本發(fā)明涉及紙塑復(fù)合袋，具體是一種基于微晶纖維素黏膠的紙塑復(fù)合袋及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、紙塑復(fù)合袋憑借其可降解性和資源可再生性，成為替代傳統(tǒng)塑料袋的重要方向。
2、這類復(fù)合袋通常由紙張基層、黏膠層和功能層構(gòu)成，其中黏膠層承擔(dān)界面粘結(jié)功能，功能層則負(fù)責(zé)提升機(jī)械強(qiáng)度，起到保護(hù)的作用。然而，傳統(tǒng)的紙塑復(fù)合袋存在以下問題：其一，傳統(tǒng)石油基膠黏劑(如乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚氨酯)難以降解，焚燒或填埋會(huì)造成微塑料污染；而部分淀粉基膠黏劑雖可降解，但黏接強(qiáng)度僅2.3mpa且不具備抗菌性，無法滿足工業(yè)、食品行業(yè)的需求；其二，普通熱塑性淀粉層存在機(jī)械強(qiáng)度差、親水性強(qiáng)的缺點(diǎn)，在高濕環(huán)境下易吸濕膨脹，導(dǎo)致功能層失效；其三，市面上的紙塑復(fù)合袋不能承受更多次的折疊和彎曲，耐用性下降，運(yùn)輸過程中易出現(xiàn)分層或破裂，限制其在物流領(lǐng)域的應(yīng)用。
3、微晶纖維素黏膠作為一種新興的生物基界面材料，具有三維網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)，能夠滲透紙張孔隙中，提升界面的粘結(jié)強(qiáng)度，還可以提升整體機(jī)械性能；此外，該黏膠還具備可降解性與生物相容性，成為當(dāng)今熱門研究話題。
4、相較于傳統(tǒng)的粘膠劑，表面黏膠增強(qiáng)劑是在傳統(tǒng)膠黏劑基礎(chǔ)上，針對(duì)紙塑復(fù)合袋性能提升需求發(fā)展而來的，在紙抄階段，表面黏膠增強(qiáng)劑可以融入紙張內(nèi)部，增強(qiáng)紙張纖維間的結(jié)合力，提升紙張自身的強(qiáng)度和部分性能。
5、綜上所述，解決上述問題，制備一種基于微晶纖維素黏膠的紙塑復(fù)合袋具有重要意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于微晶纖維素黏膠的紙塑復(fù)合袋及其制備方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。
2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
3、一種基于微晶纖維素黏膠的紙塑復(fù)合袋的制備方法，包括以下步驟：
4、步驟1：將紙張加入至改性黏膠增強(qiáng)劑中浸漬10～30min，隨后干燥2～4min，在相對(duì)濕度為45～55％、20～25℃下平衡20～28小時(shí)，得到增強(qiáng)紙張；
5、步驟2：將增強(qiáng)紙張、復(fù)合薄膜以2～4mpa的壓力下以100～110℃進(jìn)行熱壓2～4min，得到紙塑復(fù)合袋。
6、較為優(yōu)化地，所述紙塑復(fù)合袋中的增強(qiáng)紙張、復(fù)合薄膜的厚度比為1～1.2：0.4～0.6。
7、較為優(yōu)化地，所述改性黏膠增強(qiáng)劑的制備過程為：
8、s1-1：改性殼聚糖的制備：將殼聚糖、縮水甘油基十六烷基醚、氫氧化鉀加入至異丙醇在50～70℃下反應(yīng)4～12小時(shí)，抽濾、洗滌，得到改性殼聚糖；
9、s1-2：將微晶纖維素、甘油、去離子水以200～300r/min的轉(zhuǎn)速攪拌15～30min，隨后加入改性殼聚糖，以300～400r/min的轉(zhuǎn)速攪拌20～40min，加入檸檬酸調(diào)節(jié)ph至4.2～4.8，加入戊二醛在110～130℃下糊化25～35分鐘，隨后降溫至60～70℃，得到微晶纖維素黏膠；將去離子水、分散劑加入至微晶纖維素黏膠中稀釋，繼續(xù)攪拌10～20min，得到改性黏膠增強(qiáng)劑。
10、較為優(yōu)化地，所述改性殼聚糖包括以下組分：按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，3～5份殼聚糖、4～6份縮水甘油基十六烷基醚、0.5～1份氫氧化鉀、40～50份異丙醇；
11、所述微晶纖維素黏膠包括以下組分：按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，2～3份微晶纖維素、1～1.6份甘油、60～80份去離子水、6～8份改性殼聚糖、0.5～1份戊二醛；
