CN107722499A - 易降解塑料瓶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种易降解塑料瓶及其制备方法，包括：将聚氯乙烯、聚乙烯、易降解塑料填料、乙烯基三甲氧基硅烷、乙酸乙酯、邻苯二甲酸酯以及辛基酚聚氧乙烯醚进行混炼，以制得胶粒；将所述胶粒加入到挤出机中进行挤出成型、加工制得所述易降解塑料瓶；其中，所述易降解塑料填料由植物秸秆、海藻纤维、碳纤维、硅藻土、亚磷酸钙、硅酸钙、硬脂酸钠、壳聚糖、硬脂酸铁和氧化硅制得；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110‑115℃，挤出机头190‑195℃。该易降解塑料瓶易降解性能优异、且环保。

Description

易降解塑料瓶及其制备方法
技术领域
本发明涉及塑料制品领域，具体地，涉及一种易降解塑料瓶及其制备方法。
背景技术
塑料制品在日常生活中颇为常见，例如：塑料袋、塑料瓶等塑料制品。如塑料袋、塑料瓶等日常生活中使用频繁的塑料袋等，几乎生活中到处都能使用得到，但是塑料袋在给人们的生活带来便捷的同时，也给生活环境带来了严重的污染问题。
众所周知，塑料袋具有质轻、机械性能优异等突出的优点，但是其废弃后难以降解以导致了严重的环境污染问题是目前急需解决的一个技术问题。
而目前，大多数的易降解产品的制备工艺复杂，且制备成本较高，因此限制了其进一步的推广使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种易降解塑料瓶及其制备方法，该易降解塑料瓶制备过程中各原料来源丰富、简单易得，且该易降解塑料瓶中的各原料组分能够有效提高塑料制品的降解速率，使得其耐用、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塑料瓶的制备方法，包括以下步骤：
易降解塑料瓶的制备方法，其特征在于，包括：
将聚氯乙烯、聚乙烯、易降解塑料填料、乙烯基三甲氧基硅烷、乙酸乙酯、邻苯二甲酸酯以及辛基酚聚氧乙烯醚进行混炼，以制得胶粒；
将所述胶粒加入到挤出机中进行挤出成型制得所述易降解塑料瓶；
其中，所述易降解塑料填料由植物秸秆、海藻纤维、碳纤维、硅藻土、亚磷酸钙、硅酸钙、硬脂酸钠、壳聚糖、硬脂酸铁和氧化硅制得；
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110-115℃，挤出机头190-195℃。
通过上述技术方案，本发明在选择聚氯乙烯、聚乙烯作为主体材料的前提下，并选择先将植物秸秆、海藻纤维、碳纤维和硅藻土等组分进行第一热处理后再加入亚磷酸钙、硅酸钙、硬脂酸钠、壳聚糖、硬脂酸铁和氧化硅等组分，进而进一步热处理使得各组分之间充分混合以提高各原料之间的相互协同作用。上述技术方案中，加入了植物秸秆、海藻纤维、碳纤维和硅藻土等组分在提高其降解速率的同时还保证了其具有优异的机械性能；另外亚磷酸钙、硅酸钙、硬脂酸钠等组分进一步提高了塑料制品的易降解性能，使得制得塑料制品环保、能够广泛应用。此外，本发明中限定了具体的挤出机的工作条件，进一步提高了制得易降解塑料瓶强度及其易降解性能。
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降解塑料瓶的制备方法，包括：
将聚氯乙烯、聚乙烯、易降解塑料填料、乙烯基三甲氧基硅烷、乙酸乙酯、邻苯二甲酸酯以及辛基酚聚氧乙烯醚进行混炼，以制得胶粒；
将所述胶粒加入到挤出机中进行挤出成型制得所述易降解塑料瓶；
其中，所述易降解塑料填料由植物秸秆、海藻纤维、碳纤维、硅藻土、亚磷酸钙、硅酸钙、硬脂酸钠、壳聚糖、硬脂酸铁和氧化硅制得；
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110-115℃，挤出机头190-195℃。
