CN105218925A - 一种可控降解的石塑环保袋及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可控降解的石塑环保袋，其按重量份计包括以下组分：重质碳酸钙50～65份，钛酸酯偶联剂0.25～1.3份、聚乙烯35～50份、弹性体1.75～7.5份、光降解剂0.1～0.5份、降解诱导期调节剂0.5～2份。本发明还公开所述可控降解的石塑环保袋的生产工艺。本发明的有益效果是：本发明的石塑环保袋碳酸钙含量达到50％以上且强度及柔韧性好、能够满足使用要求，且集多种降解技术，降解周期可控、成本低。

Description

一种可控降解的石塑环保袋及其制备工艺

技术领域

本发明涉及环保袋技术领域，具体涉及一种可控降解的石塑环保袋及其制备工艺。

背景技术

塑料垃圾袋在人们的日常生活中几乎不可或缺，生活中，超市购物、菜市场买菜或者在其它形式的购物，常常会用塑料袋来装放物品。大量的在购物塑料袋用完后变成生活垃圾被丢弃。而现有的塑料垃圾袋的主要成分是聚乙烯，聚乙烯在自然环境中难以降解，造成严重的“白色污染”；同时，现有的塑料垃圾袋由于聚乙烯的含量极高，造成成本高。

为了降低塑料垃圾袋的成本，传统的方法用碳酸钙母料作为填充料使用，制成的成品中填充比例较低，一般不超过20％，无机粉体在最终制品中的含量较低。无机粉体填充改性塑料近几年来获得长足的发展，无机粉体填充改性塑料在降低塑料制品的成本上是无可争议的，在降低成本的同时，如何保证制品的性能或如何赋予制品新的功能方面仍有许多工作可作。纳米碳酸钙作为廉价的纳米材料，用作塑料填料具有增韧、补强的作用。可以提高塑料的弯曲强度和弯曲弹性模量，热变形温度和尺寸稳定性。目前纳米碳酸钙应用技术最成熟的行业就是塑料工业。在发达国家，纳米级碳酸钙已在中高档高分子材料和制品中得到普遍使用，预计未来五年将以7％的速率增长。

降解塑料垃圾袋是适应社会对于环境保护的需要而产生的一种新型环保袋，主要原料为降解母粒与塑料混合生产而成。降解是利用自然界中的微生物对环保袋侵蚀或者是利用太阳光氧化作用而达到降解。目前市场上的塑料垃圾袋仍然为非降解袋，而可降解环保袋主要是以生物降解膜为主。由于生物降解膜成本很高，市场接受程度不高，而目前所谓的生物降解环保袋主要是以LLDPE、LDPE以及生物降解母料生产的，其中生物降解母料含量在30％左右，主要组分仍然是聚乙烯。因此，在满足使用性能的前提下，尽可能的提高碳酸钙的填充量，对于降低生产成本，以及降低环境污染，提高聚乙烯制品的降解性能等方面具有重要意义。同时将多种降解技术应用于同一种材料，并将延长降解期的助剂加入到材料中，研制出一种可控光降解的环保袋替代现有使用量巨大的塑料垃圾袋，市场前景可观。

发明内容

本发明的目的之一针对以上所述现有技术存在的不足，提供一种碳酸钙含量达到50％以上且强度及柔韧性好、能够满足使用要求的石塑环保袋，且集多种降解技术，降解周期可控、成本低。

为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种可控降解的石塑环保袋，其按重量份计包括以下组分：重质碳酸钙50～65份，钛酸酯偶联剂0.25～1.3份、聚乙烯35～50份、弹性体1.75～7.5份、光降解剂0.1～0.5份、降解诱导期调节剂0.5～2份。

优选地，为了提高环保袋的力学性能，所述聚乙烯为高密度聚乙烯和线型低密度聚乙烯两种混合。

优选地，为了环保袋的拉伸强度，所述高密度聚乙烯与线型低密度聚乙烯的质量比为5：1。LLDPE的流动性、韧性以及柔性比HDPE好，在HDPE中混入LLDPE能够明显提高断裂伸长率，能够改善加工性能。但当LLDPE用量继续增加，串晶形态则会出现更多非取向方向上的扰动片晶微区，这又会不利于拉伸强度的提高。

