CN107815005A - 一种可双降解抗菌的塑料及其制备方法 - Google Patents

一种可双降解抗菌的塑料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可双降解抗菌的塑料及其制备方法，涉及塑料制备技术领域。它由以下重量份数的原料制成：聚乙烯20～30份，碳酸钙15～25份，改性淀粉15～25份，麦芽糊精5～15份，木质纤维5～15份，明胶1～10份，甘油1～5份，二苯基环丙烯酮2～10份，二硫化氨基甲酸铁1～7份，纳米二氧化钛1～5份，聚羟基脂肪酸酯8～16份，双乙酸钠1～3份，木质素磺酸钠1～5份，乙酰柠檬酸三丁酯2～12份，氧化聚乙烯蜡2～10份；本发明的聚乙烯塑料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，降解率高，同时具有抗菌的作用，适合应用于各种塑料制品的生产制造。

Description

一种可双降解抗菌的塑料及其制备方法
技术领域
本发明涉及塑料制备技术领域，具体涉及一种可双降解抗菌的塑料及其制备方法。
背景技术
目前，巨大的塑料制造量和废弃量对我们赖以生存的环境造成了不可逆转的污染与破坏。为了缓解石油资源的紧缺，减少白色污染的危害，可降解塑料成为研究者们关注的热点。
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。
虽然，现有技术对可降解材料的研究取得了一定成果，但是现有的降解塑料存在降解速度慢、降解效果一般的缺陷，同时现有的降解塑料大多不具有抗菌的功能，还存在抗氧化性差、热稳定性差等缺陷，从而限制了降解塑料的应用。
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：提供一种具有抗菌，且可生物和光双重降解的绿色环保塑料及其制备方法。
本发明的技术解决方案如下：
一种可双降解抗菌的塑料，由以下重量份数的原料制成：聚乙烯20～30份，碳酸钙15～25份，改性淀粉15～25份，麦芽糊精5～15份，木质纤维5～15份，明胶1～10份，甘油1～5份，二苯基环丙烯酮2～10份，二硫化氨基甲酸铁1～7份，纳米二氧化钛1～5份，聚羟基脂肪酸酯8～16份，双乙酸钠1～3份，木质素磺酸钠1～5份，乙酰柠檬酸三丁酯2～12份，氧化聚乙烯蜡2～10份。
作为优选，由以下重量份数的原料制成：聚乙烯12～28份，碳酸钙18～22份，改性淀粉18～22份，麦芽糊精8～12份，木质纤维8～12份，明胶3～7份，甘油2～4份，二苯基环丙烯酮4～8份，二硫化氨基甲酸铁2～6份，纳米二氧化钛2～4份，聚羟基脂肪酸酯10～14份，双乙酸钠1～2份，木质素磺酸钠2～4份，乙酰柠檬酸三丁酯4～10份，氧化聚乙烯蜡4～8份。
一种可双降解抗菌的塑料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚乙烯、改性淀粉、麦芽糊精、木质纤维加入乙醇中，在温度为50～80℃、pH为8～10的条件下搅拌，得到糊状混合物，将糊状混合物加入反应釜中，在2～4MPa条件下反应20～30min；
(2)将明胶在温度为40～80℃下溶解于甘油中，然后与步骤(1)得到的混合液进行混合；
(3)将聚羟基脂肪酸酯、双乙酸钠、木质素磺酸钠、乙酰柠檬酸三丁酯、氧化聚乙烯蜡与步骤(2)得到的混合液进行混合，在温度为40～80℃的条件下搅拌5～10min；
(4)将二苯基环丙烯酮、二硫化氨基甲酸铁、纳米二氧化钛与步骤(3)得到的混合液加入高速搅拌混合机中，以800～1500r/min的转速进行混合10～30min；
(5)在双螺杆挤出机中挤出造粒，然后用塑料吹膜机挤出吹膜，即得本发明产品。
