CN119019828A - 一种防水耐老化的打包带及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防水耐老化的打包带及其制备方法，属于化工技术领域，以聚乳酸、改性再生PET纤维、纳米二氧化硅和单宁酸为原料，通过熔融挤出制备打包带。回收利用PET材料制备纤维，并由生物基单宁酸改性处理，使其与聚乳酸形成共混体系，以单宁酸为桥联点，增强界面作用力，并进一步提升纳米二氧化硅的分散性，单宁酸在增强打包带耐老化性能的同时，提高了原料的相容性，多种原料结合互补，制备的打包带兼具环境方面的生物可降解和再生利用优势，且实际应用中的力学性能、防水性能和耐老化性能良好。
Description
技术领域
本发明属于化工技术领域，具体涉及一种防水耐老化的打包带及其制备方法。
背景技术
包装用打包带(捆扎带)系以聚乙烯、聚丙烯树脂和冷轧带钢为主要原料，也有以尼龙和聚酯为原料的，经挤出单向拉伸和热处理制备。PP打包带(又称聚丙烯打包带)与PET打包带(又称塑钢打包带)，分别使用聚丙烯与PET聚酯为原料生产，适用于轻重不同物体的打包。
随着快递业的快速发展，打包带的用量逐渐增加，无论是PP打包带还是PET打包带，使用量的急剧提升带来较大的资源和环保压力，发展环保循环打包带是大势所趋。由于聚乳酸优异的生物降解性能，被广泛应用于生物医用、食品包装和农业等领域，但是，PLA性能上存在明显不足，如缓慢的结晶速率，低的结晶度、脆性和耐热性差等，使其使用程度远落后于传统高分子材料。
在打包带使用过程中存在光氧化降解缩短使用寿命的问题，其中，近紫外线由于波长较短，能量较高，对PET和PP的破坏尤为严重，聚乳酸也会在光照射下发生氧化降解反应，分解形成小分子化合物。一般会在材料中添加防老化剂，其中胺类防老剂的防护效果最为突出，也是发现最早品种最多的一类，但这类防老剂污染性大。
申请号为CN202110742968.1的中国发明专利公开了一种纳米改性的PET打包带，采用废旧PET颗粒、聚乙烯、玻纤、增强剂和氧化锌等为原料制备综合性能优异的PET打包带，通过添加氧化锌提高打包带的耐老化性能，玻璃纤维和结晶增强剂提高力学性能，但在多种原料混合制备的打包带中氧化锌的实际抗老化效果会受到分散程度的影响，分散效果差时，相应地抗老化效果也会较差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防水耐老化的打包带及其制备方法，达到改善打包带耐老化性能的目的。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
本发明提供一种防水耐老化的打包带，按重量份数计，包括以下原料：
聚乳酸树脂70-100份；改性再生PET纤维5-20份；纳米二氧化硅0.5-5份；单宁酸1-8份。
进一步地，按重量份数计，包括以下原料：
聚乳酸树脂80-90份；改性再生PET纤维8-15份；纳米二氧化硅0.5-3份；单宁酸1-5份。
进一步地，所述改性再生PET纤维由以下方法制得：
(1)PET再生颗粒熔融纺丝制备再生PET纤维，无水乙醇超声清洗后用去离子水洗涤三次，70℃烘干后得到干燥的再生PET纤维，PET再生颗粒比，采用无水乙醇和去离子水洗涤去除纤维表面杂质，表面改性效果更好；
(2)单宁酸和氯化钠溶于水得混合溶液，加入三羟甲基氨基甲烷调节pH为8.0；
(3)将干燥的再生PET纤维浸入混合溶液中，室温下振荡反应6-12h，反应完成后采用去离子水冲洗，70℃烘干得到改性再生PET纤维，纤维完全没入溶液中，且纤维尽量处于分散状态，实现表面完全包覆。
进一步地，所述单宁酸和氯化钠的质量比为1:10。
进一步地，所述混合溶液中单宁酸和氯化钠的总质量占比为2-5％。
本发明还提供一种防水耐老化的打包带的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚乳酸树脂加热干燥12-24h后加入搅拌机，并加入单宁酸，加热预混合2-4h得到预混料；