12、所述改性黏膠增強(qiáng)劑包括以下組分：按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，30～40份微晶纖維素黏膠、20～40份去離子水、0.05～0.08份分散劑。
13、進(jìn)一步方案中，所述分散劑包括聚丙烯酸鈉、聚乙烯醇的一種。
14、較為優(yōu)化地，所述復(fù)合薄膜的制備過程為：
15、s2-1：將蒙脫土、十四烷基三甲基溴化銨進(jìn)行超臨界co2處理，隨后進(jìn)行干燥，得到預(yù)處理蒙脫土；
16、s2-2：將預(yù)處理蒙脫土分散至去40～50wt％的乙醇水溶液中，加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷在30～40℃下反應(yīng)1～2小時(shí)，得到改性蒙脫土；
17、s2-3：將改性蒙脫土與熱塑性淀粉母粒熔融共混，擠出造粒，熱壓成膜，得到復(fù)合薄膜。
18、較為優(yōu)化地，所述改性蒙脫土與熱塑性淀粉母粒的質(zhì)量比為2：1.2～1.3。
19、較為優(yōu)化地，所述超臨界co2處理的具體參數(shù)為：二氧化碳?xì)夥障?，壓?qiáng)為20～22mpa，轉(zhuǎn)速為150～200r/min，溫度為55～65℃，反應(yīng)時(shí)間為2～3小時(shí)。
20、方案中，通過將含有改性殼聚糖、微晶纖維素黏膠的改性黏膠增強(qiáng)劑對(duì)紙張進(jìn)行增強(qiáng)，可以增強(qiáng)其與復(fù)合薄膜的粘結(jié)性，以及整體的疏水性以及抗菌性；通過經(jīng)過改性蒙脫土與熱塑性淀粉母粒復(fù)合形成復(fù)合薄膜，在提高與增強(qiáng)紙張的粘結(jié)性的同時(shí)，進(jìn)一步提高紙塑復(fù)合袋的阻隔作用、機(jī)械強(qiáng)度。
21、其中，由于殼聚糖本身具備較高的柔韌性以及抗菌性，可以增強(qiáng)復(fù)合袋整體的抗菌性和耐折性，但其具備親水性，不能起到阻隔作用；微晶纖維素黏膠具有三維網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)，可以增強(qiáng)整體粘結(jié)性且具有可降解性，但其也具備親水性，不能起到阻隔作用；
22、因此，為了提高改性黏膠增強(qiáng)劑(微晶纖維素黏膠)的疏水性能，本方案將殼聚糖通過醚化反應(yīng)引入“十六烷基”疏水基團(tuán)，提高整體疏水性能，以防止在濕度環(huán)境下，黏膠劑喪失功能的問題。再通過戊二醛交聯(lián)劑與微晶纖維素復(fù)合，形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可以嵌入到復(fù)合薄膜的空隙中，形成物理嵌合，又通過微晶纖維素分子含有大量羥基，復(fù)合薄膜表面存在極性基團(tuán)，熱壓條件下，二者形成氫鍵，增加了粘結(jié)力。此外，殼聚糖、微晶纖維素均為可降解的物質(zhì)，能夠進(jìn)一步起到保護(hù)環(huán)境的作用。
23、其中，相較于直接使用普通熱塑性淀粉層作為功能層，引入改性蒙脫土可以在保證其不發(fā)生團(tuán)聚的情況下與熱塑性淀粉母粒形成“迷宮效應(yīng)”，延長水蒸氣滲透路徑，進(jìn)一步降低水離子透過率，增強(qiáng)阻隔作用；
24、此外，經(jīng)過超臨界co2處理并水解引入氨基、硅氧烷制備得到改性蒙脫土，可以提高機(jī)械強(qiáng)度、與熱塑性淀粉母粒聚合物的相容性，還可以與增強(qiáng)紙張形成反應(yīng)，提高彼此間的粘結(jié)性，協(xié)同提高紙塑復(fù)合袋的耐折性、阻隔性能。
25、較為優(yōu)化地，所述改性蒙脫土的原料中，預(yù)處理蒙脫土、γ-氨丙基三乙氧基硅烷的質(zhì)量比為10：0.1～0.3；所述預(yù)處理蒙脫土的原料中，蒙脫土、十四烷基三甲基溴化銨的質(zhì)量比為2～2.5：1。
26、較為優(yōu)化地，所述擠出造粒的具體參數(shù)為：溫度為130～150℃，轉(zhuǎn)速為95～105r/min；所述熱壓成膜的具體參數(shù)為溫度為110～130℃、熱壓壓力為4～6mpa、熱壓時(shí)間為10～30分鐘。
27、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
28、本方案通過微晶纖維素黏膠稀釋后的改性黏膠增強(qiáng)劑浸漬于紙張中，在提升粘結(jié)性能的同時(shí)增強(qiáng)紙張強(qiáng)度，提升整體疏水性能，且具備抗菌性、可降解；通過復(fù)合薄膜中改性蒙脫土與熱塑性淀粉母粒形成“迷宮效應(yīng)”，降低水離子透過率。還能提高機(jī)械強(qiáng)度、與熱塑性淀粉母粒的相容性，增強(qiáng)與改性黏膠增強(qiáng)劑的粘結(jié)性，協(xié)同提升耐折性和阻隔性能。