心脫水后投入質(zhì)量為其100%-150%濃度為10-20wt%鹽 酸和草酸混合酸水溶液中浸泡3-5小時(shí)，其中鹽酸與草酸的質(zhì)量比為1 :1，然后中和并脫 水； (4) 將脫水后的回收紙纖維投入6wt%NaOH-4%尿素/水溶液后，冷凍至-12° C后，保 持溫度2小時(shí)，解凍并攪拌，得到濃度為4-6wt%的回收紙板纖維溶液(A); 所述預(yù)混液（B)的制備包括以下步驟： 配置濃度為10_20wt%的羥丙基甲基纖維素水溶液，并在溶液中投入海藻酸鈉及納米 無(wú)機(jī)物，攪拌30-60min，攪拌轉(zhuǎn)速為300-400轉(zhuǎn)/min，然后于溶液中投入濃度10-15wt%的 聚乙烯醇和聚乙烯醇-丙烯酰胺接枝共聚物水溶液，攪拌20-30min至均勻，攪拌轉(zhuǎn)速為 300-400轉(zhuǎn)/min ;得到預(yù)混液（B); 所述流延液（C)的制備包括以下步驟： 將得到的回收紙板纖維溶液（A)和預(yù)混液（B)按比例混合后，室溫下攪拌30-60min，攪 拌過(guò)程中加入輔料（E)，攪拌均勻后室內(nèi)溫下放置1小時(shí)得到流延液（C); 所述復(fù)合膜（D)的制備包括以下步驟： 將所述流延液（C)澆鑄于模具中靜置3-6小時(shí)，使其充分流平并使溶劑初步預(yù)揮發(fā)；再 置于真空干燥箱中，干燥4-5小時(shí)，即可獲得厚度均勻的復(fù)合膜； 在上述步驟中，各組分的質(zhì)量比例分別為： 所述回收紙板纖維40-60份，所述羥丙基甲基纖維素20-40份，所述海藻酸鈉10-20 份，所述聚乙烯醇10-20份，所述聚乙烯醇-丙烯酰胺接枝共聚物5-10份，所述納米無(wú)機(jī) 物3-6份。
2. 如權(quán)利要求1所述環(huán)保型回收紙板纖維復(fù)合可降解膜的制備方法，其特征在于：所 述聚乙烯醇-丙烯酰胺接枝共聚物的制備方法包括以下步驟： (1) 將聚乙烯醇和丙烯酰胺均配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的水溶液，再將一定量10%的聚乙烯 醇溶液置于150 ml三口燒瓶中，加入引發(fā)劑K2S204，開啟攪拌和加熱，使引發(fā)劑在溶液中充 分溶解； (2) 用恒壓滴液漏斗滴加10%丙烯酰胺水溶液；反應(yīng)在恒溫體系中進(jìn)行，滴加丙烯酰胺 水溶液的時(shí)間為反應(yīng)時(shí)間的一半，反應(yīng)結(jié)束后，將體系用丙酮洗滌，以除去體系中未反應(yīng)的 小分子；抽濾后取有機(jī)固相，50-60°C條件下恒溫烘干至恒質(zhì)量； (3) 再用二甲基亞砜洗滌，以除去有機(jī)相中的丙烯酰胺均聚物；抽濾取濾液，再用丙酮 對(duì)濾液進(jìn)行洗滌，沉淀出純凈的產(chǎn)物聚乙烯醇-丙烯酰胺接枝共聚物。
3. 如權(quán)利要求1所述環(huán)保型回收紙板纖維復(fù)合可降解膜的制備方法，其特征在于： 所述回收紙板纖維溶液(A)的制備步驟中，將所得到的回收紙板纖維濕料投入質(zhì)量為 其150%-200%濃度為10-15wt%的氫氧化鈉水溶液中，于30-40° C下浸泡4-6小時(shí)后，離心 脫水后投入質(zhì)量為其100%_150%濃度為10_20wt%鹽酸和草酸混合酸水溶液中于40-60° C 下浸泡3-5小時(shí)，其中鹽酸與草酸的質(zhì)量比為4 :1，然后中和并脫水； 所述復(fù)合膜（D)的制備中，將所述流延液（C)澆鑄于模具中靜置3-6小時(shí)，使其充分流 平并使溶劑初步預(yù)揮發(fā)；再置于真空干燥箱中，在30-40°C中干燥4-5小時(shí)，即可獲得厚度 均勻的復(fù)合膜。
4. 如權(quán)利要求1所述環(huán)保型回收紙板纖維復(fù)合可降解膜的制備方法，其特征在于：所 述聚乙烯醇-丙烯酰胺接枝共聚物的接枝率介于30%-60%之間。
5. 如權(quán)利要求1所述環(huán)保型回收紙板纖維復(fù)合可降解膜的制備方法，其特征在于：所 述流延液（C)為濃度為6wt%?15wt%的水溶性膠。
6. 如權(quán)利要求1所述環(huán)保型回收紙板纖維復(fù)合可降解膜的制備方法，其特征在于：所 述輔料（E)為表面活性劑1-2份、著色劑0. 5-1份、增塑劑1-3份、抗紫外線劑1-2份的一 種或任意幾種按質(zhì)量比組成。
7. 如權(quán)利要求1所述環(huán)保型回收紙板纖維復(fù)合可降解膜的制備方法，其特征在于：所 述羥丙基甲基纖維素，其2wt%水溶液粘度20° C下介于10-200mPa. s之間，其甲氧基值為 28-30%，羥丙基值為7-12%。
8. 如權(quán)利要求1所述環(huán)保型回收紙板纖維復(fù)合可降解膜的制備方法，其特征在于：所 述海藻酸鈉的粘度介于〇? 02-0. 06Pa. s(10g/L，20°C )之間。
9. 如權(quán)利要求1所述環(huán)保型回收紙板纖維復(fù)合可降解膜的制備方法，其特征在于：所 述納米無(wú)機(jī)物為納米片層粘土、納米羥磷灰石和納米蒙脫土中的一種。
10. 如權(quán)利要求6所述環(huán)保型回收紙板纖維復(fù)合可降解膜的制備方法，其特征在于：所述表面活性劑可為陰離子表面活性劑或兩親型表面活性劑。
【文檔編號(hào)】C08F220/56GK104356425SQ201410590887
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月29日
【發(fā)明者】羅禮發(fā), 尹文欣, 李俊, 廖村元 申請(qǐng)人:正業(yè)包裝（中山）有限公司