CN105860460A - 一种可生物降解的聚酯购物袋及其制备方法 - Google Patents

一种可生物降解的聚酯购物袋及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种可生物降解的聚酯购物袋及其制备方法，将基础聚酯与改性的填料、任选的一种或多种抗氧剂、任选的一种或多种紫外线吸收剂、任选的一种或多种润滑剂、经过高混机搅拌均匀后，通过吹膜机进行吹制，得到可生物降解的聚酯购物袋。改性的填料为采用溶胶凝胶方法二氧化硅包覆的碳酸钙和丁腈橡胶粉末。所制备的购物袋厚度0.015～0.020mm，耗材料少，综合使用成本较低，力学性能优异。

Description

一种可生物降解的聚酯购物袋及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种可生物降解的聚酯购物袋及其制备方法。
背景技术
购物袋是人们外出购物的必备物品。目前市场上可用的购物袋主要有：塑料购物袋、无纺布购物袋、纸类购物袋、棉麻购物袋等。其中塑料购物袋是最为常用的，但其任过渡依赖于石化资源，对环境的污染最大。因此，大力推广使用可降解的塑料，这是解决“白色污染”问题的有效途径。
目前有光降解、热降解、生物降解等几种降解材料的制造技术。从降解途径来看，生物降解的可行性较高，是目前研究的热点。生物降解性与力学性能的兼顾问题是现有技术普遍存在的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供了一种可生物降解的聚酯购物袋及其制备方法，包括以下步骤：将基础聚酯(A)与改性的填料(B)、任选的一种或多种抗氧剂(C)、任选的一种或多种紫外线吸收剂(D)、任选的一种或多种润滑剂(E)、经过高混机搅拌均匀后，通过吹膜机进行吹制，得到可生物降解的聚酯购物袋。
其中成分(B)改性的填料的制备方法如下：
(1)将碳酸钙分散于去离子水中，超声下搅拌均匀；
(2)将步骤(1)得到的分散液、氨水、硅酸乙酯、无水乙醇、去离子水按照20∶5∶10∶10∶5的体积比混合，室温下搅拌均匀，获得混合溶液；将混合溶液静置至自然干燥，获得固态混合物，将固态混合物加热至100-150℃并保持1-2小时，获得复合物，将复合物研磨成粉末得到二氧化硅包覆碳酸钙粉末a；
(3)将超细丁腈橡胶粉末分散于去离子水，超声下分散均匀；
(4)在反应器中，首先使用3-氨基丙基三甲氧基硅烷APTMS，无水乙醇，浓盐酸，去离子水为原料，将APTMS与无水乙醇以一定体积比混合，常温下进行磁力搅拌；将反应器放入加热水浴磁力搅拌机中，边搅拌边滴加去离子水盐酸溶液，制成SiO2溶胶待用；
(5)将步骤(4)制备得到的溶胶加入步骤(3)得到的分散液中，并进行磁力搅拌1h，静置干燥后得到固态物，将固态混合物加热至100-150℃并保持1-2小时，获得复合物，将复合物研磨成粉末得到二氧化硅包覆丁腈橡胶粉末b；
(6)将粉末a与粉末b混拌均匀得到改性的填料。
具体地，所述基础聚酯(A)为芳香族二羧酸或其酸酐以及脂肪族二羧酸或其酸酐与脂肪族二元醇缩聚得到的共聚酯。所述聚酯的数均分子量为10,000～80,000g/mol，分子量分布为1.0～2.5。
所得购物袋的厚度为0.015～0.020mm；公称承重不低于9kg，封合强度不低于15.0N/15mm。