优选地，所述降解诱导期调节剂为紫外光吸收剂UV531、紫外光吸收剂UV328及纳米二氧化钛中的一种或两种以上混合。

优选地，所述光降解剂为硬脂酸铁、硬脂酸铈、硬脂酸钙中的一种或两种以上混合。

优选地，为了提高环保袋的力学性能，所述重质碳酸钙的粒度为800～1500目，高于800目的碳酸钙所制得的环保袋手感较为光滑，而2500目的碳酸钙容易团聚，导致分散性不好，所制得的产品力学性能较1500目时有所降低。

优选地，所述弹性体为EVA、SBS、EPDM、EPR中的一种或两种以上混合。

优选地，所述弹性体的用量为聚乙烯质量的10％。随着弹性体的增加，熔融指数会先减小后增加，制得产品的拉伸强度会随之略微降低，而断裂伸长率会随之增加，综合考虑弹性体的添加对产品力学性能的影响，弹性体的用量为聚乙烯质量分数的10％时最优。

本发明的另一目的在于提供上述石塑环保袋的制备方法，其包括以下步骤：

1)将重质碳酸钙粉碎至粒度为800～1500目，并且干燥至含水量低于1％；

2)将粉碎后的重质碳酸钙与钛酸脂偶联剂加入到高速搅拌混合机中，混合5～20分钟；

3)再往高速搅拌混合机中加入高密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯、弹性体、光降解剂和降解诱导期调节剂混合5～20分钟；

4)步骤3)混合后的原料加入到吹膜机中吹膜，吹膜机的料桶温度为145～155℃，模口温度为160℃，吹胀比为2～4；

5)用分切机对膜卷进行分切；

6)通过彩印机在薄膜上打印图案；

7)用切膜机将薄膜切成袋子规格方形块；

8)在三边制袋机上将二层透明袋子规格方形块缝合成一边敞开的内套袋。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的石塑环保袋在力学性能满足使用要求的前提下大大降低了成本：由于大量的重质碳酸钙取代了聚乙烯，减少了聚乙烯的用量，一方面降低原材料成本，另一方面降低了产品的降解难度。

2、本发明的石塑环保袋的降解周期是可控的，配方中光降解剂及降解诱导期调节剂的配合使用，可以根据使用目的控制产品的降解周期，在自然遗弃、垃圾填埋、集中焚烧等多种处理环境中均能实现快速降解功能，从原料角度根本解决了白色污染问题。

3、本发明的石塑环保袋力学性能优异：发明人通过研究发现了重质碳酸填充量对产品力学性能的影响规律、重质碳酸钙的粒度对产品的力学性能的影响规律、弹性体对树脂基体的影响规律，从而设计出综合力学性能高的配方，降低成本的同时保持优异的力学性能。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明进行详细的说明。

实施例1碳酸钙目数对聚乙烯环保袋的影响

为了研究不同目数的重质碳酸钙对改性聚乙烯母粒吹膜后的不同影响，固定固定高密度聚乙烯(HDPE)与重质碳酸钙质量分数比例为1：1，钛酸酯偶联剂用量为碳酸钙质量分数的1％，选用不同目数的重质碳酸钙。实验结果如表1所示。

表1不同目数碳酸钙对熔融指数及力学性能的影响

由表1可知，随着碳酸钙目数的增加，所制得的填充共混母粒的熔融指数也随之增加；而制得的薄膜的力学性能则随之目数的增加，出现先增加后减小的现象，用1500目的重质碳酸钙填充改性得到的聚乙烯薄膜的拉伸强度与断裂伸长率均有最大值。用800目的碳酸钙填充的薄膜表面手感较粗糙，高于800的碳酸钙所制得的薄膜手感则较光滑，由于2500目的碳酸钙容易团聚，导致分散性不好，故所制得的薄膜力学性能较1500目时有所降低。所以，选用1500目的重质碳酸钙能够制得较好的填充改性聚乙烯环保袋。

实施例2碳酸钙的不同填充量对聚乙烯环保袋的影响

为了研究碳酸钙的不同填充量对聚乙烯吹膜后的不同影响，改变碳酸钙(重钙，1500目)的填充量来填充改性高密度聚乙烯，偶联剂的用量均为碳酸钙质量分数的1％。实验结果如表2所示。

