CN101654528A - 一种农膜用生物降解树脂及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及塑料产品及其生产方法、应用等技术领域，特指一种农膜用生物降解树脂及其生产方法。其原料包括玉米淀粉、硬脂酸、树脂、PE、助剂、乙烯丙烯酸共聚物和促进剂。制备时先将各种材料按比例进行混合，再经双螺杆挤出机造粒。本生产过程工艺简单，工序少，效率高，采用本产品制成的包装物废弃在大自然中，半年到一年的时间将被完全分解成二氧化碳和水，分解速度快，是取代目前包装材料治理“白色污染”的理想材料。

Description

一种农膜用生物降解树脂及其生产方法

技术领域

本发明涉及塑料产品及其生产方法、应用等技术领域，特指一种农膜用生物降解树脂及其生产方法。

技术背景

众所周知，塑料的发明堪称为20世纪人类的一大杰作，当塑料袋发明几十年后，人们才发觉它虽给人类带来不少方便，但是也带来长久的危害，对人类所赖以生存的环境造成严重的污染和危害。伴随着经济的发展，人民生活水平的提高，塑料废弃物不断增多。这些废弃物是聚烯烃类石油合成树脂材料制成的一次性制品，短时间内不能被分解。例如农膜作为一种农用生产资料，在现代农业中得到广泛应用，但是如果废旧的农膜清理不干净，就会带来很大的弊端。长期使用残留在天地的农膜会造成农作物减产，土地沙漠化，河道堵塞、还造成牲畜误食导致死亡，严重破坏了环境。为了解决塑料废弃物问题，相继出现了焚烧利用热能、回收再利用等办法来处理塑料废弃物。但焚烧塑料废弃物时会产生有害气体，污染环境。回收再利用虽然是节省能源、保护环境的最有效办法，但是由于收集和分拣较困难，回收利用的工艺也较复杂，缺乏相应有效的回收渠道，费用又高，不易推广、普及。因此，开发可自然降解的塑料及制品来替代目前使用的不可降解的塑料及制品成为保护环境、维护生态平衡的有效办法.

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种农膜用生物降解树脂，通过该树脂制作的农用薄膜、塑料袋等产品在使用完以后，丢弃在大自然中或堆埋在垃圾中，可在半年至一年的时间内被完全分解成二氧化碳和水等，不会对环境产生污染。

本发明所要解决的另一个技术问题就在于提供一种农膜用生物降解树脂及其生产方法。

为解决上述第一个技术问题，本发明采用了如下的技术方案：该农膜用生物降解树脂原料中的成分以及各成份的重量份数配比为：

淀粉                40-60份

硬脂酸              0.2-0.5份

助剂                9-14份

树脂                10-14份

PE                  12-20份

促进剂              1-3份

乙烯丙烯酸共聚物    8-10份

其中所述淀粉为多糖葡萄糖类的聚合物是繁殖发酵制取细菌类微生物的基本物质，采用农业高产作物玉米制得的工业一级淀粉。

所述硬脂酸化工商品有售，其作用在于提高树脂的流动性能。

所述助剂微溶于水作用在于起保湿、润滑作用化工市场有售。

所述树脂具有良好的抗冲击、抗撕裂性，作用在于提高产品的力学性能。

所述PE为聚烯烃类树脂起防腐蚀性能，具有机械性能，通过接枝能很好的和淀粉结合在一起。

所述的助剂采用工业白油、甘油、山梨醇、聚乙二醇配制，各成分配比为工业白油∶甘油∶山梨醇∶聚乙二醇＝2∶7∶3∶2。

所述促进剂其成份含降解光敏剂、生物降解促进剂、稳定剂、氧化剂、生物诱发剂其作用在通过调节促进剂的用量达到可控降解期。

所述乙烯丙烯酸共聚物能很好的将PE和淀粉很好的结合在一起形成网状结构，有利于微生物分解。

本发明所加工得到农用塑料产品容易在自然界降解，其降解解机理为：PE和淀粉通过有效共混制得的树脂材料界面存在吸附、粘接、相互扩散以及化学键合力而紧密结合，废弃后受到自然环境的光、射线疲劳刺激会发生膜体破裂粉化，而本发明的农用塑料薄膜产品废弃后受到氧、水、热、空气污染物的化学作用以及风、沙、波、热胀冷缩的机械作用分子量急聚下降，力学性能持续削弱继而进一步自行粉化融入土壤。在土壤内受酶的氧化、水解、昆虫活动、土壤干湿变化促进分子量不断下降，其自氧化剂同土壤金属盐接触形成过氧化物能够打断可降解薄膜中PE的中间链段，产生易于被微生物摄取的低分子链的羧酸，从而被降解。

