CN108162230A - 一种氧化生物降解超宽幅农用大棚膜的机理与制备方法 - Google Patents

一种氧化生物降解超宽幅农用大棚膜的机理与制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明为一种氧化生物降解超宽幅农用大棚膜的机理与制备方法，其特征在于：包括原料、输送小车、高速混合机、螺旋挤出机，所述输送小车包括车斗、推杆等，所述液体料桶内底面安装有轴承，所述轴承内圈安装有转柄，所述转柄一端安装有弯杆，所述液体料桶外侧安装有透明卡片盒，所述透明卡片盒上面设有开口，所述透明卡片盒侧面安装有弹簧销，本技术方案在增加了输送小车，方便原料的输送，液体料桶与粉末料桶透明卡片盒内安装写有原料名称的卡片，能够对多种原料进行区分，防止后期原料被加入高速混合机的顺序错误。

Description

一种氧化生物降解超宽幅农用大棚膜的机理与制备方法
技术领域
本发明属于含有高分子物质制品或成型材料制造技术领域，尤其涉及一种氧化生物降解超宽幅农用大棚膜的机理与制备方法。
背景技术
技术
随着经济的飞速发展，人们对环境的破坏日益严重，尤其是不可降解的塑料，被人们随意乱丢后，由于不易被土壤微生物降解，长期留存在土壤内，给生态环境造成了严重的污染。一次性餐具、一次性塑料制品以及农用地膜等均难以再回收利用，传统的处理方法以焚烧和掩埋为主。焚烧会产生大量的有害气体，污染环境；掩埋则其中的聚合物短时间内不能被微生物分解，也污染环境。残弃的塑料膜存在于土壤中，阻碍农作物根系的发育和对水分、养分的吸收，使土壤透气性降低，导致农作物减产；动作食用残弃的塑料膜后，会造成肠梗阻而死亡；流失到海洋中或废弃在海洋中的合成纤维渔网和钓线已对海洋生物造成了相当的危害，因此提倡绿色消费与加强环境保护势在必行。
为了减少白色污染，保护生态环境，人们开始对可降解的塑料进行研究，研究的第一代降解塑料为可降解塑料，这种可降解塑料在原有原料的基础上添加了一小部分的可降解母料或淀粉基原料，其大部分是不能进行降解的，也不利于塑料的回收与再造；研究的第二代降解塑料为完全生物降解塑料，利用微生物合成材料、天然高分子材料和合成高分子材料等技术进行制造，这种塑料虽然在一定时间内可以完全自然分解，但是由于技术难度较大，不易实施，而且成本也较高，不利于大范围推广使用；研究的第三代降解塑料为氧化生物双降解塑料，是采用生物基原料配合各种降解助剂，利用全降解核心技术，使生物基各种包装膜达到全生物降解。
制作过程一般是先通过高速混合机将各种原料进行混合均匀，成球出料，得到球料，再将球料挤出造粒，吹成膜。原料被运送到高速混合机的方法，有的会用螺旋输送机输送，但有的原料为液体状态，不能使用螺旋输送机，且螺旋输送机的输送效果差，因此需要一种输送设备。
发明内容
本发明提供一种氧化生物降解超宽幅农用大棚膜的机理与制备方法，其特征在于：包括原料、输送小车、高速混合机、螺旋挤出机，所述输送小车与高速混合机连接，所述高速混合机与螺旋挤出机连接，所述输送小车包括车斗、推杆、液体料桶、粉末料桶，所述车斗一侧倾斜安装有推杆，所述车斗内放置有液体料桶、粉末料桶，所述液体料桶内底面安装有轴承，所述轴承内圈安装有转柄，所述转柄一端安装有弯杆，所述弯杆位于液体料桶内，所述弯杆上安装有橡胶条，所述橡胶条与液体料桶内壁接触，所述液体料桶外侧安装有固定块，所述固定块的底面和顶面均设有手指槽，所述液体料桶外侧安装有透明卡片盒，所述透明卡片盒上面设有开口，所述透明卡片盒侧面安装有弹簧销，所述弹簧销的一个端面为圆弧面且与液体料桶外侧面相贴合。
所述车斗底面安装有滑轮。
所述粉末料桶侧面也安装有透明卡片盒与弹簧销，且安装方式与液体料桶相同。
