CN106009065A - 一种降解后直接增加土壤活力的塑料袋 - Google Patents

Abstract

发明公开了一种降解后直接增加土壤活力的塑料袋，由以下成分制成：改性植物淀粉、聚乳酸、纳米硅藻土、花生油、甘蔗渣、钛酸四丁酯、聚乙烯醇、甘油、乙烯基三乙氧基硅烷、羧甲基纤维素聚环内酯、聚羟基丁酸戊酸共聚酯、纳米二氧化钛。本发明易降解塑料袋采用的小麦淀粉、葛粉、菱角淀粉，是速生、可再生资源，资源丰富，单位成本低、可替代性好，具有显著的经济效益和生态效益，其生物降解性优异。本发明易降解塑料袋色泽光亮，透明度好，承重能力高，能满足顾客多装东西和反复使用的要求；耐水性好，湿强度好，本发明不仅能够保证塑料袋的性能，还能使得塑料袋在降解时，改善土壤，改变土壤的物理特性，提高土壤的活力。

Description

一种降解后直接增加土壤活力的塑料袋

技术领域

本发明涉及塑料领域，特别是涉及一种降解后直接增加土壤活力的塑料袋。

背景技术

塑料袋的确给我们生活带来了方便，但是这一时的方便却带来长久的危害，塑料袋回收价值较低，在使用过程中除了造成“白色污染”，它还存在着潜在的危害。塑料结构稳定，不易被天然微生物菌降解，在自然环境中长期不分离。这就意味着废塑料垃圾如不加以回收，将在环境中变成污染物永久存在并不断累积，会对环境造成极大危害。随着环保理念的深入人心，越来越多的人不断探索具有可降解、环保功能的塑料袋。

发明内容

本发明的目的是提供一种降解后直接增加土壤活力的塑料袋，通过以下技术方案实现：

一种降解后直接增加土壤活力的塑料袋，按重量份计由以下成分制成：改性植物淀粉72、聚乳酸14、纳米硅藻土5、花生油1.2、钛酸四丁酯2.5、聚乙烯醇35、甘油5、乙烯基三乙氧基硅烷1、羧甲基纤维素聚环内酯7、聚羟基丁酸戊酸共聚酯5、纳米二氧化钛0.3、硼泥0.8、竹粉1、聚乙二醇4；

所述纳米硅藻土的粒度为18-20nm，纳米硅藻土经过预处理：将纳米硅藻土采用质量为3.85%的硬脂酸溶液密闭浸泡30分钟，加热至86℃，然后过滤，表面烘干即可；

所述改性植物淀粉按重量份计由以下成分制成：小麦淀粉25、葛粉18、菱角淀粉3、醋酸乙烯酯0.8、过硫酸铵0.1、辛烯基琥珀酸酐0.3、硫酸铝0.1，所述改性植物淀粉植物纤维制备方法为：将小麦淀粉、葛粉、菱角淀粉均匀混合到一起，然后采用功率为400W的微波处理15s，然后，添加混合物0.5倍重量的水，搅拌均匀后，添加醋酸乙烯酯、过硫酸铵、琥珀酸酐、硫酸铝过滤，采用超声波分散处理5分钟，然后加热至45℃，保温40分钟后，冷却至室温，洗涤，过滤，干燥，即可；

所述改性植物淀粉、钛酸四丁酯与聚乳酸经过预混处理：将改性植物淀粉、钛酸四丁酯与聚乳酸添加到反应釜中，搅拌均匀后，以1℃/10s的速度，将反应釜的温度升至53℃，保温10分钟后，静置，冷却至室温；

所述纳米二氧化钛的粒度为22-24nm，所述聚羟基丁酸戊酸共聚酯、乙烯基三乙氧基硅烷与纳米二氧化钛经过预混处理：先将纳米二氧化钛采用质量浓度为2.65%的硬脂酸溶液在68℃下浸泡30分钟，然后，过滤，清洗，烘干，再将处理好的纳米二氧化钛与聚羟基丁酸戊酸共聚酯、乙烯基三乙氧基硅烷混合到一起，加热至78℃，以250r/min速度搅拌10分钟后，冷却至室温，即可。

一种降解后直接增加土壤活力的塑料袋的制备方法，包括：

1）将经过混合处理的改性植物淀粉与钛酸四丁酯和聚乳酸、纳米硅藻土、花生油、聚乙烯醇、甘油、羧甲基纤维素聚环内酯、硼泥、竹粉、聚乙二醇、经过共混处理的聚羟基丁酸戊酸共聚酯与乙烯基三乙氧基硅烷和纳米二氧化钛置于搅拌机中，充分搅拌混合，搅拌时间为 52min，搅拌速率为120转/min；

