CN108329665A - 一种低成本可降解塑料袋的加工方法 - Google Patents

一种低成本可降解塑料袋的加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于可降解塑料袋加工技术领域，具体涉及一种低成本可降解塑料袋的加工方法，包括原料准备、红薯加工料的制备、熔融料制备以及母料以及塑料薄膜制备。本发明相比现有技术具有以下优点：本发明中以红薯为主要原料之一，使其与尿素溶液、端羧基聚酰胺、阳离子引发剂在高温微波条件下处理，能够有效提高反应物的分子质量，增强了红薯纤维的柔性和韧性，同时有效改变红薯纤维表面的化学状态，有助于与其他原料融合；各原料有效配合，所得塑料袋母料具有光敏和生物降解特性，制成塑料袋拉伸轻度较好，抗撕裂性能好，承重力高，能够重复使用，在有光条件下降解速度较快，可推广使用。

Description

一种低成本可降解塑料袋的加工方法
技术领域
本发明属于可降解塑料袋加工技术领域，具体涉及一种低成本可降解塑料袋的加工方法。
背景技术
塑料袋给我们的生活带来了便利，但塑料袋的回收价值较低，在使用过程中造成了白色污染，同时还存在着潜在的危害，塑料结构稳定，不易被天然微生物菌降解，在自然环境中长期不分离，这就意味着废旧塑料垃圾如果不能有效的重新回收利用，将在环境中变成污染物永久存在并不断积累，会对环境造成极大危害，随着环保理念深入人心，随着人们环保意识的不断提高，逐渐出现了聚乳酸、PBT全生物降解材料，但其价格是普通塑料袋的3-4倍，难以推广普及，因此需要对可降解塑料袋进一步研究。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种低成本可降解塑料袋的加工方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种低成本可降解塑料袋的加工方法，包括以下内容;
（1）原料准备：熔点高于100℃的聚二元酸酯22-28份、乙烯-丙烯酸共聚物12-16份、生物基耦合剂1-2份、甘油单硬脂酸酯0.6-1份、羟基磷灰石3-5份、红薯加工料16-20份、有机环硅胺2-4份、甘油0.2-0.6份、氧化钛0.06-0.1份；
其中红薯加工料的制备方法为：将红薯用质量浓度为2.5-5.5%的食盐水熬煮5-8分钟，所述食盐水与红薯重量比为3-4:1，完成后搅拌成糊状，得到混合糊料；在混合糊料中加入相当于其重量12-16%的尿素溶液，所述尿素溶液中包含尿素0.36-0.42mol/L、硝酸钙0.12-0.18mol/L、磷酸铵0.08-0.15mol/L，然后在混合糊料中加入相当于其重量6-10%的端羧基聚酰胺、1.5-2.5%的阳离子引发剂，得到混合物料，将混合物料于频率为2.2-2.4GHz、温度为160℃的微波条件下搅拌处理8-15分钟，完成后静置2-3小时，将所得反应料在温度为80-90℃的条件下烘干后研粉得到红薯加工料；
（2）将熔点高于100℃的聚二元酸酯、乙烯-丙烯酸共聚物和红薯加工料在温度为140-160℃的条件下，搅拌反应得到熔融料；
（3）将熔融料中加入生物基耦合剂、甘油单硬脂酸酯、羟基磷灰石、有机环硅胺、甘油、氧化钛搅拌混合，放入挤出机中，在转速为60转/分钟、挤出温度为140℃的条件下造粒，然后将所得母料用吹膜机制成塑料薄膜，然后按照常规方法制备得到塑料袋。
作为对上述方案的进一步改进，所述熔点高于100℃的聚二元酸酯为聚草酸乙二醇酯、聚草酸丁二醇酯、聚丁二酸乙二醇酯、聚草酸新戊二醇酯、聚丁二酸乙二醇酯、聚丁二酸丁二醇酯中的任意一种。
