專利名稱：一種農(nóng)膜用生物降解樹脂及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及塑料產(chǎn)品及其生產(chǎn)方法、應(yīng)用等技術(shù)令頁域，特指一種農(nóng)膜用生物降解樹 脂及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，塑料的發(fā)明堪稱為20世紀(jì)人類的一大杰作，當(dāng)塑料袋發(fā)明幾十年后，人 們才發(fā)覺它雖給人類帶來不少方便，但是也帶來長久的危害，對(duì)人類所賴以生存的環(huán)境 造成嚴(yán)重的污染和危害。伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平的提高，塑料廢棄物不斷增 多。這些廢棄物是聚烯烴類石油合成樹脂材料制成的一次性制品，短時(shí)間內(nèi)不能被分解。 例如農(nóng)膜作為一種農(nóng)用生產(chǎn)資料，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中得到廣.泛應(yīng)用，但是如果廢舊的農(nóng)膜清 理不干凈，就會(huì)帶來很大的弊端。長期使用殘留在天地的農(nóng)膜會(huì)造成農(nóng)作物減產(chǎn)，土地 沙漠化，河道堵塞、還造成牲畜誤食導(dǎo)致死亡，嚴(yán)重破壞了環(huán)境。為了解決塑料廢棄物 問題，相繼出現(xiàn)了焚燒利用熱能、回收再利用等辦法來處理塑料廢棄物。但焚燒塑料廢 棄物時(shí)會(huì)產(chǎn)生有害氣體，污染環(huán)境。回收再利用雖然是節(jié)省能源、保護(hù)環(huán)境的最有效辦 法，但是由于收集和分揀較困難，回收利用的工藝也較復(fù)雜，缺乏相應(yīng)有效的回收渠道， 費(fèi)用又高，不易推廣、普及。因此，開發(fā)可自然降解的塑料及制品來替代目前使用的不 可降解的塑料及制品成為保護(hù)環(huán)境、維護(hù)生態(tài)平衡的有效辦法.

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種農(nóng)膜用生物降解樹脂，通過該樹脂制作的 農(nóng)用薄膜、塑料袋等產(chǎn)品在使用完以后，丟棄在大自然中或堆埋在垃圾中，可在半年至 一年的時(shí)間內(nèi)被完全分解成二氧化碳和水等，不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染。本發(fā)明所要解決的另一個(gè)技術(shù)問題就在于提供一種農(nóng)膜用生物降解樹脂及其生產(chǎn) 方法。
為解決上述第一個(gè)技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案該農(nóng)膜用生物降解樹 脂原料中的成分以及各成份的重量份數(shù)配比為-
淀粉 40—60份
硬脂酸 0.2—0.5份
助劑 9一14份
樹脂 10—14份
PE 12—20份
促進(jìn)劑 l一3份
乙烯丙烯酸共聚物 8 — 10份
其中所述淀粉為多糖葡萄糖類的聚合物是繁殖發(fā)酵制取細(xì)菌類微生物的基本物質(zhì)，
采用農(nóng)業(yè)高產(chǎn)作物玉米制得的工業(yè)一級(jí)淀粉。
所述硬脂酸化工商品有售，其作用在于提高樹脂的流動(dòng)性能。 所述助劑微溶于水作用在于起保濕、潤滑作用化工市場(chǎng)有售。 所述樹脂具有良好的抗沖擊、抗撕裂性，作用在于提高產(chǎn)品的力學(xué)性能。 所述PE為聚烯烴類樹脂起防腐蝕性能，具有機(jī)械性能，通過接枝能很好的和淀粉
結(jié)合在一起。
所述的助劑采用工業(yè)白油、甘油、山梨醇、聚乙二醇配制，各成分配比為工業(yè)白油 甘油山梨醇聚乙二醇=2: 7: 3: 2。 .
