CN107759988A - 一种可降解型塑料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可降解型塑料，包括以下原料：聚乳酸树脂、改性聚‑β‑羟丁酸PHB、邻苯二甲酸二异壬酯DINP、不饱和聚酯树脂、黄豆蛋白粉、氧化绿豆淀粉、碱性白土、碳酸钙、苎麻纤维、线性低密度聚乙烯接枝马来酸酐、γ‑缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酸甲酯‑丁二烯‑苯乙烯共聚物、硫酸铝钾、柠檬酸酯、乙烯‑醋酸乙烯共聚物、乙撑双油酸酰胺、二苯基甲烷二异氰酸酯、防霉抗菌剂、降解剂、抗氧化剂、稳定剂。本发明的可降解型塑料具有较好的拉伸强度和断裂伸长率，耐冲击性能好，吸水性较低，透光性好，133‑136天后可完全降解成二氧化碳和水，不会对环境产生危害。

Description

一种可降解型塑料
【技术领域】
本发明属于塑料制备技术及环保领域，具体涉及一种可降解型塑料。
【背景技术】
塑料的用途特别广泛，比如塑料玩具，塑料瓶，塑料包装，塑料袋等，我们生活根本离不开塑料。研究发现，聚乳酸树脂生产出来的塑料产品可在堆肥环境下被完全降解成二氧化碳和水。且聚乳酸树脂具有良好的相容性、透明性、抗溶剂性和双向拉伸性能等，可采用多种加工方式，目前国内外比较常见的塑料产品为一次性的杯子，刀叉，盘子，塑料袋，无纺布等，理论上只要是塑料制品，都可以用这种生物塑料材料来制作。
然而众所周知，普通PP/PE塑料在自然环境下几百年都很难分解，所以废弃的塑料制品-又称“白色垃圾”-是公认的能对环境造成极大破话的物质。废塑料制品混在土壤中的累积，会影响农作物吸收养分和水分，导致农作物减产，影响农业发展。由于其极难分解的特点，填埋处理不仅会占用大量土地，被占用的土地长期得不到恢复，影响土地的可持续利用 ；若用焚烧的方法加以处理，又会造成严重的大气污染。近年来，以农产品淀粉为主要成分的环保塑料材料的开发与应用逐渐兴起，然而，该种材料分解速率快，耐氧化、耐冲击性弱，吸水性较强。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题是提供一种可降解型塑料，以解决现有技术中以农产品淀粉为主要成分的环保塑料材料存在分解速率快，耐氧化、耐冲击性弱，吸水性较强等问题。本发明的可降解型塑料具有较好的拉伸强度和断裂伸长率，耐冲击性能好，吸水性较低，透光性好，133-136天后可完全降解成二氧化碳和水，不会对环境产生危害。
为了解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种可降解型塑料，以重量份为单位，包括以下原料：聚乳酸树脂102-138份、改性聚-β-羟丁酸PHB76-84份、邻苯二甲酸二异壬酯DINP 6-10份、不饱和聚酯树脂15-25份、黄豆蛋白粉10-15份、氧化绿豆淀粉7-12份、碱性白土3-9份、碳酸钙3-6份、苎麻纤维8-13份、线性低密度聚乙烯接枝马来酸酐1-2份、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷1-2份、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物2-3份、硫酸铝钾1-2份、柠檬酸酯3-5份、乙烯-醋酸乙烯共聚物2-4份、乙撑双油酸酰胺1-3份、二苯基甲烷二异氰酸酯1-2份、防霉抗菌剂0.8-1.5份、降解剂1-2份、抗氧化剂0.6-1.2份、稳定剂0.5-1份；
所述降解剂以重量为单位，包括以下原料：磷酸铵4-8份、氨基三亚甲基基膦酸3-5份、乙二胺四甲酸2-4份、十二烷基二甲基苄基溴化铵1.5-2份、二氧化钛0.3-0.6份；
所述可降解型塑料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将聚乳酸树脂、改性聚-β-羟丁酸PHB、邻苯二甲酸二异壬酯DINP、不饱和聚酯树脂、线性低密度聚乙烯接枝马来酸酐、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷混合，在温度为105-120℃，转速为200-400r/min下搅拌10-15min，制得混合物Ⅰ；