2）将得到的混合物置于吹膜机中，温度为128℃，吹膜，制袋，得到塑料袋。

聚羟基丁酸戊酸共聚酯是一种生物高分子聚酯,它具有良好的生物相容性、生物降解性以及生物可吸收性,然而本身又具有一些缺点,如结晶速率慢、结晶度高、热稳定性差、断裂伸长率低以及成型加工困难等,极大地限制了聚羟基丁酸戊酸共聚酯的应用；本发明经过大量的实验研究，通过采用聚羟基丁酸戊酸共聚酯与乙烯基三乙氧基硅烷和经过处理的纳米二氧化钛一起共混,使得原本熔融过程中聚羟基丁酸戊酸共聚酯分子量大幅度下降的情况得到了改善,聚羟基丁酸戊酸共聚酯的分子量在热降解的同时又通过扩链反应得到了很大程度的恢复提高,提高了PHBV的结晶速率和结晶度,从而改善聚羟基丁酸戊酸共聚酯的初生纤维发粘和发脆的问题，并且极大的提高了其热稳定性、断裂伸长率，改善了其加工性能，制备的塑料袋热稳定性能提高了22%，断裂伸长率提高了25%，柔韧性和可拉伸性能得到极大的提高。

通过对纳米硅藻土的处理，能够提高其相容性，能够提高各成分混合材料的加工性能，提高制备塑料的品质，能够更加好的配合其它成分性能的发挥，制备的塑料袋的抗拉强度比添加普通纳米硅藻土制备的塑料提高了4.5%，断裂伸长率比添加普通纳米硅藻土制备的塑料提高了5.8%，混合材料的结构和性能更加优异。

天然淀粉的高分子链间存在氢键,分子间作用力较强,因此,溶解性差,亲水而不易溶于水,且加热不熔融,300℃以后分解,成型性能较差，湿强度差, 遇水后力学性能显著降低；本发明通过采用小麦淀粉、葛粉、菱角淀粉三者配合，并进行混合改性，不仅提高了其热塑性，还能够提高其流变性能，改善了加工成型性能，提高了湿压强度，降低了亲水性；然后对改性植物淀粉与钛酸四丁酯与聚乳酸经过预混处理，增强了植物淀粉与聚乳酸的相容性，提高了材料的韧性和柔性，对制备的塑料袋的加工流变性能、力学性能、结晶性能以及疏水性能和降解性能都有极大的提高，冲击强度提高了45.6%，弯曲强度提高了4.7%，断裂伸长率和抗撕裂强度能提高12.1%和8.7%。

本发明通过对所制塑料袋的成分的精心配比，采用改性植物淀粉、聚乳酸、纳米硅藻土、花生油、钛酸四丁酯、聚乙烯醇、甘油、乙烯基三乙氧基硅烷、羧甲基纤维素聚环内酯、聚羟基丁酸戊酸共聚酯、纳米二氧化钛、硼泥、竹粉、聚乙二醇混合制备塑料袋，不仅能够保证塑料袋的性能，还能使得塑料袋在降解时，改善土壤，改变土壤的物理特性，提高土壤的活力，并且显著抑制土壤细菌的生长，降低农作物土传病害的发生概率，在改良土壤物理特性的同时，对作物生产具有一定的调解功能，在塑料袋缓慢降解的过程中，可以使重金属在土壤中发生沉淀、螯合等反应，降低其生物有效性，减少作物对重金属的吸收量，提高农产品的品质，也对重金属污染土壤的修复有辅助作用。

本发明的有益效果是：本发明易降解塑料袋采用的小麦淀粉、葛粉、菱角淀粉，是速生、可再生资源，资源丰富，单位成本低、可替代性好，具有显著的经济效益和生态效益。本发明塑料袋纵向拉伸强度可以达到16.1MPa，横向拉伸强度可以达到15.1MPa；本发明易降解塑料袋色泽光亮，透明度好，承重能力高，能满足顾客多装东西和反复使用的要求；耐水性好，湿强度好，其生物降解性优异，在掩埋120天里，质量能降低9.5-11.3%，因此废弃后，可以集中掩埋到田地里改善土壤，改变土壤的物理特性，提高土壤的活力，并且显著抑制土壤细菌的生长，降低农作物土传病害的发生概率，在改良土壤物理特性的同时，对作物生产具有一定的调解功能，在塑料袋缓慢降解的过程中，可以使重金属在土壤中发生沉淀、螯合等反应，降低其生物有效性，减少作物对重金属的吸收量，提高农产品的品质，也对重金属污染土壤的修复有辅助作用，能够对土壤中栽植的农作物增产8-10%。