表2不同目数碳酸钙对熔融指数及力学性能的影响

本实验制得不同碳酸钙含量的聚乙烯环保袋，其中碳酸钙质量分数在60％及以下时，能够正常制得聚乙烯环保袋，当碳酸钙填充量为65％时，环保袋表面出现细小的泡孔，当碳酸钙填充量为70％时，不能正常制成环保袋。

由表2可知，随着碳酸钙填充量的增加，制得的碳酸钙/聚乙烯共混物的熔融指数随之减小，制得的环保袋的拉伸强度与断裂伸长率也随之降低。其中，碳酸钙填充量为65％时，由于环保袋表面有大量泡孔，导致其力学性能骤降，碳酸钙含量超过65％时，制得的碳酸钙/聚乙烯共混物的熔融指数也大幅下降，不易成型加工。所以，重质碳酸钙填充量为60％是制得高填充聚乙烯环保袋的最佳填充量。

实施例3

一种可控降解的石塑环保袋，其按重量份计包括以下组分：重质碳酸钙60份，钛酸酯偶联剂0.6份、聚乙烯40份、弹性体4份、光降解剂0.2份、降解诱导期调节剂0.5份。

所述重质碳酸钙为1500目重质碳酸钙。

所述聚乙烯为33份高密度聚乙烯和7份线型低密度聚乙烯混合。

所述弹性体为SBS弹性体。

所述光降解剂为硬脂酸铁。

所述降解诱导期调节剂为紫外光吸收剂UV328。

上述可控降解的石塑环保袋的制备方法包括以下步骤：

1)将重质碳酸钙粉碎至粒度为1500目，并且干燥至含水量低于1％；

2)将粉碎后的重质碳酸钙与钛酸脂偶联剂加入到高速搅拌混合机中，混合5～20分钟；

3)再往高速搅拌混合机中加入高密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯、SBS弹性体、硬脂酸铁和紫外光吸收剂UV328混合5～20分钟；

4)步骤3)混合后的原料加入到吹膜机中吹膜，吹膜机的料桶温度为145～155℃，模口温度为160℃，吹胀比为2～4；

5)用分切机对膜卷进行分切；

6)通过彩印机在薄膜上打印图案；

7)用切膜机将薄膜切成袋子规格方形块；

8)在三边制袋机上将二层透明袋子规格方形块缝合成一边敞开的内套袋。

产品按照GB/T21661-2008《塑料购物袋》的标准检测，封合强度为8.8N/15mm,符合标准要求；自由跌落试验，试样均无破裂；提吊试验，袋体及提带处无破裂；落镖冲击试验，试样无破裂。

实施例4

一种可控降解的石塑环保袋，其按重量份计包括以下组分：重质碳酸钙65份，钛酸酯偶联剂1.3份、聚乙烯50份、弹性体1.75份、光降解剂0.5份、降解诱导期调节剂2份。

所述重质碳酸钙为1500目重质碳酸钙。

所述聚乙烯为41份高密度聚乙烯和9份线型低密度聚乙烯混合。

所述弹性体为SBS弹性体。

所述光降解剂为硬脂酸钙。

所述降解诱导期调节剂为紫外光吸收剂UV328及纳米二氧化钛混合。

上述可控降解的石塑环保袋的制备方法包括以下步骤：

1)将重质碳酸钙粉碎至粒度为1500目，并且干燥至含水量低于1％；

2)将粉碎后的重质碳酸钙与钛酸脂偶联剂加入到高速搅拌混合机中，混合5～20分钟；

3)再往高速搅拌混合机中加入高密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯、SBS弹性体、硬脂酸钙和紫外光吸收剂UV328及纳米二氧化钛混合5～20分钟；

4)步骤3)混合后的原料加入到吹膜机中吹膜，吹膜机的料桶温度为145～155℃，模口温度为160℃，吹胀比为2～4；

5)用分切机对膜卷进行分切；

6)通过彩印机在薄膜上打印图案；

7)用切膜机将薄膜切成袋子规格方形块；

8)在三边制袋机上将二层透明袋子规格方形块缝合成一边敞开的内套袋。

产品按照GB/T21661-2008《塑料购物袋》的标准检测，封合强度为8.7N/15mm,符合标准要求；自由跌落试验，试样均无破裂；提吊试验，袋体及提带处无破裂；落镖冲击试验，试样无破裂。

