CN108264744A - 一种环保可降解塑料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环保可降解塑料，所述的环保可降解塑料按照重量份数计包括以下组分：聚乳酸100份、玉米淀粉25‑45份、甘蔗纤维25‑45份、碳酸钙微粉15‑20份、海藻酸钠5‑10份、甘油2‑5份、液体石蜡2‑5份。本发明具有如下有益效果：（1）力学性能好；（2）成本低廉；（3）降解速度快。

Description

一种环保可降解塑料
技术领域
本发明涉及一种塑料材料，尤其是涉及一种环保可降解塑料。
背景技术
塑料不易降解，影响环境的美观，所含成分有潜在危害，因塑料用做包装材料多为白色，所以叫白色污染。所谓的“白色污染”是指城乡垃圾中或散落各处，随时可见的不可降解的塑料废弃物对于环境的污染。它主要包括塑料袋、塑料包装、一次性聚丙烯快餐盒，塑料餐具杯盘以及电器充填发泡填塞物、塑料饮料瓶、酸奶杯、雪糕皮等。面对日益严重的白色污染问题，人们希望寻找一种能替代现行塑料性能,又不造成白色污染的塑料替代品,可降解塑料应运而生，这种新型功能的塑料，其特点是在达到一定使用寿命废弃后，在特定的环境条件下，由于其化学结构发生明显变化，引起某些性能损失及外观变化而发生降解，对自然环境无害或少害。
环境降解塑料是一类新型的塑料品种国外开发可环境降解的塑料始于70年代，当时主要开发光降解塑料，目的在于解决塑料废弃物，尤其是一次性塑料包装制品带来的环境污染问题，至80年代时，开发研究转向以生物降解塑料为主，而且，也出现了不用石油而用可再生资源，如植物淀粉和纤维素，动物甲壳质等为原料生产的生物降 解塑料。另外，也开发了用微生物发酵生产的生物降解塑料。一类早已临床应用的能为生体降解的医用塑料，如聚乳酸也引起了人们的注意，希望能用它来解决塑料的环境污染问题。从降解塑料是一类新型塑料的角度考虑，应也可包括生体降解塑料，并不妨将将降解塑料从用途分类，分为环境(自然)降解塑料和生体(环境)降解塑料。后者已在医学上用于手术缝合线，人造骨骼等。中国降解塑料的开发研究基本与世界同步。但是，中国降解塑料的研究开发始于农用地膜。中国是一个农业大国，地膜的消费量占世界第一位，为解决累积在农田的残留地膜对植物根系发育造成的危害而影响作物产量，以及残膜对农机机耕操作的妨碍问题，70年代即开始了光降解塑料地膜的研制，1990年前后，出现了淀粉填充于通用塑料的生物降解塑料，同时，在光降解塑料的基础上，开发同时填充淀粉的兼具光降解和生物降解功能的地膜。各类降解地膜正在发展中，尚处于应用示范推广阶段。随着中国人民生活水平的提高，一次性塑料包装制品带来的环境污染问题日趋严重，为此，也正在积极开发用于包装，主要是一次性包装的降解塑料制品，如垃圾袋，购物袋，餐盒等。
例如一种在中国专利文献上报道的一种淀粉基纤维素可降解塑料膜，其授权公告号为CN 104441542 B，该发明公开了一种新型淀粉基纤维素可降解塑料膜，淀粉可采用玉米淀粉、小麦淀粉、大米淀粉、甘薯淀粉或马铃薯淀粉，来源广泛，价格较低。聚乙烯醇作为增强剂可提高可降解塑料的力学性能。采用棉纤维制成醋酸纤维素与淀粉交联，制成可降解塑料膜，交联剂为柠檬酸三丁酯，催化剂为浓硫酸。制得的可降解塑料膜降解速度快；可降解塑料膜制备方法简单，易于操作。然而，该发明中淀粉的含量过高，因此其力学性能以及耐水性能较差，无法很好的满足较为严苛的环境。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中可降解塑料力学性能较差，耐水性能差，降解速度慢的问题，提供一种可降解塑料力学性能好，耐水性能优良以及降解速度快的一种环保可降解塑料。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种环保可降解塑料，所述的环保可降解塑料按照重量份数计包括以下组分：聚乳酸100份、玉米淀粉25-45份、甘蔗纤维25-45份、碳酸钙微粉15-20份、海藻酸钠5-10份、甘油2-5份以及液体石蜡2-5份。
