CN108262939A - 一种生物基降解充气袋的机理与制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于生物基降解技术领域，尤其涉及一种生物基降解充气袋的机理与制备方法，包括原料、搅拌研磨装置、造粒机、共挤吹膜机，所述搅拌研磨装置包括搅拌研磨仓，所述搅拌研磨仓上方设有仓盖，所述仓盖下底面设有限位凸起，所述搅拌研磨仓顶部设有与限位凸起相配合的限位凹槽，所述搅拌研磨仓内设有搅拌轴，所述搅拌研磨仓内下底面设有定位槽，所述搅拌轴的底端位于定位槽内，所述搅拌轴两侧均设有研磨杆，所述研磨杆外面套有研磨轴承，所述研磨杆上设有研磨辊，所述研磨杆的上方设有过滤板，所述搅拌研磨仓的内壁设有定位凸起，所述过滤板的侧面设有与定位凸起相配合的定位凹槽。

Description

一种生物基降解充气袋的机理与制备方法

技术领域

本发明属于生物基降解技术领域，尤其涉及一种生物基降解充气袋的机理与制备方法。

背景技术

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生物基可控全降解塑料，以资源丰富、可再生的生物质为原料，降解过程绿色、清洁，还有利于构建土地和环境体系的良性循环，是缓解石油危机、消除白色污染的有效途径，

目前，制造生物基可控全降解塑料的方法主要为首先将原料进行烘干，再通过搅拌装置搅拌，然后通过造粒机造粒，最后通过共挤吹膜机吹膜成型，但是往往原料的颗粒大小并不统一，只是通过简单的搅拌无法将原料充分混合，从而影响后期的加工，最终影响产品的质量。

发明内容

本发明提供一种生物基降解充气袋的机理与制备方法，以解决上述背景技术中提出的原料不统一，无法充分混合的问题。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种生物基降解充气袋的机理与制备方法，包括搅拌研磨装置、造粒机、共挤吹膜机，所述搅拌研磨装置与造粒机连接，所述造粒机与共挤吹膜机连接；

所述搅拌研磨装置包括搅拌研磨仓，所述搅拌研磨仓上方设有仓盖，所述仓盖下底面设有限位凸起，所述搅拌研磨仓顶部设有与限位凸起相配合的限位凹槽，所述搅拌研磨仓内设有搅拌轴，所述搅拌研磨仓内下底面设有定位槽，所述搅拌轴的底端位于定位槽内，所述搅拌轴两侧均设有研磨杆，所述研磨杆外面套有研磨轴承，所述研磨杆上设有研磨辊，所述研磨杆的上方设有过滤板，所述搅拌研磨仓的内壁设有定位凸起，所述过滤板的侧面设有与定位凸起相配合的定位凹槽，所述仓盖上设有通槽，所述搅拌轴的顶端穿过通槽，所述搅拌研磨仓的一侧设有正转电机，另一侧设有反转电机，所述正转电机连接有正转轴，所述正转轴、搅拌轴外面套有正转同步带，所述反转电机连接有反转轴，所述反转轴、搅拌轴外面套有反转同步带；

所述造粒机包括输送仓、分切仓、输出仓，所述输送仓的顶部设有进料口，所述输送仓内设有输送螺杆，所述输送螺杆一端连接有输送电机，所述输送仓另一端与分切仓连接，所述分切仓内设有切刀，所述切刀一端连接有分切电机，所述分切仓的底部与输出仓连接，所述输出仓内设有输出螺杆，所述输出螺杆连接有输出电机；

所述共挤吹膜机包括外模体，所述外模体内设有芯模，所述外模体包括第一层外模、第二层外模、第三层外模、底模，所述第一层外模、第二层外模之间设有第一层流道，所述第二层外模、第三层外模之间设有第二层流道，所述第三层外模、底模之间设有第三层流道，所述第一层外模上方设有口模，所述口模与芯模之间设有顶层流道，所述顶层流道、第一层流道、第二层流道、第三层流道均相通。