所述透明卡片盒内安装写有原料名称的卡片。
所述液体料桶底面安装有支脚。
所述原料包括硬脂酸镨、水滑石粉、正辛基二茂铁、硬脂酸锶、电气石粉、间苯二酚单苯甲酸酯、4- 羟甲基-2，6-二叔丁基苯酚、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚乳酸、纳米二氧化硅、3-氨丙基三乙氧基硅烷、硬脂酸镧、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯。
本发明的有益效果为：
1 本技术方案在增加了输送小车，方便原料的输送，液体料桶与粉末料桶透明卡片盒内安装写有原料名称的卡片，能够对多种原料进行区分，防止后期原料被加入高速混合机的顺序错误。
2 本技术方案透明卡片盒上安装有弹簧销，弹簧销可以起到阻挡作用，避免卡片在倾倒原料时从透明卡片盒内滑出丢失，拉动弹簧销，也可以将卡片取出进行更换。
3 通过转动转柄可以使得弯杆带动橡胶条在液体料桶内壁转动，橡胶条将粘在内壁的粘性液体原料刮下，倒进高速混合机内，避免了原料的浪费。
4 本技术方案固定块底面的手指槽的设计方便将液体料桶提起，上面的手指槽也方便在倾倒原料，转动转柄时对液体料桶的抓紧。
附图说明
图1为本发明流程示意图；
图2为本发明输送小车侧面示意图；
图3为本发明液体料斗剖视图；
图4为本发明A处放大示意图；
图5为本发明弹簧销俯视示意图；
图中：原料-1、输送小车-2、车斗-2-1、推杆-2-2、液体料桶-2-3、粉末料桶-2-4、轴承-2-5
转柄-2-6、弯杆-2-7、橡胶条-2-8、固定块-2-9、手指槽-2-10、透明卡片盒-2-11
弹簧销-2-12、高速混合机-3、螺旋挤出机-4、吹膜机-5。
具体实施方式
实施例1
一种氧化生物降解超宽幅农用大棚膜的机理与制备方法，包括原料1、输送小车2、高速混合机3、螺旋挤出机4，所述原料包括硬脂酸镨、水滑石粉、正辛基二茂铁、硬脂酸锶、电气石粉、间苯二酚单苯甲酸酯、4- 羟甲基-2，6-二叔丁基苯酚、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚乳酸、纳米二氧化硅、3-氨丙基三乙氧基硅烷、硬脂酸镧、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯，输送小车2与高速混合机3连接，高速混合机3与螺旋挤出机4连接，输送小车2包括车斗2-1、推杆2-2、液体料桶2-3、粉末料桶2-4，推杆2-2安装在车斗2-1一侧，液体料桶2-3底面安装有支脚，液体料桶2-3、粉末料桶2-4放置在车斗内，液体料桶内底面安装有轴承2-5，转柄2-6安装在轴承内圈，弯杆2-7安装在转柄一端，弯杆2-7位于液体料桶内，弯杆上安装有橡胶条2-8，橡胶条2-8与液体料桶内壁接触，固定块2-9安装在液体料桶外侧，固定块2-9的底面和顶面均设有手指槽2-10，液体料桶外侧安装有透明卡片盒2-11，透明卡片盒2-11上面设有开口，弹簧销2-12安装在透明卡片盒2-11侧面，弹簧销2-12的一个端面为圆弧面且与液体料桶外侧面相贴合，粉末料桶2-4侧面也安装有透明卡片盒与弹簧销，且安装方式与液体料桶2-3相同，透明卡片盒2-11内安装写有原料名称的卡片，车斗底面安装有滑轮。
实施例2
先将按照配比称好的原料放进液体料桶与粉末料桶内，再将输送小车推到高速混合机处，提起粉末料桶，倒进高速混合机，有些原料为粘性液体，倒入高速混合机时需要转动转柄，使得弯杆带动橡胶条在液体料桶内壁转动，橡胶条将粘在内壁的改性剂原料刮下，倒进高速混合机内。成球出料，得到球料；
将球料转入双螺杆挤出机后，温度控制在150～180℃进行挤出，挤出的料经吹膜机吹成膜。