现有技术中无机填料通常可以选自滑石粉、珍珠粉、氧化硅、氧化铝、氢氧化镁、贝壳粉、碳酸钙、蒙脱土、高岭土、粘土、硫酸钡、硅灰石中的一种或多种；然而经过大量实验发现，上述无机填料所能达到的改善力学性能的范围有限；配合使用往往比单独使用一种更能提高力学性能。但是，这种改善也是有限的。从兼顾力学性能和可生物降解性的角度考虑，本发明的申请人发现可以对无机填料进行二氧化硅包覆，从而达到上述目的。从提高分散性的成本角度考虑，可以使用溶胶-凝胶法对填料进行二氧化硅包覆。从力学性能的稳定性和最佳性考虑，碳酸钙和粉末丁腈橡胶配合使用。从碳酸钙和粉末丁腈橡胶的结构而言，两者采用不同的包覆工艺，碳酸钙与二氧化硅同属于无机物质，可以采用同步包覆方法。而粉末丁腈橡胶为有机物质，实践证明采用先制备溶胶然后再将溶胶加入丁腈橡胶分散液中进行包覆，这样才能达到协同提高力学性能的效果。进一步的，实验发现，分别包覆然后再混合的力学性能优于先混合再同步包覆的结果。
所述抗氧剂(C)选自Irganox、抗氧剂1010、1076、168、622、215、B215、B561、BHT、T502、DSTOP、维生素E中的一种或多种。
所述紫外线吸收剂(D)选自UV-P、UV-O、UV-531、UV-9、UV-327、UV-329、UV-326、UV-328中的一种或多种。
所述润滑剂(E)选自芥酸酰胺、EBS中的一种或两种。
在本发明中，改性的填料起到改善产品表面质量和光泽度以及提高机械强度的效果。优选利用丁腈橡胶粉末和碳酸钙粉末的粒径大小为0.01um以下，改性后的粉末粒径为0.02um以下，过大会影响产品的光泽度和表面质量，以及力学性能。优选相对于100重量的基础聚酯树脂，使用2-8重量份的上述改性填料，更加优选3-5份，从提高机械强度的角度考虑，最为优选地，粉末a与粉末b的质量比为1∶1。
与现有技术相比本发明具有以下明显的优势：
1、本发明所制备的购物袋厚度0.015～0.020mm，耗材料少，综合使用成本较低；
2、本发明所制备的购物袋力学性能优异，优于GB/T21661-2008塑料购物袋的力学性能要求；
3、本发明所制备的购物袋具有良好的生物降解性能且降解速率可控，根据‘GB/T19277.1-2011受控堆肥条件下材料最终需氧生物分解和崩解能力的测定采用测定释放的二氧化碳的方法’测试方法测试120天内降解成二氧化碳和水的降解率达50％以上。本发明所制备的购物袋消除了白色污染，改善城市景观环境。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
以对苯二甲酸，1，4-丁二醇、己二酸为主要单体得到的共聚酯P1。色泽和透明性能良好，杂质较少，用GPC法测定其分子量Mn为8.0万，Mw为28.0万，分子量分布为3.5。
实施例1
在高混机中将10Kg共聚酯P1，0.03Kg抗氧剂1010、0.5Kg的改性填料、0.15Kg的UV-326、0.05Kg的润滑剂EBS进行混合均匀，然后通过吹膜机中进行吹制得到生物降解购物袋1。
其中改性填料的制备工艺：
(1)将碳酸钙分散于去离子水中，超声下搅拌均匀；
(2)将步骤(1)得到的分散液、氨水、硅酸乙酯、无水乙醇、去离子水按照20∶5∶10∶10∶5的体积比混合，室温下搅拌均匀，获得混合溶液；将混合溶液静置至自然干燥，获得固态混合物，将固态混合物加热至150℃并保持1.5小时，获得复合物，将复合物研磨成粉末得到二氧化硅包覆碳酸钙粉末a；
(3)将超细丁腈橡胶粉末分散于去离子水，超声下分散均匀；
(4)在反应器中，首先使用3-氨基丙基三甲氧基硅烷APTMS，无水乙醇，浓盐酸，去离子水为原料，将APTMS与无水乙醇以一定体积比混合，常温下进行磁力搅拌；将反应器放入加热水浴磁力搅拌机中，边搅拌边滴加去离子水盐酸溶液，制成SiO2溶胶待用；
(5)将步骤(4)制备得到的溶胶加入步骤(3)得到的分散液中，并进行磁力搅拌1h，静置干燥后得到固态物，将固态混合物加热至150℃并保持2小时，获得复合物，将复合物研磨成粉末得到二氧化硅包覆丁腈橡胶粉末b；
