CN107793621A - 一种生物和光双重降解的环保塑料袋及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生物和光双重降解的环保塑料袋及其制造方法，涉及塑料薄膜技术领域。其由以下重量份数的原料制成：聚乙烯20～30份、碳酸钙20～30份、微晶淀粉15～25份、木葡聚糖10～20份、甲壳素10～20份、二苯基环丙烯酮2～6份、二硫化氨基甲酸铁1～5份、钛酸酯偶联剂1～5份、纳米二氧化钛1～3份、二甲基硅油1～3份、山梨糖醇2～5份、邻苯二甲酸2～4份、羧甲基纤维素钠2～6份、氧化聚乙烯蜡2～8份、硬脂酸甘露醇酯2～8份、乙酸2～8份。本发明具有生物降解和光降解化学降解相互间具有增效、协同和连贯作用，光降解与氧化物降解常同时进行并互相促进；生物降解更易发生在光降解过程之后，同时提高本发明耐水性、强度、热加工性以及寿命，进一步改善了其综合性能。

Description

一种生物和光双重降解的环保塑料袋及其制造方法
技术领域
本发明涉及塑料薄膜技术领域，具体涉及一种生物和光双重降解的环保塑料袋及其制造方法。
背景技术
随着塑料用量与日俱增，产生大量的塑料废弃物。由于其难以降解(普通塑料在200～400年的时间里才能完全降解)，白色污染已成为当前危害社会环境的世界性公害，严重阻碍了社会经济和环境的可持续性发展。为了解决这一严重的社会问题，越来越多的学者提倡开发和应用降解塑料，并将它看作是解决这一世界难题的理想途径。
目前世界上研究的降解塑料可分为四类，光降解塑料、生物降解塑料、化学降解塑料及水降解塑料，其中光降解塑料和生物降解塑料应用较广泛。光降解是指在日光的照射下，光光降解塑料吸收紫外线辐射后发生光引发作用，使键能减弱、长键分裂成较低分子量的碎片，聚合物完整性遭到破坏，物理性能下降，碎片在自然界中继续氧化，发生自由基断裂反应，降解为低分子量化合物，最后彻底氧化为CO2和H2O。生物降解塑料是指在一定条件下，能在微生物或酶的作用下而分解的塑料材料，生物降解塑料的降解机理，即生物降解塑料被细菌、霉菌等作用消化吸收的过程，是生物物理和生物化学反应。微生物侵蚀塑料制品组份后，由于生物细胞的增长使聚合物组份水解、电离或质子化从而发生机械性破坏，分裂成低聚物碎片，聚合物分子结构不变，这是聚合物的生物物理作用而发生的降解过程。真菌或细菌分泌的酶使非水溶性聚合物分解或氧化降解成水溶性碎片，生成新的小分子化合物直至最终分解成二氧化碳和水，这种降解方式属生物化学降解方式。
现有技术中为解决白色污染问题，制作了光生物降解塑料，但是降解效果一般、降解速度慢，同时还存在光生物降解塑料存在抗氧化性差、热稳定性差、使用寿命短等缺陷，在裸露的环境中容易氧化，在温度较高的环境中使用容易变质等缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服以上现有技术的缺点：提供一种降解速度快生物和光双重降解的环保塑料袋及其制造方法。
本发明的技术解决方案：
一种生物和光双重降解的环保塑料袋，由以下重量份数的原料制成：聚乙烯20～30份、碳酸钙20～30份、微晶淀粉15～25份、木葡聚糖10～20份、甲壳素10～20份、二苯基环丙烯酮2～6份、二硫化氨基甲酸铁1～5份、钛酸酯偶联剂1～5份、纳米二氧化钛1～3份、二甲基硅油1～3份、山梨糖醇2～5份、邻苯二甲酸2～4份、羧甲基纤维素钠2～6份、氧化聚乙烯蜡2～8份、硬脂酸甘露醇酯2～8份、乙酸2～8份。
作为优选，由以下重量份数的原料制成：聚乙烯22～28份、碳酸钙22～28份、微晶淀粉18～22份、木葡聚糖12～18份、甲壳素12～18份、二苯基环丙烯酮3～7份、二硫化氨基甲酸铁2～4份、钛酸酯偶联剂2～4份、纳米二氧化钛1～2份、二甲基硅油1～2份、山梨糖醇4～5份、邻苯二甲酸2～3份、羧甲基纤维素钠3～5份、氧化聚乙烯蜡4～6份、硬脂酸甘露醇酯4～6份，乙酸4～6份。
一种生物和光双重降解的环保塑料袋的制备方法，包括如下步骤：
(1)将碳酸钙粉碎至粒度为700～1200目，放到温度为100℃的烘箱内，进行干燥处至含水量低于2％，与钛酸脂偶联剂加入到高速搅拌混合机中，混合5～20min；
(2)往高速搅拌混合机中加入聚乙烯、微晶淀粉、二苯基环丙烯酮、二硫化氨基甲酸铁、纳米二氧化钛混合5～20min；
(3)将甲壳素、木葡聚糖、乙酸在50～100℃的条件下混合5～10min，然后将混合液加入到上述高速搅拌混合机以800～1500r/min的转速进行混合10～30min；