实施原理：氧化式生物复合降解添加剂，以PP、PE、PS等聚烯烃为原料制成的制品，加入1%氧化式生物复合降解添加剂，即可达到100%的氧化和生物双降解，降解原理为通过打断高分子内部的碳键的共价键，把分子量变小，分解成碎片，经氧化降解的过程后，最终把塑料转化成水、二氧化碳和生物质，被微生物分解，整个降解过程近乎零污染，对自然生态没有负面影响，加入氧生物降解母料的塑料，可回收后再造，循环利用，不会留下任何有害物质。生物降解过程并不需要一个生物活跃环境来开始分解，在有氧的情况下，配合阳光、热力、压力等因素，降解过程便能启动。
聚乙烯和聚丙烯的光热降解可追溯到20世纪后半叶，主要目标是解决它们的生物降解问题。研究的重点放在通过引入官能团使聚烯烃在光热作用下产生亲水的过氧化物，并切断长链。在光热、氧气和氧化促进剂的作用下，长链被切断，大分子被氧化是其主要的反应。
经过热氧化降解，含有氧化促进剂的聚乙烯的分子量显著减小，氧化后的产物包含羧酸，酮，内酯和小分子量的碳氢化合物。用化学发光法分析聚乙烯的热氧化反应，发现最初的产物是酮类亲水的过氧化物，然后长链断裂，并同时生成羧酸、醛和酮基团。聚烯烃的氧化降解产生的羰基类产物可用红外光谱仪来检测。羰基的产生和增加显示了聚合物分子量地降低。羰基指数和聚合物分子量的变化有关联。氧化降解后的产物，如羧酸，即使没有进一步的生物降解，它也可以继续氧化降解，最终氧化为二氧化碳和水。
通过研究分子量和真菌生长的关系，发现聚乙烯无法被生物降解。但假如聚乙烯的分子量小于500，它们可以被微生物分解。35年前英国阿斯登大学的多学科联合小组证实：虽然普通商用聚乙烯无法生物降解，但加了氧化促进剂的聚乙烯在光的作用下发生降解，可以被生物吸收。有研究显示，分子量为28,000的高密度聚乙烯能被生物降解[14]。对较厚的聚乙烯板的研究发现，光降解后，Mw为40,000时，聚乙烯板的表面发生了生物降解。在聚乙烯板表面生成的氧化降解的低分子量产物首先被生物降解。在这种情况下，生物降解的速度取决于氧化降解的速度。进一步的研究发现，只要发生少许非生物降解，就可产生生物降解。也就是说，生物降解和非生物降解几乎是同时发生，同时存在，并相互促进。
可降解聚烯烃的生物降解速率取决于非生物降解速率，它们在土壤中的矿物化速率较小。现有的用于（水化）生物降解塑料的试验方法在测试氧化降解塑料的矿物化速率时，测试精度受到了环境和空白试样的影响。研究者于是设计了一种合适的试验装置和测试方法来测试氧化生物降解塑料的矿物化速率。研究显示，氧化降解后的低密度聚乙烯样品在土壤中的微生物作用下，发生了显著的生物降解。经过18个月的生物降解，矿物化率达到50%~60%。
氧化生物降解性能研究分为三大部分，第一部分是氧化降解性能的研究。其中包括热氧化降解性能研究和光热氧化生物降解性能研究。第二部分是氧化降解产物的生物降解性能研究。其中包括二氧化碳释放试验和获得性生物降解性能试验。第三部分是氧化降解产物对环境的影响性研究。包括水芹和大麦种子发芽和生长试验、蚯蚓和水蚤毒性试验和细菌活力试验。
试验过程:
降解产物生物毒性试验，样品的准备参考了美国标准ASTM D5338-98“控制堆肥条件下塑料材料有氧生物降解测试方法”和欧盟标准EN13432“堆肥和生物降解包装材料的要求—包装材料评判标准和试验方法”。
将经过热氧化降解或光热氧化降解后的塑料样品和标准堆肥混合，塑料样品干重和堆肥干重的比例为1比9。标准堆肥在使用前用孔径为10mm的筛子过筛，使其颗粒小于10mm。在容器内用蒸馏水将混合物的含水量调整到50%。用氯化铵将混合物中C/N之比调整到40以下。将密闭容器放入58±2oC的烘箱内，放45天。在第一个星期，容器每天打开4次，向容器内吹入空气（氧气）。在第二个星期，容器每天打开2次。第三个星期，容器每天打开1次。以后每2~3天打开一次。在样品准备期间，每星期搅拌混合料一次。空白组用100%标准堆肥，所有的准备程序和试验样品相同。