作为对上述方案的进一步改进，所述阳离子引发剂为甲基氟磺酸、乙基氟磺酸、甲基硝基苯磺酸、甲基磺酸甲酯中的任意一种。
作为对上述方案的进一步改进，所述尿素溶液所用溶剂为蒸馏水。
作为对上述方案的进一步改进，所述生物基耦合剂为环氧脂肪酸甲酯。
作为对上述方案的进一步改进，所述尿素溶液中包含尿素0.4mol/L、硝酸钙0.16mol/L、磷酸铵0.09mol/L。
作为对上述方案的进一步改进，所述混合物料于频率为2.37GHz、温度为160℃的微波条件下搅拌处理12分钟。
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明中以红薯为主要原料之一，使其与尿素溶液、端羧基聚酰胺、阳离子引发剂在高温微波条件下处理，能够有效提高反应物的分子质量，增强了红薯纤维的柔性和韧性，同时有效改变红薯纤维表面的化学状态，有助于与其他原料融合；熔点高于100℃的聚二元酸酯、乙烯-丙烯酸共聚物、羟基磷灰石、红薯加工料、有机环硅胺有效配合，所得塑料袋母料具有光敏和生物降解特性，制成塑料袋拉伸轻度较好，抗撕裂性能好，承重力高，能够重复使用，在有光条件下降解速度较快，可推广使用，相比使用聚乳酸颗粒为主要原料的可降解塑料生产成本降低了10%左右。
具体实施方式
实施例1
一种低成本可降解塑料袋的加工方法，包括以下内容;
（1）原料准备：熔点高于100℃的聚二元酸酯25份、乙烯-丙烯酸共聚物14份、生物基耦合剂1.5份、甘油单硬脂酸酯0.8份、羟基磷灰石4份、红薯加工料18份、有机环硅胺3份、甘油0.4份、氧化钛0.08份；
其中红薯加工料的制备方法为：将红薯用质量浓度为4%的食盐水熬煮6分钟，所述食盐水与红薯重量比为3.5:1，完成后搅拌成糊状，得到混合糊料；在混合糊料中加入相当于其重量14%的尿素溶液，所述尿素溶液中包含尿素0.4mol/L、硝酸钙0.16mol/L、磷酸铵0.09mol/L，然后在混合糊料中加入相当于其重量8%的端羧基聚酰胺、2%的阳离子引发剂，得到混合物料，将混合物料于频率为2.37GHz、温度为160℃的微波条件下搅拌处理12分钟，完成后静置2.5小时，将所得反应料在温度为85℃的条件下烘干后研粉得到红薯加工料；
（2）将熔点高于100℃的聚二元酸酯、乙烯-丙烯酸共聚物和红薯加工料在温度为150℃的条件下，搅拌反应得到熔融料；
（3）将熔融料中加入生物基耦合剂、甘油单硬脂酸酯、羟基磷灰石、有机环硅胺、甘油、氧化钛搅拌混合，放入挤出机中，在转速为60转/分钟、挤出温度为140℃的条件下造粒，然后将所得母料用吹膜机制成塑料薄膜，然后按照常规方法制备得到塑料袋。
其中，所述熔点高于100℃的聚二元酸酯为聚草酸乙二醇酯；所述阳离子引发剂为甲基氟磺酸；所述尿素溶液所用溶剂为蒸馏水；所述生物基耦合剂为环氧脂肪酸甲酯。
按实施例1中制备方法，以实施例1中原料比例为基础设置以下对照组：
表1
组别 实施例1 对照组1 对照组2 对照组3 对照组4
聚二元酸酯 25 25 25 25 25
乙烯-丙烯酸共聚物 14 0 14 14 14
生物基耦合剂 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
甘油单硬脂酸酯 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8
羟基磷灰石 4 4 0 4 4
红薯加工料 18 18 18 0 18