采用本发明制作农膜产品可以解决日益严重的石油资源的取代问题。目前全国每年用于农膜等材料上的聚烯烃材料数以千万吨计，都是石油产品裂解制得的。如果采用本发明，将淀粉基用于农膜材料，在石油价格不断攀升之际，每年将为国家节省大量的石油资源。

本发明降解性能优良、降解完全、对环境无污染、无毒性、工艺简单、成本低，使用性能优越。

本发明中一种农膜用生物降解树脂的生产方法所采用的技术方案为：首先、按照上述重量配比准备原料；然后将淀粉、硬脂酸、树脂、PE、乙烯丙烯酸共聚物、促进剂混合，搅拌均匀，在搅拌过程中加入助剂、搅拌均匀后得到混合料；接着，将上述混合均匀的原料放入造粒机中进行混炼、熔融、挤出、冷却后切粒，得到可生物降解树脂颗粒；最后，将颗粒进行计量、包装和检验，得到成品。

上述生产方法中，所述的造粒机中采用了双螺杆挤出机。其中所述的各原料的混合过程需要经高速混合机搅拌完成。所述混合料搅拌均匀后，造粒过程需在互相啮合的同向双螺杆挤出机中进行。当熔融物料从挤出机模头的出料孔挤出时，挤出的条料需经水槽水冷却，再经风机风干，最后将条料送入切粒机组切粒。

所制粒料的粒度在￠2-3mm，粒料的长度在3-4mm，表面为微黄色的圆柱形颗粒。

所述的条料冷却过程水温应保持在20℃左右；

本发明的农膜用生物降解树脂的生产方法的优点是工艺简单，采用一步法把各种原料混合，通过双螺杆挤出机造粒，所制树脂，可在任何塑料成型设备上加工成制成品，且淀粉不需改性直接作原料，使加工过程工序减少了许多环节，效益提高了。原料采用农业高产作物可再生资源玉米制造的玉米淀粉作为本发明的主要原材料，节省了大量的石油资源，作为农业大国，解决了农产品的出路，同时增加了农产品的附加值，有利于农业的发展。利用乙烯丙烯酸共聚物对淀粉基及PE、树脂进行改性、接枝，分子链重组达到可被微生物最终分解成二氧碳和水不留下任何残留物，消除了大量塑料制品因不能分解废弃后造成的“白色污染”给人类带来的危害。

具体实施方式：

本发明配方及生产方法如下：

一、按照下面重量份数配比准备原料：

淀粉                40-60份

硬脂酸              0.2-0.5份

助剂                9-14份

树脂                10-14份

PE                  12-20份

促进剂              1-3份

乙烯丙烯酸共聚物    8-10份

其中，淀粉采用农业高产作物玉米可再生资源制造的工业一级淀粉。助剂采用工业白油、甘油、山梨醇、聚乙二醇配制，各成分配比为工业白油∶甘油∶山梨醇∶聚乙二醇＝2∶7∶3∶2。促进剂其成份含：降解光敏剂、生物降解促进剂、稳定剂、氧化剂、生物诱发剂。

二、将玉米淀粉、硬脂酸、树脂、PE、乙烯丙烯酸共聚物和促进剂加入到高速混合机内，搅拌1分钟，然后缓慢的加入已制备完的助剂，开启高速运行2分钟以后转为低速运行30秒，使得物料在里面能够充分的搅拌均匀。

三、各种物料的混炼、熔融在互相啮合的双螺杆挤出机中进行，具体过程是：将同向旋转，互相啮合的ZSK-58双螺杆挤出机机筒预热，第一区155℃；第二区170℃；第三区170℃；第四区170℃；第五区160℃；第六区155℃。当预热温度达到后，启动主调速电机，将螺杆转速调整至250-300rpm/min。设定混合喂料机的喂料频率，向双螺杆挤出机喂料；当熔融条料从模头出料孔挤出后，引入水槽进行水冷；再牵引至风机传输箱进行风冷，直至切粒机切制成粒度在￠2-3mm，长度在3-4mm，的圆柱形颗粒。上述生产过程中，在造粒时切刀的转速应根据要求切制成所需的长度设定。

四、将颗粒进行计量、包装和检验。由于可生物降解树脂具有吸湿的特性，在进行产品包装时应排出包装袋内的空气，内袋采用PE热合密封，外袋选用纸塑复合袋进行缝合防潮包装，生产过程中应对树脂的水份、融体指数等相应的技术指标进行控制、检测，经检验合格后包装计量，按25公斤每袋进行包装，出具检验报告方可销售。

本发明对设备的要求不高，混料过程只需一台高速混合机把各种物料搅拌均匀即可。可生物降解树脂的生产，在国产机电一体的双螺杆挤出机上就可以完成，只需5分钟就可以完成复杂的加工过程，制成合格的生物降解树脂。设备投资较小，所用能耗较低。

