[发明专利]一种高耐热可降解改性聚苯乙烯泡沫包装材料及其制备方法

说明书

本发明涉及包装材料领域，公开了一种高耐热可降解改性聚苯乙烯泡沫包装材料及其制备方法。该泡沫包装材料以苯乙烯、烯基接枝改性淀粉、迷迭香酸改性四乙烯基四苯基‑POSS为原料，通过以下步骤制得：(1)将分散剂与水混合后，加入引发剂和苯乙烯，分散均匀后，在90～100℃下反应1～2h；(2)加入烯基接枝改性淀粉和迷迭香酸改性四乙烯基四苯基‑POSS，混合均匀后，在100～120℃下反应4～6h，烘干，获得改性聚苯乙烯颗粒；(3)发泡、熟化，即获得改性聚苯乙烯泡沫包装材料。本发明的泡沫包装材料具有较好的可降解性、耐热性以及抗氧化性，能用于包装温度较高的食物，且不易老化，废弃后对环境造成的分解压力较小。

技术领域

本发明涉及包装材料领域，尤其涉及一种高耐热可降解改性聚苯乙烯泡沫包装材料及其制备方法。

背景技术

聚苯乙烯(PS)是世界产量最大的塑料品种之一，它是由苯乙烯单体经自由基加聚反应合成的高聚物，通常分为通用级聚苯乙烯、高抗冲级聚苯乙烯、发泡聚苯乙烯和间规聚苯乙烯等。发泡聚苯乙烯通过在聚苯乙烯中添加发泡剂，获得了密闭的孔腔结构，它具有耐水防潮性好、渗透率低、隔热性能优良等优点，常作为食品包装材料使用。

但同时，聚苯乙烯泡沫存在的以下问题对其应用造成了很大的限制：(1)聚苯乙烯难以被降解，传统的填埋、焚烧、回收利用等方法，无法彻底解决其对生态环境造成的压力问题；(2)聚苯乙烯泡沫在80℃以上就会发生热变形，无法包装温度过高的食物，也不适用于微波加热；(3)聚苯乙烯泡沫在高温或紫外光下会发生氧化老化，分子链上产生显色基团，导致泡沫材料变黄，随着老化时间的增加，分子链发生断裂，还会导致材料力学性能下降。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高耐热可降解改性聚苯乙烯泡沫包装材料及其制备方法。该泡沫包装材料具有较好的可降解性、耐热性以及抗氧化性，能用于包装温度较高的食物，且不易老化，废弃后对环境造成的分解压力较小。

本发明的具体技术方案为：

一种高耐热可降解改性聚苯乙烯泡沫包装材料，包括以下重量份的原料：82.5～88.5份苯乙烯，10～15份烯基接枝改性淀粉，1.5～2.5份迷迭香酸改性四乙烯基四苯基-POSS。

上述泡沫包装材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将分散剂与水混合后，加入引发剂和苯乙烯，分散均匀后，在90～100℃下反应1～2h；

(2)向步骤(1)的产物中加入烯基接枝改性淀粉和迷迭香酸改性四乙烯基四苯基-POSS，混合均匀后，在100～120℃下反应4～6h；反应结束后，过滤，用水洗涤后，烘干，获得改性聚苯乙烯颗粒；

(3)将改性聚苯乙烯颗粒浸渍在发泡剂中，在90～100℃、0.5～0.8MPa下进行发泡；发泡完成后，在20～30℃下放置熟化，即获得改性聚苯乙烯泡沫包装材料。

第一方面，本发明利用烯基接枝改性淀粉上的乙烯基，将淀粉引入聚苯乙烯分子链中，破坏了聚苯乙烯的规整性，且淀粉较高的亲水性，因而能提高泡沫材料的可降解性。

第二方面，本发明利用迷迭香酸改性四乙烯基四苯基-POSS中四个Si原子上连接的乙烯基和迷迭香酸中的碳碳双键，将POSS和迷迭香酸引入聚苯乙烯分子链中。POSS具有较大的刚性，它存在于聚苯乙烯分子链内部和分子链之间，利用其较大的空间位阻，能提高聚苯乙烯泡沫材料的热变形温度，使其具有较好的耐热性能。迷迭香酸作为一种常用的抗氧化剂，将其引入聚苯乙烯分子链中，利用其抗氧化作用，能减缓泡沫材料的氧化，从而防止泡沫材料因老化而出现发黄、力学性能下降的问题；此外，相较于其他天然抗氧化剂而言，迷迭香酸具有较高的耐热性，能满足泡沫材料的高耐热性要求。