聚乙烯/纳米硫酸钙粉体复合软包装应用性能研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2022.06.003

中国塑料 ›› 2022, Vol. 36 ›› Issue (6): 10-15.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2022.06.003

聚乙烯/纳米硫酸钙粉体复合软包装应用性能研究

吴雄杰¹^,², 朱东波¹^,²(), 孙江波³, 高龙美¹^,², 储雨¹^,², 程劲松¹^,², 谢爱迪⁴

^1.安徽省包装印刷产品质量监督检验中心，安徽安庆 231400
^2.国家高分子材料质量检验检测中心（安徽），安徽安庆 231400
^3.深圳兴旺环保代塑材料有限公司，广东深圳 518000
^4.中国科学技术大学管理学院，合肥 230000

收稿日期:2022-01-13 出版日期:2022-06-26 发布日期:2022-06-27
通讯作者: 朱东波（1989-），硕士研究生，工程师，研究方向为高分子材料检测与分析，244233182@qq.com
E-mail:244233182@qq.com
基金资助:
安徽省重点研发与开发计划项目(2022i01020018)

Study on application performance of polyethylene/CaSO₄ nanoparticle composite flexible packaging

WU Xiongjie¹^,², ZHU Dongbo¹^,²(), SUN Jiangbo³, GAO Longmei¹^,², CHU Yu¹^,², CHENG Jinsong¹^,², XIE Aidi⁴

^1.Anhui Province Packaging and Printing Product Quality Supervision and Inspection Center，Tongcheng 231400，China
^2.National Polymer Material Quality Inspection and Testing Center （Anhui），Tongcheng 231400，China
^3.Shenzhen Xingwang Environmental Protection Substitute Plastic Materials Co，Ltd，Shenzhen 518000，China
^4.School of Management，University of Science and Technology of China，Hefei 230000，China

Received:2022-01-13 Online:2022-06-26 Published:2022-06-27
Contact: ZHU Dongbo E-mail:244233182@qq.com

摘要/Abstract

摘要：

采用含有51 %的纳米硫酸钙（CaSO₄）与聚乙烯（PE）为主要原料，通过熔融共挤制备了一种绿色低碳可降解的新型环保复合薄膜，并与同等碳酸钙（CaCO₃）含量的PE/CaCO₃复合薄膜比较，研究高填充无机纳米聚烯烃复合软包装材料的应用性能。采用拉力试验机、高温凝胶色谱仪、氙灯日晒老化试验箱、总有机碳（TOC）分析仪等设备对其物理性能、卫生性能、降解性能、碳含量进行测试分析。结果表明，PE/CaSO₄复合薄膜的拉伸强度、断裂伸长率优于同等含量的PE/CaCO₃复合薄膜，总迁移量（水、4 %乙酸、20 %乙醇、95 %乙醇、异辛烷）、高锰酸钾消耗量、重金属未超出国家标准的限量要求，在加速老化条件下，其拉伸性能和重均分子量均能达到光降解塑料的要求，且其碳含量远较其他塑料薄膜要低。

关键词: 硫酸钙, 聚乙烯, 物理性能, 卫生性能, 降解性能, 碳含量

Abstract:

A new type of green， low?carbon and degradable eco?friendly composite film was prepared by melt co?extrusion based on the composition of 49 wt % polyethylene （PE） and 51 wt % CaSO₄ nanoparticles， and its application performance as flexible packaging was investigated by comparing with the PE/CaCO₃ composite film at the same loading. The application performance， hygienic performance， degradation performance， carbon content of the PE/CaSO₄ composite film were measured using tensile testing machine， high temperature gel chromatograph， xenon lamp sun aging test chamber， and total organic carbon analyzer. The results indicated that the composite film obtained better tensile strength and elongation at break of the PE/CaSO₄ composite film than the PE/CaCO₃ one at the same loading of filler. Its total migration， including water， 4 % acetic acid， 20 % ethanol， 95 % ethanol， isooctane， the consumption of potassium permanganate， and heavy metals did not exceed the limit requirements of national standards. Under accelerated aging conditions， the tensile properties and weight?average molecular weight of the composite film could meet the requirements of photodegradable plastics， and its carbon content was much lower than other plastic films. The promotion and applications of the PE/CaSO₄ composite flexible packaging can offer an important guiding significance for the promotion of national carbon reduction and emission reduction policies.

Key words: calcium sulfate, polyethylene, physical property, sanitary performance, degradation behavior, carbon content

中图分类号:

TQ325.1⁺2

吴雄杰, 朱东波, 孙江波, 高龙美, 储雨, 程劲松, 谢爱迪. 聚乙烯/纳米硫酸钙粉体复合软包装应用性能研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(6): 10-15.