S2：在氮气保护下，向步骤1 制得的混合物Ⅰ中加入碱性白土、碳酸钙、苎麻纤维、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、硫酸铝钾、柠檬酸酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙撑双油酸酰胺、二苯基甲烷二异氰酸酯、降解剂，在超声波功率为120-180W，温度为90-96℃，转速为200-300r/min下搅拌2-2.5h，制得混合物Ⅱ；
S3：向步骤2 制得的混合物Ⅱ中加入黄豆蛋白粉、氧化绿豆淀粉、防霉抗菌剂、抗氧化剂、稳定剂，在温度为65-68℃，转速为100-200r/min下搅拌1-1.2h，制得混合物Ⅲ；
S4：将步骤3制得的混合物Ⅲ置于平板硫化机上，在压力为12-15MPa，温度为135-145℃下热压5-10min，取出冷却至室温，制得可降解型塑料。
进一步地，所述碱性白土为纳米级的碱性白土。
进一步地，所述碳酸钙为纳米级的碳酸钙。
进一步地，所述防霉抗菌剂为AEM5700-B防霉抗菌剂。
进一步地，所述降解剂以重量为单位，包括以下原料：磷酸铵6份、氨基三亚甲基基膦酸4份、乙二胺四甲酸3份、十二烷基二甲基苄基溴化铵1.8份、二氧化钛0.5份。
进一步地，所述抗氧化剂为抗氧化剂1010。
进一步地，所述稳定剂为钙锌复合稳定剂。
本发明具有以下有益效果：
（1）本发明的可降解型塑料具有更好的拉伸强度和断裂伸长率，耐冲击性能好，吸水性较低，透光性好；
（2）本发明的可降解型塑料可完全降解成二氧化碳和水，不会对环境产生危害，且本发明的可降解型塑料分解速度慢，在133-136天后才完全降解，大大延长了本发明的可降解型塑料的使用寿命。
【具体实施方式】
为便于更好地理解本发明，通过以下实施例加以说明，这些实施例属于本发明的保护范围，但不限制本发明的保护范围。
在实施例中，所述可降解型塑料，以重量份为单位，包括以下原料：聚乳酸树脂102-138份、改性聚-β-羟丁酸PHB76-84份、邻苯二甲酸二异壬酯DINP 6-10份、不饱和聚酯树脂15-25份、黄豆蛋白粉10-15份、氧化绿豆淀粉7-12份、碱性白土3-9份、碳酸钙3-6份、苎麻纤维8-13份、线性低密度聚乙烯接枝马来酸酐1-2份、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷1-2份、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物2-3份、硫酸铝钾1-2份、柠檬酸酯3-5份、乙烯-醋酸乙烯共聚物2-4份、乙撑双油酸酰胺1-3份、二苯基甲烷二异氰酸酯1-2份、防霉抗菌剂0.8-1.5份、降解剂1-2份、抗氧化剂0.6-1.2份、稳定剂0.5-1份；
所述碱性白土为纳米级的碱性白土；
所述碳酸钙为纳米级的碳酸钙；
所述防霉抗菌剂为AEM5700-B防霉抗菌剂；
所述降解剂以重量为单位，包括以下原料：磷酸铵4-8份、氨基三亚甲基基膦酸3-5份、乙二胺四甲酸2-4份、十二烷基二甲基苄基溴化铵1.5-2份、二氧化钛0.3-0.6份；
所述抗氧化剂为抗氧化剂1010；
所述稳定剂为钙锌复合稳定剂；
所述可降解型塑料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将聚乳酸树脂、改性聚-β-羟丁酸PHB、邻苯二甲酸二异壬酯DINP、不饱和聚酯树脂、线性低密度聚乙烯接枝马来酸酐、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷混合，在温度为105-120℃，转速为200-400r/min下搅拌10-15min，制得混合物Ⅰ；
S2：在氮气保护下，向步骤1 制得的混合物Ⅰ中加入碱性白土、碳酸钙、苎麻纤维、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、硫酸铝钾、柠檬酸酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙撑双油酸酰胺、二苯基甲烷二异氰酸酯、降解剂，在超声波功率为120-180W，温度为90-96℃，转速为200-300r/min下搅拌2-2.5h，制得混合物Ⅱ；
