CN108659312A - 一种可降解塑料薄膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可降解塑料薄膜及其制备方法，所述可降解薄膜的主体树脂为质量比为3:1的LDPE树脂和LLDPE树脂；并在主体树脂中添加了30％的复合改性聚烯烃降解母粒；所述复合改性聚烯烃降解母粒包括以下重量份的原料：超细复合改性无机粉剂55‑75份；复配助降解剂1.5份‑2.5份；LDPE树脂25份‑35份；低分子聚乙烯2.5‑5份。本发明通过复合改性聚烯烃降解母粒的添加提高了塑料薄膜的拉伸强度和断裂伸长率，其纵向拉伸强度可达21～24MPa，横向拉伸强度可达23～25MPa；纵向断裂伸长率可达665～680％，横向断裂伸长率可达875～885％；且具有良好的可降解性，降解后薄膜碎片的纵向断裂伸长率保留率≤5.5％，横向断裂伸长率保留率≤5.5％。可应用于多个领域各类产品的外表面保护。

Description

一种可降解塑料薄膜及其制备方法
技术领域
发明涉及一种可降解塑料薄膜及其制备方法。
背景技术
塑料薄膜是用聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯以及其他树脂制成的薄膜，用于包装以及用作覆膜层。塑料包装及塑料包装产品在市场上所占的份额越来越大，特别是复合塑料软包装，已经广泛地应用于食品、医药、化工等领域，其中又以食品包装所占比例最大，比如饮料包装、速冻食品包装、蒸煮食品包装、快餐食品包装等，这些产品都给人们生活带来了极大的便利。
但是，人们在体会到塑料产品带来的便利的同时，也深受着他们的困扰，市场上大多数的塑料产品无法自动降解，因此长时间的堆积在环境中，会对环境以及人体产生重大的危害。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种可降解塑料薄膜及其制备方法。通过向制备薄膜的主体树脂中添加可降解聚丙烯母粒，提高塑料薄膜的强度和降解程度。
本发明的采取的技术方案为：
一种可降解塑料薄膜，所述可降解薄膜的主体树脂为质量比为3:1的LDPE树脂和LLDPE树脂；并在主体树脂中添加了30％的复合改性聚烯烃降解母粒；所述复合改性聚烯烃降解母粒，包括以下重量份的原料：
所述超细复合改性无机粉剂包括以下重量的的原料：
复合改性超细重质碳酸钙 85-100份；
纳米级SiO2 10-15份；
硅烷偶联剂 0.5-1份。
所述复合改性超细重质碳酸钙的粒径D97≤1μm；所述纳米级SiO2的粒径为80-100nm。
所述硅烷偶联剂为KH-550。
所述超细复合改性无机粉剂的制备方法为：将纳米级SiO2在高速搅拌下升温至85℃，再加入硅烷偶联剂，于135℃保温2-5分钟，然后加入复合改性超细重质碳酸钙低速搅拌至料温为100℃，即可得到超细复合改性无机粉剂。
所述复配助降解剂为FeSt3-MnSt2和生物表面活性剂的混合物。两者的重量比为10:1。
所述LDPE树脂的MRF＝2-4g/10min。
所述低分子聚乙烯的型号为A-C 6或A-C 6A。
所述复合改性聚烯烃降解母粒的制备方法为：在超细复合改性无机粉剂中加入低分子聚乙烯，在100-110℃范围内继续搅拌3分钟，加入复配助降解剂和LDPE树脂，使料温控制在105℃-110℃继续搅拌3-5分钟，将所述混合好的物料加入到平行同向双螺杆挤出机中造粒。