本发明的有益效果如下：
1、本发明在聚乙烯树脂中加入可降解的改性淀粉、木质纤维、麦芽糊精、明胶等，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。本发明中的纳米二氧化钛是光敏剂，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、本发明中还添加有抗菌物质如纳米二氧化钛、双乙酸钠，纳米二氧化钛的晶体在光线照射下，短时间内就能完全杀死与其接触的微生物，氧化活性较高，见效快，耐久，无二次污染，对人体无毒。无毒无味，无刺激，热稳定性与耐热性强，因此本发明的纳米二氧化钛既是光敏剂，又是抗菌剂。双乙酸钠是一种高效、广谱抗菌防霉剂，，它通过渗透微生物细胞壁，干扰细胞内各种酶体系的生成，可以高效抑制十多种霉菌素和多种细菌的滋生和蔓延。因此本发明的塑料具有抗菌的作用。
3、本发明的木质纤维素具有优良的柔韧性及分散性，与聚乙烯等物质混合后形成三维网状结构，增强了聚乙烯塑料的支撑力和耐久力。本发明中还添加有多种加工助剂，如聚羟基脂肪酸酯、木质素磺酸钠、乙酰柠檬酸三丁酯、氧化聚乙烯蜡大大提高本发明塑料袋的耐水性、强度、热加工性以及寿命。
4、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，同时具有抗菌的作用，适合应用于各种塑料制品的生产制造。
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15份，改性淀粉15份，麦芽糊精5份，木质纤维5份，明胶1份，甘油1份，二苯基环丙烯酮2份，二硫化氨基甲酸铁1份，纳米二氧化钛1份，聚羟基脂肪酸酯8份，双乙酸钠1份，木质素磺酸钠1份，乙酰柠檬酸三丁酯2份，氧化聚乙烯蜡2份。
按照以下方法制备：
(1)将聚乙烯、改性淀粉、麦芽糊精、木质纤维加入乙醇中，在温度为50℃、pH为8的条件下搅拌，得到糊状混合物，将糊状混合物加入反应釜中，在2MPa条件下反应20min；
(2)将明胶在温度为40℃下溶解于甘油中，然后与步骤(1)得到的混合液进行混合；
(3)将聚羟基脂肪酸酯、双乙酸钠、木质素磺酸钠、乙酰柠檬酸三丁酯、氧化聚乙烯蜡与步骤(2)得到的混合液进行混合，在温度为40℃的条件下搅拌5～10min；
(4)将二苯基环丙烯酮、二硫化氨基甲酸铁、纳米二氧化钛与步骤(3)得到的混合液加入高速搅拌混合机中，以800r/min的转速进行混合30min；
(5)在双螺杆挤出机中挤出造粒，然后用塑料吹膜机挤出吹膜，即得本发明产品。
实施例二
称取以下重量配比的原料：聚乙烯25份，碳酸钙20份，改性淀粉20份，麦芽糊精10份，木质纤维10份，明胶5份，甘油3份，二苯基环丙烯酮6份，二硫化氨基甲酸铁4份，纳米二氧化钛3份，聚羟基脂肪酸酯12份，双乙酸钠2份，木质素磺酸钠3份，乙酰柠檬酸三丁酯7份，氧化聚乙烯蜡6份。
按照以下方法制备：
(1)将聚乙烯、改性淀粉、麦芽糊精、木质纤维加入乙醇中，在温度为70℃、pH为9的条件下搅拌，得到糊状混合物，将糊状混合物加入反应釜中，在3MPa条件下反应25min；
(2)将明胶在温度为60℃下溶解于甘油中，然后与步骤(1)得到的混合液进行混合；
(3)将聚羟基脂肪酸酯、双乙酸钠、木质素磺酸钠、乙酰柠檬酸三丁酯、氧化聚乙烯蜡与步骤(2)得到的混合液进行混合，在温度为60℃的条件下搅拌7min；
(4)将二苯基环丙烯酮、二硫化氨基甲酸铁、纳米二氧化钛与步骤(3)得到的混合液加入高速搅拌混合机中，以1000r/min的转速进行混合20min；
(5)在双螺杆挤出机中挤出造粒，然后用塑料吹膜机挤出吹膜，即得本发明产品。
实施例三