(4)往高速搅拌混合机中继续加入二甲基硅油、山梨糖醇、邻苯二甲酸、羧甲基纤维素钠、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸甘露醇酯混合10～30min；
(5)将步骤(3)混合后的原料加入到吹膜机中吹膜，吹膜机的料桶温度为135～150℃，模口温度为180℃，吹胀比为1～3，得到膜卷；
(6)对膜卷进行分切、打印图案、封口，得到本发明的产品。
本发明的有益效果是：
1、本发明在聚乙烯树脂中加入天然可降解的物质如淀粉、木葡聚糖、甲壳素、碳酸钙，从而提高了聚乙烯塑料的的可降解性能。同时，本发明中还添加有光降解剂和助剂，本发明的二苯基环丙烯酮含有羰基，羰基有吸收紫外线的高强能力,当羰基吸收紫外线后就可转变成激发态,易发生光化学反应；另外二苯基环丙烯酮也含有芳烃环，其对紫外光尤为敏感,经光激发转变为激发态并产生光化学活性,将能量转移给聚合物链上的羰基或不饱和键,或产生出氧，因此有利于塑料的降解。二硫化氨基甲酸铁是光热氧化降解的促进剂，其和二苯基环丙烯酮配合使用，有利于促进塑料降解，从而加快降解速度。本发明中的二氧化钛是光敏剂，其与二苯基环丙烯酮、二硫化氨基甲酸铁配合作用，能加快塑料的降解速度。
2、本发明中还添加有多种加工助剂，如二甲基硅油、山梨糖醇、邻苯二甲酸、羧甲基纤维素钠、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸甘露醇酯，大大提高本发明塑料袋的耐水性、强度、热加工性以及寿命，进一步改善了其综合性能，使其在包装领域的应用范围大幅拓宽。
3、本发明制得的塑料袋具有生物和光双重降解作用，特别是生物降解和光降解化学降解相互间具有增效、协同和连贯作用，光降解与氧化物降解常同时进行并互相促进；生物降解更易发生在光降解过程之后，因此能有效解决普通塑料薄膜难降解所带来的白色污染问题。
具体实施方式
下面用具体实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明不仅局限于以下具体实施例。
实施例一
称取以下重量配比的原料：聚乙烯20份、碳酸钙20份、微晶淀粉15份、木葡聚糖10份、甲壳素10份、二苯基环丙烯酮2份、二硫化氨基甲酸铁1份、钛酸酯偶联剂1份、纳米二氧化钛1份、二甲基硅油1份、山梨糖醇2份、邻苯二甲酸2份、羧甲基纤维素钠2份、氧化聚乙烯蜡2份、硬脂酸甘露醇酯2份、乙酸2份。按照以下方法进行制备：
(1)将碳酸钙粉碎至粒度为700目，放到温度为100℃的烘箱内，进行干燥处至含水量为2％，与钛酸脂偶联剂加入到高速搅拌混合机中，混合5min；
(2)往高速搅拌混合机中加入聚乙烯、微晶淀粉、二苯基环丙烯酮、二硫化氨基甲酸铁、纳米二氧化钛混合5min；
(3)将甲壳素、木葡聚糖、乙酸在50℃的条件下混合5min，然后将混合液加入到上述高速搅拌混合机以800r/min的转速进行混合10min；
(4)往高速搅拌混合机中继续加入二甲基硅油、山梨糖醇、邻苯二甲酸、羧甲基纤维素钠、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸甘露醇酯混合10min；
(5)将步骤(3)混合后的原料加入到吹膜机中吹膜，吹膜机的料桶温度为135℃，模口温度为180℃，吹胀比为1，得到膜卷；
(6)对膜卷进行分切、打印图案、封口，得到本发明的产品。
实施例二
称取以下重量配比的原料：聚乙烯25份、碳酸钙25份、微晶淀粉20份、木葡聚糖15份、甲壳素15份、二苯基环丙烯酮4份、二硫化氨基甲酸铁3份、钛酸酯偶联剂3份、纳米二氧化钛2份、二甲基硅油2份、山梨糖醇3份、邻苯二甲酸3份、羧甲基纤维素钠4份、氧化聚乙烯蜡5份、硬脂酸甘露醇酯5份、乙酸5份。
按照以下方法进行制备：
(1)将碳酸钙粉碎至粒度为1000目，放到温度为100℃的烘箱内，进行干燥处至含水量1.5％，与钛酸脂偶联剂加入到高速搅拌混合机中，混合15min；
(2)往高速搅拌混合机中加入聚乙烯、微晶淀粉、二苯基环丙烯酮、二硫化氨基甲酸铁、纳米二氧化钛混合15min；
(3)将甲壳素、木葡聚糖、乙酸在70℃的条件下混合8min，然后将混合液加入到上述高速搅拌混合机以1000r/min的转速进行混合18min；
(4)往高速搅拌混合机中继续加入二甲基硅油、山梨糖醇、邻苯二甲酸、羧甲基纤维素钠、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸甘露醇酯混合18min；
(5)将步骤(3)混合后的原料加入到吹膜机中吹膜，吹膜机的料桶温度为140℃，模口温度为180℃，吹胀比为2，得到膜卷；