进一步地，挤出机各段的温度范围控制为150℃-180℃，熔体温度控制在155℃-175℃，熔体压力控制在5.0Mpa以内。
本发明还提供了所述可降解塑料薄膜的制备方法，向重量比为3:1的LDPE树脂和LLDPE树脂中，加入占两者重量之和30％的复合改性聚烯烃降解母粒，按照常规工艺挤出、吹塑成厚度为0.02mm的薄膜。
本发明公开的可降解塑料薄膜的配方中，通过添加复合改性聚烯烃降解母粒提高薄膜的强度和降解程度。本发明公开的复合改性聚烯烃降解母粒的配方中，通过加入超细复合改性无机粉剂和复配助降解剂，实现光和生物的双向降解。超细复合改性无机粉剂由纳米级SiO2粉和D97≤1um的复合改性超细重质碳酸钙经预处理复合改性而制备。纳米级SiO2粉具有很大的比表面积，其表面原子数极多，比表面能极大，且具有亲水基团羟基，因其大量的表面悬空键和表面缺陷导致纳米SiO2粉颗粒间极不稳定极易发生团聚现象。因此必须对其进行改性处理以发挥纳米SiO2粉特有的纳米粒子特性。
超细复合改性无机粉剂配方中的硅烷偶联剂(RSiX3)是一类分子中同时含有X基、R基两种不同化学性质基团的特殊结构的有机硅化合物，利用硅烷偶联剂预处理纳米级SiO2粉，一方面硅烷偶联剂的粘度和低表面张力可以迅速浸润纳米级SiO2粉，提高纳米级SiO2粉的表面活性，另一方面随着纳米级SiO2粉表面进一步被浸润，硅烷偶联剂两种基团分别向极性相近的表面扩张，从而完成纳米级SiO2与有机聚合物之间的交联固化反应。
超细复合改性无机粉剂配方中，复合改性超细重质碳酸钙的加入可以利用超细粉体不同的粒径分布进行合理级配，而且复合改性超细重质碳酸钙与纳米级SiO2之间因不同的粉体的晶型结构及化学组成的差异能够有效弥补单一超细非金属粉体固有的性能缺陷，形成性能优势互补的超细无机粉复合体。
以上超细复合改性无机粉剂配方经过预处理复合改性后，具有优良的分散性和表面活性，与LDPE、低分子聚乙烯等聚烯烃树脂之间的相容性能十分优异，小尺寸效应和纳米SiO2的奇异的纳米特性可保证添加了复合改性聚烯烃降解母粒的制品在拉伸、冲击、撕裂强度等各项性能大幅提高，从而满足用户在制品降解前的使用要求。
本发明公开的复合改性聚烯烃降解母粒的配方中，配方的主体为经复合改性技术获得的超细复合改性无机粉剂，该超细复合改性无机粉剂主要为复合改性超细重质碳酸钙粉和纳米SiO2粉，这两种材料无毒无味无污染，降解后又回到了大自然，真正实现了环境友好的理念。
配方中的复配助降解剂，一方面FeSt3-MnSt2中的FeSt3可使制品在强光照射下产生“链断”即由“长链”断成“短链”，而MnSt2产生自由基进一步促进“短链”在光合作用下降解，配方中的生物表面活性剂，是微生物在一定培养条件下，在其代谢过程中分泌出的具有一定表面活性的代谢产物，无毒。
配方中大量的超细复合改性无机粉体在含有生物活性剂土壤或潮湿的环境中进一步被有机酸所溶解，从而有效削弱了高分子链段之间的作用力；且土壤中的营养型微生物可将超细复合改性无机粉体中含有的碳酸盐类物质直接作为碳源而利用实现营养型微生物的大量繁殖进而改善土壤环境。而超细复合改性无机粉剂中的纳米级SiO2粉均匀地分布于有机材质的分子链段网络中，起着光催化剂的部分作用，可以轻易将有机物分解成最原始的碎片状态，从而大大加速了降解进程。