所述促進(jìn)劑其成份含降解光敏劑、生物降解促進(jìn)劑、穩(wěn)定劑、氧化劑、生物誘發(fā)劑 其作用在通過調(diào)節(jié)促進(jìn)劑的用量達(dá)到可控降解期。
所述乙烯丙烯酸共聚物能很好的將PE和淀粉很好的結(jié)合在一起形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，有利于微生物分解。
本發(fā)明所加工得到農(nóng)用塑料產(chǎn)品容易在自然界降解，其降解解機(jī)理為PE和淀粉 通過有效共混制得的樹脂材料界面存在吸附、粘接、相互擴(kuò)散以及化學(xué)鍵合力而緊密結(jié) 合，廢棄后受到自然環(huán)境的光、射線疲勞刺激會(huì)發(fā)生膜體破裂粉化，而本發(fā)明的農(nóng)用塑 料薄膜產(chǎn)品廢棄后受到氧、水、熱、空氣污染物的化學(xué)作用以及風(fēng)、沙、波、熱脹冷縮
的機(jī)械作用分子量急聚下降，力學(xué)性能持續(xù)削弱繼而進(jìn)一步自行粉化融入土壤。在土壤 內(nèi)受酶的氧化、水解、昆蟲活動(dòng)、土壤干濕變化促進(jìn)分子量不斷下降，其自氧化劑同土 壤金屬鹽接觸形成過氧化物能夠打斷可降解薄膜中PE的中間鏈段，產(chǎn)生易于被微生物 攝取的低分子鏈的羧酸，從而被降解。
采用本發(fā)明制作農(nóng)膜產(chǎn)品可以解決日益嚴(yán)重的石油資源的取代問題。目前全國每年 用于農(nóng)膜等材料上的聚烯烴材料數(shù)以千萬噸計(jì)，都是石油產(chǎn)品裂解制得的。如果采用本 發(fā)明，將淀粉基用于農(nóng)膜材料，在石油價(jià)格不斷攀升之際，每年將為國家節(jié)省大量的石 油資源。
本發(fā)明降解性能優(yōu)良、降解完全、對(duì)環(huán)境無污染、'無毒性、工藝簡(jiǎn)單、成本低，使 用性能優(yōu)越。
本發(fā)明中一種農(nóng)膜用生物降解樹脂的生產(chǎn)方法所采用的技術(shù)方案為首先、按照上 述重量配比準(zhǔn)備原料；然后將淀粉、硬脂酸、樹脂、PE、乙烯丙烯酸共聚物、促進(jìn)劑混 合，攪拌均勻，在攪拌過程中加入助劑、攪拌均勻后得到混合料；接著，將上述混合均 勻的原料放入造粒機(jī)中進(jìn)行混煉、熔融、擠出、冷卻后切粒，得到可生物降解樹脂顆粒； 最后，將顆粒進(jìn)行計(jì)量、包裝和檢驗(yàn)，得到成品。
上述生產(chǎn)方法中，所述的造粒機(jī)中采用了雙螺桿擠出機(jī)。其中所述的各原料的混合 過程需要經(jīng)高速混合機(jī)攪拌完成。所述混合料攪拌均勻后，造粒過程需在互相嚙合的同
向雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行。當(dāng)熔融物料從擠出機(jī)模頭的出料孔擠出時(shí)，擠出的條料需經(jīng)水槽水冷卻，再經(jīng)風(fēng)機(jī)風(fēng)干，最后將條料送入切粒機(jī)組切粒。
所制粒料的粒度在e2—3mm，粒料的長度在3—4mm，表面為微黃色的圓柱形顆粒。
所述的條料冷卻過程水溫應(yīng)保持在2(TC左右；
