本發(fā)明涉及高分子化合物的組合物，更具體地說，本發(fā)明涉及一種能夠回收利用的高分子包裝材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、在當(dāng)今社會(huì)，包裝行業(yè)發(fā)展迅速，高分子包裝材料憑借其質(zhì)輕、成本低、可塑性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、電子等眾多領(lǐng)域。

2、然而，隨著使用量的不斷增加。傳統(tǒng)高分子包裝材料大多難以自然降解，像常見的聚乙烯、聚丙烯等塑料包裝，在環(huán)境中可存在數(shù)十年甚至上百年。

3、現(xiàn)有的部分可回收高分子包裝材料，在實(shí)際應(yīng)用中面臨諸多困境。一些回收技術(shù)對(duì)設(shè)備要求極高，需要復(fù)雜的預(yù)處理和加工流程，導(dǎo)致回收成本居高不下，企業(yè)缺乏回收動(dòng)力。例如，某些多層復(fù)合包裝材料，各層材質(zhì)差異大，難以分離和再利用，使得回收效率極低。而且，回收后的材料性能往往大打折扣，無法滿足高端包裝需求，限制了其在包裝領(lǐng)域的循環(huán)使用。此外，一些所謂的“環(huán)保包裝材料”，雖宣稱可降解，但降解條件苛刻，在自然環(huán)境中降解速度緩慢，無法從根本上解決環(huán)境問題。

4、因此，研發(fā)一種高效回收利用、性能優(yōu)良且環(huán)保的高分子包裝材料迫在眉睫，這對(duì)于推動(dòng)包裝行業(yè)可持續(xù)發(fā)展、緩解環(huán)境壓力具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明提供一種能夠回收利用的高分子包裝材料及其制備方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種能夠回收利用的高分子包裝材料，所述材料為三層復(fù)合結(jié)構(gòu)，包括外層、中間層和內(nèi)層；各層按重量份計(jì)包含以下組分：

3、外層：聚乳酸(pla)40-50份，低密度聚乙烯(ldpe)20-30份，相容劑3-5份；

4、中間層：水溶性聚乙烯醇(pva)10-15份，高密度聚乙烯(hdpe)5-10份；

5、內(nèi)層：乙烯-醋酸乙烯酯(eva)25-35份，茂金屬聚乙烯15-20份，彈性體8-12份；

6、其中，所述中間層在常溫水中完全溶解時(shí)間為5-10分鐘，所述外層和內(nèi)層的熔融溫度差≤20℃。

7、具體的，外層以pla和ldpe為主，通過相容劑提高界面結(jié)合力；中間層為水溶性pva與hdpe復(fù)合，實(shí)現(xiàn)快速水分離；內(nèi)層保留eva和彈性體以確保與橡膠相容性，從而利用pla提供生物降解性，pva中間層遇水溶解實(shí)現(xiàn)分層回收，外層與內(nèi)層熔融溫度相近便于再生熔融，使得回收時(shí)僅需水處理即可分離中間層，外層和內(nèi)層可熔融再生，回收率≥85％，且由于外層和內(nèi)層的熔融溫度差≤20℃，這種相近的熔融溫度特性為包袋膜dsc溫度與被包裝原材料保持一致提供了便利。在實(shí)際應(yīng)用中，針對(duì)不同的被包裝原材料，可通過微調(diào)外層和內(nèi)層的聚乳酸(pla)、低密度聚乙烯(ldpe)、乙烯-醋酸乙烯酯(eva)、茂金屬聚乙烯等成分的比例，使包裝材料的熔融溫度與被包裝原材料相匹配。例如，對(duì)于加工溫度范圍在160-180℃的熱敏性原材料，可適當(dāng)調(diào)整外層和內(nèi)層的擠出溫度，優(yōu)化各成分比例，確保在包裝、儲(chǔ)存或后續(xù)加工過程中，包裝材料不會(huì)因溫度差異影響被包裝原材料的性能，實(shí)現(xiàn)包裝與原材料的良好協(xié)同。

8、優(yōu)選地，所述相容劑為馬來酸酐接枝聚乙烯(mah-g-pe)，添加量為外層的3-5％。

9、具體的，mah-g-pe作為相容劑，在外層預(yù)混階段加入，利用mah極性基團(tuán)與pla的酯基反應(yīng)，改善pla與ldpe的界面相容性，從而使得外層拉伸強(qiáng)度提升20％，避免分層導(dǎo)致的機(jī)械性能下降。

10、優(yōu)選地，所述彈性體為乙烯-辛烯共聚物(poe)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(sbs)中的一種或兩種組合。

11、具體的，poe或sbs作為彈性體加入內(nèi)層，通過彈性體提高內(nèi)層柔韌性和與橡膠的共混性，從而使得包裝材料在密煉機(jī)中與橡膠融合時(shí)間縮短15％，且再生顆粒仍保持高彈性。

12、優(yōu)選地，所述中間層還包含光降解助劑0.5-1.5份，所述光降解助劑為納米二氧化鈦或氧化鋅。

13、具體的，中間層添加納米二氧化鈦，利用光催化作用加速pva層在紫外線下的部分降解，從而使得殘留中間層在自然環(huán)境中6個(gè)月內(nèi)降解率≥70％，以此能夠減少環(huán)境負(fù)擔(dān)。

14、一種如上述所述的能夠回收利用的高分子包裝材料的制備方法，包括以下步驟：

15、(a)按配比將外層、中間層、內(nèi)層原料分別混合并造粒；

16、(b)采用三層共擠吹膜設(shè)備，設(shè)置外層擠出溫度為160-180℃，中間層為140-150℃，內(nèi)層為170-190℃，進(jìn)行共擠吹膜；