WU Xiongjie, ZHU Dongbo, SUN Jiangbo, GAO Longmei, CHU Yu, CHENG Jinsong, XIE Aidi. Study on application performance of polyethylene/CaSO₄ nanoparticle composite flexible packaging[J]. China Plastics, 2022, 36(6): 10-15.

图/表 7

参考文献 18

1	陈庆华.无机粉体改性塑料环境友好材料的环境协调性研究［J］.塑料，2004，33（6）：41⁃45，88.
	CHEN Q H.Environment⁃conscious behaviors of environmentlly⁃friendly plastics materials modified by inorganic powder［J］. Plastic，2004，33（6）：41⁃45，88.
2	田浩，薛涛，聂登攀，等.硫酸钙晶须的制备及其在塑料中的应用［J］.塑料，2012，41（1）：47⁃49，112.
	TIAN H， XIE T， NIE P D，et al.Preparation of calcium sulfate whiskers and its application in plastics［J］.Plastic，2012，41（1）：47⁃49，112.
3	尹亚平，周学永，文风.填充碳酸钙光降解塑料制备及性能研究［J］.湖北化工，2002（5），9⁃10.
4	张连红.硫酸钙晶须制备及应用研究［D］.东北大学，2010.
5	杨冰，许颖，王小威等.高填充可降解塑料制品的研究及应用进展［J］.塑料，2014，43（4）：39⁃42.
	YANG B， XU Y， WANG X W，et al.Research and application development of highly loaded degradable plastic products［J］.Plastic，2014，43（4）：39⁃42.
6	许国杨，高俊强，张凯舟，等.无机填料/PP复合材料的力学性能和加工性能［J］.塑料，2010，39（3）：66⁃68.
	XU G Y， GAO J Q， ZHANG G Z，et al.Processability and mechanical property of inorganic filler/PP composites［J］.Plastic，2010，39（3）：66⁃68.
7	国家市场监督管理总局. 塑料购物袋：［S］.北京：中国标准出版社，2020.
8	中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会. 食品安全国家标准食品接触材料及制品通用安全要求：［S］.北京：中国标准出版社，2016.
9	中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会. 食品安全国家标准食品接触用塑料材料及制品：［S］.北京：中国标准出版社，2016.
10	李彦波.利用鸡蛋壳制备乙酸钙的研究［D］.华中农业大学，2010.
11	吴志超.纳米CaCO3的表面改性及其在PVC中的应用［D］.华东理工大学，2015.
12	谭燕华，欧阳健明，马洁，等.红外光谱法在草酸钙结石研究中的应用［J］. 光谱学与光谱分析，2003，23（4），700⁃704.
13	耿世伟.磷石膏预处理及制硫酸钙晶须的工艺研究［D］.昆明理工大学，2019.
14	中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局. 降解塑料的定义、分类、标识和降解性能要求［S］.北京：中国标准出版社，2006.
15	黄亦斐.碳酸钙/聚乙烯复合薄膜加速老化及应用性能研究［D］.南京林业大学，2013.
16	李凤珍，郑鸿元，刘增柱，等.可控光降解聚乙烯薄膜的微生物降解［J］.环境科学，1988，11（1）：6⁃11.
17	The British Standards Institution，Plastics⁃biodegradation of polyolefins in an open⁃air terrestrial environment⁃Specification，PAS 9017：2020 ［S］.BSI Standards Limited，2020.
18	周燕菊，黄雨晴，陈晓红，等.促进低碳产品需求的供应链减排成本分担模型［J］.中国管理科学，2015，23（7）：85⁃92.

检测项目	PE	PE/CaSO₄	PE/CaCO₃
拉伸强度（纵向）/MPa	63	27	25
拉伸强度（横向）/MPa	45	14	11
断裂伸长率（纵向）/ %	449	393	284
断裂伸长率（横向）/ %	532	511	500

检测项目	PE	PE/CaSO₄	PE/CaCO₃
拉伸强度（纵向）/MPa	63	27	25
拉伸强度（横向）/MPa	45	14	11
断裂伸长率（纵向）/ %	449	393	284
断裂伸长率（横向）/ %	532	511	500

样品	总迁移量（70 ℃，2 h）/mg·dm^-2					高锰酸钾消耗量/mg·kg^-1	重金属/mg·kg^-1
样品	水	4 %乙酸	20 %乙醇	95 %乙醇	异辛烷	高锰酸钾消耗量/mg·kg^-1	重金属/mg·kg^-1
PE	0.78	2.0	1.9	2.4	1.5	0.98	＜1
PE/CaSO₄	5.4	6.7	3.1	4.2	5.8	1.2	＜1
PE/CaCO₃	0.83	142.0	2.3	4.1	4.6	1.1	＜1