(6)对膜卷进行分切、打印图案、封口，得到本发明的产品。
实施例三
称取以下重量配比的原料：聚乙烯30份、碳酸钙30份、微晶淀粉30份、木葡聚糖20份、甲壳素20份、二苯基环丙烯酮6份、二硫化氨基甲酸铁5份、钛酸酯偶联剂5份、纳米二氧化钛3份、二甲基硅油3份、山梨糖醇5份、邻苯二甲酸4份、羧甲基纤维素钠6份、氧化聚乙烯蜡8份、硬脂酸甘露醇酯8份、乙酸8份。
按照以下方法进行制备：
(1)将碳酸钙粉碎至粒度为1200目，放到温度为100℃的烘箱内，进行干燥处至含水量为1％，与钛酸脂偶联剂加入到高速搅拌混合机中，混合20min；
(2)往高速搅拌混合机中加入聚乙烯、微晶淀粉、二苯基环丙烯酮、二硫化氨基甲酸铁、纳米二氧化钛混合20min；
(3)将甲壳素、木葡聚糖、乙酸在100℃的条件下混合10min，然后将混合液加入到上述高速搅拌混合机以1500r/min的转速进行混合30min；
(4)往高速搅拌混合机中继续加入二甲基硅油、山梨糖醇、邻苯二甲酸、羧甲基纤维素钠、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸甘露醇酯混合30min；
(5)将步骤(3)混合后的原料加入到吹膜机中吹膜，吹膜机的料桶温度为150℃，模口温度为180℃，吹胀比为3，得到膜卷；
(6)对膜卷进行分切、打印图案、封口，得到本发明的产品。
将实施例一至三制备获得的生物和光双重降解的环保塑料袋性能检测，其中降解率的检测方法是：在温度为50℃，先采用光照15天，然后采用堆肥法处理75天；具体结果如表一：
表一
实施例一 实施例二 实施例三
拉伸强度(N/nm2) 2.9 3.3 3.1
断裂强度(N/nm2) 3.8 4.5 4.2
拉力强度(N/nm2) 3.5 3.8 3.4
耐水性 强 强 强
90天降解率(％) 97.5 98.6 98.8
结论：通过性能测试可以发现，本发明制备的塑料性能和安全性能较好，并且可以完全降解，90天的降解率可达97％以上，大大降低了对环境的污染，同时结构强度好。
以上仅是本发明的特征实施范例，对本发明保护范围不构成任何限制。凡采用同等交换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (3)

1.一种生物和光双重降解的环保塑料袋，其特征在于：由以下重量份数的原料制成：聚乙烯20～30份、碳酸钙20～30份、微晶淀粉15～25份、木葡聚糖10～20份、甲壳素10～20份、二苯基环丙烯酮2～6份、二硫化氨基甲酸铁1～5份、钛酸酯偶联剂1～5份、纳米二氧化钛1～3份、二甲基硅油1～3份、山梨糖醇2～5份、邻苯二甲酸2～4份、羧甲基纤维素钠2～6份、氧化聚乙烯蜡2～8份、硬脂酸甘露醇酯2～8份、乙酸2～8份。
2.根据权利要求2所述的生物和光双重降解的环保塑料袋，其特征在于：由以下重量份数的原料制成：聚乙烯22～28份、碳酸钙22～28份、微晶淀粉18～22份、木葡聚糖12～18份、甲壳素12～18份、二苯基环丙烯酮3～7份、二硫化氨基甲酸铁2～4份、钛酸酯偶联剂2～4份、纳米二氧化钛1～2份、二甲基硅油1～2份、山梨糖醇4～5份、邻苯二甲酸2～3份、羧甲基纤维素钠3～5份、氧化聚乙烯蜡4～6份、硬脂酸甘露醇酯4～6份，乙酸4～6份。
3.一种生物和光双重降解的环保塑料袋的制备方法，包括如下步骤：
(1)将碳酸钙粉碎至粒度为700～1200目，放到温度为100℃的烘箱内，进行干燥处至含水量低于2％，与钛酸脂偶联剂加入到高速搅拌混合机中，混合5～20min；
(2)往高速搅拌混合机中加入聚乙烯、微晶淀粉、二苯基环丙烯酮、二硫化氨基甲酸铁、纳米二氧化钛混合5～20min；
(3)将甲壳素、木葡聚糖、乙酸在50～100℃的条件下混合5～10min，然后将混合液加入到上述高速搅拌混合机以800～1500r/min的转速进行混合10～30min；
(4)往高速搅拌混合机中继续加入二甲基硅油、山梨糖醇、邻苯二甲酸、羧甲基纤维素钠、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸甘露醇酯混合10～30min；
(5)将步骤(3)混合后的原料加入到吹膜机中吹膜，吹膜机的料桶温度为135～150℃，模口温度为180℃，吹胀比为1～3，得到膜；
(6)对膜卷进行分切、打印图案、封口，得到本发明的产品。
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