CN107400314A - 易降解垃圾袋及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种易降解垃圾袋及其制备方法，包括以下步骤：先将改性聚氯乙烯、磷酸三甲酚酯、三甲基甲氧基硅烷、丙二醇丁醚以及水杨酸甲酯进行混炼，以制得胶粒M1；接着，将所述胶粒M1加入到挤出机中进行挤出成型、加工以制得所述易降解垃圾袋；其中，所述挤出机包括依次连接的加料段、中段和挤出机头，且所述挤出机的工作温度为：加料段90‑100℃，中段110‑120℃，挤出机头165‑180℃。该易降解垃圾袋的机械性能优异，且易降解，原材料简单易得，用其制得的塑料袋耐用、环保，适于广泛使用。

Description

易降解垃圾袋及其制备方法
技术领域
本发明涉及垃圾袋领域，具体地，涉及一种易降解垃圾袋及其制备方法。
背景技术
垃圾袋，顾名思义是装垃圾的袋子，小小一个袋子，却给千家万户带来不小的方便，更是为环境保护提供了重要的保障，甚至有利于垃圾回收分类。垃圾袋按照材质分类可以分为塑料垃圾袋、纸质垃圾袋和纸塑复合袋，纸质垃圾袋虽然环保，但是在机械强度和耐用性方面远不如塑料垃圾袋子，而纸塑复的机械强度不高，且容易滋生细菌。
而目前使用最多的仍是塑料垃圾袋，且目前塑料袋的降解性能有待进一步的提高。
发明内容
本发明的目的是提供一种易降解垃圾袋及其制备方法，该易降解垃圾袋机械性能优异，且易降解，原材料简单易得，该塑料袋耐用、环保，适于广泛使用。
为了实现上述目的，本发明提供了一种易降解垃圾袋的制备方法，包括以下步骤：
先将改性聚氯乙烯、磷酸三甲酚酯、三甲基甲氧基硅烷、丙二醇丁醚以及水杨酸甲酯进行混炼，以制得胶粒M1；接着，将所述胶粒M1加入到挤出机中进行挤出成型、加工以制得所述易降解垃圾袋；
其中，所述挤出机包括依次连接的加料段、中段和挤出机头，且所述挤出机的工作温度为：加料段90-100℃，中段110-120℃，挤出机头165-180℃。
通过上述技术方案，本发明选择亚磷酸钙、硅酸钙、硬脂酸钠、壳聚糖、硅藻土、硬脂酸铁、氧化硅和碳纤维混合、热处理来改性聚氯乙烯，并通过控制挤出机的各段的温度为：加料段90-100℃，中段110-120℃，挤出机头165-180℃。以使制得的塑料袋具有优异的机械强度，经久耐用；但同时也环保、易降解。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供了一种易易降解垃圾袋的制备方法，包括以下步骤：先将改性聚氯乙烯、磷酸三甲酚酯、三甲基甲氧基硅烷、丙二醇丁醚以及水杨酸甲酯进行混炼，以制得胶粒M1；接着，将所述胶粒M1加入到挤出机中进行挤出成型、加工以制得所述易降解垃圾袋；其中，所述挤出机包括依次连接的加料段、中段和挤出机头，且所述挤出机的工作温度为：加料段90-100℃，中段110-120℃，挤出机头165-180℃。
上述改性聚氯乙烯的制备方法有多种选择，但是为了进一步提供制得的改性聚氯乙烯的易降解性能，优选地，所述改性聚氯乙烯由以下方法制得：
1)将亚磷酸钙、硅酸钙、硬脂酸钠、壳聚糖、硅藻土、氧化钛、氧化硅和碳纤维混合、热处理、研磨过筛制得改性填料；
2)将聚氯乙烯、所述改性填料、醇酯-12、磷酸三丁酯、聚甲基苯基硅氧烷和乙酸乙酯进行胶炼以制得胶料；
3)将所述胶料挤出造粒即制得所述改性聚氯乙烯。
上述制备方法中，所述热处理的条件可宽的范围内选择，但是为了提高热处理的效果及制得的塑料袋的易降解性能，优选地，所述热处理的条件包括：在氮气氛下，自室温开始升温至750-800℃并在750-800℃维持1h，其中，升温速率为5-8℃/min；接着以10-15℃/min的降温速率降温至30-35℃；其中，N2的流量为0.001-0.005m3/h。
所述改性填料的粒径可以在宽的温度内选择，但是为了提高制得的改性聚氯乙烯的易降解性能，优选地，所述改性填料的平均粒径为20-30μm。
