專利名稱：一種可降解塑料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可降解塑料及其制備方法。
背景技術(shù)：
塑料在通常的自然環(huán)境條件下，其分子結(jié)構(gòu)能保持二百年不變，隨著塑料消耗量的逐年增加，特別是一次性塑料制品的大量使用，給環(huán)境造成了極大的危害。目前，解決塑料污染環(huán)境有回收再利用、焚燒、填埋和使用可降解塑料等方法。焚燒會(huì)產(chǎn)生大量煙塵和有毒氣體，會(huì)對(duì)大氣造成二次污染，填埋后的塑料廢棄物不能降解、占用土地會(huì)給環(huán)境土壤和地下水帶來危害。回收需投入大量人力、物力，而且回收再利用率很低，也不能無限循環(huán)使用，最終仍然污染環(huán)境。所以最有效的途徑是研制和生產(chǎn)、推廣應(yīng)用可降解塑料制品。降解塑料可分為共聚物型和添加型兩種，共聚物型是在合成時(shí)引入光敏劑，賦予材料具有光降解性能，添加型是在聚合物中外加光敏劑的方法制備光降解材料，有的還填充部分滑石粉、碳酸鈣等材料。但這些材料只是進(jìn)行光崩壞，埋土后不能降解，其降解結(jié)果只是將合成樹脂由大塊變成小塊，很難取得令人滿意的效果。依靠淀粉作為填充劑，并結(jié)合光降解技術(shù)制成光、生物降解塑料，但由于制品中淀粉含量低，屬于淀粉填充型塑料，也不能完全降解，仍對(duì)環(huán)境有一定程度的污染。近幾年來，人們采用合成的方法研制出多種可生物降解性材料，例如聚脂肪族聚酯、聚乳酸、微生物聚酯等等，但由于其合成難度大，成本 高，很難在市場(chǎng)上大量推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供的一種可降解塑料及其制備方法，克服了塑料降解不充分問題。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種可降解塑料，由超細(xì)化淀粉、超細(xì)化植物粉、合成降解樹脂、合成樹脂、增塑劑、助氧化劑、增容劑、潤(rùn)滑劑、光敏劑、熱敏劑、降解控制劑組成，各原料的重量百分比是超細(xì)化淀粉25% 33%，超細(xì)化植物粉10% 18%，合成降解樹月旨15% 45%，合成樹脂10% 22%，增塑劑2% 12%，助氧化劑1% 5%，增容劑
2% 5 %，潤(rùn)滑劑O. 3 4 %，光敏劑O. 01 % O. I %，熱敏劑O. 01 % O. I %，降解控制劑O. 01% O. 1%。超細(xì)化淀粉的粒度在1-10 μ m之間。超細(xì)化植物粉，由植物纖維加工而成，粒度在1-10 μ m之間，可用棉花、玉米、高粱、谷物等秸桿經(jīng)超細(xì)化處理制成。合成降解樹脂為聚乳酸或乙烯一丙烯酸共聚物(EAA)其中的一種或多種混合組成。合成樹脂為聚乙烯，由線型低密度聚乙烯、高密度聚乙烯或低密度聚乙烯其中的一種或多種混合組成。增塑劑為多元醇，由甘油或山梨醇其中的一種或多種混合組成。