本發(fā)明的農(nóng)膜用生物降解樹脂的生產(chǎn)方法的優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單，采用一步法把各種原 料混合，通過雙螺桿擠出機(jī)造粒，所制樹脂，可在任何塑料成型設(shè)備上加工成制成品， 且淀粉不需改性直接作原料，使加工過程工序減少了許多環(huán)節(jié)，效益提高了。原料采用 農(nóng)業(yè)高產(chǎn)作物可再生資源玉米制造的玉米淀粉作為本發(fā)明的主要原材料，節(jié)省了大量的 石油資源，作為農(nóng)業(yè)大國，解決了農(nóng)產(chǎn)品的出路，同時(shí)增加了農(nóng)產(chǎn)品的附加值，有利于 農(nóng)業(yè)的發(fā)展。利用乙烯丙烯酸共聚物對(duì)淀粉基及PE、樹脂進(jìn)行改性、接枝，分子鏈重 組達(dá)到可被微生物最終分解成二氧碳和水不留下任何殘留物，消除了大量塑料制品因不 能分解廢棄后造成的"白色污染"給人類帶來的危害。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明配方及生產(chǎn)方法如下 一、按照下面重量份數(shù)配比準(zhǔn)備原料
淀粉 40—60份
硬脂酸 0.2—0.5份
助劑 9一14份
樹脂 10~14份
12—20份 H份 8 — 10份
PE
促進(jìn)劑
乙烯丙烯酸共聚物
其中，淀粉采用農(nóng)業(yè)高產(chǎn)作物玉米可再生資源制造的工業(yè)一級(jí)淀粉。助劑采用工業(yè)白油、甘油、山梨醇、聚乙二醇配制，各成分配比為工業(yè)白油甘油山梨醇聚 乙二醇=2: 7: 3: 2。促進(jìn)劑其成份含降解光敏劑、生物降解促進(jìn)劑、穩(wěn)定劑、氧化 劑、生物誘發(fā)劑。
二、 將玉米淀粉、硬脂酸、樹脂、PE、乙烯丙烯酸共聚物和促進(jìn)劑加入到高速混合機(jī) 內(nèi)，攪拌l分鐘，然后緩慢的加入已制備完的助劑，開啟高速運(yùn)行2分鐘以后轉(zhuǎn)為低速 運(yùn)行30秒，使得物料在里面能夠充分的攪拌均勾。
三、 各種物料的混煉、熔融在互相嚙合的雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行，具體過程是將同向 旋轉(zhuǎn)，互相嚙合的ZSK—58雙螺桿擠出機(jī)機(jī)筒預(yù)熱，第一區(qū)155'C;第二區(qū)17(TC;第 三區(qū)170。C;第四區(qū)170。C;第五區(qū)160'C;第六區(qū)155"。當(dāng)預(yù)熱溫度達(dá)到后，.啟動(dòng)主 調(diào)速電機(jī)，將螺桿轉(zhuǎn)速調(diào)整至250~300rpm/min。設(shè)定混合喂料機(jī)的喂料頻率，向雙螺 桿擠出機(jī)喂料；當(dāng)熔融條料從模頭出料孔擠出后，引入水槽進(jìn)行水冷；再牽引至風(fēng)機(jī)傳 輸箱進(jìn)行風(fēng)冷，直至切粒機(jī)切制成粒度在C2—3mm， #度在3^4mm，的圓柱形顆粒。 上述生產(chǎn)過程中，在造粒時(shí)切刀的轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)要求切制成所需的長度設(shè)定。
四、 將顆粒進(jìn)行計(jì)量、包裝和檢驗(yàn)。由于可生物降解樹脂具有吸濕的特性，在進(jìn)行產(chǎn) 品包裝時(shí)應(yīng)排出包裝袋內(nèi)的空氣，內(nèi)袋采用PE熱合密封，外袋選用紙塑復(fù)合袋進(jìn)行縫 合防潮包裝，生產(chǎn)過程中應(yīng)對(duì)樹脂的水份、融體指數(shù)等相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行控制、檢測(cè)， 經(jīng)檢驗(yàn)合格后包裝計(jì)量，按25公斤每袋進(jìn)行包裝，出具檢驗(yàn)報(bào)告方可銷售。