S3：向步骤2 制得的混合物Ⅱ中加入黄豆蛋白粉、氧化绿豆淀粉、防霉抗菌剂、抗氧化剂、稳定剂，在温度为65-68℃，转速为100-200r/min下搅拌1-1.2h，制得混合物Ⅲ；
S4：将步骤3制得的混合物Ⅲ置于平板硫化机上，在压力为12-15MPa，温度为135-145℃下热压5-10min，取出冷却至室温，制得可降解型塑料。
下面通过更具体实施例对本发明进行说明。
实施例1
一种可降解型塑料，以重量份为单位，包括以下原料：聚乳酸树脂120份、改性聚-β-羟丁酸PHB80份、邻苯二甲酸二异壬酯DINP 8份、不饱和聚酯树脂20份、黄豆蛋白粉13份、氧化绿豆淀粉10份、碱性白土6份、碳酸钙5份、苎麻纤维12份、线性低密度聚乙烯接枝马来酸酐1.5份、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷1.5份、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物2.5份、硫酸铝钾1.5份、柠檬酸酯3.5份、乙烯-醋酸乙烯共聚物2.5份、乙撑双油酸酰胺2份、二苯基甲烷二异氰酸酯1.5份、防霉抗菌剂2.1份、降解剂1.5份、抗氧化剂0.9份、稳定剂0.8份；
所述碱性白土为纳米级的碱性白土；
所述碳酸钙为纳米级的碳酸钙；
所述防霉抗菌剂为AEM5700-B防霉抗菌剂；
所述降解剂以重量为单位，包括以下原料：磷酸铵6份、氨基三亚甲基基膦酸4份、乙二胺四甲酸3份、十二烷基二甲基苄基溴化铵1.8份、二氧化钛0.5份；
所述抗氧化剂为抗氧化剂1010；
所述稳定剂为钙锌复合稳定剂；
所述可降解型塑料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将聚乳酸树脂、改性聚-β-羟丁酸PHB、邻苯二甲酸二异壬酯DINP、不饱和聚酯树脂、线性低密度聚乙烯接枝马来酸酐、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷混合，在温度为112℃，转速为300r/min下搅拌13min，制得混合物Ⅰ；
S2：在氮气保护下，向步骤1 制得的混合物Ⅰ中加入碱性白土、碳酸钙、苎麻纤维、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、硫酸铝钾、柠檬酸酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙撑双油酸酰胺、二苯基甲烷二异氰酸酯、降解剂，在超声波功率为150W，温度为93℃，转速为250r/min下搅拌2.2h，制得混合物Ⅱ；
S3：向步骤2 制得的混合物Ⅱ中加入黄豆蛋白粉、氧化绿豆淀粉、防霉抗菌剂、抗氧化剂、稳定剂，在温度为66℃，转速为150r/min下搅拌1.1h，制得混合物Ⅲ；
S4：将步骤3制得的混合物Ⅲ置于平板硫化机上，在压力为14MPa，温度为140℃下热压8min，取出冷却至室温，制得可降解型塑料。
实施例2
一种可降解型塑料，以重量份为单位，包括以下原料：聚乳酸树脂102份、改性聚-β-羟丁酸PHB76份、邻苯二甲酸二异壬酯DINP 6份、不饱和聚酯树脂15份、黄豆蛋白粉10份、氧化绿豆淀粉7份、碱性白土3份、碳酸钙3份、苎麻纤维8份、线性低密度聚乙烯接枝马来酸酐1份、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷1份、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物2份、硫酸铝钾1份、柠檬酸酯3份、乙烯-醋酸乙烯共聚物2份、乙撑双油酸酰胺1份、二苯基甲烷二异氰酸酯1份、防霉抗菌剂0.8份、降解剂1份、抗氧化剂0.6份、稳定剂0.5份；
所述碱性白土为纳米级的碱性白土；
所述碳酸钙为纳米级的碳酸钙；
所述防霉抗菌剂为AEM5700-B防霉抗菌剂；
所述降解剂以重量为单位，包括以下原料：磷酸铵4份、氨基三亚甲基基膦酸3份、乙二胺四甲酸2份、十二烷基二甲基苄基溴化铵1.5份、二氧化钛0.3份；