上述技术方案中，所述混炼的条件可以在宽的范围内选择，但是为了提高混炼的效果，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。
上述技术方案中，为了进一步提高易降解塑料填料对制得的塑料的易降解性能的提高，优选地，所述易降解塑料填料由以下方法制得：
将植物秸秆、海藻纤维、碳纤维和硅藻土进行第一混合、第一热处理后制得混合物M1；
将亚磷酸钙、硅酸钙、硬脂酸钠、壳聚糖、硬脂酸铁和氧化硅加入到所述混合物M1中进行第二混合、第二热处理后干燥、研磨过筛制得所述易降解塑料填料；
其中，所述第二热处理的温度高于所述第一热处理的温度50-60℃。
上述技术方案中，所述第一热处理的温度可以在宽的范围内选择，但是为了提高热处理的效果进而提高促进各原料之间的相互作用，优选地，所述第一热处理的温度为100-110℃。
上述技术方案中，所述第一热处理的时间可以在宽的范围内选择，但是为了提高制得的第一热处理的效率，优选地，所述第一热处理的时间为为 4-6h；
所述第二热处理的时间为1-2h。
上述技术方案中，所述第一混合、第二混合的条件可以在宽的范围内选择，但是为了提高所述第一混合、第二混合的效果及效率，优选地，所述第一混合、第二混合的条件各自独立为：转速为3000-5000rpm，时间为1-1.5h。
上述技术方案中，所述物秸秆的种类可以在宽的范围内选择，但是为了提高易降解塑料填料的易降解性能，优选地，所述植物秸秆为大麦秸秆、水稻秸秆、玉米秸秆和油菜秸秆中的一种或多种。
上述技术方案中，各原料的具体用量可以在宽的范围内选择，但是为了提高易降解塑料填料的易降解性能，优选地，所述植物秸秆、海藻纤维、碳纤维、硅藻土、亚磷酸钙、硅酸钙、硬脂酸钠、壳聚糖、硬脂酸铁和氧化硅的重量比为100：5-10：3-6：5-15：10-15：3-5：1-3：1-3：2-4：3-6。
上述技术方案中，制备易降解塑料瓶的过程中，各组分的具体用量均可以在宽的范围内选择，但是为了提高个组分之间的想喝协同作用，优选地，所述聚氯乙烯、聚乙烯、易降解塑料填料、乙烯基三甲氧基硅烷、乙酸乙酯、邻苯二甲酸酯以及辛基酚聚氧乙烯醚的重量比为100：20-30：5-15：1.5-3.2： 5-10：2.5-5.5：1.1-2.5。
本发明中还提供了一种上述制备方法制得的易降解塑料瓶。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
制备例1
将大麦秸秆、海藻纤维、碳纤维和硅藻土在3000rpm下搅拌1.5h，并在 100℃热处理后6h制得混合物M1；
将亚磷酸钙、硅酸钙、硬脂酸钠、壳聚糖、硬脂酸铁和氧化硅加入到所述混合物M1中、在4000rpm下搅拌1h后，在150℃热处理2h后冷却干燥、研磨过筛制得所述易降解塑料填料，记作W1；
其中，大麦秸秆、海藻纤维、碳纤维、硅藻土、亚磷酸钙、硅酸钙、硬脂酸钠、壳聚糖、硬脂酸铁和氧化硅的重量比为100：5：3：5：10：3：1： 1：2：3。
制备例2
将玉米秸秆、海藻纤维、碳纤维和硅藻土在4000rpm下搅拌1.5h，并在 105℃热处理后5h制得混合物M1；
将亚磷酸钙、硅酸钙、硬脂酸钠、壳聚糖、硬脂酸铁和氧化硅加入到所述混合物M1中、在5000rpm下搅拌1h后，在160热处理1h后干燥、研磨过筛制得所述易降解塑料填料，记作W2；
其中，玉米秸秆、海藻纤维、碳纤维、硅藻土、亚磷酸钙、硅酸钙、硬脂酸钠、壳聚糖、硬脂酸铁和氧化硅的重量比为100：8：4：10：13：4：1-3： 2：3：5。
制备例3
将油菜秸秆、海藻纤维、碳纤维和硅藻土在5000rpm下搅拌1h，并在 110℃热处理后4h制得混合物M1；
将亚磷酸钙、硅酸钙、硬脂酸钠、壳聚糖、硬脂酸铁和氧化硅加入到所述混合物M1中、在5000rpm下搅拌1h后，在170热处理4h热处理1h后、冷却干燥、研磨过筛制得所述易降解塑料填料，记作W3；