作为优选，所述的环保可降解塑料按照重量份数计包括以下组分：聚乳酸100份、玉米淀粉30-40份、甘蔗纤维25-35份、碳酸钙微粉15-20份、海藻酸钠5-8份、甘油3-5份以及液体石蜡3-5份。
作为优选，所述的环保可降解塑料按照重量份数计包括以下组分：聚乳酸100份、玉米淀粉35份、甘蔗纤维30份、碳酸钙微粉18份、海藻酸钠6份、甘油4份以及液体石蜡5份。
本发明中，使用可降解的聚乳酸作为可降解塑料的主体材料，然后加入玉米淀粉填充，降低了本发明的成本，同时添加了甘蔗纤维作为增强材料使得整个可降解塑料的力学性能大大提升。
作为优选，所述的玉米淀粉经过改性，所述的改性方法如下：按照重量份数计取玉米淀粉50份溶于150份水与50份乙醇的混合溶液中，超声30分钟，然后向其中滴加20-35份偶联剂搅拌反应1-3小时，反应结束后，减压干燥除去水分，得到改性玉米淀粉块，然后将其研磨过800-1000目筛，得到改性玉米淀粉。
本发明中使用的玉米淀粉在未经改性前其分子中含有较多的的羟基，因此其与聚乳酸基材之间的相容性较差，因此通过偶联剂将其分子中的一部分羟基反应生成可与聚乳酸相容性好的有机基团，增强了整体可降解塑料的相容性。
作为优选，所述的偶联剂包括γ-氯丙基三甲氧基硅烷、β-（2-氯甲基苯基）乙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷γ-氨丙基三乙氧基硅烷或氨丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种。
作为优选，所述的甘蔗纤维的制备方法如下：取榨完汁水后的甘蔗渣100份以及硼酸10份置于10倍体积的沸水中，沸煮处理1-2小时，然后更换清水洗净，置于浓度为0.05%的氢氧化钠溶液中边搅拌边沸煮1-3小时，然后捞出流水洗至中性，烘干得到甘蔗纤维。
本发明中使用甘蔗纤维作为增强材料，经过硼酸沸洗以及氢氧化钠沸洗能够将甘蔗纤维中残留的糖分以及蛋白质等分解，同时将其中的甘蔗纤维相分离增加了纤维的表面积，从而达到了增强性能。
作为优选，所述的环保可降解塑料的制备方法如下：
（1）配料：按上述配方称取原料，然后将其混合均匀；
（2）造粒：将各组分置于双螺杆挤出机中内，挤出造粒，得到母粒；其中挤出机的各段温度为一段温度为158℃，二段温度为165℃，三段温度为165℃，四段温度为160℃，转速为25r/min；
（3）注射成型：将步骤（2）中所制得的母粒置于注射机中，注射温度为165 ℃，注射保压45-60 MPa，注射速度为30-60 cm3/s，得到一种环保可降解塑料。
因此，本发明具有如下有益效果：（1）力学性能好；（2）成本低廉；（3）降解速度快。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案作以进一步描述说明。
如果无特殊说明，本发明的实施例中说采用的原料均为本领域常用的原料，实施例中所采用的方法，均为本领域的常规方法。
实施例1
一种环保可降解塑料，所述的环保可降解塑料按照重量份数计包括以下组分：聚乳酸100份、玉米淀粉25份、甘蔗纤维25份、碳酸钙微粉15份、海藻酸钠5份、甘油2份以及液体石蜡2份。