称取以下重量配比的原料：聚乙烯30份，碳酸钙25份，改性淀粉25份，麦芽糊精15份，木质纤维15份，明胶10份，甘油5份，二苯基环丙烯酮10份，二硫化氨基甲酸铁7份，纳米二氧化钛5份，聚羟基脂肪酸酯16份，双乙酸钠3份，木质素磺酸钠5份，乙酰柠檬酸三丁酯12份，氧化聚乙烯蜡10份。
按照以下方法制备：
(1)将聚乙烯、改性淀粉、麦芽糊精、木质纤维加入乙醇中，在温度为80℃、pH为10的条件下搅拌，得到糊状混合物，将糊状混合物加入反应釜中，在4MPa条件下反应30min；
(2)将明胶在温度为80℃下溶解于甘油中，然后与步骤(1)得到的混合液进行混合；
(3)将聚羟基脂肪酸酯、双乙酸钠、木质素磺酸钠、乙酰柠檬酸三丁酯、氧化聚乙烯蜡与步骤(2)得到的混合液进行混合，在温度为80℃的条件下搅拌10min；
(4)将二苯基环丙烯酮、二硫化氨基甲酸铁、纳米二氧化钛与步骤(3)得到的混合液加入高速搅拌混合机中，以1500r/min的转速进行混合30min；
(5)在双螺杆挤出机中挤出造粒，然后用塑料吹膜机挤出吹膜，即得本发明产品。
将实施例一至三制备获得的可双降解抗菌的塑料进行性能检测，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；采用抑菌圈试验检测抗菌性能，具体结果如表一：
表一
结论：通过性能测试可以发现，本发明制备的塑料结构强度性能较好，90天的降解率可达97％以上，对黄曲霉素的抑制率为98％以上，对金黄色葡萄球菌的抑制率为94％以上，因此本发明的降解率高，不会污染环境，同时对微生物有抑制作用，可以安全放心应用于医药食品领域。
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)

1.一种可双降解抗菌的塑料，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15～25份，改性淀粉15～25份，麦芽糊精5～15份，木质纤维5～15份，明胶1～10份，甘油1～5份，二苯基环丙烯酮2～10份，二硫化氨基甲酸铁1～7份，纳米二氧化钛1～5份，聚羟基脂肪酸酯8～16份，双乙酸钠1～3份，木质素磺酸钠1～5份，乙酰柠檬酸三丁酯2～12份，氧化聚乙烯蜡2～10份。
2.根据权利要求1所述的可双降解抗菌的塑料，其特征在于：由以下重量份数的原料制成：聚乙烯12～28份，碳酸钙18～22份，改性淀粉18～22份，麦芽糊精8～12份，木质纤维8～12份，明胶3～7份，甘油2～4份，二苯基环丙烯酮4～8份，二硫化氨基甲酸铁2～6份，纳米二氧化钛2～4份，聚羟基脂肪酸酯10～14份，双乙酸钠1～2份，木质素磺酸钠2～4份，乙酰柠檬酸三丁酯4～10份，氧化聚乙烯蜡4～8份。
3.一种可双降解抗菌的塑料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚乙烯、改性淀粉、麦芽糊精、木质纤维加入乙醇中，在温度为50～80℃、pH为8～10的条件下搅拌，得到糊状混合物，将糊状混合物加入反应釜中，在2～4MPa条件下反应20～30min；
(2)将明胶在温度为40～80℃下溶解于甘油中，然后与步骤(1)得到的混合液进行混合；
(3)将聚羟基脂肪酸酯、双乙酸钠、木质素磺酸钠、乙酰柠檬酸三丁酯、氧化聚乙烯蜡与步骤(2)得到的混合液进行混合，在温度为40～80℃的条件下搅拌5～10min；
(4)将二苯基环丙烯酮、二硫化氨基甲酸铁、纳米二氧化钛与步骤(3)得到的混合液加入高速搅拌混合机中，以800～1500r/min的转速进行混合10～30min；
(5)在双螺杆挤出机中挤出造粒，然后用塑料吹膜机挤出吹膜，即得本发明产品。
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