一种生物基食品包装袋及其制备方法专利检索-纸品或纸板或类似纸的方式加工的材料制品制作纸或纸板或类似纸的方式加工的材料的加工专利检索查询-专利查询网

IPRDB

API 数据接口

专利申请

使用指引 chat嘟嘟

会员体验

联系我们

交流群

现在联系顾问~

一种生物基食品包装袋及其制备方法
申请号	CN202410055390.6	申请日	2024-01-15	公开(公告)号	CN117799272A	公开(公告)日	2024-04-02
申请人	宁波华寅包装科技有限公司;			发明人	华文沛;
摘要	本申请涉及食品包装材料领域，具体涉及一种生物基食品包装袋及其制备方法。一种生物基食品包装袋，包括以下重量组分：所述外层包括以下重量份的组分：PLA 100份，硅酸盐5‑25份；所述中层包括以下重量份的组分：PLA 100份，硅酸盐5‑25份，2‑甲氧基肉桂醛 2‑5份；所述内层包括以下重量份的组分：PLA 100份，硅酸盐5‑25份，2‑甲氧基肉桂醛2‑5份。本申请通过在PLA中添加硅酸盐形成共混物，提高了PLA的气体阻隔性能；又通过添加2‑甲氧基肉桂醛，提高PLA和硅酸盐的相容性，从而提高生物基食品包装袋的韧性。
权利要求	1.一种生物基食品包装袋，其特征在于，包括以下重量份的组分：所述外层包括以下重量份的组分：PLA 100份，硅酸盐5‑25份；所述中层包括以下重量份的组分：PLA 100份，硅酸盐5‑25份，2‑甲氧基肉桂醛2‑5份；所述内层包括以下重量份的组分：PLA 100份，硅酸盐5‑25份，2‑甲氧基肉桂醛2‑5份。 2.根据权利要求1所述的生物基食品包装袋，其特征在于：所述内层还包括PHA。 3.根据权利要求2所述的生物基食品包装袋，其特征在于：所述内层中的所述PLA与所述PHA的质量比为100:20‑30。 4.根据权利要求3所述的生物基食品包装袋，其特征在于：所述内层中的所述PHA与所述2‑甲氧基肉桂醛的质量比为30:3.5‑5。 5.根据权利要求1所述的生物基食品包装袋，其特征在于：所述硅酸盐包括埃洛石纳米管、蒙脱土和白云母。 6.根据权利要求5所述的生物基食品包装袋，其特征在于：所述埃洛石纳米管在所述外层、中层和内层的重量组分均为：5‑10份。 7.根据权利要求5所述的生物基食品包装袋，其特征在于：所述蒙脱土和白云母在所述外层、中层和内层的重量组分均为：10‑25份。 8.根据权利要求1所述的生物基食品包装袋，其特征在于：所述中层还包括PHA。 9.权利要求1和权利要求5‑7任一项中的生物基食品包装袋的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：外层制备：称取配方量的PLA和硅酸盐混合均匀，得到甲混合料，将所述甲混合料挤出流延成膜，得到外层膜；中层制备：称取配方量的PLA、硅酸盐和2‑甲氧基肉桂醛混合均匀，得到乙混合料，将所述乙混合料挤出流延成膜，得到中层膜；内层制备：称取配方量的PLA、硅酸盐和2‑甲氧基肉桂醛混合均匀，得到丙混合料，将所述丙混合料挤出流延成膜，得到内层膜；热压复卷：将外层膜、中层膜和内层膜热压后，进行复卷裁切，并安装密封拉链和真空抽气孔。 10.根据权利要求8所述的生物基食品包装袋的制备方法，其特征在于：若中层膜和/或内层膜中还包括PHA，将PHA、PLA、硅酸盐和2‑甲氧基肉桂醛混合均匀，得到乙混合料和/或丙混合料。
说明书全文	一种生物基食品包装袋及其制备方法技术领域 [0001] 本申请涉及食品包装材料领域，具体涉及一种生物基食品包装袋及其制备方法。背景技术 [0002] 随着白色污染的日益加剧和石油等不可再生资源的逐日消耗，制备新型的可生物降解包装材料替代传统包装材料已经成为了包装领域研究的热点。食品包装对于延长食品的保质期，保持甚至提高食品的质量至关重要。因此，在不影响包装食品安全和质量的情况下，开发基于生物聚合物的增强性能食品包装材料是一项重要的研究工作。 [0003] 聚乳酸(PLA)是一种性能优良的可生物降解材料，具有广阔的应用前景。