(2)保温条件下预混料中加入改性再生PET纤维和纳米二氧化硅，搅拌1-3h后由双螺杆挤出机挤出形成带状型胚；
(3)带状型胚冷却后加热拉伸和热定型处理，制备得到打包带。
进一步地，所述加热干燥温度为60-80℃；
进一步地，所述加热预混合温度为185-195℃。
进一步地，所述加热拉伸温度为80-100℃。
进一步地，所述热定型处理温度为125-145℃，热定型时间为5-12min。
本发明的有益效果：
(1)本发明采用再生PET颗粒熔融纺丝和改性处理得到改性再生PET纤维，并与聚乳酸、纳米二氧化硅和单宁酸组合制备打包带，所选原料聚乳酸具备优异的生物降解性能，再生PET颗粒在降低成本的同时，可实现PET材料的循环利用，单宁酸来源于天然植物，环境污染性小。
(2)通过以单宁酸包覆改性再生PET纤维，共混改性聚乳酸，单宁酸作为树状大分子加入到聚乳酸体系中，存在链缠结作用，增加聚乳酸体系黏度，且可阻碍裂纹的拓展，提高断裂强度。添加改性再生PET纤维共混时，由于纤维表面单宁酸的羟基和聚乳酸中单宁酸羟基形成氢键作用，单宁酸在纤维和树脂间作为桥联点，增加了界面作用力，二氧化硅纳米粒子表面存在大量缺陷位，可与单宁酸相互作用，纳米二氧化硅在聚乳酸体系中均匀分散。
(3)单宁酸结构中含有的大量酚羟基能够清除自由基及活性氧，多酚在270-320nm波长处有很强的紫外吸收，并且在能量高、破坏力较大的远紫外区吸收作用更强烈，可以降低紫外光的光氧化作用，提高材料抗紫外稳定性。
(4)选择聚乳酸为原料，由于聚乳酸表面较多酯基和甲基，具有较好的抗水性能，PET纤维具有优异的弹性和断裂强度，纳米二氧化硅可提升力学性能和耐温性能，三者结合制备的打包带兼具力学性能和防水性能。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
以PET再生颗粒为原料熔融纺丝制备再生PET纤维，无水乙醇超声清洗后用去离子水重复洗涤三次，70℃烘干后得到干燥的再生PET纤维。单宁酸和氯化钠按照质量比1:10混合，加入水中溶解得到质量浓度为2％的混合溶液，加入三羟甲基氨基甲烷调节pH为8，将干燥的再生PET纤维浸入混合溶液中，室温下振荡反应6h，反应完成后采用去离子水冲洗，70℃烘干得到改性再生PET纤维。
将80份聚乳酸树脂60℃干燥24h后加入搅拌机，并加入1份的单宁酸，于185℃预混合2h得到预混料，保温条件下加入8份改性再生PET纤维和0.5份纳米二氧化硅，搅拌1h后由双螺杆挤出机挤出形成带状型胚，冷却后80℃加热拉伸，并在125℃温度下热定型处理12min，制备得到打包带。
实施例2
不同于实施例1，预混料中单宁酸添加量为3份，其他步骤同实施例1。
实施例3
不同于实施例1，预混料中单宁酸添加量为5份，其他步骤同实施例1。
实施例4
不同于实施例1，改性再生PET纤维添加量为11份，其他步骤同实施例1。
实施例5
不同于实施例1，改性再生PET纤维添加量为15份，其他步骤同实施例1。
实施例6
不同于实施例1，纳米二氧化硅添加量为1.5份，其他步骤同实施例1。
实施例7
不同于实施例1，纳米二氧化硅添加量为3份，其他步骤同实施例1。
实施例8
以PET再生颗粒为原料熔融纺丝制备再生PET纤维，无水乙醇超声清洗后用去离子水重复洗涤三次，70℃烘干后得到干燥的再生PET纤维。单宁酸和氯化钠按照质量比1:10混合，加入水中溶解得到质量浓度为3.5％的混合溶液，加入三羟甲基氨基甲烷调节pH为8，将干燥的再生PET纤维浸入混合溶液中，室温下振荡反应8h，反应完成后采用去离子水冲洗，70℃烘干得到改性再生PET纤维。
将90份聚乳酸树脂70℃干燥18h后加入搅拌机，并加入1份的单宁酸，于190℃预混合3h得到预混料，保温条件下加入8份改性再生PET纤维和0.5份纳米二氧化硅，搅拌2h后由双螺杆挤出机挤出形成带状型胚，冷却后90℃加热拉伸，并在135℃温度下热定型处理9min，制备得到打包带。
实施例9