所述的玉米淀粉经过改性，所述的改性方法如下：按照重量份数计取玉米淀粉50份溶于150份水与50份乙醇的混合溶液中，超声30分钟，然后向其中滴加10份γ-氯丙基三甲氧基硅烷以及10份β-（2-氯甲基苯基）乙基三甲氧基硅烷搅拌反应1小时，反应结束后，减压干燥除去水分，得到改性玉米淀粉块，然后将其研磨过800目筛，得到改性玉米淀粉。
所述的甘蔗纤维的制备方法如下：取榨完汁水后的甘蔗渣100份以及硼酸10份置于10倍体积的沸水中，沸煮处理1小时，然后更换清水洗净，置于浓度为0.05%的氢氧化钠溶液中边搅拌边沸煮1小时，然后捞出流水洗至中性，烘干得到甘蔗纤维。
所述的环保可降解塑料的制备方法如下：
（1）配料：按上述配方称取原料，然后将其混合均匀；
（2）造粒：将各组分置于双螺杆挤出机中内，挤出造粒，得到母粒；其中挤出机的各段温度为一段温度为158℃，二段温度为165℃，三段温度为165℃，四段温度为160℃，转速为25r/min；
（3）注射成型：将步骤（2）中所制得的母粒置于注射机中，注射温度为165 ℃，注射保压45 MPa，注射速度为30 cm3/s，得到一种环保可降解塑料。
所述的环保可降解塑料经过力学性能测试，其拉伸强度为1360N/m，断裂伸长率为308%。
将所制得的环保可降解塑料埋于泥土下30cm处，掩埋一个月，其降解率为83.65%。
实施例2
一种环保可降解塑料，所述的环保可降解塑料按照重量份数计包括以下组分：聚乳酸100份、玉米淀粉45份、甘蔗纤维45份、碳酸钙微粉20份、海藻酸钠10份、甘油5份以及液体石蜡5份。
所述的玉米淀粉经过改性，所述的改性方法如下：按照重量份数计取玉米淀粉50份溶于150份水与50份乙醇的混合溶液中，超声30分钟，然后向其中滴加35份γ-甲基丙烯酰氧基丙基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷搅拌反应3小时，反应结束后，减压干燥除去水分，得到改性玉米淀粉块，然后将其研磨过1000目筛，得到改性玉米淀粉。
所述的甘蔗纤维的制备方法如下：取榨完汁水后的甘蔗渣100份以及硼酸10份置于10倍体积的沸水中，沸煮处理2小时，然后更换清水洗净，置于浓度为0.05%的氢氧化钠溶液中边搅拌边沸煮3小时，然后捞出流水洗至中性，烘干得到甘蔗纤维。
所述的环保可降解塑料的制备方法如下：
（1）配料：按上述配方称取原料，然后将其混合均匀；
（2）造粒：将各组分置于双螺杆挤出机中内，挤出造粒，得到母粒；其中挤出机的各段温度为一段温度为158℃，二段温度为165℃，三段温度为165℃，四段温度为160℃，转速为25r/min；
（3）注射成型：将步骤（2）中所制得的母粒置于注射机中，注射温度为165 ℃，注射保压60 MPa，注射速度为60 cm3/s，得到一种环保可降解塑料。
所述的环保可降解塑料经过力学性能测试，其拉伸强度为1480N/m，断裂伸长率为389%。
将所制得的环保可降解塑料埋于泥土下30cm处，掩埋一个月，其降解率为85.36%。
实施例3
一种环保可降解塑料，所述的环保可降解塑料按照重量份数计包括以下组分：聚乳酸100份、玉米淀粉30份、甘蔗纤维25份、碳酸钙微粉15份、海藻酸钠5份、甘油3份以及液体石蜡3份。
所述的玉米淀粉经过改性，所述的改性方法如下：按照重量份数计取玉米淀粉50份溶于150份水与50份乙醇的混合溶液中，超声30分钟，然后向其中滴加20份β-（2-氯甲基苯基）乙基三甲氧基硅烷以及5份γ-氨丙基三乙氧基硅烷搅拌反应2小时，反应结束后，减压干燥除去水分，得到改性玉米淀粉块，然后将其研磨过850目筛，得到改性玉米淀粉。
