CN108129870A - 可降解材料、制备方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及材料领域，具体而言，提供了一种可降解材料、制备方法及其应用。本发明提供一种可降解材料，原料包括可降解塑料和厨余垃圾。该可降解材料的原料来源广泛，成本低，没有任何的二次污染产生，可以大规模的推广和使用。本发明提供的上述可降解材料的制备方法，将可降解塑料和厨余垃圾的熔融混合液通过成型工艺制备得到可降解材料。该方法制备工艺简单，原料来源广泛易得，可以大规模生产与应用。本发明提供的可降解产品，应用上述可降解材料制备得到。

Description

可降解材料、制备方法及其应用

技术领域

本发明涉及材料领域，具体而言，涉及一种可降解材料、制备方法及其应用。

背景技术

随着社会发展和人们生活水平的提高，不断增长的人口产生出越来越多的生活垃圾，当前以北京为代表的许多中国大型城市正面临“垃圾围城”的问题。

日常生活生产中最主要的垃圾为塑料垃圾和厨余垃圾，塑料产品或包装方便人们生活的同时，也对环境产生了巨大的影响，塑料垃圾随处可见，塑料垃圾量大难处理，降解周期长。传统的垃圾填埋处理方式无法消化这些不断增量的垃圾，而采用垃圾焚烧技术所产生的二恶英、氮氧化物、二氧化硫等有害气体、粉尘、废水等还未能有效控制。

因为中国人的饮食生活习惯，在城市生活垃圾中厨余垃圾占有较大比重，厨余垃圾属于有机垃圾，不易燃、易腐烂，采用填埋、焚烧的方式处理都不合适。

为了实现资源的可持续发展，必须寻找更有效的处理方式，实现垃圾的有效资源化，对我国的经济与环境发展产生重大的意义。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种可降解材料，以缓解现有技术中可降解材料降解周期长，降解时间固定的技术问题。

本发明的第二目的在于提供一种可降解材料的制备方法，以缓解现有技术中制备不同降解时间的可降解材料时工艺固化，复杂，操作不灵活的技术问题。

本发明的第三目的在于提供一种应用上述可降解材料制备的可降解产品，以缓解现有技术中降解材料成本高，周期较长的技术问题。

本发明的第四个目的在于提供上述可降解材料在植物栽培中的应用。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明提供一种可降解材料，原料包括可降解塑料和厨余垃圾。

进一步地，所述可降解塑料和所述厨余垃圾的重量份数比为(3-8)：(3-7)。

进一步地，所述可降解塑料为可降解塑料废弃物。

本发明提供上述的可降解材料的制备方法，将可降解塑料和厨余垃圾的熔融混合液通过成型工艺制备得到可降解材料。

进一步地，在熔融状态下的可降解塑料中加入厨余垃圾，混合均匀得到所述可降解塑料和厨余垃圾的熔融混合液；

优选地，将可降解塑料加热至180-220℃，得到所述熔融状态下的可降解塑料。

进一步地，所述厨余垃圾在加入前还包括干燥和粉碎处理；

优选地，所述厨余垃圾的粒径为3-5mm。

进一步地，所述成型工艺包括混炼、挤出、注射、浇铸和模压工艺。

进一步地，所述熔融混合液还包括增塑剂、相容剂和发泡剂中的一种或多种。

本发明提供一种可降解产品，应用上述的可降解材料制备得到。

本发明还提供上述的可降解材料在植物栽培中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供一种可降解材料，原料包括可降解塑料和厨余垃圾。该可降解材料的原料来源广泛，成本低，厨余垃圾是生活中产生的最主要垃圾，易腐烂，极难处理，影响城市美观和污染环境，目前没有有效的处理方法甚至是利用方法，将厨余垃圾添加到可降解塑料的生产当中，使可降解材料的吸水率更强，更适合微生物生长，从而大大降低了可降解材料的降解周期，并且使得厨余垃圾得到了回收与利用。可降解塑料废弃物也是垃圾的主要来源，回收再利用可以节约资源，降低成本，实现可持续和环境友好型发展。通过调节厨余垃圾与可降解塑料的重量比例可以实现该降解材料降解周期的有效控制，大大缩短可降解材料的降解周期，从而满足不同的应用需求，降解后的物质对环境没有污染，并且可以成为土壤的营养成分，没有任何的二次污染产生，可以大规模的推广和使用。