在本发明中，所述胶炼的条件可以在宽的范围内选择，但是为了提高胶炼的效率，优选地，所述胶炼的条件包括：温度为165-185℃，和/或时间为2-6h。
在改性填料及改性聚氯乙烯的制备过程中，各原料的具体用量可以在宽的范围内选择，但是为了提高制得的改性聚氯乙烯的易降解性能，优选地，所述亚磷酸钙、硅酸钙、硬脂酸钠、壳聚糖、硅藻土、硬脂酸铁、氧化硅和碳纤维的重量比为10：3-5：1-3：5-10：1-3：2-4：3-6：2-5；和/或
所述聚氯乙烯、所述改性填料、醇酯-12、磷酸三丁酯、聚甲基苯基硅氧烷和乙酸乙酯的重量比为100：15-30：2-6：1-3：1.5-3.5：5-10。
上述技术方案中，所述挤出造粒的温度可以在宽的范围内选择，但是为了提高制备效率，优选地，所述挤出造粒的温度为180-185℃。
上述技术方案中，所述混炼至的条件可以在宽的范围内选择，但是为了提高混炼的效果及效率，优选地，所述混炼至少满足以下条件：温度为120-150℃，和/或时间为2-4h。
本发明中，塑料袋制备过程中各原料的具体用量可以在宽的范围内选择，但是为了提高制得的塑料的易降解性能，优选地，所述改性聚氯乙烯、磷酸三甲酚酯、三甲基甲氧基硅烷、丙二醇丁醚以及水杨酸甲酯的重量比为100：1.1-2.5：2.5-3.5：5-10：1.1-2.5。
本发明还提供了一种上述制备方法制得的易降塑料袋。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
制备例1
1)将亚磷酸钙、硅酸钙、硬脂酸钠、壳聚糖、硅藻土、硬脂酸铁、氧化硅和碳纤维按照10：3：1：5：1：2：3：2的重量比进行混合，接着，在氮气氛下、N2的流量为0.001m3/h，自室温25℃开始以5℃/min的速度升温至750℃并在750℃维持1h，其n；接着以10℃/min的降温速率降温至30℃；最后，研磨过筛制得粒径为20μm的改性填料；
2)将聚氯乙烯、所述改性填料、醇酯-12、磷酸三丁酯、聚甲基苯基硅氧烷和乙酸乙酯按照为100：15：2：1：1.5：5的重量比混合，并在165℃下胶炼6h以制得胶料；
3)将所述胶料在180℃下挤出造粒即制得所述改性聚氯乙烯，记作W1。
制备例2
1)将亚磷酸钙、硅酸钙、硬脂酸钠、壳聚糖、硅藻土、硬脂酸铁、氧化硅和碳纤维按照10：4：2：8：2：3：5：3的重量比进行混合，接着，在氮气氛下、N2的流量为0.003m3/h，自室温25℃开始以7℃/min的速度升温至800℃并在800℃维持1h；接着以15℃/min的降温速率降温至35℃；最后，研磨过筛制得粒径为25μm的改性填料；
2)将聚氯乙烯、所述改性填料、醇酯-12、磷酸三丁酯、聚甲基苯基硅氧烷和乙酸乙酯按照为100：25：4：2：2.5：8的重量比混合，并在175℃下胶炼4h以制得胶料；
3)将所述胶料在185℃下挤出造粒即制得所述改性聚氯乙烯，记作W2。
制备例3
1)将亚磷酸钙、硅酸钙、硬脂酸钠、壳聚糖、硅藻土、硬脂酸铁、氧化硅和碳纤维按照10：5：3：10：3：4：6：5的重量比进行混合，接着，在氮气氛下，自室温25℃开始以8℃/min的速度升温至800℃并在800℃维持1h；接着以15℃/min的降温速率降温至35℃；其中，N2的流量为0.005m3/h；最后，研磨过筛制得粒径为30μm的改性填料；
2)将聚氯乙烯、所述改性填料、醇酯-12、磷酸三丁酯、聚甲基苯基硅氧烷和乙酸乙酯按照为100：30：6：3：3.5：10的重量比混合，并在185℃下胶炼2h以制得胶料；
3)将所述胶料在185℃下挤出造粒即制得所述改性聚氯乙烯，记作W3。
制备例4
按照制备例1的方法制得改性聚氯乙烯，记作W4；不同的是，热处理的过程中升温速率为20℃/min。
制备例5
按照制备例1的方法制得改性聚氯乙烯，记作W5；不同的是，热处理的过程中降温的速率为20℃/min。