助氧化劑為長(zhǎng)鏈脂肪酸，由硬脂酸、油酸或亞油酸其中的一種或多種混合組成。增容劑為白油、植物油、礦物油、鋁酸酯偶聯(lián)劑其中的一種或多種混合組成。潤(rùn)滑劑為聚乙烯蠟、油酸酰硬脂酸鎂或硬脂酸鈣其中的一種或多種混合組成。光敏劑為芳香酮、芳香胺、二茂鐵及其衍生物、脂肪酸鐵或二乙基二硫代氨基甲酸鐵的一種或多種混合組成。熱敏劑為脂肪酸的錳、油酸的錳、乙酰基丙酮錳或乙?；挼囊环N或多種混合組成。降解控制劑為酚類抗氧劑，酚類抗氧劑為2，6-二叔-4-甲基對(duì)甲酚或β- (3,5- 二叔丁基-4-羥基苯基)其中的一種或多種混合組成。 一種制備降解塑料的方法，包括以下步驟(I)將容器升溫到70-80°C ;將超細(xì)化淀粉和超細(xì)化植物粉放入容器中，攪拌3-7分鐘；分二次加入增塑劑，然后加入助氧化劑、增容劑、降解控制劑、合成降解樹脂，每次加料時(shí)間間隔3-5分鐘，將原料攪拌均勻；(2)將合成樹脂加入另一容器中，室溫下依次加入光敏劑、熱敏劑、潤(rùn)滑劑，每次加料時(shí)間間隔3-7分鐘，將原料攪拌均勻；(3)將步驟(I)中制備的混合物加入步驟(2)制備的混合物中，攪拌混合均勻，在平行同相雙螺桿擠出機(jī)上擠出造粒，雙螺桿擠出機(jī)各區(qū)溫度控制在100-140°C之間，即可制成可降解塑料粒子。本發(fā)明制備的可降解塑料粒子，用來制作成可降解塑料袋或各種可降解塑料容器。超細(xì)化淀粉和超細(xì)化植物粉分子中含有大量羥基，其鄰近分子間往往以氫鍵相互作用而形成微晶結(jié)構(gòu)的完整大顆粒，使其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高于分解溫度。因此普通超細(xì)化淀粉和超細(xì)化植物粉不具有熱塑加工性能，在應(yīng)用前必須先對(duì)其進(jìn)行改性處理。采用多元醇和長(zhǎng)鏈脂肪酸對(duì)其表面處理，可以將超細(xì)化淀粉和超細(xì)化植物粉中的大量羥基進(jìn)行烷基化和酯基化，削弱超細(xì)化淀粉和超細(xì)化植物粉分子間氫鍵的作用，使其易于無序化，明顯提高其分散性。同時(shí)多元醇又是超細(xì)化淀粉和超細(xì)化植物粉的理想增塑劑，通過其與超細(xì)化淀粉和超細(xì)化植物粉主鏈上氫鍵的作用，插入超細(xì)化淀粉和超細(xì)化植物粉分子鏈的間隔中，使超細(xì)化淀粉和超細(xì)化植物粉分子鏈的微小熱運(yùn)動(dòng)變得容易，在其分解溫度前實(shí)現(xiàn)了微晶的熔融，從而使超細(xì)化淀粉和超細(xì)化植物粉具有了熱加工性能。另外，長(zhǎng)鏈脂肪酸能在自然環(huán)境中產(chǎn)生自由基，可以引發(fā)合成樹脂高分子鏈斷裂降解。本發(fā)明制備的可降解塑料，以超細(xì)化淀粉和超細(xì)化植物粉作為主要生物降解成分，并將增塑劑、增容劑、助氧化劑、合成降解樹脂、降解控制劑與超細(xì)化淀粉、超細(xì)化植物粉有機(jī)地結(jié)合起來，形成衍生物，作為生物降解劑，具有良好的生物降解性能，在自然條件下埋土 30天后質(zhì)量失重率> 20%，同時(shí)引入光降解技術(shù)和熱氧化降解技術(shù)，使材料具有多種降解形式的協(xié)同作用，在一年內(nèi)全部粉化，并最終能降解成二氧化碳和水及小分子化合物，而全部降解。增塑劑主要是對(duì)淀粉和植物粉進(jìn)行改性處理，使其具有熱加工性能。助氧化劑在自然環(huán)境下有助于引發(fā)合成樹脂進(jìn)行短鏈反應(yīng)，同時(shí)也有助于淀粉和植物粉的表面改性，削若淀粉氫鍵的作用，使其易于無序化。