以PET再生颗粒为原料熔融纺丝制备再生PET纤维，无水乙醇超声清洗后用去离子水重复洗涤三次，70℃烘干后得到干燥的再生PET纤维。单宁酸和氯化钠按照质量比1:10混合，加入水中溶解得到质量浓度为5％的混合溶液，加入三羟甲基氨基甲烷调节pH为8，将干燥的再生PET纤维浸入混合溶液中，室温下振荡反应12h，反应完成后采用去离子水冲洗，70℃烘干得到改性再生PET纤维。
将100份聚乳酸树脂80℃干燥24h后加入搅拌机，并加入1份的单宁酸，于190℃预混合3h得到预混料，保温条件下加入8份改性再生PET纤维和0.5份纳米二氧化硅，搅拌3h后由双螺杆挤出机挤出形成带状型胚，冷却后100℃加热拉伸，并在145℃温度下热定型处理5min，制备得到打包带。
对比例1
对比实施例1，仅采用聚乳酸制备打包带。
将80份聚乳酸树脂60℃干燥24h后，于195℃下熔融后由双螺杆挤出机挤出形成带状型胚，冷却后80℃加热拉伸，并在125℃温度下热定型处理12min，制备得到打包带。
对比例2
对比实施例1，再生PET纤维未进行改性处理，且预混料不添加单宁酸。
以PET再生颗粒为原料熔融纺丝制备再生PET纤维，将80份聚乳酸树脂110℃干燥24h后加入搅拌机，于185℃预混合2h得到预混料，保温条件下加入8份改性再生PET纤维和0.5份纳米二氧化硅，搅拌1h后由双螺杆挤出机挤出形成带状型胚，冷却后80℃加热拉伸，并在125℃温度下热定型处理12min，制备得到打包带。
对比例3
对比实施例1，再生PET纤维未进行改性处理。
以PET再生颗粒为原料熔融纺丝制备再生PET纤维，将80份聚乳酸树脂60℃干燥24h后加入搅拌机，并加入1份的单宁酸，于185℃预混合2h得到预混料，保温条件下加入8份改性再生PET纤维和0.5份纳米二氧化硅，搅拌1h后由双螺杆挤出机挤出形成带状型胚，冷却后80℃加热拉伸，并在125℃温度下热定型处理12min，制备得到打包带。
对比例4
对比实施例1，预混料不添加单宁酸。
以PET再生颗粒为原料熔融纺丝制备再生PET纤维，无水乙醇超声清洗后用去离子水重复洗涤三次，70℃烘干后得到干燥的再生PET纤维。单宁酸和氯化钠按照质量比1:10混合，加入水中溶解得到质量浓度为2％的混合溶液，加入三羟甲基氨基甲烷调节pH为8，将干燥的再生PET纤维浸入混合溶液中，室温下振荡反应6h，反应完成后采用去离子水冲洗，70℃烘干得到改性再生PET纤维。
将80份聚乳酸树脂60℃干燥24h后加入搅拌机，于185℃预混合2h得到预混料，保温条件下加入8份改性再生PET纤维和0.5份纳米二氧化硅，搅拌1h后由双螺杆挤出机挤出形成带状型胚，冷却后80℃加热拉伸，并在125℃温度下热定型处理12min，制备得到打包带。
将实施例1-实施例9和对比例1-对比例4制备的打包带切割裁剪成宽度为10.0mm厚度为0.8mm大小，并进行性能检测，结果如表1所示。
参考QB/T 4010-2010《聚酯打包带》进行最小拉伸断裂负荷和裂伸长率检测。
参考GB/T 16422.3-2014《塑料实验室光源暴露试验方法第3部分：荧光紫外灯》检测耐老化性能，将打包带按照7.5中循环序号1进行暴露条件的设置，检测暴露后断裂伸长率保持率％。
室温下采用接触角测量仪检测打包带表面蒸馏水接触角。
参考GB T 7141-2008《塑料热老化试验方法》采用强制通风式热老化试验箱，暴露温度设定为60℃，时间为60h检测打包带断裂伸长率保持率。
表1
由表1可以看出，实施例1-3中单宁酸少量增加时，有利于增强分子间作用力，提升抗拉伸性能，添加量达到5份时，由于单宁酸短分子链镶嵌在PLA大分子主链中，PLA链段不能得到很好的拉伸，其拉伸性能略有下降。单宁酸增加后耐紫外老化性能提升显著。
实施例4和实施例5中增加了改性再生PET纤维，打包带力学性能明显提升。实施例6和实施例7随着纳米二氧化硅的增加，耐温性能显著改善。实施例8和实施例9中过多的聚乳酸会增加打包带脆性，相应由于聚乳酸的疏水性接触角变大，且耐热老化性能比实施例1更好。