制备例6
按照制备例1的方法制得改性聚氯乙烯，记作W6；不同的是，所述胶炼的温度为145℃。
制备例7
按照制备例1的方法制得改性聚氯乙烯，记作W7；不同的是，所述胶炼的温度为200℃。
制备例8
按照制备例1的方法制得改性聚氯乙烯，记作W8；不同的是，制备改性填料的原料中未添加亚磷酸钙。
制备例9
按照制备例1的方法制得改性聚氯乙烯，记作W9；不同的是，制备改性填料的原料中未添加硬脂酸钠。
制备例10
按照制备例1的方法制得改性聚氯乙烯，记作W10；不同的是，制备改性填料的原料中未添加壳聚糖。
制备例11
按照制备例1的方法制得改性聚氯乙烯，记作W11；不同的是，制备改性填料的原料中未添加硬脂酸铁。
制备例12
按照制备例1的方法制得改性聚氯乙烯，记作W12；不同的是，制备改性填料的原料中未添加碳纤维。
实施例1
先将改性聚氯乙烯W1、磷酸三甲酚酯、三甲基甲氧基硅烷、丙二醇丁醚以及水杨酸甲酯按照100：1.1：2.5：5：1.1的重量比、在120℃混炼4h，以制得胶粒M1；接着，将所述胶粒M1加入到挤出机(挤出机的工作温度为：加料段90℃，中段110℃，挤出机头165℃)中进行挤出成型、加工以制得所述易降解垃圾袋；记作A1。
实施例2
先将改性聚氯乙烯W2、磷酸三甲酚酯、三甲基甲氧基硅烷、丙二醇丁醚以及水杨酸甲酯按照100：2.1：3.1：8：2.1的重量比、在130℃混炼3h，以制得胶粒M1；接着，将所述胶粒M1加入到挤出机(挤出机的工作温度为：加料段95℃，中段115℃，挤出机头170℃)中进行挤出成型、加工以制得所述易降解垃圾袋；记作A2。
实施例3
先将改性聚氯乙烯W3、磷酸三甲酚酯、三甲基甲氧基硅烷、丙二醇丁醚以及水杨酸甲酯按照100：2.5：3.5：10：2.5的重量比、在150℃混炼2h，以制得胶粒M1；接着，将所述胶粒M1加入到挤出机(挤出机的工作温度为：加料段100℃，中段120℃，挤出机头180℃)中进行挤出成型、加工以制得所述易降解垃圾袋；记作A3。
实施例4
按照实施例1的方法制得易降解垃圾袋，记作A4；不同的是所使用的是改性聚氯乙烯W4代替W1。
实施例5
按照实施例1的方法制得易降解垃圾袋，记作A5；不同的是所使用的是改性聚氯乙烯W5代替W1。
实施例6
按照实施例1的方法制得易降解垃圾袋，记作A6；不同的是所使用的是改性聚氯乙烯W6代替W1。
实施例7
按照实施例1的方法制得易降解垃圾袋，记作A7；不同的是所使用的是改性聚氯乙烯W7代替W1。
实施例8
按照实施例1的方法制得易降解垃圾袋，记作A8；不同的是所使用的是改性聚氯乙烯W8代替W1。
实施例9
按照实施例1的方法制得易降解垃圾袋，记作A9；不同的是所使用的是改性聚氯乙烯W9代替W1。
实施例10
按照实施例1的方法制得易降解垃圾袋，记作A10；不同的是所使用的是改性聚氯乙烯W10代替W1。
实施例11
按照实施例1的方法制得易降解垃圾袋，记作A11；不同的是所使用的是改性聚氯乙烯W11代替W1。
实施例12
按照实施例1的方法制得易降解垃圾袋，记作A12；不同的是所使用的是改性聚氯乙烯W12代替W1。
对比例1
按照实施例1的方法制得易降解垃圾袋，记作B1；不同的是使用了聚氯乙烯代替了W1。
对比例2
按照实施例1的方法制得易降解垃圾袋，记作B2；不同的是：所述挤出机的工作温度为：加料段90℃，中段90℃，挤出机头165℃。
对比例3
按照实施例1的方法制得易降解垃圾袋，记作B3；不同的是：所述挤出机的工作温度为：加料段110℃，中段110℃，挤出机头165℃。
对比例4
按照实施例1的方法制得易降解垃圾袋，记作B4；不同的是：所述挤出机的工作温度为：加料段165℃，中段165℃，挤出机头165℃。
检测例1
将易降解垃圾袋A1-A12以及B1-B4按照国标GB/T 12914-2008的方法进行抗张强度(MPa)和断裂时伸长率(δ/％)的参数测试，具体结果见表1。