增容劑可增加淀粉與高聚物的相容性。本發(fā)明制備的可降解塑料，以淀粉和植物粉為主要降解劑，在材料中生物可降解成分高達(dá)45%以上，大大地增強(qiáng)了材料的生物降解性能。同時(shí)將光降解和熱氧化降解與生物降解有機(jī)地結(jié)合起來，使材料具有多重降解的協(xié)同效應(yīng)，保證材料具有完全降解性能材料中的淀粉和植物粉衍生物在土壤中可迅速被微生物分解，使合成樹脂的母體變得疏松，增加了表面/體積比；同時(shí)，自然界中的光、熱、氧可以激活光敏劑、熱敏劑、助氧化劑等的各種降解功能，合成樹脂進(jìn)行的光氧化和自氧化的作用下產(chǎn)生高分子鏈斷裂，分解成為低分量的化合物；由于淀粉和植物粉衍生物是土壤中微生物的理想繁衍源，使微生物很容易附著在其表面，這些低分子化合物可以進(jìn)一步分解為小分子化合物，直到最終分解為二氧化碳和水等小分子化合物。由本發(fā)明制作的可降解塑料制品，具有降解徹底，降解速度快，制作成本低等特點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例按以下重量百分比稱取相應(yīng)原料超細(xì)化淀粉30 ；超細(xì)化植物粉15;山梨醇5 (增塑劑)；甘油3 (增塑劑)；EAA乙烯-丙烯酸共聚物18 (合成降解樹脂)；豆油1(增容劑)；白油0.5(增容劑)；硬脂酸0· 6 (助氧化劑)；硬脂酸鈣0· 7 (潤(rùn)滑劑)；鋁酸酯偶聯(lián)劑1· 47 (增容劑)；油酸1· O (助氧化劑)；二乙基二硫代氨基甲酸鐵0· 06 (光敏劑)；聚乙烯蠟0· 8 (潤(rùn)滑劑)；乙?；i0· 8 (熱敏劑)；2，6- 二叔-4-甲基對(duì)甲酚0· 07 (降解控制劑)；線性低密度聚乙烯7 (合成樹脂)；高密度聚乙烯8 (合成樹脂)；低密度聚乙烯7 (合成樹脂)。將高速混合機(jī)升溫到75 ± 5°C，然后把超細(xì)化淀粉和超細(xì)化植物粉放入高混機(jī)中，高速攪拌3分鐘，分二次分別加入山梨醇、甘油，然后再加入硬脂酸、油酸，鋁酸酯偶聯(lián)劑、白油、豆油、EAA、每次加料時(shí)間間隔5分鐘，混合均勻制成淀粉和植物粉衍生物；將線性低密度聚乙烯，高密度聚乙烯、低密度聚乙烯加入高速混合機(jī)，室溫下依次加入二乙基二硫代氨基甲酸鐵、乙酰苯丙酮錳、硬脂酸鈣、聚乙烯蠟、2，6-二叔-4-甲基對(duì)甲酚，每次加料間隔3分鐘，混合均勻成合成樹脂混合物；將淀粉和植物粉衍生物加入合成樹脂混合物中，在室溫下混合均勻，然后在長(zhǎng)徑比為60:1的平行同相雙螺桿擠出機(jī)上擠出造粒，螺桿轉(zhuǎn)速200-400轉(zhuǎn)/分，各區(qū)溫度設(shè)定IOO0C，1350C，1400C，140°C，142°C，135°C，機(jī)頭118°C，溶體擠出后用熱切風(fēng)冷或熱切水冷、烘干方法造成粒，即制成淀粉型可降解塑料粒子。應(yīng)用上述可降解塑料粒子在長(zhǎng)徑比30:1，螺桿直徑為45mm的吹膜機(jī)上吹寬度400mm,厚度0，025mm的膜,再經(jīng)印刷、熱合、沖裁制成可降解購(gòu)物袋或垃圾袋。各種性能測(cè)試結(jié)果見表I :表I :合成降解塑料性能測(cè)試表
權(quán)利要求