本发明提供的上述可降解材料的制备方法，将可降解塑料和厨余垃圾的熔融混合液通过成型工艺制备得到可降解材料。该方法制备工艺简单，原料来源广泛易得，通过原料的配比的调整即可制备得到不同降解时间的可降解材料，对设备要求较低，极大的降低了生产成本，制备得到的可降解材料成分均匀，性能稳定，该方法可以大规模生产与应用。

本发明提供的可降解产品，应用上述可降解材料制备得到。该可降解产品成本低，环保，安全，无污染，降解时间可以控制，较一般的降解材料而言，降解时间短，可以大规模利用。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。

本发明提供一种可降解材料，原料包括可降解塑料和厨余垃圾。

厨余垃圾是指家庭、学校、机关、公共食堂以及餐饮行业的食物废料、餐饮剩余物、食品加工废料及不可再食用的动植物油脂和各类油水混合物，是城市生活垃圾的一部分。

该可降解材料的原料来源广泛，成本低，厨余垃圾是生活中产生的最主要垃圾，易腐烂，极难处理，影响城市美观和污染环境，目前没有有效的处理方法甚至是利用方法，将厨余垃圾添加到可降解塑料的生产当中，使可降解材料的吸水率更强，更适合微生物生长，从而大大降低了可降解材料的降解周期，并且使得厨余垃圾得到了回收与利用。可降解塑料废弃物也是垃圾的主要来源，回收再利用可以节约资源，降低成本，实现可持续和环境友好型发展。通过调节厨余垃圾与可降解塑料的重量比例可以实现该降解材料降解周期的有效控制，从而满足不同的应用需求，降解后的物质对环境没有污染，并且可以成为土壤的营养成分，没有任何的二次污染产生，可以大规模的推广和使用。

在本发明的一个实施方式中，可降解塑料和厨余垃圾的重量份数比为(3-8)：(3-7)。

可降解塑料和厨余垃圾的重量份数比典型但非限制性的为3:3，3:4，3:5，3:6，3:7，4:3，4:5，4:6，4:7，5:3，5:4，5:6，5:7，6:3，6:4，6:5，6:7，7:3，7:4，7:5，7:6，8:3，8:4，8:5，8:6或8:7。

厨余垃圾的吸水性很强，混合在可降解塑料中可以增加可降解塑料的吸水率，吸水膨胀，使可降解塑料变形甚至损坏，从而加速可降解塑料的降解速度，缩短降解时间。厨余垃圾的重量份数越多，可降解材料的降解时间越短。根据厨余垃圾的重量份数不同，可以生产出不同降解时间的可降解材料。可降解材料降解后不会污染环境，厨余垃圾还会成为土壤的营养成分。

在本发明的一个实施方式中，可降解塑料为可降解塑料废弃物。

可降解塑料是重要的有机合成高分子材料，应用非常广泛，但是废弃塑料带来的“白色污染”也越来越严重，可降解塑料是石油炼制的产品制成的，石油资源是有限的，可降解塑料埋在地下长时间不会腐烂。全球每年消费上亿吨的可降解塑料，常见的塑料饭盒、咖啡杯、方便勺子和塑料袋等一次性的可降解塑料产品广泛，频繁的应用于人们的生活当中，方便生活的同时，产生巨量的垃圾难以处理。再例如农田中地膜的使用，仅国内每年也有几百万吨，生产中的垃圾也是难以降解，对环境造成巨大的污染，重复利用的话，在食品安全方面是一个极大的隐患。大部分的生活塑料垃圾都是可降解的，面对巨量难以处理的可降解塑料垃圾，重新利用是最佳解决问题的方式。将可降解塑料废弃物回收利用，再生产可降解材料，解决可降解塑料垃圾处理问题的同时，可以创造更多的价值，节约资源，保护环境。