所述的甘蔗纤维的制备方法如下：取榨完汁水后的甘蔗渣100份以及硼酸10份置于10倍体积的沸水中，沸煮处理1.5小时，然后更换清水洗净，置于浓度为0.05%的氢氧化钠溶液中边搅拌边沸煮1.5小时，然后捞出流水洗至中性，烘干得到甘蔗纤维。
所述的环保可降解塑料的制备方法如下：
（1）配料：按上述配方称取原料，然后将其混合均匀；
（2）造粒：将各组分置于双螺杆挤出机中内，挤出造粒，得到母粒；其中挤出机的各段温度为一段温度为158℃，二段温度为165℃，三段温度为165℃，四段温度为160℃，转速为25r/min；
（3）注射成型：将步骤（2）中所制得的母粒置于注射机中，注射温度为165 ℃，注射保压55 MPa，注射速度为45 cm3/s，得到一种环保可降解塑料。
所述的环保可降解塑料经过力学性能测试，其拉伸强度为1420N/m，断裂伸长率为356%。
将所制得的环保可降解塑料埋于泥土下30cm处，掩埋一个月，其降解率为84.06%。
实施例4
一种环保可降解塑料，所述的环保可降解塑料按照重量份数计包括以下组分：聚乳酸100份、玉米淀粉40份、甘蔗纤维35份、碳酸钙微粉20份、海藻酸钠8份、甘油5份以及液体石蜡5份。
所述的玉米淀粉经过改性，所述的改性方法如下：按照重量份数计取玉米淀粉50份溶于150份水与50份乙醇的混合溶液中，超声30分钟，然后向其中滴35份氨丙基三甲氧基硅烷搅拌反应2小时，反应结束后，减压干燥除去水分，得到改性玉米淀粉块，然后将其研磨过1000目筛，得到改性玉米淀粉。
所述的甘蔗纤维的制备方法如下：取榨完汁水后的甘蔗渣100份以及硼酸10份置于10倍体积的沸水中，沸煮处理2小时，然后更换清水洗净，置于浓度为0.05%的氢氧化钠溶液中边搅拌边沸煮1小时，然后捞出流水洗至中性，烘干得到甘蔗纤维。
所述的环保可降解塑料的制备方法如下：
（1）配料：按上述配方称取原料，然后将其混合均匀；
（2）造粒：将各组分置于双螺杆挤出机中内，挤出造粒，得到母粒；其中挤出机的各段温度为一段温度为158℃，二段温度为165℃，三段温度为165℃，四段温度为160℃，转速为25r/min；
（3）注射成型：将步骤（2）中所制得的母粒置于注射机中，注射温度为165 ℃，注射保压60 MPa，注射速度为60 cm3/s，得到一种环保可降解塑料。
所述的环保可降解塑料经过力学性能测试，其拉伸强度为1390N/m，断裂伸长率为312%。
将所制得的环保可降解塑料埋于泥土下30cm处，掩埋一个月，其降解率为83.65%。
实施例5
一种环保可降解塑料，所述的环保可降解塑料按照重量份数计包括以下组分：聚乳酸100份、玉米淀粉35份、甘蔗纤维30份、碳酸钙微粉18份、海藻酸钠6份、甘油4份以及液体石蜡5份。
所述的玉米淀粉经过改性，所述的改性方法如下：按照重量份数计取玉米淀粉50份溶于150份水与50份乙醇的混合溶液中，超声30分钟，然后向其中滴加10份（β-（2-氯甲基苯基）乙基三甲氧基硅烷、10份γ-甲基丙烯酰氧基丙基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷以及10份氨丙基三甲氧基硅烷搅拌反应3小时，反应结束后，减压干燥除去水分，得到改性玉米淀粉块，然后将其研磨过800目筛，得到改性玉米淀粉。
所述的甘蔗纤维的制备方法如下：取榨完汁水后的甘蔗渣100份以及硼酸10份置于10倍体积的沸水中，沸煮处理1小时，然后更换清水洗净，置于浓度为0.05%的氢氧化钠溶液中边搅拌边沸煮2小时，然后捞出流水洗至中性，烘干得到甘蔗纤维。