有机环硅胺 3 3 3 3 0
甘油 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
氧化钛 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08
实施例2
一种低成本可降解塑料袋的加工方法，包括以下内容;
（1）原料准备：熔点高于100℃的聚二元酸酯22份、乙烯-丙烯酸共聚物16份、生物基耦合剂1份、甘油单硬脂酸酯1份、羟基磷灰石3份、红薯加工料20份、有机环硅胺2份、甘油0.6份、氧化钛0.1份；
其中红薯加工料的制备方法为：将红薯用质量浓度为5.5%的食盐水熬煮8分钟，所述食盐水与红薯重量比为4:1，完成后搅拌成糊状，得到混合糊料；在混合糊料中加入相当于其重量12%的尿素溶液，所述尿素溶液中包含尿素0.36mol/L、硝酸钙0.12mol/L、磷酸铵0.15mol/L，然后在混合糊料中加入相当于其重量10%的端羧基聚酰胺、2.5%的阳离子引发剂，得到混合物料，将混合物料于频率为2.4GHz、温度为160℃的微波条件下搅拌处理15分钟，完成后静置2小时，将所得反应料在温度为80℃的条件下烘干后研粉得到红薯加工料；
（2）将熔点高于100℃的聚二元酸酯、乙烯-丙烯酸共聚物和红薯加工料在温度为160℃的条件下，搅拌反应得到熔融料；
（3）将熔融料中加入生物基耦合剂、甘油单硬脂酸酯、羟基磷灰石、有机环硅胺、甘油、氧化钛搅拌混合，放入挤出机中，在转速为60转/分钟、挤出温度为140℃的条件下造粒，然后将所得母料用吹膜机制成塑料薄膜，然后按照常规方法制备得到塑料袋。
其中，所述熔点高于100℃的聚二元酸酯为聚草酸丁二醇酯；所述阳离子引发剂为甲基硝基苯磺酸；所述尿素溶液所用溶剂为蒸馏水；所述生物基耦合剂为环氧脂肪酸甲酯。
实施例3
一种低成本可降解塑料袋的加工方法，包括以下内容;
（1）原料准备：熔点高于100℃的聚二元酸酯28份、乙烯-丙烯酸共聚物12份、生物基耦合剂2份、甘油单硬脂酸酯0.6份、羟基磷灰石5份、红薯加工料16份、有机环硅胺4份、甘油0.2份、氧化钛0.06份；
其中红薯加工料的制备方法为：将红薯用质量浓度为2.5%的食盐水熬煮5分钟，所述食盐水与红薯重量比为3:1，完成后搅拌成糊状，得到混合糊料；在混合糊料中加入相当于其重量16%的尿素溶液，所述尿素溶液中包含尿素0.42mol/L、硝酸钙0.18mol/L、磷酸铵0.08mol/L，然后在混合糊料中加入相当于其重量6%的端羧基聚酰胺、1.5%的阳离子引发剂，得到混合物料，将混合物料于频率为2.2GHz、温度为160℃的微波条件下搅拌处理8分钟，完成后静置3小时，将所得反应料在温度为90℃的条件下烘干后研粉得到红薯加工料；
（2）将熔点高于100℃的聚二元酸酯、乙烯-丙烯酸共聚物和红薯加工料在温度为140℃的条件下，搅拌反应得到熔融料；
（3）将熔融料中加入生物基耦合剂、甘油单硬脂酸酯、羟基磷灰石、有机环硅胺、甘油、氧化钛搅拌混合，放入挤出机中，在转速为60转/分钟、挤出温度为140℃的条件下造粒，然后将所得母料用吹膜机制成塑料薄膜，然后按照常规方法制备得到塑料袋。
其中，所述熔点高于100℃的聚二元酸酯为聚草酸新戊二醇酯；所述阳离子引发剂为甲基磺酸甲酯；所述尿素溶液所用溶剂为蒸馏水；所述生物基耦合剂为环氧脂肪酸甲酯。
设置对照组5，将实施例1中步骤（1）红薯加工料制备过程中，微波条件替换为电热高温条件，温度不变，其余内容不变；