(6)将粉末a与粉末b按照质量比1∶1混拌均匀得到改性的填料。
透光度和柔韧性良好，根据GB/T21661-2008塑料购物袋’的技术标准进行检测结果如下：提吊试验：3个袋均无破裂、跌落试验：3个袋均无破裂、漏水性：3个袋均不漏水、公称承重9.7Kg，封合强度16.6N/15mm。
根据GB/T19277.1-2011受控堆肥条件下材料最终需氧生物分解和崩解能力的测定。采用测定释放的二氧化碳的方法的测试方法测试聚合物的生物分解百分率。测试结果如下：
实施例2
采用0.3Kg的改性填料，其它同实施例1。结果发现力学性能和生物降解性能与实施例1基本相同。
实施例3
采用0.2Kg的改性填料，其它同实施例1。结果发现生物降解性能与实施例1基本相同。公称承重9.4Kg，封合强度15.3N/15mm
实施例4
采用0.8Kg的改性填料，其它同实施例1。结果发现生物降解性能与实施例1基本相同。
公称承重9.1kg，封合强度15.5N/15mm。
实施例5：
粉末a与粉末b按照质量比1∶2混拌均匀得到改性的填料，其它同实施例1。公称承重9.3kg，封合强度16.1N/15mm。
实施例6：
粉末a与粉末b按照质量比2∶1混拌均匀得到改性的填料，其它同实施例1。公称承重9.4kg，封合强度16.3N/15mm。
比较例1：
填料未改性，其它同实施例1。
力学性能：公称承重7.5kg，封合强度9N/15mm。
比较例2：
将碳酸钙和丁腈橡胶粉末均采用粉末a的改性方法进行改性，其它同实施例1。
力学性能：提吊试验：3个袋均无破裂、跌落试验：3个袋均无破裂、漏水性：3个袋均不漏水、公称承重8.5kg，封合强度11N/15mm。
比较例3：
将碳酸钙和丁腈橡胶粉末均采用粉末b的改性方法进行改性，其它同实施例1。
力学性能：提吊试验：3个袋均无破裂、跌落试验：3个袋均无破裂、漏水性：3个袋均不漏水、公称承重8.8kg，封合强度10.5N/15mm。
比较例4：
将碳酸钙替换为氢氧化镁，其它同实施例1。
公称承重8.9kg，封合强度13.5N/15mm。
比较例5：
将丁腈橡胶粉末替换为MBS粉末，其它同实施1。公称承重8.9kg，封合强度13.9N/15mm。比较例6：
将碳酸钙替换为蒙脱土，其它同实施例1。
公称承重8.9kg，封合强度13.0N/15mm。
比较例7：
将碳酸钙替换为硅灰石，其它同实施例1。
公称承重8.9kg，封合强度13.2N/15mm。
从实施例1与比较例1的比较可见，加入改性的填料可以大幅度提高产品的机械强度。
实施例1与比较例2-3的比较可见，填料的改性方法对产品的机械强度影响较大。实施例1与比较例4-7的比较可见，填料的选择对最终产品的机械强度有重要影响。
从实施例1-4的比较可见，优选地，相对于100重量份的基础聚酯树脂，加入2-8重量的改性填料，更加优选3-5重量份。实施例1，5-6的比较可见，粉末a与粉末b的质量比优选为1∶1。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种可生物降解的聚酯购物袋，其由基础聚酯(A)、改性的填料(B)、任选的一种或多种抗氧剂(C)、任选的一种或多种紫外线吸收剂(D)和任选的一种或多种润滑剂(E)制成；其特征在于：改性的填料(B)的制备方法如下：
(1)将碳酸钙分散于去离子水中，超声下搅拌均匀；
(2)将步骤(1)得到的分散液、氨水、硅酸乙酯、无水乙醇、去离子水按照20∶5∶10∶10∶5的体积比混合，室温下搅拌均匀，获得混合溶液；将混合溶液静置至自然干燥，获得固态混合物，将固态混合物加热至100-150℃并保持1-2小时，获得复合物，将复合物研磨成粉末得到二氧化硅包覆碳酸钙粉末a；