17、(c)將薄膜通過水冷輥快速冷卻至30℃以下，收卷后分切為成品。

18、具體的，通過三層共擠吹膜時(shí)溫度梯度控制，使得中間層低溫?cái)D出避免pva過早分解，外層和內(nèi)層高溫確保熔融均勻，從而能夠達(dá)到薄膜厚度均勻性誤差≤5％，且成品率提高至95％以上。

19、優(yōu)選地，所述步驟(a)中外層造粒前需將pla與ldpe在雙螺桿擠出機(jī)中預(yù)混，混煉溫度為170-185℃，螺桿轉(zhuǎn)速為200-300rpm。

20、具體的，pla與ldpe預(yù)混時(shí)采用高轉(zhuǎn)速雙螺桿擠出，通過高剪切力促進(jìn)mah-g-pe與pla/ldpe的均勻分散，從而使得外層材料的斷裂伸長(zhǎng)率提升至150％，使得產(chǎn)品抗拉強(qiáng)度大，斷裂伸長(zhǎng)率大優(yōu)于傳統(tǒng)共混工藝，且使得加工出的薄膜透明度高、外觀整潔、改塑化好、無云紋、無晶點(diǎn)的特點(diǎn)。

21、優(yōu)選地，所述中間層的水溶性pva的醇解度為88-92％，分子量為5萬-10萬。

22、具體的，優(yōu)先選擇醇解度88％的pva，適度醇解平衡水溶性與成膜性，使得中間層在30℃水中5分鐘能夠完全溶解，且吹膜過程中無氣泡產(chǎn)生，同時(shí)，中間層的水溶性設(shè)計(jì)不僅便于回收分離，還為包裝材料在特定產(chǎn)品中的應(yīng)用帶來了獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。在一些水溶性產(chǎn)品的包裝領(lǐng)域，當(dāng)產(chǎn)品投入使用接觸水時(shí)，中間層的pva會(huì)在5-10分鐘內(nèi)快速溶解，融入產(chǎn)品體系，避免了傳統(tǒng)包裝在產(chǎn)品使用后產(chǎn)生廢泄包裝物的問題。同時(shí)，由于pva具有良好的水溶性和化學(xué)穩(wěn)定性，在產(chǎn)品配方合理設(shè)計(jì)的情況下，不會(huì)對(duì)產(chǎn)品性能產(chǎn)生負(fù)面影響。此外，外層的聚乳酸(pla)具有生物降解性，在自然環(huán)境中可逐漸分解，進(jìn)一步減少了廢棄包裝對(duì)環(huán)境的影響。使本包裝材料在環(huán)保性和產(chǎn)品兼容性方面表現(xiàn)出色，有效提升了包裝材料的綜合性能。

23、一種如上述所述的一種能夠回收利用的高分子包裝材料的回收方法，包括以下步驟：

24、(i)將廢棄包裝材料浸入25-40℃水中，分離出中間層；

25、(ii)將外層與內(nèi)層碎片在180-200℃下熔融共混，加入增容劑2-4份，擠出造粒得到再生顆粒。

26、具體的，回收時(shí)外層與內(nèi)層熔融共混加入增容劑，通過增容劑(如sebs)改善pla與eva的相容性，并使得再生顆粒的拉伸強(qiáng)度達(dá)到原生材料的90％，可直接用于注塑制品。

27、本發(fā)明的技術(shù)效果和優(yōu)點(diǎn)：

28、本發(fā)明的高分子包裝材料采用三層復(fù)合結(jié)構(gòu)，中間層在常溫水中5-10分鐘可完全溶解，通過簡(jiǎn)單水浸就能實(shí)現(xiàn)分層分離，外層和內(nèi)層熔融溫度差≤20℃，便于在180-200℃下熔融共混，添加增容劑后擠出造粒得到再生顆粒，回收率≥85％，且再生顆粒拉伸強(qiáng)度能達(dá)到原生材料的90％及以上，可直接用于注塑制品，顯著提高了資源回收利用率，降低了生產(chǎn)成本。

29、通過外層添加馬來酸酐接枝聚乙烯(mah-g-pe)作為相容劑，能改善聚乳酸(pla)與低密度聚乙烯(ldpe)的界面相容性，使外層拉伸強(qiáng)度提升20％，斷裂伸長(zhǎng)率提升至150％以上，增強(qiáng)了包裝材料的機(jī)械性能，內(nèi)層加入乙烯-辛烯共聚物(poe)或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(sbs)等彈性體，提高了內(nèi)層柔韌性和與橡膠的共混性，使包裝材料與橡膠融合時(shí)間縮短15％-20％，再生顆粒仍保持高彈性，滿足多種包裝場(chǎng)景需求。

30、通過中間層添加納米二氧化鈦或氧化鋅等光降解助劑，在紫外線作用下，能加速pva層降解，使殘留中間層在自然環(huán)境中6個(gè)月內(nèi)降解率≥70％。其次，材料中的pla具有生物降解性，減少了廢棄包裝材料對(duì)環(huán)境的長(zhǎng)期污染，符合環(huán)保發(fā)展趨勢(shì)。

31、在制備過程中，精確控制三層共擠吹膜的溫度，外層160-180℃、中間層140-150℃、內(nèi)層170-190℃，有效避免中間層pva過早分解，保證外層和內(nèi)層熔融均勻，使薄膜厚度均勻性誤差≤5％，成品率提高至95％以上。選用醇解度88-92％、分子量5萬-10萬的水溶性pva，能平衡水溶性與成膜性，確保中間層在吹膜過程中無氣泡產(chǎn)生，且在適宜溫度的水中能快速溶解。