技术领域
[0001] 本
发明涉及一种可降解半透明
包装瓶及其加工工艺，属于可降解半透明包装瓶加工技术领域。
背景技术
[0002] 目前饮料包装主要的包装方式为玻璃瓶、金属罐(
马口
铁罐，易拉罐)、塑料瓶、纸塑
铝复合
包装材料等。玻璃瓶易碎、二次加工性能差、
质量过重，在运输的过程中带来了诸多不方便的地方，而且运输成本高而常常不被人们所接受。马口铁罐灌装对内涂膜要求严格，使该包装成本较高，加之环保处理困难，其发展前途受到一定影响。易拉罐化学
稳定性差，耐
碱能
力差，内涂料质量差或工艺不过关，都会使饮料变味。塑料瓶主要是由聚乙烯或聚丙烯等材料制成的，使用聚酯(PET)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等为原料，经过高温加热后，通过塑料模具经过吹塑、挤吹、或者
注塑成型的塑料容器。主要优点是耐
腐蚀、成本低、质轻、形状多样化、易携带；缺点是回收废弃塑料瓶经济上不合算、不耐高温、易
变形、石油资源有限、易造成环境污染。
[0003] 这些包装的都有一定的局限性和缺点，尤其是塑料包装物及一次性使用的塑料制品容易被人们随意乱扔，影响城市景观。随意丢弃和难以降解是造成白色污染的主要原因。白色污染不仅仅是视觉上的，更多的是对环境的压力和处理的高成本。可完全降解材料是指利用环境中的
温度、湿度、矿物质和
微生物(如细菌、
真菌、藻类等)将
聚合物材料
水解或酶解为低分子物质再由微生物吞噬完全分解为水、二
氧化
碳和
生物质。所分解的产物和残留对环境没有任何危害。根据不同的降解机理可分为可工业堆肥降解材料如PLA、PBS、PBSA、PBAT、PCL、PHA、PHBV、
淀粉等，因此以完全
生物降解材料为基材的饮料包装具有很重要的意义。
[0004] 在可降解材料中，淀粉因其便宜的价格和广泛的来源已被深入研究并通过改性与复合制备了多种生活与工业用品，如淀粉基膜、淀粉餐具等。但淀粉有其天然的
缺陷，它的力学性能差，性能不稳定，只能运用于对力学性能要求低的领域。而聚乳酸的出现改变了这一现状。聚乳酸(PLA)是脂肪族聚酯，以乳酸(2-羟基丙酸)为基本结构单元。PLA可通过
发酵玉米等天然原料制得，也可采用乳酸缩聚制得。PLA及其终端产品可在堆肥条件下自然分解成为CO2和水，降低了固体废弃物
排放量，是一种绿色环保的生物来源材料。聚乳酸虽然具有良好的
生物可降解性，可加工性，优良的力学性能，但是其性脆易碎，缺乏弹性和柔韧性，很大程度上限制了聚乳酸膜的应用。
[0005] PVA是唯一可被细菌作为碳源和
能源利用的乙烯基聚合物，在细菌和酶的作用下，46天可降解75％，属于一种生物可降解高分子材料，其耐油、耐
溶剂及气体阻隔性能出众，在食品、药品包装方面具有独特优势。但存在工艺复杂、成本高、产量低等缺点，很难制备厚壁、形状复杂的制品
[0006] 总而言之，在
现有技术中，采用单一的高聚物不能够实现包装瓶的机械性能、阻隔性能和可降解性能，本发明旨在解决这一技术问题，提供一种聚乳酸-淀粉-PVA复合可降解半透明包装瓶及其加工工艺。
发明内容
[0007] 本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种可降解半透明包装瓶及其加工工艺。
[0008] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0009] 可降解半透明包装瓶，所述可降解半透明包装瓶由
基础料和填料按质量比(8-9)∶(1-2)混合
造粒、熔融成型后吹瓶而成，所述基础料由下列重量份的原料加工而成：