本發(fā)明對(duì)設(shè)備的要求不高，混料過程只需一臺(tái)高速混合機(jī)把各種物料攪拌均勻即 可?？缮锝到鈽渲纳a(chǎn)，在國產(chǎn)機(jī)電一體的雙螺桿^P出機(jī)上就可以完成，只需5分 鐘就可以完成復(fù)雜的加工過程，制成合格的生'物降解樹脂。設(shè)備投資較小，所用能耗較 低。
本發(fā)明制造加工成農(nóng)膜的工藝該生產(chǎn)工藝可在上述生產(chǎn)方法后增加一個(gè)工序即可，工藝簡(jiǎn)單，具體過程是將 L/D》28: 1的吹膜機(jī)及流延機(jī)組進(jìn)行預(yù)熱，以吹膜機(jī)組為例，溫度設(shè)置為-第一區(qū)第二區(qū)第三區(qū)第四區(qū)第五區(qū)第六區(qū) 120°C 140°C 150°C 150°C 140°C 135°C
當(dāng)各區(qū)溫度達(dá)到設(shè)定的溫度后，加入造粒機(jī)制作的樹脂顆粒料，啟動(dòng)主電機(jī)，調(diào)節(jié) 吹膜機(jī)中螺桿轉(zhuǎn)速至300—450rpm/min，當(dāng)熔融物料從?？诔鰜砗螅_啟氣泵充氣至所需 的尺寸，啟動(dòng)牽引輥，調(diào)節(jié)牽引速度，正常后開啟收巻機(jī)組收巻吹制的薄膜即可。
下面結(jié)合實(shí)例進(jìn)一步描述本發(fā)明 實(shí)例
1、 依次稱取40公斤玉米淀粉、0.2公斤的硬脂酸、14公斤的樹脂、IO公斤的乙烯 丙烯酸共聚物、20公斤的PE和1公斤的促進(jìn)劑，加入到200L的高速混合機(jī)內(nèi)，然后 開啟攪拌電機(jī)攪拌1分鐘。
2、 稱取14公斤的助劑緩慢的加入到運(yùn)行中的高速混合機(jī)內(nèi)，開啟低速轉(zhuǎn)高速運(yùn)行 按鈕使得物料在里面能夠充分的攪拌均勻，2分鐘以后轉(zhuǎn)為低速運(yùn)行30秒，開啟放料口 放料到裝料容器內(nèi)以備生產(chǎn)樹脂用。
3、合上ZSK—58雙螺桿擠出機(jī)電源，開啟擠出機(jī)預(yù)熱開關(guān)，給雙螺桿擠出機(jī)加熱，
將溫控儀表溫度設(shè)定為第一區(qū)155。C;第二區(qū)170。C;第三區(qū)170。C;第四區(qū)170。C;
第五區(qū)160°C;第六區(qū)155'C，加熱時(shí)間為1.5小時(shí)，待溫度達(dá)到后啟動(dòng)主電機(jī)螺桿調(diào)節(jié) 開關(guān)將轉(zhuǎn)速調(diào)整至300rpm/min;設(shè)定好喂料機(jī)的喂料頻率；啟動(dòng)混合喂料機(jī)向ZSK— 58雙螺桿擠出機(jī)喂料。 4、當(dāng)熔融狀態(tài)物從模頭的出料孔擠出時(shí)，成條狀；將條料引入水槽內(nèi)水冷；然后牽
引至風(fēng)機(jī)傳輸箱進(jìn)行風(fēng)冷；到達(dá)切粒機(jī)時(shí)將條料送入切粒機(jī)內(nèi)，調(diào)切切刀的速度，切制成所需要的長度；全部正常后，對(duì)樹脂進(jìn)行檢測(cè)。
5、切制的圓柱形顆粒斷面呈白色，表面為微黃色；將顆粒裝入外袋為紙塑復(fù)合袋; 內(nèi)袋為PE的內(nèi)膠袋內(nèi)，計(jì)量25公斤/袋；排出內(nèi)外袋里的空氣，PE內(nèi)膠袋進(jìn)行熱合， 外袋縫合；堆放。產(chǎn)品出廠時(shí)出具檢測(cè)報(bào)告。
權(quán)利要求
1、一種農(nóng)膜用生物降解樹脂，其特征在于其生產(chǎn)原料包括淀粉、硬脂酸、樹脂、助劑、乙烯丙烯酸共聚物、PE、促進(jìn)劑，其中所述各成份的重量份數(shù)配比為淀粉40-60份硬脂酸 0.2-0.5份助劑9-14份樹脂10-14份PE 12-20份促進(jìn)劑 1-3份乙烯丙烯酸共聚物8-10份