本发明提供上述的可降解材料的制备方法，将可降解塑料和厨余垃圾的熔融混合液通过成型工艺制备得到可降解材料。

该方法制备工艺简单，原料来源广泛易得，通过原料的配比的调整即可制备得到不同降解时间的可降解材料，对设备要求较低，极大的降低了生产成本，制备得到的可降解材料成分均匀，性能稳定，该方法可以大规模生产与应用。

在本发明的一个实施方式中，在熔融状态下的可降解塑料中加入厨余垃圾，混合均匀得到可降解塑料和厨余垃圾的熔融混合液。处于熔融状态下的可降解塑料为流动性的液体，可以更好的与厨余垃圾混合均匀，制备的产品成分均一，对设备没有特殊要求。

优选地，将可降解塑料加热至180-220℃，得到熔融状态下的可降解塑料。

生活中产生的可降解塑料垃圾受热会变成液体，回收后可以按照正常的加工工艺进行生产，在180-220℃时可以完全变成液体，流动性较好，更方便实现成分的均一，与厨余垃圾的混合均匀，同时对设备和加工工艺整体没有特殊要求，可以大规模的推广和使用，不会增加生产成本。

在本发明的一个实施方式中，厨余垃圾在加入前还包括干燥和粉碎处理。厨余垃圾中含有大量的水分，并且大小不一，干燥可以将大部分的水分去掉，由于食物中大部分是淀粉和纤维，具有很大的吸水性，可以增加可降解材料的吸水能力，加速降解，同时加上油脂等物质可以成为土壤的营养成分，有利于微生物的生长，从另一个方面加速可降解材料的降解。将厨余垃圾粉碎，方便与可降解塑料更好的混匀，提高产品的均一性和品质。需要说明的是，加热温度典型但非限制性的为180℃、185℃、190℃、195℃、200℃、205℃、210℃、215℃或220℃。

优选地，厨余垃圾的粒径为3-5mm。厨余垃圾既要起到调节可降解材料降解时间的作用，也是可降解材料成型的一种原料，粉碎时粒径过大会导致可降解材料成分不均一，甚至破漏的问题；粒径过小，膨胀率过小，或太均一不能加快可降解材料的降解。

在本发明的一个实施方式中，成型工艺包括混炼、挤出、注射、浇铸和模压工艺。

在熔融状态下的可降解塑料中加入厨余垃圾混合均匀后，可以按照正常的塑料加工工艺进行后续的生产，根据生产目的的不同，成型不同的可降解材料产品，对设备没有特殊的要求，很容易推广和生产，不会增加生产成本，但却可以创造更多的经济价值，实现可持续发展。

在本发明的一个实施方式中，熔融混合液还包括增塑剂、相容剂和发泡剂中的一种或多种。

增塑剂，又叫塑化剂，可增加塑料的可塑性和柔软性，降低脆性，使塑料易于加工成型。增塑剂是无毒，无臭，对光合热稳定的高沸点有机化合物。

相容剂，也叫增溶剂，是为了改善多数聚合物在共混时，相容性不好的缺点。增溶剂的作用是降低界面张力，阻止分散相凝集，稳定已形成的相形态结构，以增加两种聚合物的相容性，使相互间粘结力增大，有助于形成稳定的共混结构。

发泡剂，无毒，无臭，无污染，可以增加可降解塑料的吸水率。

增塑剂、相容剂和发泡剂都是塑料加工领域的塑料助剂，改善成型工艺和制品的使用性能或降低制品的成本。

本发明还提供了一种可降解产品，应用上述的可降解材料制备得到。

该可降解产品成本低，环保，安全，无污染，降解时间可以控制，较一般的降解材料而言，降解时间短，可以大规模利用。

本发明还提供了上述的可降解材料在植物栽培中的应用。

随着社会发展和人们生活水平的提高，人们越来越重视对环境的美化。其中，苗木种植在美化环境中起着重要作用，广泛用于家庭、城市街道、广场、公园等场所的环境美化。在苗木种植过程中，花盆是一个比较重要的容器。