实施例5

一种可控降解的石塑环保袋，其按重量份计包括以下组分：重质碳酸钙50份，钛酸酯偶联剂0.25份、聚乙烯35份、弹性体1.75份、光降解剂0.1份、降解诱导期调节剂1份。

所述重质碳酸钙为1500目重质碳酸钙。

所述聚乙烯为29份高密度聚乙烯和6份线型低密度聚乙烯混合。

所述弹性体为SBS弹性体。

所述光降解剂为硬脂酸铁。

所述降解诱导期调节剂为紫外光吸收剂UV531。

上述可控降解的石塑环保袋的制备方法包括以下步骤：

1)将重质碳酸钙粉碎至粒度为1500目，并且干燥至含水量低于1％；

2)将粉碎后的重质碳酸钙与钛酸脂偶联剂加入到高速搅拌混合机中，混合5～20分钟；

3)再往高速搅拌混合机中加入高密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯、SBS弹性体、硬脂酸铁和紫外光吸收剂UV531混合5～20分钟；

4)步骤3)混合后的原料加入到吹膜机中吹膜，吹膜机的料桶温度为145～155℃，模口温度为160℃，吹胀比为2～4；

5)用分切机对膜卷进行分切；

6)通过彩印机在薄膜上打印图案；

7)用切膜机将薄膜切成袋子规格方形块；

8)在三边制袋机上将二层透明袋子规格方形块缝合成一边敞开的内套袋。

产品按照GB/T21661-2008《塑料购物袋》的标准检测，封合强度为8.9N/15mm,符合标准要求；自由跌落试验，试样均无破裂；提吊试验，袋体及提带处无破裂；落镖冲击试验，试样无破裂。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种可控降解的石塑环保袋，其特征在于，按重量份计包括以下组分：重质碳酸钙50～65份，钛酸酯偶联剂0.25～1.3份、聚乙烯35～50份、弹性体1.75～7.5份、光降解剂0.1～0.5份、降解诱导期调节剂0.5～2份。

2.如权利要求1所述的可控降解的石塑环保袋，其特征在于：所述聚乙烯为高密度聚乙烯和线型低密度聚乙烯两种混合。

3.如权利要求2所述的可控降解的石塑环保袋，其特征在于：所述高密度聚乙烯与线型低密度聚乙烯的质量比为5：1。

4.如权利要求1所述的可控降解的石塑环保袋，其特征在于：所述降解诱导期调节剂为紫外光吸收剂UV531、紫外光吸收剂UV328及纳米二氧化钛中的一种或两种以上混合。

5.如权利要求1所述的可控降解的石塑环保袋，其特征在于：所述光降解剂为硬脂酸铁、硬脂酸铈、硬脂酸钙中的一种或两种以上混合。

6.如权利要求1所述的可控降解的石塑环保袋，其特征在于：所述重质碳酸钙的粒度为800～1500目。

7.如权利要求1所述的可控降解的石塑环保袋，其特征在于：所述弹性体为EVA、SBS、EPDM、EPR中的一种或两种以上混合。

8.如权利要求1所述的可控降解的石塑环保袋，其特征在于：所述弹性体的用量为聚乙烯质量的10％。

9.一种权利要求1至8任意一项所述的可控降解的石塑环保袋的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将重质碳酸钙粉碎至粒度为800～1500目，并且干燥至含水量低于1％；

2)将粉碎后的重质碳酸钙与钛酸脂偶联剂加入到高速搅拌混合机中，混合5～20分钟；

3)再往高速搅拌混合机中加入高密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯、弹性体、光降解剂和降解诱导期调节剂混合5～20分钟；

4)步骤3)混合后的原料加入到吹膜机中吹膜，吹膜机的料桶温度为145～155℃，模口温度为160℃，吹胀比为2～4；

5)用分切机对膜卷进行分切；

6)通过彩印机在薄膜上打印图案；

7)用切膜机将薄膜切成袋子规格方形块；

8)在三边制袋机上将二层透明袋子规格方形块缝合成一边敞开的内套袋。