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)膜用生物降解樹脂，其特征在于所述淀粉采用農(nóng) 業(yè)高產(chǎn)作物玉米可再生資源制造的工業(yè)一級(jí)淀粉。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)膜用生物降解樹脂，其特征在于所述的助劑采用 工業(yè)白油、甘油、山梨醇、聚乙二醇配制，各成分配比為工業(yè)白油甘油山梨醇 聚乙二醇=2: 7: 3: 2。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1_3中任意一條所述的一種農(nóng)膜用生物降解樹脂，其特征在于所 述的促進(jìn)劑其成份含降解光敏劑、生物降解促進(jìn)劑、穩(wěn)定劑、氧化劑、生物誘發(fā)劑。
5、 一種農(nóng)膜用生物降解樹脂的生產(chǎn)方法，其特征在于該生產(chǎn)方法包括以下步驟 一、按照下面重量份數(shù)配比準(zhǔn)備原料淀粉 40~60份硬脂酸 0.2—0.5份助劑 9一14份樹脂 10—14份PE 12—20份促進(jìn)劑 1—3份乙烯丙烯酸共聚物 8—10份二、 將玉米淀粉、硬脂酸、樹脂、PE、乙烯丙烯酸共聚物和促進(jìn)劑加入到高速混合機(jī) 內(nèi)，攪拌至少l分鐘，然后緩慢加入已制備完的助劑，并充分?jǐn)嚢琛⒒旌暇鶆?；三?將上述混合均勻的原料放入造粒機(jī)中進(jìn)行混煉、熔融、擠出、冷卻后切粒，得到 可生物降解樹脂顆粒；四、 將顆粒進(jìn)行計(jì)量、包裝和檢驗(yàn)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種農(nóng)膜用生物降解樹脂的生產(chǎn)方法，其特征在于所述 的造粒機(jī)中采用了雙螺桿擠出機(jī)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種農(nóng)膜用生物降解樹脂的生產(chǎn)方法，其特征在于所述 的造粒機(jī)中采用水冷方式冷卻擠出的熔融條料，其中，水槽冷卻水溫度應(yīng)保持在20'C。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種農(nóng)膜用生物降解樹脂的生產(chǎn)方法，其特征在于所述 的可生物降解樹脂顆粒規(guī)格為粒度在C2—3mm，長度在3—4mm，圓柱形顆粒。
全文摘要
本發(fā)明涉及塑料產(chǎn)品及其生產(chǎn)方法、應(yīng)用等技術(shù)領(lǐng)域，特指一種農(nóng)膜用生物降解樹脂及其生產(chǎn)方法。其原料包括玉米淀粉、硬脂酸、樹脂、PE、助劑、乙烯丙烯酸共聚物和促進(jìn)劑。制備時(shí)先將各種材料按比例進(jìn)行混合，再經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)造粒。本生產(chǎn)過程工藝簡(jiǎn)單，工序少，效率高，采用本產(chǎn)品制成的包裝物廢棄在大自然中，半年到一年的時(shí)間將被完全分解成二氧化碳和水，分解速度快，是取代目前包裝材料治理“白色污染”的理想材料。
文檔編號(hào)C08L3/00GK101654528SQ20081003027
公開日2010年2月24日 申請(qǐng)日期2008年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月20日
發(fā)明者呂光春, 毛光輝, 平 王, 祝光富, 紀(jì)秋龍 申請(qǐng)人:廣東上九生物降解塑料有限公司