具体实施方式

一种降解后直接增加土壤活力的塑料袋，按重量份计由以下成分制成：改性植物淀粉72、聚乳酸14、纳米硅藻土5、花生油1.2、钛酸四丁酯2.5、聚乙烯醇35、甘油5、乙烯基三乙氧基硅烷1、羧甲基纤维素聚环内酯7、聚羟基丁酸戊酸共聚酯5、纳米二氧化钛0.3、硼泥0.8、竹粉1、聚乙二醇4；

所述纳米硅藻土的粒度为18-20nm，纳米硅藻土经过预处理：将纳米硅藻土采用质量为3.85%的硬脂酸溶液密闭浸泡30分钟，加热至86℃，然后过滤，表面烘干即可；

所述改性植物淀粉按重量份计由以下成分制成：小麦淀粉25、葛粉18、菱角淀粉3、醋酸乙烯酯0.8、过硫酸铵0.1、辛烯基琥珀酸酐0.3、硫酸铝0.1，所述改性植物淀粉植物纤维制备方法为：将小麦淀粉、葛粉、菱角淀粉均匀混合到一起，然后采用功率为400W的微波处理15s，然后，添加混合物0.5倍重量的水，搅拌均匀后，添加醋酸乙烯酯、过硫酸铵、琥珀酸酐、硫酸铝过滤，采用超声波分散处理5分钟，然后加热至45℃，保温40分钟后，冷却至室温，洗涤，过滤，干燥，即可；

所述改性植物淀粉、钛酸四丁酯与聚乳酸经过预混处理：将改性植物淀粉、钛酸四丁酯与聚乳酸添加到反应釜中，搅拌均匀后，以1℃/10s的速度，将反应釜的温度升至53℃，保温10分钟后，静置，冷却至室温；

所述纳米二氧化钛的粒度为22-24nm，所述聚羟基丁酸戊酸共聚酯、乙烯基三乙氧基硅烷与纳米二氧化钛经过预混处理：先将纳米二氧化钛采用质量浓度为2.65%的硬脂酸溶液在68℃下浸泡30分钟，然后，过滤，清洗，烘干，再将处理好的纳米二氧化钛与聚羟基丁酸戊酸共聚酯、乙烯基三乙氧基硅烷混合到一起，加热至78℃，以250r/min速度搅拌10分钟后，冷却至室温，即可。

一种降解后直接增加土壤活力的塑料袋的制备方法，包括：

1）将经过混合处理的改性植物淀粉与钛酸四丁酯和聚乳酸、纳米硅藻土、花生油、聚乙烯醇、甘油、羧甲基纤维素聚环内酯、硼泥、竹粉、聚乙二醇、经过共混处理的聚羟基丁酸戊酸共聚酯与乙烯基三乙氧基硅烷和纳米二氧化钛置于搅拌机中，充分搅拌混合，搅拌时间为 52min，搅拌速率为120转/min；

2）将得到的混合物置于吹膜机中，温度为128℃，吹膜，制袋，得到塑料袋。

聚羟基丁酸戊酸共聚酯是一种生物高分子聚酯,它具有良好的生物相容性、生物降解性以及生物可吸收性,然而本身又具有一些缺点,如结晶速率慢、结晶度高、热稳定性差、断裂伸长率低以及成型加工困难等,极大地限制了聚羟基丁酸戊酸共聚酯的应用；本发明经过大量的实验研究，通过采用聚羟基丁酸戊酸共聚酯与乙烯基三乙氧基硅烷和经过处理的纳米二氧化钛一起共混,使得原本熔融过程中聚羟基丁酸戊酸共聚酯分子量大幅度下降的情况得到了改善,聚羟基丁酸戊酸共聚酯的分子量在热降解的同时又通过扩链反应得到了很大程度的恢复提高,提高了PHBV的结晶速率和结晶度,从而改善聚羟基丁酸戊酸共聚酯的初生纤维发粘和发脆的问题，并且极大的提高了其热稳定性、断裂伸长率，改善了其加工性能，制备的塑料袋热稳定性能提高了22%，断裂伸长率提高了25%，柔韧性和可拉伸性能得到极大的提高。

通过对纳米硅藻土的处理，能够提高其相容性，能够提高各成分混合材料的加工性能，提高制备塑料的品质，能够更加好的配合其它成分性能的发挥，制备的塑料袋的抗拉强度比添加普通纳米硅藻土制备的塑料提高了4.5%，断裂伸长率比添加普通纳米硅藻土制备的塑料提高了5.8%，混合材料的结构和性能更加优异。