大麦发芽和生长试验，用500ml的花盆，将堆肥和标准培养基混合。每种堆肥用2种混合比例：1/3和1/1（体积比）。将500ml试验混合料装入花盆，加入100ml去矿物质水，在其表面均匀放上50粒大麦种子，在种子上面，覆盖一薄层硅砂。最后，加入足量的去矿物质水以保证达到最佳的含水率。花盆准备好后，盖上一块玻璃片，将所有花盆放入温度为22±2oC的暗处。发芽后，去除玻璃片，将花盆安置在有阳光的地方。根据实际情况，对需要加水的花盆加去矿物质水。为消除负面影响，每个花盆在试验周期转动三次。当50%标准培养基内的种子发芽后，试验再进行14±2天。试验结束时，测定土壤上面植物的鲜重和干重，以及种子的发芽率。大麦鲜重和大麦干重的P值均接近于1，说明各组试验结果相差不显著。这说明，降解堆肥1:3对大麦的生长和空白堆肥1:3相比没有显著的不同；降解堆肥1:1对大麦的生长和空白堆肥1:1相比没有显著的不同。所有5种环境，即标准培养基、空白堆肥1:3、空白堆肥1:1、卡润祺堆肥1:3和降解堆肥1:1，对大麦的生长没有显著的区别。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围，凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (6)

1.一种氧化生物降解超宽幅农用大棚膜的机理与制备方法，其特征在于：包括原料、输送小车、高速混合机、螺旋挤出机，所述输送小车与高速混合机连接，所述高速混合机与螺旋挤出机连接，所述输送小车包括车斗、推杆、液体料桶、粉末料桶，所述车斗一侧倾斜安装有推杆，所述车斗内放置有液体料桶、粉末料桶，所述液体料桶内底面安装有轴承，所述轴承内圈安装有转柄，所述转柄一端安装有弯杆，所述弯杆位于液体料桶内，所述弯杆上安装有橡胶条，所述橡胶条与液体料桶内壁接触，所述液体料桶外侧安装有固定块，所述固定块的底面和顶面均设有手指槽，所述液体料桶外侧安装有透明卡片盒，所述透明卡片盒上面设有开口，所述透明卡片盒侧面安装有弹簧销，所述弹簧销的一个端面为圆弧面且与液体料桶外侧面相贴合。
2.根据权利要求1所述的一种氧化生物降解超宽幅农用大棚膜的机理与制备方法，其特征在于：所述车斗底面安装有滑轮。
3.根据权利要求1所述的一种氧化生物降解超宽幅农用大棚膜的机理与制备方法，其特征在于：所述粉末料桶侧面也安装有透明卡片盒与弹簧销，且安装方式与液体料桶相同。
4.根据权利要求1所述的一种氧化生物降解超宽幅农用大棚膜的机理与制备方法，其特征在于：所述透明卡片盒内安装写有原料名称的卡片。
5.根据权利要求1所述的一种氧化生物降解超宽幅农用大棚膜的机理与制备方法，其特征在于：所述液体料桶底面安装有支脚。
6.根据权利要求1所述的一种氧化生物降解超宽幅农用大棚膜的机理与制备方法，其特征在于：所述原料包括硬脂酸镨、水滑石粉、正辛基二茂铁、硬脂酸锶、电气石粉、间苯二酚单苯甲酸酯、4- 羟甲基-2，6-二叔丁基苯酚、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚乳酸、纳米二氧化硅、3-氨丙基三乙氧基硅烷、硬脂酸镧、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯。
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