[0010] 改性玉米淀粉100-140份，聚乙烯醇20-30份，聚乳酸10-20份，壳聚糖5-10份，复合交联剂2-5份，消泡剂0.5-1.0份，乳化剂2-3份，脱膜剂1-2份，粘结剂2-3份，所述复合交联剂为果胶和纳米有机
膨润土的混合物；
[0011] 所述填料为富含有机物的滩涂淤泥，所述滩涂淤泥的制备方法如下：
[0012] 采集滩涂地区沉积的淤泥，筛除其中杂质，添加一定量的
氧化剂，充分搅拌反应，分解掉淤泥中顽固性杂质，然后加入淤泥体积3-5倍的
自来水，充分搅匀静置5-8h，去除上清液脱盐；
[0013] 处理后的滩涂淤泥，加入一定量的分散剂和稳定剂，充分搅拌1-2h混合均匀，然后脱气；脱气后的物料置于
烘干机中，以80～105℃烘干至含水率5-8％，然后
粉碎至120-200目。
[0014] 本发明以改性玉米淀粉、聚乙烯醇、聚乳酸和壳聚糖四种高聚物为主要原料，以果胶和纳米有机膨润土为复合交联剂，实现包装瓶的优异机械性能、阻隔性能和可降解性能，新型包装瓶的品质高。
[0015] 其中果胶含有数百至约1000个脱水半乳糖
醛酸残基，能够与改性玉米淀粉、聚乙烯醇、聚乳酸和壳聚糖的活性基团高效交联，纳米有机膨润土粒度小、分散性好、稳定性好，可以使包装膜变得更加致密，能显著提高其透明度、强度、韧性、防水性能和抗老化性能。本
申请的
发明人实践中发现，果胶和纳米有机膨润土协同作用，实现改性玉米淀粉、聚乙烯醇和聚乳酸三种高聚物的高度稳定的交联，获得高品质的可降解包装瓶。
[0016] 加入的滩涂淤泥，一方面可以提供包装瓶的降解速率，另外，滩涂淤泥具有良好的粘接性能和相容性能，在提高其降解速率的同时还保证了包装瓶的机械强度，包装瓶致
密度高，均一性好，另外，变废为宝，降低成才。
[0017] 优选的，所述可降解半透明包装瓶由基础料和填料按质量比9∶1混合熔融吹瓶而成，所述基础料由下列重量份的原料造粒而成：
[0018] 改性玉米淀粉120份，聚乙烯醇25份，聚乳酸15份，壳聚糖8份，复合交联剂3份，消泡剂0.75份，乳化剂2.5份，脱膜剂1.5份，粘结剂2.5份，所述复合交联剂为果胶和纳米有机膨润土按质量比7∶3的混合物。
[0019] 优选的，所述氧化剂为双氧水，所述分散剂为硬脂酰胺和/或聚乙烯醇，稳定剂为
硬脂酸钙、
蓖麻油酸钙、硬脂酸锌和蓖麻油酸锌中的任意一种。
[0020] 优选的，所述聚乙烯醇的平均分子量为110000-130000，pH值为5-8，
粘度为21-33cps。
[0021] 优选的，所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚中的任意一种。
[0022] 优选的，所述粘结剂为所述粘结剂为环氧
树脂、
酚醛树脂、尿醛树脂或聚氯酯中的任意一种或几种。
[0023] 优选的，所述乳化剂为山梨糖醇脂、大豆磷脂、月桂酸单甘油酯和丙二醇
脂肪酸酯中的任意一种，所述脱膜剂为二甲基
硅油和/或乳化甲基硅油。
[0024] 一种可降解半透明包装瓶的加工工艺，一种
权利要求1-7任意一项所述的可降解半透明包装瓶的制备方法，其特征在于：
[0025] 第一步，制备基础料粒子
[0026] S1：加入去离子水200-250份，加热至
沸腾，启动搅拌，加入配方量的改性淀粉至充分溶解，然后再加入配方量的聚乙烯醇、聚乳酸、壳聚糖和复合交联剂，消泡剂0.3-0.4份，搅拌30min以上；
[0027] S2：加入配方量的成膜助剂、乳化剂和脱膜剂以及余量的消泡剂，搅拌至少30分钟；