按照以上各组方法制备0.6mm的塑料薄膜，对其纵向拉伸强度和横向拉伸强度进行检测，同时对塑料完全降解的时间进行检测，得到以下结果：
表2
组别 纵向拉伸强度（MPa） 横向拉伸强度（MPa） 降解时间（天）
实施例1 17.5 16.3 17
实施例2 17.2 15.8 19
实施例3 17.3 16.0 19
对照组1 16.8 15.7 20
对照组2 17.3 16.2 23
对照组3 16.4 15.3 31
对照组4 16.7 15.5 28
对照组5 15.9 14.6 20
通过表2中数据可以看出，本发明中方法制备所得塑料膜韧性较好，可完全降解且降解速度较快，适于推广使用，其中微波条件对拉伸强度影响较大，是否使用红薯加工料对降解时间影响较大，相比使用聚乳酸颗粒为主要原料的可降解塑料生产成本降低了10%左右。

Claims (7)

1.一种低成本可降解塑料袋的加工方法，其特征在于，包括以下内容;
（1）原料准备：熔点高于100℃的聚二元酸酯22-28份、乙烯-丙烯酸共聚物12-16份、生物基耦合剂1-2份、甘油单硬脂酸酯0.6-1份、羟基磷灰石3-5份、红薯加工料16-20份、有机环硅胺2-4份、甘油0.2-0.6份、氧化钛0.06-0.1份；
其中红薯加工料的制备方法为：将红薯用质量浓度为2.5-5.5%的食盐水熬煮5-8分钟，所述食盐水与红薯重量比为3-4:1，完成后搅拌成糊状，得到混合糊料；在混合糊料中加入相当于其重量12-16%的尿素溶液，所述尿素溶液中包含尿素0.36-0.42mol/L、硝酸钙0.12-0.18mol/L、磷酸铵0.08-0.15mol/L，然后在混合糊料中加入相当于其重量6-10%的端羧基聚酰胺、1.5-2.5%的阳离子引发剂，得到混合物料，将混合物料于频率为2.2-2.4GHz、温度为160℃的微波条件下搅拌处理8-15分钟，完成后静置2-3小时，将所得反应料在温度为80-90℃的条件下烘干后研粉得到红薯加工料；
（2）将熔点高于100℃的聚二元酸酯、乙烯-丙烯酸共聚物和红薯加工料在温度为140-160℃的条件下，搅拌反应得到熔融料；
（3）将熔融料中加入生物基耦合剂、甘油单硬脂酸酯、羟基磷灰石、有机环硅胺、甘油、氧化钛搅拌混合，放入挤出机中，在转速为60转/分钟、挤出温度为140℃的条件下造粒，然后将所得母料用吹膜机制成塑料薄膜，然后按照常规方法制备得到塑料袋。
2.如权利要求1所述一种低成本可降解塑料袋的加工方法，其特征在于，所述熔点高于100℃的聚二元酸酯为聚草酸乙二醇酯、聚草酸丁二醇酯、聚丁二酸乙二醇酯、聚草酸新戊二醇酯、聚丁二酸乙二醇酯、聚丁二酸丁二醇酯中的任意一种。
3.如权利要求1所述一种低成本可降解塑料袋的加工方法，其特征在于，所述阳离子引发剂为甲基氟磺酸、乙基氟磺酸、甲基硝基苯磺酸、甲基磺酸甲酯中的任意一种。
4.如权利要求1所述一种低成本可降解塑料袋的加工方法，其特征在于，所述尿素溶液所用溶剂为蒸馏水。
5.如权利要求1所述一种低成本可降解塑料袋的加工方法，其特征在于，所述生物基耦合剂为环氧脂肪酸甲酯。
6.如权利要求1所述一种低成本可降解塑料袋的加工方法，其特征在于，所述尿素溶液中包含尿素0.4mol/L、硝酸钙0.16mol/L、磷酸铵0.09mol/L。
7.如权利要求1所述一种低成本可降解塑料袋的加工方法，其特征在于，所述混合物料于频率为2.37GHz、温度为160℃的微波条件下搅拌处理12分钟。
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