所述研磨杆的数量为6-10个。

还包括原料，所述原料包括聚乳酸、聚对苯二甲酸 - 己二酸丁二醇酯、反应性助剂、抗氧剂、润滑剂、紫外吸收剂和光稳定剂。

本发明的有益效果为：

1 本技术方案通过采用搅拌研磨装置，可以将原料在搅拌的同时进行研磨，从而使混合更为充分，便于后面的加工工序，提高了产品质量，实施效果非常理想。

2 定位槽的设置主要对搅拌轴起定位作用。

3 过滤板的设置可以将原料内的杂质过滤，从而保证加工质量。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明搅拌研磨装置的结构示意图；

图3为本发明造粒机的结构示意图；

图4为本发明共挤吹膜机的结构示意图。图中：1-搅拌研磨装置，2-造粒机，3-共挤吹膜机，4-搅拌研磨仓，5-仓盖，6-限位凸起，7-限位凹槽，8-搅拌轴，9-定位槽，10-输送仓，11-分切仓，12-输出仓，13-进料口，14-输送螺杆，15-输送电机，16-切刀，17-分切电机，18-输出螺杆，19-输出电机，20-研磨杆，21-研磨轴承，22-研磨辊，23-过滤板，24-定位凸起，25-定位凸起，26-正转电机，27-正转轴，28-正转同步带，29-外模体，30-芯模，31-第一层外模，32-第二层外模，33-第三层外模，34-底模，35-第一层流道，36-第二层流道，37-第三层流道，38-口模，39-顶层流道，40-反转电机，41-反转轴，42-反转同步带。

具体实施方式

一种生物基降解充气袋的机理与制备方法，包括原料、搅拌研磨装置1、造粒机2、共挤吹膜机3，搅拌研磨装置1与造粒机2连接，造粒机2与共挤吹膜机3连接；

原料包括聚乳酸、聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯、反应性助剂、抗氧剂、润滑剂、紫外吸收剂和光稳定剂；

反应性助剂为过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯、过氧化 2- 乙基己基酸叔戊酯、过氧化 2- 乙基己基 酸叔丁酯、过氧化醋酸叔戊酯、过氧化苯甲酸叔戊酯、过氧化二叔丁基或2，5- 二甲基 -2， 5- 二己烷中的任意一种。

抗氧剂为受阻酚类抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂BHT，亚磷酸酯类抗氧剂168、抗氧剂626、抗氧剂亚磷酸苯酯中的任意一种。

润滑剂为N，N- 乙撑双硬脂酰胺，油酸酰胺、硬脂酸锌、硬脂酸钙或环氧大豆油中的任意一种。

紫外吸收剂为UV531、UV320、UV326 或 UV327 中的任意一种。

光稳定剂为光稳定剂622、光稳定剂 770、光稳定剂783、光稳定剂791、光稳定剂944 或光稳定剂3853中的任意一种。

搅拌研磨装置1包括搅拌研磨仓4，搅拌研磨仓4上方设有仓盖5，仓盖5下底面设有限位凸起6，搅拌研磨仓4顶部设有与限位凸起6相配合的限位凹槽7，搅拌研磨仓4内设有搅拌轴8，搅拌研磨仓4内下底面设有定位槽9，搅拌轴8的底端位于定位槽9内，搅拌轴8两侧均设有研磨杆20，研磨杆20外面套有研磨轴承21，研磨杆20上设有研磨辊22，研磨杆20的上方设有过滤板23，搅拌研磨仓4的内壁设有定位凸起24，过滤板23的侧面设有与定位凸起24相配合的定位凹槽25，仓盖5上设有通槽，搅拌轴8的顶端穿过通槽，搅拌研磨仓4的一侧设有正转电机26，另一侧设有反转电机40，正转电机26连接有正转轴27，正转轴27、搅拌轴8外面套有正转同步带28，反转电机40连接有反转轴41，反转轴41、搅拌轴8外面套有反转同步带42。