样品	总迁移量（70 ℃，2 h）/mg·dm^-2					高锰酸钾消耗量/mg·kg^-1	重金属/mg·kg^-1
样品	水	4 %乙酸	20 %乙醇	95 %乙醇	异辛烷	高锰酸钾消耗量/mg·kg^-1	重金属/mg·kg^-1
PE	0.78	2.0	1.9	2.4	1.5	0.98	＜1
PE/CaSO₄	5.4	6.7	3.1	4.2	5.8	1.2	＜1
PE/CaCO₃	0.83	142.0	2.3	4.1	4.6	1.1	＜1

检测项目	PE/CaSO₄	PE/CaCO₃
拉伸断裂伸长率保留率（纵向）/ %	1.1	1.6
拉伸断裂伸长率保留率（横向）/ %	0.2	0.3
重均相对分子质量下降率/ %	81.5	71.7
光降解后重均相对分子质量＜ 10 000的分子百分含量/ %	33.2	16.1

聚乙烯/纳米硫酸钙粉体复合软包装应用性能研究

Study on application performance of polyethylene/CaSO₄ nanoparticle composite flexible packaging

RichHTML

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 7

参考文献 18

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	李果, 朱惠豪, 马玉录, 王玉, 吉华建, 谢林生. 导热型微孔透气薄膜的制备及性能研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(7): 14-20.
[2]	周舒毅, 朱敏, 刘忆颖, 曹舒惠, 蔡启轩, 聂慧, 张玉霞, 周洪福. 高分子止血材料研究进展[J]. 中国塑料, 2022, 36(7): 74-84.
[3]	雷育杰, 陈明焕, 王洁瑶, 陈旺治, 李磊. 回收聚乙烯的交联发泡及其产品性能研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(6): 124-129.
[4]	刘伟, 吴显, 陈小澄, 成晓琼, 张纯. 羧基化填料对聚乙烯醇/纳米纤维素水凝胶力学、导电和传感性能的影响[J]. 中国塑料, 2022, 36(6): 16-23.
[5]	张文才, 郝晓刚, 李萍, 林浩, 裴强, 丰功吉, 付兆华, 于小芳. 聚乙烯接枝马来酸酐含量对废旧聚乙烯改性沥青性能的影响[J]. 中国塑料, 2022, 36(6): 24-31.
[6]	祝景云, 衣惠君, 鄢薇, 李大伟. 合成膜专用聚乙烯树脂原料的研发[J]. 中国塑料, 2022, 36(6): 77-80.
[7]	夏云霞, 李磊, 罗章生, 朱倩沁, 何力军. 基于闪蒸法制备再生聚乙烯无纺布及其性能研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(5): 14-18.
[8]	王轲, 龙春光. PE⁃UHMW/海泡石纤维复合材料的力学性能与摩擦学性能研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(5): 19-23.
[9]	李福杰, 齐斌, 徐华亭, 王立梅. 交联壳聚糖/聚乙烯醇/蜗牛黏液复合膜的制备及性能研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(5): 53-61.
[10]	温原, 毛现朋, 徐科杰. 试样厚度对聚乙烯拉伸性能的影响[J]. 中国塑料, 2022, 36(4): 43-46.
[11]	许荣霞, 魏刚, 魏莉岚, 吴洁萃, 蒋雨江. Nano⁃SiO₂及PA6复合改性PE⁃UHMW的摩擦磨损性能研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(4): 47-52.
[12]	刘强, 卢亚红, 吴慧, 马瑜浩, 张宇鹏, 孙文潇, 张宏. 聚乙烯塑料的微生物降解[J]. 中国塑料, 2022, 36(3): 120-126.
[13]	隋振全, 毛金超, 范金石. 壳聚糖/聚乙烯醇液态地膜的制备与应用[J]. 中国塑料, 2022, 36(3): 21-25.
[14]	衡月, 薛南翔, 陈壮鑫, 雷彩红, 徐睿杰. 聚乙烯/石蜡油共混体系动态流变行为和相容性[J]. 中国塑料, 2022, 36(2): 13-18.
[15]	张学敏, 侯林, 冯金茂, 姚钟梁, 钟明强. 在役埋地聚乙烯给水管道自然老化行为研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(2): 49-55.

聚乙烯/纳米硫酸钙粉体复合软包装应用性能研究

Study on application performance of polyethylene/CaSO4 nanoparticle composite flexible packaging

RichHTML

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 7

参考文献 18

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

Study on application performance of polyethylene/CaSO₄ nanoparticle composite flexible packaging