与现有技术相比，本发明公开的可降解塑料薄膜的配方安全、制备方法简单，通过复合改性聚烯烃降解母粒的添加提高了塑料薄膜的拉伸强度和断裂伸长率，其纵向拉伸强度可达21～24MPa，横向拉伸强度可达23～25MPa；纵向断裂伸长率可达665～680％，横向断裂伸长率可达875～885％；且具有良好的可降解性，降解后薄膜碎片的纵向断裂伸长率保留率≤5.5％，横向断裂伸长率保留率≤5.5％。本发明提供的可降解塑料薄膜可应用于多个领域各类产品的外表面保护以及用作包装袋。
具体实施方式
本发明中的复合改性超细重质碳酸钙(D97≤1um)为芜湖同达新材料科技有限公司生产；低分子聚乙烯A-C 6或A-C 6A为霍尼韦尔，其余均为市售。
实施例1
一种可降解塑料薄膜，所述可降解薄膜的主体树脂为质量比为3:1的LDPE树脂和LLDPE树脂；并在主体树脂中添加了30％的复合改性聚烯烃降解母粒；所述复合改性聚烯烃降解母粒，包括以下重量份的原料：
所述超细复合改性无机粉剂包括以下重量的的原料：
复合改性超细重质碳酸钙 85份；
纳米级SiO2 10份；
KH-550硅烷偶联剂 0.5份。
所述复合改性超细重质碳酸钙的粒径D97≤1μm；所述纳米级SiO2的粒径为80-100nm。
所述硅烷偶联剂为KH-550；所述复配助降解剂为FeSt3-MnSt2和生物表面活性剂的混合物，两者的重量比为10:1；所述LDPE树脂的MRF＝2-4g/10min。
所述复合改性聚烯烃降解母粒的制备方法为：
(1)将准确计量的经复合改性处理后的纳米级SiO2投入到混料机中，高速搅拌下升温至85℃，再加入计量好的KH-550硅烷偶联剂持续搅拌升温至135℃后保温2-5分钟，再加入复合改性超细重质碳酸钙，低速搅拌至料温100℃即得超细复合改性无机粉剂；
(2)在超细复合改性无机粉剂中加入低分子聚乙烯A-C 6，在110℃继续搅拌3分钟，相继加入复配助降解剂和LDPE树脂，使料温控制在110℃继续搅拌3分钟放料；
(3)将所述混合好的物料加入到平行同向双螺杆挤出机中，进行造粒，即制得复合改性聚烯烃降解母粒；挤出造粒相关技术参数说明：挤出机各段的温度范围控制为150℃-180℃，熔体温度控制在165℃，熔体压力控制在5.0Mpa以内进行造粒。
按照GB1033-2008的标准对复合改性聚烯烃降解母粒的密度进行检测；按照GB3682-2000的标准对熔融指数进行检测；按照IEC 62321:2015的标准对金属含量进行检测，结果如表1所示。
表1
所述可降解塑料薄膜的制备方法为：向重量比为3:1的LDPE树脂和LLDPE树脂中，加入占两者重量之和30％的复合改性聚烯烃降解母粒，按照常规工艺挤出、吹塑成厚度为0.02mm的薄膜。并对其强度和降解性能进行测试，拉伸强度按照GB/T 1040-2006的标准进行检测；降解性能按照GB/T2461-1999的标准进行检测；具体指标如表2、表3所示：
表2
表3
实施例2
一种可降解塑料薄膜，所述可降解薄膜的主体树脂为质量比为3:1的LDPE树脂和LLDPE树脂；并在主体树脂中添加了30％的复合改性聚烯烃降解母粒；所述复合改性聚烯烃降解母粒，包括以下重量份的原料：
所述超细复合改性无机粉剂包括以下重量的的原料：
复合改性超细重质碳酸钙 90份；
纳米级SiO2 13份；
KH-550硅烷偶联剂 0.8份。
所述复合改性超细重质碳酸钙的粒径D97≤1μm；所述纳米级SiO2的粒径为80-100nm。
所述硅烷偶联剂为KH-550；所述复配助降解剂为FeSt3-MnSt2和生物表面活性剂的混合物，两者的重量比为10:1；所述LDPE树脂的MRF＝2-4g/10min。