所述的环保可降解塑料的制备方法如下：
（1）配料：按上述配方称取原料，然后将其混合均匀；
（2）造粒：将各组分置于双螺杆挤出机中内，挤出造粒，得到母粒；其中挤出机的各段温度为一段温度为158℃，二段温度为165℃，三段温度为165℃，四段温度为160℃，转速为25r/min；
（3）注射成型：将步骤（2）中所制得的母粒置于注射机中，注射温度为165 ℃，注射保压55 MPa，注射速度为45 cm3/s，得到一种环保可降解塑料。
所述的环保可降解塑料经过力学性能测试，其拉伸强度为1410N/m，断裂伸长率为334%。
将所制得的环保可降解塑料埋于泥土下30cm处，掩埋一个月，其降解率为81.8%。

Claims (7)

1.一种环保可降解塑料，其特征是，所述的环保可降解塑料按照重量份数计包括以下组分：聚乳酸100份、玉米淀粉25-45份、甘蔗纤维25-45份、碳酸钙微粉15-20份、海藻酸钠5-10份、甘油2-5份以及液体石蜡2-5份。
2.根据权利要求1所述的一种环保可降解塑料，所述的环保可降解塑料按照重量份数计包括以下组分：聚乳酸100份、玉米淀粉30-40份、甘蔗纤维25-35份、碳酸钙微粉15-20份、海藻酸钠5-8份、甘油3-5份以及液体石蜡3-5份。
3.根据权利要求1所述的一种环保可降解塑料，所述的环保可降解塑料按照重量份数计包括以下组分：聚乳酸100份、玉米淀粉35份、甘蔗纤维30份、碳酸钙微粉18份、海藻酸钠6份、甘油4份以及液体石蜡5份。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种环保可降解塑料，其特征是，所述的玉米淀粉经过改性，所述的改性方法如下：按照重量份数计取玉米淀粉50份溶于150份水与50份乙醇的混合溶液中，超声30分钟，然后向其中滴加20-35份偶联剂搅拌反应1-3小时，反应结束后，减压干燥除去水分，得到改性玉米淀粉块，然后将其研磨过800-1000目筛，得到改性玉米淀粉。
5.根据权利要求4所述的一种环保可降解塑料，其特征是，所述的偶联剂包括γ-氯丙基三甲氧基硅烷、β-（2-氯甲基苯基）乙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷γ-氨丙基三乙氧基硅烷或氨丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种。
6.根据权利要求1或2或3所述的一种环保可降解塑料，其特征是，所述的甘蔗纤维的制备方法如下：取榨完汁水后的甘蔗渣100份以及硼酸10份置于10倍体积的沸水中，沸煮处理1-2小时，然后更换清水洗净，置于浓度为0.05%的氢氧化钠溶液中边搅拌边沸煮1-3小时，然后捞出流水洗至中性，烘干得到甘蔗纤维。
7.根据权利要求1或2或3所述的一种环保可降解塑料，其特征是，所述的环保可降解塑料的制备方法如下：
（1）配料：按上述配方称取原料，然后将其混合均匀；
（2）造粒：将各组分置于双螺杆挤出机中内，挤出造粒，得到母粒；其中挤出机的各段温度为一段温度为158℃，二段温度为165℃，三段温度为165℃，四段温度为160℃，转速为25r/min；
（3）注射成型：将步骤（2）中所制得的母粒置于注射机中，注射温度为165 ℃，注射保压45-60 MPa，注射速度为30-60 cm3/s，得到一种环保可降解塑料。
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