其中，油菜秸秆、海藻纤维、碳纤维、硅藻土、亚磷酸钙、硅酸钙、硬脂酸钠、壳聚糖、硬脂酸铁和氧化硅的重量比为100：10：6：15：15：5：3： 3：4：6。
制备例4
按照实施例1的方法制得易降解塑料填料，记作W4；不同的是未进行第二热处理，直接将所述植物秸秆、海藻纤维、碳纤维、硅藻土、亚磷酸钙、硅酸钙、硬脂酸钠、壳聚糖、硬脂酸铁和氧化硅一起混合后在100℃热处理后12h制得混合物M1。
制备例5
按照实施例1的方法制得易降解塑料填料，记作W5；不同的是未进行第二热处理，直接将所述植物秸秆、海藻纤维、碳纤维、硅藻土、亚磷酸钙、硅酸钙、硬脂酸钠、壳聚糖、硬脂酸铁和氧化硅一起混合后在150℃热处理后12h制得混合物M1。
制备例6
按照实施例1的方法制得易降解塑料填料，记作W6；不同的是原料中未加入大麦秸秆。
制备例7
按照实施例1的方法制得易降解塑料填料，记作W7，不同的是原料中未加入海藻纤维。
制备例8
按照实施例1的方法制得易降解塑料填料，记作W8，不同的是原料中未加入亚磷酸钙。
制备例9
按照实施例1的方法制得易降解塑料填料，记作W9，不同的是原料中未加入硬脂酸铁。
制备例10
按照实施例1的方法制得易降解塑料填料，记作W10，不同的是原料中未加入硬脂酸钠。
实施例1
将聚氯乙烯、聚乙烯、易降解塑料填料W1、乙烯基三甲氧基硅烷、乙酸乙酯、邻苯二甲酸酯以及辛基酚聚氧乙烯醚按照100：20：5：1.5：5：2.5：1.1的重量比、在120℃下混炼4h以制得胶粒；
将所述胶粒加入到挤出机中进行挤出成型、加工制得所述易降解塑料瓶，记作A1；所述挤出机的工作温度为：加料段90℃，中段110℃，挤出机头190℃。
实施例2
将聚氯乙烯、聚乙烯、易降解塑料填料W2、乙烯基三甲氧基硅烷、乙酸乙酯、邻苯二甲酸酯以及辛基酚聚氧乙烯醚按照100：25：10：2.5：8： 3.5：2的重量比、在130℃下混炼3h以制得胶粒；
将所述胶粒加入到挤出机中进行挤出成型、加工制得所述易降解塑料瓶，记作A2；所述挤出机的工作温度为：加料段95℃，中段112℃，挤出机190℃。
实施例3
将聚氯乙烯、聚乙烯、易降解塑料填料W3、乙烯基三甲氧基硅烷、乙酸乙酯、邻苯二甲酸酯以及辛基酚聚氧乙烯醚按照100：30：15：3.2：10： 5.5：2.5的重量比、在150℃下混炼2h以制得胶粒；
将所述胶粒加入到挤出机中进行挤出成型、加工制得所述易降解塑料瓶，记作A3；所述挤出机的工作温度为：加料段100℃，中段115℃，挤出机头195℃。
实施例4
按照实施例1的方法制得易降解塑料瓶，记作A4；不同的是使用的是易降解塑料填料W4代替W1。
实施例5
按照实施例1的方法制得易降解塑料瓶，记作A5；不同的是使用的是易降解塑料填料W5代替W1。
对比例1
按照实施例1的方法制得易降解塑料瓶，记作D1；不同的是使用的是易降解塑料填料W6代替W1。
对比例2
按照实施例1的方法制得易降解塑料瓶，记作D2；不同的是使用的是易降解塑料填料W7代替W1。
对比例3
按照实施例1的方法制得易降解塑料瓶，记作D3；不同的是使用的是易降解塑料填料W8代替W1。
对比例4
按照实施例1的方法制得易降解塑料瓶，记作D4；不同的是使用的是易降解塑料填料W9代替W1。
对比例5
按照实施例1的方法制得易降解塑料瓶，记作D5；不同的是使用的是易降解塑料填料W10代替W1。
检测例1
按照ASTM-DT7475-11的方法测试A1-A5即D1-D5生物降解时间，并且相比较传统的聚氯乙烯塑塑料降解速度所提高的百分比(％)，具体结果见表1。
表1
百分比％
A1 63
A2 60
A3 63
A4 58
A5 57
D1 33
D2 32
D3 34
D4 30
D5 30
根据检测结果得知：本发明中提供的易降解塑料瓶A1-A5均具有优异的生物降解性能，且其相比较传统的聚氯乙烯塑料的降解速度至少提高了 60％以上，最优的降解速度提高达到65％。另外，A1-A3塑料的降解速度要优于A4-A5塑料的5％左右。说明本发明中提供的优选地实施方式能够更有效地提高塑料的降解速度。