[0028] S3：将配好的料置于储料罐内超声处理1-2小时脱气，然后流延成膜片并烘干、粉碎获得基础料粒子；
[0029] 第二步，共混造粒
[0030] 将基础料和填料按比例混合均匀，然后挤出加工得到改性的可降解的母粒；
[0031] 第三步，熔融吹瓶
[0032] 第二步的母粒经挤出或注塑成型后得到管状型坯，趁热或加热到
软化状态，置于合模中，闭模后立即在型坯内通入压缩空气，使型坯吹胀而紧贴在模具内壁上，经冷却脱模，即得到各种中空半透明包装瓶。
[0033] 本发明还提供了另外一种制备方法：
[0034] 第一步，共混造粒
[0035] S1：将配方量的各原料投入到高速加热混合机中加热边搅拌，40℃-120℃处理30-60mim，然后取出在自然状态下放置2-24小时；
[0036] S2：将步骤S1的物料投入到双螺杆
挤出机中熔融塑化挤出造粒，挤出造粒
温度控制在120-220℃；
[0037] 第二步，熔融吹瓶
[0038] 第一步的母粒经挤出或注塑成型后得到管状型坯，趁热或加热到软化状态，置于合模中，闭模后立即在型坯内通入压缩空气，使型坯吹胀而紧贴在模具内壁上，经冷却脱模，即得到各种中空半透明包装瓶。
[0039] 本发明的有益效果如下：本发明以改性玉米淀粉、聚乙烯醇、聚乳酸和壳聚糖四种高聚物为主要原料，以果胶和纳米有机膨润土为复合交联剂，实现包装瓶的优异机械性能、阻隔性能和可降解性能，新型包装瓶的品质高。
[0040] 其中果胶含有数百至约1000个脱水半乳糖醛酸残基，能够与改性玉米淀粉、聚乙烯醇、聚乳酸和壳聚糖的活性基团高效交联，纳米有机膨润土粒度小、分散性好、稳定性好，可以使包装膜变得更加致密，能显著提高其透明度、强度、韧性、防水性能和抗老化性能。本申请的发明人实践中发现，果胶和纳米有机膨润土协同作用，实现改性玉米淀粉、聚乙烯醇和聚乳酸三种高聚物的高度稳定的交联，获得高品质的可降解包装瓶。
[0041] 加入的滩涂淤泥，一方面可以提供包装瓶的降解速率，另外，滩涂淤泥具有良好的粘接性能和相容性能，在提高其降解速率的同时还保证了包装瓶的机械强度，包装瓶致密度高，均一性好，另外，变废为宝，降低成才。
具体实施方式
[0042] 下面通过具体
实施例，对本发明的技术方案进一步阐述说明。
[0043] 实施例1：
[0044] 可降解半透明包装瓶，所述可降解半透明包装瓶由基础料和填料按质量比8∶1混合造粒、熔融成型后吹瓶而成，所述基础料由下列重量份的原料加工而成：
[0045] 改性玉米淀粉100份，聚乙烯醇20份，聚乳酸10份，壳聚糖5份，复合交联剂2份，消泡剂0.5份，乳化剂2份，脱膜剂1份，粘结剂2份，所述复合交联剂为果胶和纳米有机膨润土的质量比4∶1的混合物；
[0046] 所述填料为富含有机物的滩涂淤泥，所述滩涂淤泥的制备方法如下：
[0047] 采集滩涂地区沉积的淤泥，筛除其中杂质，添加一定量的氧化剂，充分搅拌反应，分解掉淤泥中顽固性杂质，然后加入淤泥体积3倍的自来水，充分搅匀静置8h，去除上清液脱盐；
[0048] 处理后的滩涂淤泥，加入一定量的分散剂和稳定剂，充分搅拌1h混合均匀，然后脱气；脱气后的物料置于烘干机中，以80℃烘干至含水率5％，然后粉碎至120目。
[0049] 所述氧化剂为双氧水，所述分散剂为硬脂酰胺，稳定剂为硬脂酸钙。
[0050] 所述聚乙烯醇的平均分子量为110000，pH值为5-5.6，粘度为21-22.5cps。
[0051] 所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚，所述粘结剂为
环氧树脂，所述乳化剂为山梨糖醇脂，所述脱膜剂为二甲基硅油。