对比例1制备的纯聚乳酸打包带力学性能较差，对比例2-对比例4与实施例1相比，无论是纤维不经过单宁酸改性还是预混料不添加单宁酸，由于分子间结合力降低，均不利于打包带的力学性能。其中预混料中不添加单宁酸对力学性能影响更大。对比例2中由于没有单宁酸改性和预混添加单宁酸，比实施例1打包带的紫外照射后断裂伸长率保持率大大降低。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种防水耐老化的打包带，其特征在于，按重量份数计，包括以下原料：
聚乳酸树脂70-100份；改性再生PET纤维5-20份；纳米二氧化硅0.5-5份；单宁酸1-8份。
2.根据权利要求1所述的一种防水耐老化的打包带，其特征在于，按重量份数计，包括以下原料：
聚乳酸树脂80-90份；改性再生PET纤维8-15份；纳米二氧化硅0.5-3份；单宁酸1-5份。
3.根据权利要求1所述的一种防水耐老化的打包带，其特征在于，所述改性再生PET纤维由以下方法制得：
(1)PET再生颗粒熔融纺丝制备再生PET纤维，无水乙醇超声清洗后用去离子水洗涤三次，70℃烘干后得到干燥的再生PET纤维；
(2)单宁酸和氯化钠溶于水得混合溶液，加入三羟甲基氨基甲烷调节pH为8.0；
(3)将干燥的再生PET纤维浸入混合溶液中，室温下振荡反应6-12h，反应完成后采用去离子水冲洗，70℃烘干得到改性再生PET纤维。
4.根据权利要求3所述的一种防水耐老化的打包带，其特征在于，所述单宁酸和氯化钠的质量比为1:10。
5.根据权利要求3所述的一种防水耐老化的打包带，其特征在于，所述混合溶液中单宁酸和氯化钠的总质量占比为2-5％。
6.一种如根据权利要求1-5任一项所述的防水耐老化的打包带的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将聚乳酸树脂加热干燥12-24h后加入搅拌机，并加入单宁酸，加热预混合2-4h得到预混料；
(2)保温条件下预混料中加入改性再生PET纤维和纳米二氧化硅，搅拌1-3h后由双螺杆挤出机挤出形成带状型胚；
(3)带状型胚冷却后加热拉伸和热定型处理，制备得到打包带。
7.根据权利要求6所述的一种防水耐老化的打包带的制备方法，其特征在于，所述加热干燥温度为60-80℃。
8.根据权利要求6所述的一种防水耐老化的打包带的制备方法，其特征在于，所述加热预混合温度为185-195℃。
9.根据权利要求6所述的一种防水耐老化的打包带的制备方法，其特征在于，所述加热拉伸温度为80-100℃。
10.根据权利要求6所述的一种防水耐老化的打包带的制备方法，其特征在于，所述热定型处理温度为125-145℃，热定型时间为5-12min。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202411116148.1A CN119019828A (zh) | 2024-08-14 | 2024-08-14 | 一种防水耐老化的打包带及其制备方法 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN120620602A (zh) * | 2025-08-13 | 2025-09-12 | 温州强润新材料科技有限公司 | 一种防蓝光、抗紫外聚酯薄膜及其制备方法与应用 |
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2024
- 2024-08-14 CN CN202411116148.1A patent/CN119019828A/zh active Pending
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| CN120620602B (zh) * | 2025-08-13 | 2025-11-14 | 温州强润新材料科技有限公司 | 一种防蓝光、抗紫外聚酯薄膜及其制备方法与应用 |
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