所述抗氧化剂为抗氧化剂1010；
所述稳定剂为钙锌复合稳定剂；
所述可降解型塑料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将聚乳酸树脂、改性聚-β-羟丁酸PHB、邻苯二甲酸二异壬酯DINP、不饱和聚酯树脂、线性低密度聚乙烯接枝马来酸酐、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷混合，在温度为105℃，转速为200r/min下搅拌15min，制得混合物Ⅰ；
S2：在氮气保护下，向步骤1 制得的混合物Ⅰ中加入碱性白土、碳酸钙、苎麻纤维、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、硫酸铝钾、柠檬酸酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙撑双油酸酰胺、二苯基甲烷二异氰酸酯、降解剂，在超声波功率为120W，温度为90℃，转速为200r/min下搅拌2.5h，制得混合物Ⅱ；
S3：向步骤2 制得的混合物Ⅱ中加入黄豆蛋白粉、氧化绿豆淀粉、防霉抗菌剂、抗氧化剂、稳定剂，在温度为65℃，转速为100r/min下搅拌1.2h，制得混合物Ⅲ；
S4：将步骤3制得的混合物Ⅲ置于平板硫化机上，在压力为12MPa，温度为135℃下热压10min，取出冷却至室温，制得可降解型塑料。
实施例3
一种可降解型塑料，以重量份为单位，包括以下原料：聚乳酸树脂138份、改性聚-β-羟丁酸PHB 84份、邻苯二甲酸二异壬酯DINP 10份、不饱和聚酯树脂25份、黄豆蛋白粉15份、氧化绿豆淀粉12份、碱性白土9份、碳酸钙6份、苎麻纤维13份、线性低密度聚乙烯接枝马来酸酐2份、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷2份、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物3份、硫酸铝钾2份、柠檬酸酯5份、乙烯-醋酸乙烯共聚物4份、乙撑双油酸酰胺3份、二苯基甲烷二异氰酸酯2份、防霉抗菌剂1.5份、降解剂2份、抗氧化剂1.2份、稳定剂1份；
所述碱性白土为纳米级的碱性白土；
所述碳酸钙为纳米级的碳酸钙；
所述防霉抗菌剂为AEM5700-B防霉抗菌剂；
所述降解剂以重量为单位，包括以下原料：磷酸铵8份、氨基三亚甲基基膦酸5份、乙二胺四甲酸4份、十二烷基二甲基苄基溴化铵2份、二氧化钛0.6份；
所述抗氧化剂为抗氧化剂1010；
所述稳定剂为钙锌复合稳定剂；
所述可降解型塑料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将聚乳酸树脂、改性聚-β-羟丁酸PHB、邻苯二甲酸二异壬酯DINP、不饱和聚酯树脂、线性低密度聚乙烯接枝马来酸酐、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷混合，在温度为120℃，转速为400r/min下搅拌10min，制得混合物Ⅰ；
S2：在氮气保护下，向步骤1 制得的混合物Ⅰ中加入碱性白土、碳酸钙、苎麻纤维、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、硫酸铝钾、柠檬酸酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙撑双油酸酰胺、二苯基甲烷二异氰酸酯、降解剂，在超声波功率为180W，温度为96℃，转速为300r/min下搅拌2h，制得混合物Ⅱ；
S3：向步骤2 制得的混合物Ⅱ中加入黄豆蛋白粉、氧化绿豆淀粉、防霉抗菌剂、抗氧化剂、稳定剂，在温度为68℃，转速为200r/min下搅拌1h，制得混合物Ⅲ；
S4：将步骤3制得的混合物Ⅲ置于平板硫化机上，在压力为15MPa，温度为145℃下热压5min，取出冷却至室温，制得可降解型塑料。对实施例1-3进行性能对比实验，对照组选用市售某款大豆蛋白塑料，实验数据如下表所示：
项目 拉伸强度（MPa） 断裂伸长率（%） 吸水性（%） 透光性（%） 完全降解时间（d）