目前，研究人员对聚乳酸及其复合材料在3D打印领域的应用很感兴趣。除了在3D打印中的应用外，PLA还是一种有吸引力的包装应用生物聚合物。这归功于它的众多优点，如良好的生物降解性、无毒性质和高光学透明度。因此，基于上述优点，聚乳酸通常被认为是一种很有前途的可生物降解的聚乙烯替代材料。然而，PLA的气体阻隔性能不够理想，而且韧性较差，这使得它很少被包装行业采用。发明内容 [0004] 为了解决聚乳酸材料能够很好地应用到食品包装领域，本申请提供一种生物基食品包装袋及其制备方法，该生物基食品包装袋具有很好的气体阻隔性能和韧性。 [0005] 第一方面，本申请提供一种生物基食品包装袋，采用如下的技术方案：一种生物基食品包装袋，包括以下重量组分：所述外层包括以下重量份的组分：PLA100份，硅酸盐5‑25份；所述中层包括以下重量份的组分：PLA100份，硅酸盐5‑25份，2‑甲氧基肉桂醛2‑5份；所述内层包括以下重量份的组分：PLA100份，硅酸盐5‑25份，2‑甲氧基肉桂醛2‑5份。 [0006] 通过采用上述技术方案，硅酸盐主要分为层状结构和管状结构，这两种结构对于气体扩散能够产生一个曲折的路径，使其作为气体透过薄膜的一种阻隔结构；包装袋分成外层、中层和内层三层结构，进一步加大阻隔结构的层数，增加整体包装袋的气体阻隔效果；硅酸盐中存在着许多亲水性的无机离子，使得硅酸盐与PLA的相容性较差，可能2‑甲氧基肉桂醛的甲氧基能够与硅酸盐表面的羟基结合，结合后的混合物与聚乳酸由于都具有酮基而相容在一起，提高了硅酸盐与PLA的相容性；中层和内层中都添加了2‑甲氧基肉桂醛，均能提高中层与内层中的硅酸盐和PLA的相容性，从而提高生物基食品包装袋的气体阻隔性能；随着PLA和硅酸盐相容性的提高，当生物基食品包装袋受到拉伸时，不仅要克服PLA高分子链间的作用力，还要克服PLA高分子与硅酸盐间的作用力，从而增强了生物基食品包装袋的韧性；本申请通过在PLA中添加硅酸盐形成共混物，提高了PLA的气体阻隔性能；又通过添加2‑甲氧基肉桂醛，提高PLA和硅酸盐的相容性，从而提高生物基食品包装袋的韧性。 [0007] 优选的，所述内层还包括PHA。 [0008] 通过采用上述技术方案，PHA(聚羟基脂肪酸酯)是一种由多种微生物合成的天然生物高分子材料，具有生物降解性，使得生物基食品包装袋仍然保持生物可降解特性；此外，PHA具有良好的气体相隔性，添加了PHA后，能够进一步增加生物基食品包装袋的气体阻隔性能和韧性；而且内层是与食品接触最近的一层，当生物基食品包装袋的气体阻隔性能和韧性需要进一步提升时，应该首先提高内层的气体阻隔性能和韧性；内层中的2‑甲氧基肉桂醛的甲氧基同样能结合PHA的羟基，从而提高PHA和PLA相容性。 [0009] 优选的，所述内层中的所述PLA与所述PHA的质量比为100:20‑30。 [0010] 通过采用上述技术方案，当PHA含量过低时，PHA与PLA相容分量较少，难以进一步提高生物基食品包装袋的气体阻隔性能和韧性；当PHA含量过高时，PHA与PLA充分相容，使得生物基食品包装袋的气体阻隔性能和韧性难以继续提高，为了减少生产成本，无需继续增加PHA的含量；为此申请人经过大量研究和实验验证后最终确定，本申请的PLA和PHA的质量比例以上述为宜。 [0011] 优选的，所述内层中的所述PHA与所述2‑甲氧基肉桂醛的质量比为30:3.5‑5。 [0012] 通过采用上述技术方案，当2‑甲氧基肉桂醛含量过低时，2‑甲氧基难以将PLA、硅酸盐和PHA充分结合在一起，从而难以进一步提高生物基食品包装袋的气体阻隔性能和韧性；当2‑甲氧基肉桂醛含量过高时，PLA、硅酸盐和PHA充分结合在一起，使得生物基食品包装袋的气体阻隔性能和韧性难以继续提高，为了减少生产成本，无需继续增加2‑甲氧基肉桂醛的含量；为此申请人经过大量研究和实验验证后最终确定，本申请的PHA与2‑甲氧基肉桂醛的质量比以上述为宜。 [0013] 优选的，所述硅酸盐包括埃洛石纳米管、蒙脱土和白云母。 [0014] 通过采用上述技术方案，埃洛石纳米管是管状结构，蒙脱土和白云母是层状结构，两种结构的硅酸盐都具有气体阻隔性能，都能够提高生物基食品包装袋的气体阻隔性能。 [0015] 优选的，所述埃洛石纳米管在所述外层、中层和内层的重量组分均为：5‑10份。 [0016] 通过采用上述技术方案，埃洛石纳米管是管状结构，当埃洛石纳米管组分超过10份时，埃洛石纳米管可能出现团聚现象，使生物基食品包装袋中出现应力点，从而降低了生物基食品包装袋的韧性。 [0017] 优选的，所述蒙脱土和白云母在所述外层、中层和内层的重量组分均为：10‑25份。 [0018] 通过采用上述技术方案，蒙脱土和白云母是层状结构，当蒙脱土和白云母分量较低时，生物基食品包装袋的气体阻隔性能提升不大；当蒙脱土和白云母分量较高时，层状结构的蒙脱土和白云母容易堆叠成为大块颗粒，从而降低生物基食品包装袋的韧性。 [0019] 优选的，所述中层还包括PHA。 [0020] 通过采用上述技术方案，PHA(聚羟基脂肪酸酯)是一种由多种微生物合成的天然生物高分子材料，具有生物降解性，使得生物基食品包装袋仍然保持生物可降解特性；此外，PHA具有良好的气体相隔性，添加了PHA后，能够进一步增加生物基食品包装袋的气体阻隔性能和韧性；而且中层是重要的阻隔层，当生物基食品包装袋的气体阻隔性能和韧性需要进一步提升时，提高中层的气体阻隔性能和韧性也是很有必要的；中层中的2‑甲氧基肉桂醛的甲氧基同样能结合PHA的羟基，从而提高PHA和PLA相容性。 [0021] 第二方面，本申请提供一种生物基食品包装袋的制备方法，采用如下的技术方案：一种生物基食品包装袋的制备方法，用于制备上述生物基食品包装袋，包括以下步骤：外层制备：称取配方量的PLA和硅酸盐混合均匀，得到甲混合料，将所述甲混合料挤出流延成膜，得到外层膜；中层制备：称取配方量的PLA、硅酸盐和2‑甲氧基肉桂醛混合均匀，得到乙混合料，将所述乙混合料挤出流延成膜，得到中层膜；内层制备：称取配方量的PLA、硅酸盐和2‑甲氧基肉桂醛混合均匀，得到丙混合料，将所述丙混合料挤出流延成膜，得到内层膜；热压复卷：将外层膜、中层膜和内层膜热压后，进行复卷裁切，并安装密封拉链和真空抽气孔。 [0022] 通过采用上述技术方案，本申请的抗菌真空压缩袋的外层膜、中层膜和内层膜采用流延的方式成型，省去了胶水复合的步骤，简化了生产步骤；并且流延成型的方式使其韧性更强；中层和内层添加了2‑甲氧基肉桂醛，使得生物基食品包装袋具有良好的气体阻隔性能和韧性。 [0023] 优选的，若中层膜和/或内层膜中还包括PHA，将PHA、PLA、硅酸盐和2‑甲氧基肉桂醛混合均匀，得到乙混合料和/或丙混合料。 [0024] 通过采用上述技术方案，中层膜和/或内层膜中增加了PHA，能够进一步提高中层膜和/或内层膜的气体阻隔性能和韧性，从而增加生物基食品包装袋的气体阻隔性能和韧性。 [0025] 综上所述，本申请具有以下有益效果：1.由于本申请通过在PLA中添加硅酸盐形成共混物，提高了PLA的气体阻隔性能；又通过添加2‑甲氧基肉桂醛，提高PLA和硅酸盐的相容性，从而提高生物基食品包装袋的韧性；2.本申请通过在中层膜和/或内层膜中增加了PHA，能够进一步提高中层膜和/或内层膜的气体阻隔性能和韧性，从而增加生物基食品包装袋的气体阻隔性能和韧性。具体实施方式 [0026] 本申请中原料包括以下部分：PLA(聚乳酸)：采用CAS号为31852‑84‑3，有效成分含量≥99％的市售产品；白云母：采用CAS号为12001‑26‑2，有效成分含量≥99％的市售产品；蒙脱土：采用CAS号为1318‑93‑0，有效成分含量≥99％的市售产品；埃洛石纳米管：采用河北石家庄灵寿燕博矿产品加工厂的市售产品； 2‑甲氧基肉桂醛：采用CAS号为60125‑24‑8，有效成分含量≥99％的市售产品； PHA(聚羟基脂肪酸酯)：采用牌号为EM20010的市售产品；以下结合实施例和对比例对本申请作进一步详细说明。 [0027] 实施例1一种生物基食品包装袋的制备方法，包括以下步骤：外层制备：称取PLA 100kg和白云母20kg混合均匀，得到甲混合料，将甲混合料在 50rpm下挤出流延成膜，得到外层膜；中层制备：称取PLA 100kg，白云母20kg和2‑甲氧基肉桂醛5kg混合均匀，得到乙混合料，将乙混合料在50rpm下挤出流延成膜，得到中层膜；内层制备：称取PLA 100kg，白云母20kg和2‑甲氧基肉桂醛5kg混合均匀，得到丙混合料，将丙混合料在50rpm下挤出流延成膜，得到内层膜；热压复卷：将外层膜、中层膜和内层膜热压后，进行复卷裁切，并安装密封拉链和真空抽气孔。 [0028] 实施例2‑3实施例2‑3在实施例1的制备方法的基础上，将生物基食品包装袋中的组分进行调整，具体调整如表1所示。 [0029] 因为外层膜、中层膜和内层膜中都有白云母，中层膜和内层膜中都有2‑甲氧基肉桂醛，表1中的成分调整是每层膜中相同成分的共同调整，没有进行区别，只是为了方便生产，不代表每层膜中相同成分的含量必须相同。 [0030] 对比例1‑4对比例1‑4在实施例1的制备方法的基础上，将生物基食品包装袋中的组分进行调整，具体调整如表1所示。 [0031] 表1实施例1‑3和对比例1‑4的各组分配料表(kg)和性能检测表性能检测试验将上述实施例1‑3和对比例1‑4进行如下的性能检测，检测结果见表1。 [0032] 1.气体阻隔性能按照GB/T 1038‑2022《塑料制品、薄膜和薄片气体透过性试验方法—差压法》的标准进行测定，得到氧透过率(用OT值表示，OT值越小越好)。 [0033] 按照GB/T 1037‑2021《塑料薄膜与薄片水蒸气透过性能测定》的标准进行测定，得到水分透过率(用WVT值表示，WVT值越小越好)。 [0034] 2.韧性按照GB/T 1040‑2006《塑料拉伸性能的测定》的标准进行测定，测定最大拉伸应力。 [0035] 按照GB/T 8809‑2015《塑料薄膜抗摆锤冲击试验方法》的标准进行测定，得到穿刺强度。穿刺强度越大，抗穿刺性能越好。 [0036] 参见表1，对比实施例1‑3和对比例1‑4可知，相比于对比例3‑4，实施例1‑3的气体阻隔性能和韧性都远高于对比例3‑4，说明添加白云母和2‑甲氧基肉桂醛能够增加PLA的气体阻隔性能和韧性；相比于实施例1，实施例2‑3的气体阻隔性能和韧性都低于实施例1，对比例1‑2的气体阻隔性能和韧性都低于实施例1；由此说明，实施例1的生物基食品包装袋性能更好。 [0037] 实施例4‑11实施例4‑5在实施例1的制备方法的基础上，将白云母的添加量进行调整，具体调整如表2所示。 [0038] 实施例6‑8在实施例1的制备方法的基础上，将白云母换成蒙脱土，并将蒙脱土的添加量进行调整，具体调整如表2所示。 [0039] 实施例9‑11在实施例1的制备方法的基础上，将白云母换成埃洛石纳米管，并将埃洛石纳米管的添加量进行调整，具体调整如表2所示。 [0040] 将实施例4‑11和对比例4‑5的生物基食品包装袋进行如上的性能检测，测试结果见表3。 [0041] 表2实施例1和实施例4‑11的不同种类硅酸盐及其添加量(kg)项目白云母蒙脱土埃洛石纳米管实施例1 20 / / 实施例4 10 / / 实施例5 25 / / 实施例6 / 10 / 实施例7 / 20 / 实施例8 / 25 / 实施例9 / / 5 实施例10 / / 8 实施例11 / / 10 表3实施例1和实施例4‑11的性能检测数据表参见表3，对比实施例1和实施例4‑11可知，相比于实施例1，实施例4‑5的气体阻隔性能和韧性都低于实施例1，随着白云母的含量不断增加，生物基食品包装袋的气体阻隔性能和韧性呈现向上升后下降的趋势，可能随着白云母的含量增加，生物基食品包装袋的气体阻隔性能和韧性不断上升；当白云母的含量超过一定程度时，白云母容易成为大块颗粒，从而降低生物基食品包装袋的气体阻隔性能和韧性。 [0042] 相比于实施例1，实施例6‑8和实施例9‑11的气体阻隔性能和韧性都低于实施例1，说明硅酸盐为蒙脱土或埃洛石纳米管时都不如硅酸盐为白云母；由此说明，实施例1的生物基食品包装袋性能更好。 [0043] 实施例12‑14实施例12在实施例1的制备方法的基础上，在内层制备时将30kg的PHA和其他成分混合得到丙混合料，其他条件不变，制备新的生物基食品包装袋。 [0044] 实施例13‑14在实施例12的制备方法的基础上，将PHA的添加量进行调整，具体调整如表4所示。 [0045] 对比例5‑6对比例5‑6在实施例12的制备方法的基础上，将PHA的添加量进行调整，具体调整如表4所示。 [0046] 将实施例12‑14和对比例5‑6的生物基食品包装袋进行如上的性能检测，测试结果见表4。 [0047] 表4实施例1、实施例12‑14和对比例5‑6的PHA的添加量和性能检测数据表参见表4，对比实施例1、实施例12‑14和对比例5‑6可知，相比于实施例1，实施例12‑14的气体阻隔性能和韧性都大于实施例1，说明内层添加PHA有利于进一步提高生物基食品包装袋的气体阻隔性能和韧性；随着PHA的添加量不断增加，生物基食品包装袋的气体阻隔性能和韧性不断上升直至趋于平稳，可能由于随着PHA的添加量不断增加，PHA不断与PLA相容直至充分相容，从而生物基食品包装袋的气体阻隔性能和韧性不断上升直至趋于平稳。 [0048] 实施例15‑16实施例15‑16在实施例12的制备方法的基础上，将内层制备时2‑甲氧基肉桂醛的添加量进行调整，具体调整如表5所示。 [0049] 对比例7‑8对比例7‑8在实施例12的制备方法的基础上，将内层制备时2‑甲氧基肉桂醛的添加量进行调整，具体调整如表5所示。 [0050] 将实施例15‑16和对比例7‑8的生物基食品包装袋进行如上的性能检测，测试结果见表5。 [0051] 表5实施例12、实施例15‑16和对比例7‑8的2‑甲氧基肉桂醛的添加量和性能检测数据表项目实施例12 实施例15 实施例16 对比例7 对比例8 2‑甲氧基肉桂醛/kg 5 3.5 4 3 5.5 3 2 OT/[cm/(m·d·Pa)] 514 681 615 737 513 2 WVT/[g/(m·24h)] 206 268 246 305 206 最大拉伸应力/N 57.9 54.8 56.0 53.9 57.9 穿刺强度/N 12.5 11.5 11.9 10.8 12.6 参见表5，对比实施例12、实施例15‑16和对比例7‑8可知，随着2‑甲氧基肉桂醛的添加量不断增加，生物基食品包装袋的气体阻隔性能和韧性不断上升直至趋于平稳，可能由于随着2‑甲氧基肉桂醛的添加量不断增加，PHA不断与PLA相容直至充分相容，从而生物基食品包装袋的气体阻隔性能和韧性不断上升直至趋于平稳。 [0052] 实施例12‑16指的是仅在内层添加了PHA后，内层膜的PHA和2‑甲氧基肉桂醛各成分含量变化后，生物基食品包装袋的气体阻隔性能和韧性的变化。同理，仅在中层添加量PHA后，中层膜的PHA和2‑甲氧基肉桂醛各成分含量变化后，生物基食品包装袋的气体阻隔性能和韧性的变化与实施例12‑16的变化基本相同，就不列出具体实施例了。 [0053] 实施例17实施例17在实施例12的制备方法的基础上，在中层制备时将30kg的PHA和其他成分混合得到乙混合料，其他条件不变，制备新的生物基食品包装袋。 [0054] 将实施例17的生物基食品包装袋进行如上的性能检测，测试结果见表6。 [0055] 表6实施例12和实施例17的性能检测数据表项目实施例12 实施例17 3 2 OT/[cm/(m·d·Pa)] 514 449 2 WVT/[g/(m·24h)] 206 168 最大拉伸应力/N 57.9 60.5 穿刺强度/N 12.5 13.6 参见表6，对比实施例12和实施例17可知，当中层膜和内层膜中都添加PHA时，能够进一步提高生物基食品包装袋的气体阻隔性能和韧性。 [0056] 本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。