CN101033310A - 可降解塑料专用料的制备 - Google Patents

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吴丽娜
王新伟
李青山
李柏峰
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吴丽娜
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Abstract

本发明采用负离子添加剂的极化技术和光催化技术制备了可降解塑料母料专用料。发明配方采用了各种新的添加剂，其中负离子添加剂在塑料讲解种起了主要的作用，极化效应的产生加速了分子链的断裂。光触媒的加入还提高了光的透过率、透气率，应用在农膜中，更有利于农用膜下的农作物的生长。

Description

可降解塑料专用料的制备
技术领域
本发明涉及塑料、聚合物加工、化工、聚合物共混改性等领域。
技术背景
光催化氧化始于1972年，Fujishima和Honda发现光照的TiO2单晶电极不仅能分解水，而且还能分解有机物。该现象引起了人们对光诱导氧化还原反应的兴趣，由此推进了有机物和无机物光氧化还原反应的研究。S.N.Frank等人研究了多晶电极在氙灯作用下对二苯酚，I-，Br-，Cl-，Fe2+，Ce3+和CN-的光解。同年，他们用二氧化钛粉末催化降解水中的污染物也取得了满意的结果。在这期间，Carey等人首次提出用二氧化钛光催化氧化降解联苯和氯代联苯的新方法，开辟了光催化氧化法处理污水的新途径。1985到1987年，R.W.Mattews用TiO2/UN先后对34种有机物进行了光解研究，发现最终产物为CO2和水。近年来，光催化氧化法的应用范围不断得到推广，使得光催化研究更具有现实意义。
TiO2是最广泛应用的白色颜料，有三种晶型板钛型，锐钛型，金红石型。锐钛型在常温下稳定，但在高温下向金红石型转化，通常情况下，纯锐钛矿型TiO2转化为金红石型的温度是650～915℃。但是TiO2光催化剂也存在着不足之处，主要有以下两点：a.吸收波长范围窄，其吸收阈值大都在紫外区，主要为300～400nm的紫外光其仅占到达地面的日光辐射总量的4％～6％，且随着时间明显变化，所以，目前研究中均采用人工光源，耗电量大，如果能扩展光催化剂的光谱利用范围，以太阳光作为光源，则可使设备投资和运行成本大大降低，使得在自然环境中去污成为可能；b.载流子复合率高，量子效率较低，迁移到表面的光致电子和空穴既可能参与加速催化反应，同时也存在着电子和空穴复合的可能。目前关于提高TiO2光催化效率研究较多的主要有以下几种方法：
1)改变TiO2的能带结构：a.半导体表面的螯合衍生；b.掺杂过度金属；c.半导体表面敏化。
2)降低电子和空穴的复合几率：a.TiO2表面贵金属的沉积；b.复合半导体；c.电子俘获剂。
发明内容
本项发明用的主要原料是水镁石纤维。水镁石纤维之所以能使塑料降解，是因为：1、它的晶格不完整、缺陷以及超细粉碎效应；2、以类质同相代替Mg2+混入的Fe+2、Mn+2、Zn+2等的催化降解作用。水镁石纤维对聚丙烯有强烈的热降解作用，因此不能用于制造聚丙烯薄膜。水镁石纤维对聚乙烯薄膜初期物理机械性能甚至有某些增强。
原料还包括，负离子添加剂、TiO2、聚乙烯蜡、单甘酯、偶联剂、助剂等。
锐钛型纳米TiO2具有较高的光催化氧化能力。在紫外光作用下，其价带上的电子被激发到导带，产生了自由电子空穴对，它们被空气中的氧活化，产生自由基。这些活性氧和自由基具有很高的反应活性对聚合物有催化降解作用。
负离子添加剂由蛋白石、电气石等矿物组成，由于其自身的特点，具有以下功能：1、持续释放负离子；2、抗菌、抑菌；3、辐射远红外线；4、祛除各种异味。
聚乙烯蜡是上述无机功能材料的载体。聚乙烯蜡经氧化带有亲水的羧基基团和大分子的亲油长链，解决了无机组分在聚乙烯薄膜中的分散性，同时有效地间隔电场干扰作用。
单甘酯是PE、PVC等树脂加工的润滑剂，具有内外润滑作用。在本降解母粒中，单甘酯还有一个重要作用：它在纳米TiO2和负离子添加剂作用下首先被降解而使薄膜成为多孔、松软的网状形态，有利于进一步降解。
偶联剂的作用是促进无机填料与树脂的相容性。助剂可以是聚乙烯醇、淀粉等，利于聚烯烃的降解。
该发明的具体配方如下表：
  原料   配比
  聚烯烃树脂(PE、PP、PET等)   50～95
  水镁石纤维或镁盐晶须或海泡石纤维等无机矿物纤维   3～40
  负离子添加剂   1～20
  TiO2   1～20
  聚乙烯蜡   1～15
  偶联剂(硅烷偶联剂等)   1～10
  单甘油酯   1～10
  助剂(聚乙烯醇、淀粉等)   0～30
本发明工艺简单：将上述材料熔融共混，制成颗粒，即为可降解塑料专用母粒。工艺流程短。设备投资少，只需要必要的螺杆挤出造粒机组。
具体实施方式
聚丙烯可降解薄膜母料的制备配方
  原料   配比
  PP   80
  水镁石纤维   10
  负离子添加剂   4
  TiO2   3
  聚乙烯蜡   1
  硅烷偶联剂KH-550   1
  单甘油酯   1

Claims (5)

1.可降解塑料专用料的制备配方如下表   原料   配比   聚烯烃树脂(PE、PP、PET等)   50～95   水镁石纤维或镁盐晶须或海泡石纤维等无机矿物纤维   3～40   负离子添加剂   1～20   TiO2   1～20   聚乙烯蜡   1～15   偶联剂(硅烷偶联剂等)   1～10   单甘油酯   1～10   助剂(聚乙烯醇、淀粉等)   0～30
2.根据权利要求书1所述，负离子添加剂是由蛋白石轻质页岩、电气石等具有规整的晶体结构材料，并具有释放负离子、抗菌抑均、增加透气性等功能。
3.根据权利要求书1所述，聚烯烃树脂是指聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、ABS树脂、聚酯等。
4.根据权利要求书1所述，偶联剂可以是硅烷偶联剂、马来酸酐等。
5.根据权利要求书1所述，助剂可以是聚乙烯醇、淀粉等。
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