实施例1 16.58 162.09 3.21 47.32 134
实施例2 16.21 158.52 3.44 47.05 133
实施例3 17.06 165.24 3.15 47.78 136
对照组 9.7 127.4 10.1 45 60
由上表可以得出结论：本发明与对照组相比，具有更好的拉伸强度和断裂伸长率，耐冲击性能好，吸水性较低，透光性好。本发明和对照组均可完全降解成二氧化碳和水，不会对环境产生危害，但本发明分解速度慢，在133-136天后才完全降解，大大超过了对照组，延长了本发明的使用寿命。
以上内容不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (7)

1.一种可降解型塑料，其特征在于，以重量份为单位，包括以下原料：聚乳酸树脂102-138份、改性聚-β-羟丁酸PHB76-84份、邻苯二甲酸二异壬酯DINP 6-10份、不饱和聚酯树脂15-25份、黄豆蛋白粉10-15份、氧化绿豆淀粉7-12份、碱性白土3-9份、碳酸钙3-6份、苎麻纤维8-13份、线性低密度聚乙烯接枝马来酸酐1-2份、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷1-2份、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物2-3份、硫酸铝钾1-2份、柠檬酸酯3-5份、乙烯-醋酸乙烯共聚物2-4份、乙撑双油酸酰胺1-3份、二苯基甲烷二异氰酸酯1-2份、防霉抗菌剂0.8-1.5份、降解剂1-2份、抗氧化剂0.6-1.2份、稳定剂0.5-1份；
所述降解剂以重量为单位，包括以下原料：磷酸铵4-8份、氨基三亚甲基基膦酸3-5份、乙二胺四甲酸2-4份、十二烷基二甲基苄基溴化铵1.5-2份、二氧化钛0.3-0.6份；
所述可降解型塑料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将聚乳酸树脂、改性聚-β-羟丁酸PHB、邻苯二甲酸二异壬酯DINP、不饱和聚酯树脂、线性低密度聚乙烯接枝马来酸酐、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷混合，在温度为105-120℃，转速为200-400r/min下搅拌10-15min，制得混合物Ⅰ；
S2：在氮气保护下，向步骤1 制得的混合物Ⅰ中加入碱性白土、碳酸钙、苎麻纤维、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、硫酸铝钾、柠檬酸酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙撑双油酸酰胺、二苯基甲烷二异氰酸酯、降解剂，在超声波功率为120-180W，温度为90-96℃，转速为200-300r/min下搅拌2-2.5h，制得混合物Ⅱ；
S3：向步骤2 制得的混合物Ⅱ中加入黄豆蛋白粉、氧化绿豆淀粉、防霉抗菌剂、抗氧化剂、稳定剂，在温度为65-68℃，转速为100-200r/min下搅拌1-1.2h，制得混合物Ⅲ；
S4：将步骤3制得的混合物Ⅲ置于平板硫化机上，在压力为12-15MPa，温度为135-145℃下热压5-10min，取出冷却至室温，制得可降解型塑料。
2.根据权利要求1所述的可降解型塑料，其特征在于，所述碱性白土为纳米级的碱性白土。
3.根据权利要求1所述的可降解型塑料，其特征在于，所述碳酸钙为纳米级的碳酸钙。
4.根据权利要求1所述的可降解型塑料，其特征在于，所述防霉抗菌剂为AEM5700-B防霉抗菌剂。
5.根据权利要求1所述的可降解型塑料，其特征在于，所述降解剂以重量为单位，包括以下原料：磷酸铵6份、氨基三亚甲基基膦酸4份、乙二胺四甲酸3份、十二烷基二甲基苄基溴化铵1.8份、二氧化钛0.5份。
6.根据权利要求1所述的可降解型塑料，其特征在于，所述抗氧化剂为抗氧化剂1010。
7.根据权利要求1所述的可降解型塑料，其特征在于，所述稳定剂为钙锌复合稳定剂。
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