1.一種可降解塑料，由超細(xì)化淀粉、超細(xì)化植物粉、合成降解樹脂、合成樹脂、增塑劑、助氧化劑、增容劑、潤(rùn)滑劑、光敏劑、熱敏劑、降解控制劑組成，各原料的重量百分比是超細(xì)化淀粉25% 33%，超細(xì)化植物粉10% 18%，合成降解樹脂15% 45%，合成樹脂10% 22%，增塑劑2% 12%,助氧化劑1% 5%,增容劑2% 5%,潤(rùn)滑劑O. 3 4%,光敏劑O. 01% O.1%，熱敏劑O. 01% O. 1%，降解控制劑O. 01% O. 1% ； 所述超細(xì)化淀粉的粒度在1-10 μ m之間； 所述超細(xì)化植物粉，由植物纖維加工而成，粒度在1-10 μ m之間； 所述合成降解樹脂為聚乳酸或乙烯一丙烯酸共聚物其中的一種或多種混合組成； 所述合成樹脂為聚乙烯，由線型低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯其中的一種或多種混合組成； 所述增塑劑為多元醇，由甘油或山梨醇其中的一種或多種混合組成； 所述助氧化劑為長(zhǎng)鏈脂肪酸，由硬脂酸、油酸或亞油酸其中的一種或多種混合組成； 所述增容劑為白油、植物油、礦物油、鋁酸酯偶聯(lián)劑其中的一種或多種混合組成； 所述潤(rùn)滑劑為聚乙烯蠟、油酸酰硬脂酸鎂或硬脂酸鈣其中的一種或多種混合組成；所述光敏劑為芳香酮、芳香胺、二茂鐵及其衍生物、脂肪酸鐵或二乙基二硫代氨基甲酸鐵的一種或多種混合組成； 所述熱敏劑為脂肪酸的錳、油酸的錳、乙?；i或乙酰基丙酮鈷的一種或多種混合組成； 所述降解控制劑為酚類抗氧劑，酚類抗氧劑為2，6-二叔-4-甲基對(duì)甲酚或β- (3,5- 二叔丁基-4-羥基苯基)其中的一種或多種混合組成。
2.—種權(quán)利要求I所述可降解塑料的制備方法，包括以下步驟 (1)將容器升溫到70-80°C;將超細(xì)化淀粉和超細(xì)化植物粉放入容器中，攪拌3-7分鐘；分二次加入增塑劑，然后加入助氧化劑、增容劑、降解控制劑、合成降解樹脂，每次加料時(shí)間間隔3-5分鐘，將原料攪拌均勻； (2)將合成樹脂加入另一容器中，室溫下依次加入光敏劑、熱敏劑、潤(rùn)滑劑，每次加料時(shí)間間隔3-7分鐘，將原料攪拌均勻； (3)將步驟(I)中制備的混合物加入步驟(2)制備的混合物中，攪拌混合均勻，在平行同相雙螺桿擠出機(jī)上擠出造粒，雙螺桿擠出機(jī)各區(qū)溫度控制在100-140°C之間，即可制成可降解塑料粒子。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可降解塑料及其制備方法。一種可降解塑料，由超細(xì)化淀粉、超細(xì)化植物粉、合成降解樹脂、合成樹脂、增塑劑、助氧化劑、增容劑、潤(rùn)滑劑、光敏劑、熱敏劑、降解控制劑組成。一種制備降解塑料的方法，包括以下步驟將容器升溫到70-80℃；將超細(xì)化淀粉和超細(xì)化植物粉放入容器中，分別加入增塑劑、助氧化劑、增容劑、降解控制劑、合成降解樹脂，攪拌均勻；將合成樹脂加入另一容器中，室溫下依次加入光敏劑、熱敏劑、潤(rùn)滑劑，攪拌均勻；將上述原料混合，各區(qū)溫度控制在100-140℃之間，即可制成可降解塑料粒子。由本發(fā)明制作的可降解塑料制品，具有降解徹底，降解速度快，制作成本低等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C08L97/02GK102875853SQ20121040492
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月22日
發(fā)明者郭俊才, 范瑞光, 李晉巖 申請(qǐng)人:郭俊才