(3)将丁腈橡胶粉末分散于去离子水，超声下分散均匀；
(4)在反应器中，首先使用3-氨基丙基三甲氧基硅烷APTMS，无水乙醇，浓盐酸，去离子水为原料，将APTMS与无水乙醇以一定体积比混合，常温下进行磁力搅拌；将反应器放入加热水浴磁力搅拌机中，边搅拌边滴加去离子水盐酸溶液，制成SiO2溶胶待用；
(5)将步骤(4)制备得到的溶胶加入步骤(3)得到的分散液中，并进行磁力搅拌1h，静置干燥后得到固态物，将固态混合物加热至100-150℃并保持1-2小时，获得复合物，将复合物研磨成粉末得到二氧化硅包覆丁腈橡胶粉末b；
(6)将粉末a与粉末b混拌均匀得到改性的填料。
2.一种可生物降解的聚酯购物袋的制备方法，包括以下步骤：将基础聚酯(A)与改性的填料(B)、任选的一种或多种抗氧剂(C)、任选的一种或多种紫外线吸收剂(D)、任选的一种或多种润滑剂(E)、经过高混机搅拌均匀后，通过吹膜机进行吹制，得到可生物降解的聚酯购物袋。其中成分(B)改性的填料的制备方法如下：
(1)将碳酸钙分散于去离子水中，超声下搅拌均匀；
(2)将步骤(1)得到的分散液、氨水、硅酸乙酯、无水乙醇、去离子水按照20∶5∶10∶10∶5的体积比混合，室温下搅拌均匀，获得混合溶液；将混合溶液静置至自然干燥，获得固态混合物，将固态混合物加热至100-150℃并保持1-2小时，获得复合物，将复合物研磨成粉末得到二氧化硅包覆碳酸钙粉末a；
(3)将丁腈橡胶粉末分散于去离子水，超声下分散均匀；
(4)在反应器中，首先使用3-氨基丙基三甲氧基硅烷APTMS，无水乙醇，浓盐酸，去离子水为原料，将APTMS与无水乙醇以一定体积比混合，常温下进行磁力搅拌；将反应器放入加热水浴磁力搅拌机中，边搅拌边滴加去离子水盐酸溶液，制成SiO2溶胶待用；
(5)将步骤(4)制备得到的溶胶加入步骤(3)得到的分散液中，并进行磁力搅拌1h，静置干燥后得到固态物，将固态混合物加热至100-150℃并保持1-2小时，获得复合物，将复合物研磨成粉末得到二氧化硅包覆丁腈橡胶粉末b；
(6)将粉末a与粉末b混拌均匀得到改性的填料。
3.根据权利要求2所述的方法，特征在于，所述基础聚酯(A)为芳香族二羧酸或其酸酐以及脂肪族二羧酸或其酸酐与脂肪族二元醇缩聚得到的共聚酯，优选地，所述聚酯的数均分子量为10,000～80,000g/mol，分子量分布为1.0～2.5。
4.根据权利要求2所述的方法，特征在于，所述抗氧剂(C)选自Irganox、抗氧剂1010、1076、168、622、215、B215、B561、BHT、T502、DSTOP、维生素E中的一种或多种。
5.根据权利要求2所述的方法，特征在于，所述紫外线吸收剂(D)选自UV-P、UV-O、UV-531、UV-9、UV-327、UV-329、UV-326、UV-328中的一种或多种。
6.根据权利要求2所述的方法，特征在于，所述润滑剂(E)选自芥酸酰胺、EBS中的一种或两种。
7.根据权利要求2所述的方法，特征在于，相对于100重量的基础聚酯，使用2-8重量份的上述改性填料，更加优选3-5份，最为优选地，粉末a与粉末b的质量比为1∶1。
8.根据权利要求2所述的方法，特征在于，所得购物袋的厚度为0.015～0.020mm；公称承重不低于9kg，封合强度不低于15.0N/15mm。
9.根据权利要求2所述的方法，特征在于，丁腈橡胶粉末和碳酸钙粉末的粒径为0.01um以下，改性后的粉末粒径为0.02um以下。
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