[0052] 一种可降解半透明包装瓶的加工工艺：
[0053] 第一步，制备基础料粒子
[0054] S1：加入去离子水200份，加热至沸腾，启动搅拌，加入配方量的改性淀粉至充分溶解，然后再加入配方量的聚乙烯醇、聚乳酸、壳聚糖和复合交联剂，消泡剂0.3份，搅拌30min以上；
[0055] S2：加入配方量的成膜助剂、乳化剂和脱膜剂以及余量的消泡剂，搅拌至少30分钟；
[0056] S3：将配好的料置于储料罐内超声处理1小时脱气，然后流延成膜片并烘干、粉碎获得基础料粒子；
[0057] 第二步，共混造粒
[0058] 将基础料和填料按比例混合均匀，然后挤出加工得到改性的可降解的母粒；
[0059] 第三步，熔融吹瓶
[0060] 第二步的母粒经挤出或注塑成型后得到管状型坯，趁热或加热到软化状态，置于合模中，闭模后立即在型坯内通入压缩空气，使型坯吹胀而紧贴在模具内壁上，经冷却脱模，即得到各种中空半透明包装瓶。
[0061] 实施例2
[0062] 可降解半透明包装瓶，所述可降解半透明包装瓶由基础料和填料按质量比9∶2混合造粒、熔融成型后吹瓶而成，所述基础料由下列重量份的原料加工而成：
[0063] 改性玉米淀粉140份，聚乙烯醇30份，聚乳酸20份，壳聚糖10份，复合交联剂5份，消泡剂1.0份，乳化剂3份，脱膜剂2份，粘结剂3份，所述复合交联剂为果胶和纳米有机膨润土的质量比5∶2的混合物；
[0064] 所述填料为富含有机物的滩涂淤泥，所述滩涂淤泥的制备方法如下：
[0065] 采集滩涂地区沉积的淤泥，筛除其中杂质，添加一定量的氧化剂，充分搅拌反应，分解掉淤泥中顽固性杂质，然后加入淤泥体积5倍的自来水，充分搅匀静置5h，去除上清液脱盐；
[0066] 处理后的滩涂淤泥，加入一定量的分散剂和稳定剂，充分搅2h混合均匀，然后脱气；脱气后的物料置于烘干机中，以105℃烘干至含水8％，然后粉碎至200目。
[0067] 所述氧化剂为双氧水，所述分散剂为聚乙烯醇，稳定剂为蓖麻油酸钙，所述聚乙烯醇的平均分子量为130000，pH值为7.5-8，粘度为30-33cps。
[0068] 所述消泡剂为聚氧丙烯甘油醚，所述粘结剂为酚醛树脂，所述乳化剂为大豆磷脂，所述脱膜剂为乳化甲基硅油。
[0069] 一种可降解半透明包装瓶的加工工艺：
[0070] 第一步，制备基础料粒子
[0071] S1：加入去离子水250份，加热至沸腾，启动搅拌，加入配方量的改性淀粉至充分溶解，然后再加入配方量的聚乙烯醇、聚乳酸、壳聚糖和复合交联剂，消泡剂0.4份，搅拌30min以上；
[0072] S2：加入配方量的成膜助剂、乳化剂和脱膜剂以及余量的消泡剂，搅拌至少30分钟；
[0073] S3：将配好的料置于储料罐内超声处理2小时脱气，然后流延成膜片并烘干、粉碎获得基础料粒子；
[0074] 第二步，共混造粒
[0075] 将基础料和填料按比例混合均匀，然后挤出加工得到改性的可降解的母粒；
[0076] 第三步，熔融吹瓶
[0077] 第二步的母粒经挤出或注塑成型后得到管状型坯，趁热或加热到软化状态，置于合模中，闭模后立即在型坯内通入压缩空气，使型坯吹胀而紧贴在模具内壁上，经冷却脱模，即得到各种中空半透明包装瓶。
[0078] 实施例3
[0079] 可降解半透明包装瓶，所述可降解半透明包装瓶由基础料和填料按质量比9∶1混合造粒、熔融成型后吹瓶而成，所述基础料由下列重量份的原料加工而成：
[0080] 改性玉米淀粉120份，聚乙烯醇25份，聚乳酸15份，壳聚糖8份，复合交联剂3份，消泡剂0.75份，乳化剂2.5份，脱膜剂1.5份，粘结剂2.5份，所述复合交联剂为果胶和纳米有机膨润土按质量比7∶3的混合物。