造粒机2包括输送仓10、分切仓11、输出仓12，输送仓10的顶部设有进料口13，输送仓10内设有输送螺杆14，输送螺杆14一端连接有输送电机15，输送仓10另一端与分切仓11连接，分切仓11内设有切刀16，切刀16一端连接有分切电机17，分切仓11的底部与输出仓12连接，输出仓12内设有输出螺杆18，输出螺杆18连接有输出电机19。

共挤吹膜机3包括外模体29，外模体29内设有芯模30，外模体29包括第一层外模31、第二层外模32、第三层外模33、底模34，第一层外模31、第二层外模32之间设有第一层流道35，第二层外模32、第三层外模33之间设有第二层流道36，第三层外模33、底模34之间设有第三层流道37，第一层外模31上方设有口模38，口模38与芯模30之间设有顶层流道39，顶层流道39、第一层流道35、第二层流道36、第三层流道37均相通。

实施原理：

生物基可控全降解塑料根据原材料分，可以分为淀粉类，聚酯类和其他类，本技术方案为聚酯类，聚乳酸（PLA）也称聚丙交酯，属于聚酯家族，其结构式为（-O-CHCH3-CO-)n。

聚乳酸最主要的两种聚合方法是直接聚合法和开环聚合法。直接聚合法是典型的缩聚反应。利用乳酸的活性，通过加热，乳酸分子间发生脱水缩合反应，获得聚乳酸。直接聚合法生产工艺简单，生产成本低，不需要分离反应的中间体。但聚乳酸的分子量较低，分子量分布较广，性能差。丙交酯开环聚合法采用两步法生产聚乳酸。首先由乳酸脱水环化制得丙交酯，然后再由精制过的丙交酯开环聚合制成聚乳酸。开环聚合法制得的聚乳酸物理力学性能较好，该法的生产成本比直接聚合法高。

聚乳酸的降解分为简单水解（酸碱催化）和酶催化水解降解。聚乳酸的主要降解方式为本体侵蚀。疏水性的聚合物通过主链上不稳定键（C-O键）的水解变成低相对分子量、水溶性分子和单体，然后在酶的作用下进一步降解为水和二氧化碳。聚乳酸的降解首先是非晶区的水解，其次是晶区。水解反应会因羧基的存在而加快。聚乳酸内部存在自催化作用，内部降解的速度比表面的快。在降解开始时，基质中酯键的水解是各向同性的。在降解过程中，端羧基对水解起催化作用。随着降解的进行，端羧基量增加，降解速率加快。

实施过程：

首先将原料按照按重量份进行配置：包括聚乳酸15-60 份、聚对苯二甲酸 - 己二酸丁二醇酯40-85 份、反应性助剂0.1-0.5 份、抗氧剂0.1-0.5 份、润滑剂0.1-0.5 份、紫外吸收剂0.1-0.5 份和光稳定剂0.1-0.5 份。

然后将原料进行烘干，烘干后放进搅拌研磨装置进行搅拌研磨，时间为3-5小时，搅拌研磨均匀后放入造粒机进行造粒，得到降解塑料颗粒，机头温度为110-150℃，然后将降解塑料颗粒放入共挤吹膜机内进行吹膜，其中吹膜的温度为150℃-200℃。

试验过程：水蚤急性毒性试验

1. 试验概述

水蚤急性毒性试验用生物基堆肥和标准堆肥作对比试验，检测含有生物基降解塑料的降解堆肥对水蚤的毒性影响。生物基降解塑料经过聚酯降解后通常含有各种代谢产物、部分未降解完全的产物和无机物。降解堆肥的毒性可用水蚤在降解堆肥和标准堆肥中的成活率来衡量。