天然淀粉的高分子链间存在氢键,分子间作用力较强,因此, 溶解性差,亲水而不易溶于水,且加热不熔融,300℃以后分解,成型性能较差，湿强度差, 遇水后力学性能显著降低；本发明通过采用小麦淀粉、葛粉、菱角淀粉三者配合，并进行混合改性，不仅提高了其热塑性，还能够提高其流变性能，改善了加工成型性能，提高了湿压强度，降低了亲水性；然后对改性植物淀粉与钛酸四丁酯与聚乳酸经过预混处理，增强了植物淀粉与聚乳酸的相容性，提高了材料的韧性和柔性，对制备的塑料袋的加工流变性能、力学性能、结晶性能以及疏水性能和降解性能都有极大的提高，冲击强度提高了45.6%，弯曲强度提高了4.7%，断裂伸长率和抗撕裂强度能提高12.1%和8.7%。

本发明通过对所制塑料袋的成分的精心配比，采用改性植物淀粉、聚乳酸、纳米硅藻土、花生油、钛酸四丁酯、聚乙烯醇、甘油、乙烯基三乙氧基硅烷、羧甲基纤维素聚环内酯、聚羟基丁酸戊酸共聚酯、纳米二氧化钛、硼泥、竹粉、聚乙二醇混合制备塑料袋，不仅能够保证塑料袋的性能，还能使得塑料袋在降解时，改善土壤，改变土壤的物理特性，提高土壤的活力，并且显著抑制土壤细菌的生长，降低农作物土传病害的发生概率，在改良土壤物理特性的同时，对作物生产具有一定的调解功能，在塑料袋缓慢降解的过程中，可以使重金属在土壤中发生沉淀、螯合等反应，降低其生物有效性，减少作物对重金属的吸收量，提高农产品的品质，也对重金属污染土壤的修复有辅助作用。

Claims (2)

1.一种降解后直接增加土壤活力的塑料袋，其特征在于，按重量份计由以下成分制成：改性植物淀粉72、聚乳酸14、纳米硅藻土5、花生油1.2、钛酸四丁酯2.5、聚乙烯醇35、甘油5、乙烯基三乙氧基硅烷1、羧甲基纤维素聚环内酯7、聚羟基丁酸戊酸共聚酯5、纳米二氧化钛0.3、硼泥0.8、竹粉1、聚乙二醇4；

所述纳米硅藻土的粒度为18-20nm，纳米硅藻土经过预处理：将纳米硅藻土采用质量为3.85%的硬脂酸溶液密闭浸泡30分钟，加热至86℃，然后过滤，表面烘干即可；

所述改性植物淀粉按重量份计由以下成分制成：小麦淀粉25、葛粉18、菱角淀粉3、醋酸乙烯酯0.8、过硫酸铵0.1、辛烯基琥珀酸酐0.3、硫酸铝0.1，所述改性植物淀粉植物纤维制备方法为：将小麦淀粉、葛粉、菱角淀粉均匀混合到一起，然后采用功率为400W的微波处理15s，然后，添加混合物0.5倍重量的水，搅拌均匀后，添加醋酸乙烯酯、过硫酸铵、琥珀酸酐、硫酸铝过滤，采用超声波分散处理5分钟，然后加热至45℃，保温40分钟后，冷却至室温，洗涤，过滤，干燥，即可；

所述改性植物淀粉、钛酸四丁酯与聚乳酸经过预混处理：将改性植物淀粉、钛酸四丁酯与聚乳酸添加到反应釜中，搅拌均匀后，以1℃/10s的速度，将反应釜的温度升至53℃，保温10分钟后，静置，冷却至室温；

所述纳米二氧化钛的粒度为22-24nm，所述聚羟基丁酸戊酸共聚酯、乙烯基三乙氧基硅烷与纳米二氧化钛经过预混处理：先将纳米二氧化钛采用质量浓度为2.65%的硬脂酸溶液在68℃下浸泡30分钟，然后，过滤，清洗，烘干，再将处理好的纳米二氧化钛与聚羟基丁酸戊酸共聚酯、乙烯基三乙氧基硅烷混合到一起，加热至78℃，以250r/min速度搅拌10分钟后，冷却至室温，即可。

2.根据权利要求1所述的一种降解后直接增加土壤活力的塑料袋的制备方法，其特征在于，包括：

1）将经过混合处理的改性植物淀粉与钛酸四丁酯和聚乳酸、纳米硅藻土、花生油、聚乙烯醇、甘油、羧甲基纤维素聚环内酯、硼泥、竹粉、聚乙二醇、经过共混处理的聚羟基丁酸戊酸共聚酯与乙烯基三乙氧基硅烷和纳米二氧化钛置于搅拌机中，充分搅拌混合，搅拌时间为 52min，搅拌速率为120转/min；

2）将得到的混合物置于吹膜机中，温度为128℃，吹膜，制袋，得到塑料袋。