在生活中，苗木种在花盆中以后，花盆内土壤的营养物质会逐渐减少，苗木的生长状况也会受到影响，因此，通常每隔一定时间就需要更换花盆内的土壤，以确保苗木生长时所需要的养分。而且随着苗木年龄的增长，必须把苗木由小的花盆移栽到大的花盆中去。现有的花盆通常是一体式的，在更换时，需要先把花盆内的土壤用工具取出，然后才能更换，费时费力，而且在取出土壤的过程中，可能会将苗木的根弄断，可能会影响苗木的生长，甚至导致苗木的死亡。

在城市绿化或土地改良中，移植时往往会浇灌大量的水保证苗木的成活，漫浇的形式中大部分的水并没有得到利用，而是渗入地下造成水资源的浪费，而且初期需要人工定期的补水，费时费力。

将本发明提供的可降解材料制备成花盆，应用于植物栽培中，可以解决上述问题，保证苗木正常的生长，不用换盆进行移植，花盆本身也具有一定的蓄水能力。花盆会在一定时间内自行降解，不会阻碍苗木的生在，同时降解后又会提供营养物质供苗木生长，也有利于微生物的生长，进一步加快降解速度。保证苗木成活率的同时不会造成二次污染，降低植物栽培的成本，省时省力，实现绿色可持续长远地发展。

为了有助于进一步理解本发明，现结合优选实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

实施例1

本发明提供一种可降解材料，原料包括可降解塑料废弃物和厨余垃圾；

可降解塑料和厨余垃圾的重量份数比为3：7。

实施例2

本发明提供一种可降解材料，原料包括可降解塑料废弃物和厨余垃圾；

可降解塑料和厨余垃圾的重量份数比为3：5。

实施例3

本发明提供一种可降解材料，原料包括可降解塑料原料和厨余垃圾；

可降解塑料原料和厨余垃圾的重量份数比为3：3。

实施例4

本发明提供一种可降解材料，原料包括可降解塑料原料和厨余垃圾；

可降解塑料原料和厨余垃圾的重量份数比为7：5。

实施例5

本发明提供一种可降解材料，原料包括可降解塑料废弃物和厨余垃圾；

可降解塑料废弃物和厨余垃圾的重量份数比为5：3。

实施例6

本发明提供一种可降解材料，原料包括可降解塑料原料和厨余垃圾；

可降解塑料原料和厨余垃圾的重量份数比为7：3。

实施例7

本发明提供一种可降解材料，原料包括可降解塑料废弃物和厨余垃圾；

可降解塑料废弃物和厨余垃圾的重量份数比为8：3。

实施例8-14

本发明提供一种可降解材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤a)：按照实施例1-7的配方量称取原料，将可降解塑料加热至熔融状态，温度为200℃；

步骤b)：厨余垃圾经干燥和粉碎处理，粒径为4mm；

步骤c)：将步骤b)中的厨余垃圾加入步骤a)中的可降解塑料熔融液中，混合均匀得到混合液；

步骤d)：步骤c)中的混合液经过成型工艺制备得到可降解材料。

实施例15

本发明提供一种可降解超了的制备方法，包括以下步骤：

步骤a)：按照实施例1的配方量称取原料，将可降解塑料加热至熔融状态，温度为180℃；

步骤b)：厨余垃圾经干燥和粉碎处理，粒径为7mm；

步骤c)：将步骤b)中的厨余垃圾加入步骤a)中的可降解塑料熔融液中，混合均匀得到混合液；

步骤d)：步骤c)中的混合液经过成型工艺制备得到可降解材料。

实施例16

本发明提供一种可降解材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤a)：按照实施例1的配方量称取原料，将可降解塑料加热至熔融状态，温度为220℃；