2. 试验规范

本试验采用经合组织的OECD化学物试验准则#202“水蚤类生物活性试验和繁殖试验”。

3. 试验步骤

（1）堆肥洗出液用1份堆肥和4份水，经60^oC加热2小时，制得。将此液体的稀释系数定为4。

（2）稀释浓度确定试验用稀释系数为4，8，16，32，64稀释液。

（3）试管中装入20ml稀释液体，放入5条水蚤，每个试验4个重复。

（4）试验温度为18~22^oC。避光。

（5）24小时后检测水蚤的成活率。如水蚤已死，或躺着底部，在10秒钟观察期不活动，也认为已死。

（6）若在标准新鲜的水中，水蚤的死亡率超过10%，试验无效。需重新试验。

稀释浓度确定预试验的结果为：

标准新鲜水：成活率100% 标准堆肥4：成活率30%

标准堆肥8：成活率70% 标准堆肥16：成活率100%

标准堆肥32：成活率100% 标准堆肥64：成活率100%

试验稀释浓度的选择为4~20。如4，8，12，16，20，试验进行24小时。根据试验结果显示各种降解堆肥稀释液对水蚤的成活率没有显著的不利影响。当稀释浓度为4X和8X的降解堆肥稀释液，水蚤的成活率大于对应的标准堆肥稀释液。

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 (3)

1.一种生物基降解充气袋的机理与制备方法，其特征在于：

包括搅拌研磨装置、造粒机、共挤吹膜机，所述搅拌研磨装置与造粒机连接，所述造粒机与共挤吹膜机连接；

所述搅拌研磨装置包括搅拌研磨仓，所述搅拌研磨仓上方设有仓盖，所述仓盖下底面设有限位凸起，所述搅拌研磨仓顶部设有与限位凸起相配合的限位凹槽，所述搅拌研磨仓内设有搅拌轴，所述搅拌研磨仓内下底面设有定位槽，所述搅拌轴的底端位于定位槽内，所述搅拌轴两侧均设有研磨杆，所述研磨杆外面套有研磨轴承，所述研磨杆上设有研磨辊，所述研磨杆的上方设有过滤板，所述搅拌研磨仓的内壁设有定位凸起，所述过滤板的侧面设有与定位凸起相配合的定位凹槽，所述仓盖上设有通槽，所述搅拌轴的顶端穿过通槽，所述搅拌研磨仓的一侧设有正转电机，另一侧设有反转电机，所述正转电机连接有正转轴，所述正转轴、搅拌轴外面套有正转同步带，所述反转电机连接有反转轴，所述反转轴、搅拌轴外面套有反转同步带；

所述造粒机包括输送仓、分切仓、输出仓，所述输送仓的顶部设有进料口，所述输送仓内设有输送螺杆，所述输送螺杆一端连接有输送电机，所述输送仓另一端与分切仓连接，所述分切仓内设有切刀，所述切刀一端连接有分切电机，所述分切仓的底部与输出仓连接，所述输出仓内设有输出螺杆，所述输出螺杆连接有输出电机；

所述共挤吹膜机包括外模体，所述外模体内设有芯模，所述外模体包括第一层外模、第二层外模、第三层外模、底模，所述第一层外模、第二层外模之间设有第一层流道，所述第二层外模、第三层外模之间设有第二层流道，所述第三层外模、底模之间设有第三层流道，所述第一层外模上方设有口模，所述口模与芯模之间设有顶层流道，所述顶层流道、第一层流道、第二层流道、第三层流道均相通。

2.根据权利要求1所述的一种生物基降解充气袋的机理与制备方法，其特征在于：所述研磨杆的数量为6-10个。

3.根据权利要求1所述的一种生物基降解充气袋的机理与制备方法，其特征在于：还包括原料，所述原料包括聚乳酸、聚对苯二甲酸 - 己二酸丁二醇酯、反应性助剂、抗氧剂、润滑剂、紫外吸收剂和光稳定剂。