本发明制造加工成农膜的工艺：

该生产工艺可在上述生产方法后增加一个工序即可，工艺简单，具体过程是：将L/D≥28∶1的吹膜机及流延机组进行预热，以吹膜机组为例，温度设置为：

第一区  第二区  第三区  第四区  第五区  第六区

120℃   140℃   150℃   150℃   140℃   135℃

当各区温度达到设定的温度后，加入造粒机制作的树脂颗粒料，启动主电机，调节吹膜机中螺杆转速至300-450rpm/min，当熔融物料从模口出来后，开启气泵充气至所需的尺寸，启动牵引辊，调节牵引速度，正常后开启收卷机组收卷吹制的薄膜即可。

下面结合实例进一步描述本发明

实例：

1、依次称取40公斤玉米淀粉、0.2公斤的硬脂酸、14公斤的树脂、10公斤的乙烯丙烯酸共聚物、20公斤的PE和1公斤的促进剂，加入到200L的高速混合机内，然后开启搅拌电机搅拌1分钟。

2、称取14公斤的助剂缓慢的加入到运行中的高速混合机内，开启低速转高速运行按钮使得物料在里面能够充分的搅拌均匀，2分钟以后转为低速运行30秒，开启放料口放料到装料容器内以备生产树脂用。

3、合上ZSK-58双螺杆挤出机电源，开启挤出机预热开关，给双螺杆挤出机加热，将温控仪表温度设定为：第一区155℃；第二区170℃；第三区170℃；第四区170℃；第五区160℃；第六区155℃，加热时间为1.5小时，待温度达到后启动主电机螺杆调节开关将转速调整至300rpm/min；设定好喂料机的喂料频率；启动混合喂料机向ZSK-58双螺杆挤出机喂料。

4、当熔融状态物从模头的出料孔挤出时，成条状；将条料引入水槽内水冷；然后牵引至风机传输箱进行风冷；到达切粒机时将条料送入切粒机内，调切切刀的速度，切制成所需要的长度；全部正常后，对树脂进行检测。

5、切制的圆柱形颗粒断面呈白色，表面为微黄色；将颗粒装入外袋为纸塑复合袋；内袋为PE的内胶袋内，计量25公斤/袋；排出内外袋里的空气，PE内胶袋进行热合，外袋缝合；堆放。产品出厂时出具检测报告。

Claims (8)

1、一种农膜用生物降解树脂，其特征在于：其生产原料包括：淀粉、硬脂酸、树脂、助剂、乙烯丙烯酸共聚物、PE、促进剂，其中所述各成份的重量份数配比为：

淀粉                40-60份

硬脂酸              0.2-0.5份

助剂                9-14份

树脂                10-14份

PE                  12-20份

促进剂              1-3份

乙烯丙烯酸共聚物    8-10份

2、根据权利要求1所述的一种农膜用生物降解树脂，其特征在于：所述淀粉采用农业高产作物玉米可再生资源制造的工业一级淀粉。

3、根据权利要求1所述的一种农膜用生物降解树脂，其特征在于：所述的助剂采用工业白油、甘油、山梨醇、聚乙二醇配制，各成分配比为工业白油∶甘油∶山梨醇∶聚乙二醇＝2∶7∶3∶2。

4、根据权利要求1-3中任意一条所述的一种农膜用生物降解树脂，其特征在于：所述的促进剂其成份含：降解光敏剂、生物降解促进剂、稳定剂、氧化剂、生物诱发剂。

5、一种农膜用生物降解树脂的生产方法，其特征在于：该生产方法包括以下步骤：

一、按照下面重量份数配比准备原料：

淀粉                40-60份

硬脂酸              0.2-0.5份

助剂                9-14份

树脂                10-14份

PE                  12-20份

促进剂              1-3份

乙烯丙烯酸共聚物    8-10份

二、将玉米淀粉、硬脂酸、树脂、PE、乙烯丙烯酸共聚物和促进剂加入到高速混合机内，搅拌至少1分钟，然后缓慢加入已制备完的助剂，并充分搅拌、混合均匀；

三、将上述混合均匀的原料放入造粒机中进行混炼、熔融、挤出、冷却后切粒，得到可生物降解树脂颗粒；

四、将颗粒进行计量、包装和检验。

6、根据权利要求5所述的一种农膜用生物降解树脂的生产方法，其特征在于：所述的造粒机中采用了双螺杆挤出机。

7、根据权利要求5所述的一种农膜用生物降解树脂的生产方法，其特征在于：所述的造粒机中采用水冷方式冷却挤出的熔融条料，其中，水槽冷却水温度应保持在20℃。

8、根据权利要求5所述的一种农膜用生物降解树脂的生产方法，其特征在于：所述的可生物降解树脂颗粒规格为：粒度在￠2-3mm，长度在3-4mm，圆柱形颗粒。