步骤b)：厨余垃圾经干燥和粉碎处理，粒径为3mm；

步骤c)：将步骤b)中的厨余垃圾加入步骤a)中的可降解塑料熔融液中，混合均匀得到混合液；

步骤d)：步骤c)中的混合液经过成型工艺制备得到可降解材料。

对比例1

本对比例提供一种材料，原料包括可降解塑料废弃物和厨余垃圾；

可降解塑料废弃物和厨余垃圾的重量份数比为1：9。

对比例2

本对比例提供一种材料，原料包括可降解塑料废弃物。

对比例3-4

本对比了提供一种材料制备方法，按照对比例1和2的配方量，用实施例8的制备方法制备塑料。

对比例5

本对比了提供一种材料制备方法，包括以下步骤：

步骤a)：按照实施例1的配方量称取原料，将塑料加热至熔融状态，温度为120℃；

步骤b)：厨余垃圾经干燥和粉碎处理，粒径为7mm；

步骤c)：将步骤b)中的厨余垃圾加入步骤a)中的塑料熔融液中，混合均匀得到混合液；

步骤d)：步骤c)中的混合液经过成型工艺制备得到材料。

试验例1

实施例1-7和对比例1-2的材料查看外观和硬度，取相同形状和质量，放在同一区域的土壤中的相同深度，每隔1个月查看质量降解一半所用时间情况，硬度用1-10评分，1代表材质较软，数字越大，硬度越高。结果如下表：

由上述结果可知，实施例1-7的可降解材料从外观和硬度上都比对比例1和2有较大的优势。实施例1-7与对比例1和2比较可知，对比例1中厨余垃圾比例过大，导致材料不能成型，有漏洞，降解时间过短，对比例2中36个月也没有降解，说明本发明提供的可降解材料配比合理，品质好，降解时间短并且可以根据需要调整。

试验例2

实施例8-16和对比例3-5制备得到的材料查看外观和硬度，取相同形状和质量，放在同一区域的土壤中的相同深度，每隔1个月查看质量降解一半所用时间情况，硬度用1-10评分，1代表材质较软，数字越大，硬度越高。结果如下表：

由上述结果可知，实施例8-16的可降解材料从外观和硬度上都比对比例4-5有较大的优势。实施例8-16与对比例3和4比较可知，对比例3中厨余垃圾比例过大，导致材料不能成型，有漏洞，降解时间过短，对比例4中36个月也没有降解，说明本发明提供的可降解材料配比合理，品质好，降解时间短并且可以根据需要调整。实施例1的配方量用实施例8和对比例5的制备方法制备得到的材料，对比例5的材料成分不均一，有漏洞，说明本发明提供的制备方法，可以生产出成分均一，硬度适中满足需求的可降解材料。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (10)

1.一种可降解材料，其特征在于，原料包括可降解塑料和厨余垃圾。

2.根据权利要求1所述的可降解材料，其特征在于，所述可降解塑料和所述厨余垃圾的重量份数比为(3-8)：(3-7)。

3.根据权利要求1或2所述的可降解材料，其特征在于，所述可降解塑料为可降解塑料废弃物。

4.如权利要求1-3任一项所述的可降解材料的制备方法，其特征在于，将可降解塑料和厨余垃圾的熔融混合液通过成型工艺制备得到可降解材料。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在熔融状态下的可降解塑料中加入厨余垃圾，混合均匀得到所述可降解塑料和厨余垃圾的熔融混合液；

优选地，将可降解塑料加热至180-220℃，得到所述熔融状态下的可降解塑料。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述厨余垃圾在加入前还包括干燥和粉碎处理；

优选地，所述厨余垃圾的粒径为3-5mm。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述成型工艺包括混炼、挤出、注射、浇铸和模压工艺。

8.根据权利要求4-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述熔融混合液还包括增塑剂、相容剂和发泡剂中的一种或多种。

9.一种可降解产品，其特征在于，应用权利要求1-3任一项所述的可降解材料制备得到。

10.如权利要求1-3任一项所述的可降解材料在植物栽培中的应用。