[0081] 所述填料为富含有机物的滩涂淤泥，所述滩涂淤泥的制备方法如下：
[0082] 采集滩涂地区沉积的淤泥，筛除其中杂质，添加一定量的氧化剂，充分搅拌反应，分解掉淤泥中顽固性杂质，然后加入淤泥体积4倍的自来水，充分搅匀静置6h，去除上清液脱盐；
[0083] 处理后的滩涂淤泥，加入一定量的分散剂和稳定剂，充分搅拌1.5h混合均匀，然后脱气；脱气后的物料置于烘干机中，以95℃烘干至含水率6％，然后粉碎至160目。
[0084] 所述氧化剂为双氧水，所述分散剂为硬脂酰胺和聚乙烯醇的等比例混合物，稳定剂为硬脂酸锌，所述聚乙烯醇的平均分子量为120000，pH值为6.8-7.2，粘度为26-27cps。
[0085] 所述消泡剂为聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚，所述粘结剂为尿醛树脂，所述乳化剂为月桂酸单甘油酯，所述脱膜剂为二甲基硅油和乳化甲基硅油的等比例混合物。
[0086] 一种可降解半透明包装瓶的加工工艺：
[0087] 第一步，制备基础料粒子
[0088] S1：加入去离子水220份，加热至沸腾，启动搅拌，加入配方量的改性淀粉至充分溶解，然后再加入配方量的聚乙烯醇、聚乳酸、壳聚糖和复合交联剂，消泡剂0.35份，搅拌30min以上；
[0089] S2：加入配方量的成膜助剂、乳化剂和脱膜剂以及余量的消泡剂，搅拌至少30分钟；
[0090] S3：将配好的料置于储料罐内超声处理1.5小时脱气，然后流延成膜片并烘干、粉碎获得基础料粒子；
[0091] 第二步，共混造粒
[0092] 将基础料和填料按比例混合均匀，然后挤出加工得到改性的可降解的母粒；
[0093] 第三步，熔融吹瓶
[0094] 第二步的母粒经挤出或注塑成型后得到管状型坯，趁热或加热到软化状态，置于合模中，闭模后立即在型坯内通入压缩空气，使型坯吹胀而紧贴在模具内壁上，经冷却脱模，即得到各种中空半透明包装瓶。
[0095] 实施例4
[0096] 可降解半透明包装瓶，其原料构成及配比同实施例3，不同之处在于制备方法：
[0097] 第一步，共混造粒
[0098] S1：将配方量的各原料投入到高速加热混合机中加热边搅拌，40℃-120℃处理30-60mim，具体的说如40℃，60℃，80℃，100℃，120℃，分别对应处理时间为60min，55min，
40min，35min，30min。然后取出在自然状态下放置2-24小时；如2h，5h，10h，12h，24h，实践中发现处理温度60-80℃，时间40-55min时，放置30-40min即可最佳。
[0099] S2：将步骤S1的物料投入到双
螺杆挤出机中熔融塑化挤出造粒，挤出造粒温度控制在120-220℃；根据需要，如120℃，160℃，180℃，200℃，220℃。
[0100] 第二步，熔融吹瓶
[0101] 第一步的母粒经挤出或注塑成型后得到管状型坯，趁热或加热到软化状态，置于合模中，闭模后立即在型坯内通入压缩空气，使型坯吹胀而紧贴在模具内壁上，经冷却脱模，即得到各种中空半透明包装瓶。
[0102] 本发明的实施例1-4的包装瓶通过土埋降解实验发现，在土埋第40d时本发明可降解包装瓶的失重率达到50％以上，土埋时间更长时则可以达到完全降解的效果，具有优良的可降解性，克服了现有塑料复合包装瓶高成本，难于回收，不能完全降解等对环境污染等弊端。
[0103] 以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