检测例2
按照ASTM-DT7475-11的方法测试垃圾袋A1-A12以及B1-B4的生物降解时间，并且相比较普通的聚氯乙烯垃圾袋降解速度提高的百分比(％)；具体结果见表1。
表1
MPa δ/％ 百分比％
A1 17.5 4.9 60
A2 17.7 5.0 61
A3 17.6 3.8 65
A4 15.5 3.5 55
A5 14.6 3.6 56
A6 14.8 3.8 46
A7 15.5 3.7 48
A8 17.2 4.3 30
A9 16.8 4.3 31
A10 16.5 4.5 25
A11 16.1 4.1 31
A12 17.1 4.5 29
B1 18.5 4.8 0
B2 13.9 3.3 45
B3 14.5 3.5 40
B4 14.4 3.4 35
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种易降解垃圾袋的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
先将改性聚氯乙烯、磷酸三甲酚酯、三甲基甲氧基硅烷、丙二醇丁醚以及水杨酸甲酯进行混炼，以制得胶粒M1；接着，将所述胶粒M1加入到挤出机中进行挤出成型、加工以制得所述易降解垃圾袋；
其中，所述挤出机包括依次连接的加料段、中段和挤出机头，且所述挤出机的工作温度为：加料段90-100℃，中段110-120℃，挤出机头165-180℃。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述改性聚氯乙烯是由以下方法制得：
1)将亚磷酸钙、硅酸钙、硬脂酸钠、壳聚糖、硅藻土、氧化钛、氧化硅和碳纤维混合、热处理、研磨过筛制得改性填料；
2)将聚氯乙烯、所述改性填料、醇酯-12、磷酸三丁酯、聚甲基苯基硅氧烷和乙酸乙酯进行胶炼以制得胶料；
3)将所述胶料挤出造粒即制得所述改性聚氯乙烯。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其中，所述热处理的条件包括：在氮气氛下，自室温开始升温至750-800℃并在750-800℃维持1h，其中，升温速率为5-8℃/min；接着以10-15℃/min的降温速率降温至30-35℃；其中，N2的流量为0.001-0.005m3/h。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其中，所述改性填料的平均粒径为20-30μm。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其中，所述胶炼的条件包括：温度为165-185℃，和/或时间为2-6h。
6.根据权利要求2-4中任意一项所述的制备方法，其中，所述亚磷酸钙、硅酸钙、硬脂酸钠、壳聚糖、硅藻土、氧化钛、氧化硅和碳纤维的重量比为10：3-5：1-3：5-10：1-3：2-4：3-6：2-5；和/或
所述聚氯乙烯、所述改性填料、醇酯-12、磷酸三丁酯、聚甲基苯基硅氧烷和乙酸乙酯的重量比为100：15-30：2-6：1-3：1.5-3.5：5-10。
7.根据权利要求2-4中任意一项所述的制备方法，其中，所述挤出造粒的温度为180-185℃。
8.根据权利要求1-4中任意一项所述的制备方法，其中，所述混炼至少满足以下条件：温度为120-150℃，和/或时间为2-4h。
9.根据权利要求1-4中任意一项所述的制备方法，其中，所述改性聚氯乙烯、磷酸三甲酚酯、三甲基甲氧基硅烷、丙二醇丁醚以及水杨酸甲酯的重量比为100：1.1-2.5：2.5-3.5：5-10：1.1-2.5。
10.一种由权利要求1-9中任意一项所述的制备方法制得的易降解垃圾袋。
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