另外，对比例1-5制得的塑料的降解速度相比较传统的聚氯乙烯塑塑料降解速度提高均低于35％，即明显不如A1-A5的降解速率高。说明了本发明中提供的技术方案中添加的植物秸秆、海藻纤维、亚磷酸钙、硬脂酸钠和硬脂酸铁等能够有效提高塑料制品的降解速度。此外，D1的降解速度最差，且明显要比A1-A5的降解速度要差，即本发明提供的技术方案制得的塑料的降解性能优异。
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。

Claims (10)

1.一种易降解塑料瓶的制备方法，其特征在于，包括：
将聚氯乙烯、聚乙烯、易降解填料、乙烯基三甲氧基硅烷、乙酸乙酯、邻苯二甲酸酯以及辛基酚聚氧乙烯醚进行混炼，以制得胶粒；
将所述胶粒加入到挤出机中进行挤出成型、加工制得所述易降解塑料瓶；
其中，所述易降解填料由植物秸秆、海藻纤维、碳纤维、硅藻土、亚磷酸钙、硅酸钙、硬脂酸钠、壳聚糖、硬脂酸铁和氧化硅制得；
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110-115℃，挤出机头190-195℃。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，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。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述易降解塑料填料由以下方法制得：
将植物秸秆、海藻纤维、碳纤维和硅藻土进行第一混合、第一热处理后制得混合物M1；
将亚磷酸钙、硅酸钙、硬脂酸钠、壳聚糖、硬脂酸铁和氧化硅加入到所述混合物M1中进行第二混合、第二热处理后干燥、研磨过筛制得所述易降解塑料填料；
其中，所述第二热处理的温度高于所述第一热处理的温度50-60℃。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其中，所述第一热处理的温度为100-110℃。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其中，所述第一热处理的时间为为4-6h；
所述第二热处理的时间为1-2h。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其中，所述第一混合、第二混合的条件各自独立为：转速为3000-5000rpm，时间为1-1.5h。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的制备方法，其中，所述植物秸秆为大麦秸秆、水稻秸秆、玉米秸秆和油菜秸秆中的一种或多种。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其中，所述植物秸秆、海藻纤维、碳纤维、硅藻土、亚磷酸钙、硅酸钙、硬脂酸钠、壳聚糖、硬脂酸铁和氧化硅的重量比为100：5-10：3-6：5-15：10-15：3-5：1-3：1-3：2-4：3-6。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述聚氯乙烯、聚乙烯、易降解填料、乙烯基三甲氧基硅烷、乙酸乙酯、邻苯二甲酸酯以及辛基酚聚氧乙烯醚的重量比为100：20-30：5-15：1.5-3.2：5-10：2.5-5.5：1.1-2.5。
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塑料瓶。
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