所述复合改性聚烯烃降解母粒的制备方法为：
(1)将准确计量的经复合改性处理后的纳米级SiO2投入到混料机中，高速搅拌下升温至85℃，再加入计量好的KH-550硅烷偶联剂持续搅拌升温至135℃后保温2-5分钟，再加入复合改性超细重质碳酸钙，低速搅拌至料温100℃即得超细复合改性无机粉剂；
(2)在超细复合改性无机粉剂中加入低分子聚乙烯A-C 6，在108℃继续搅拌3分钟，相继加入复配助降解剂和PE树脂，使料温控制在110℃左右继续搅拌3分钟放料；
(3)将所述混合好的物料加入到平行同向双螺杆挤出机中，进行造粒，即制得复合改性聚烯烃降解母粒；挤出造粒相关技术参数说明：挤出机各段的温度范围控制为150℃-180℃，熔体温度控制在173℃，熔体压力控制在5.0Mpa以内进行造粒。
按照GB1033-2008的标准对复合改性聚烯烃降解母粒的密度进行检测；按照GB3682-2000的标准对熔融指数进行检测；按照IEC 62321:2015的标准对金属含量进行检测，结果如表1所示。
所述可降解塑料薄膜的制备方法为：向重量比为3:1的LDPE树脂和LLDPE树脂中，加入占两者重量之和30％的复合改性聚烯烃降解母粒，按照常规工艺挤出、吹塑成厚度为0.02mm的薄膜。并对其强度和降解性能进行测试，拉伸强度按照GB/T 1040-2006的标准进行检测；降解性能按照GB/T2461-1999的标准进行检测；具体指标如表2、表3所示。
实施例3
一种可降解塑料薄膜，所述可降解薄膜的主体树脂为质量比为3:1的LDPE树脂和LLDPE树脂；并在主体树脂中添加了30％的复合改性聚烯烃降解母粒；所述复合改性聚烯烃降解母粒，包括以下重量份的原料：
所述超细复合改性无机粉剂包括以下重量的的原料：
复合改性超细重质碳酸钙 88份；
纳米级SiO2 11份；
KH-550硅烷偶联剂 1份。
所述复合改性超细重质碳酸钙的粒径D97≤1μm；所述纳米级SiO2的粒径为80-100nm。
所述硅烷偶联剂为KH-550；所述复配助降解剂为FeSt3-MnSt2和生物表面活性剂的混合物，两者的重量比为10:1；所述LDPE树脂的MRF＝2-4g/10min。
所述复合改性聚烯烃降解母粒的制备方法为：
(1)将准确计量的经复合改性处理后的纳米级SiO2投入到混料机中，高速搅拌下升温至85℃，再加入计量好的KH-550硅烷偶联剂持续搅拌升温至135℃后保温2-5分钟，再加入复合改性超细重质碳酸钙，低速搅拌至料温100℃即得超细复合改性无机粉剂；
(2)在超细复合改性无机粉剂中加入低分子聚乙烯A-C 6A，在105℃范围内继续搅拌3分钟，相继加入复配助降解剂和PE树脂，使料温控制在105℃继续搅拌5分钟放料；
(3)将所述混合好的物料加入到平行同向双螺杆挤出机中，进行造粒，即制得复合改性聚烯烃降解母粒；挤出造粒相关技术参数说明：挤出机各段的温度范围控制为150℃-180℃，熔体温度控制在175℃，熔体压力控制在5.0Mpa以内进行造粒。
按照GB1033-2008的标准对复合改性聚烯烃降解母粒的密度进行检测；按照GB3682-2000的标准对熔融指数进行检测；按照IEC 62321:2015的标准对金属含量进行检测，结果如表1所示。
所述可降解塑料薄膜的制备方法为：向重量比为3:1的LDPE树脂和LLDPE树脂中，加入占两者重量之和30％的复合改性聚烯烃降解母粒，按照常规工艺挤出、吹塑成厚度为0.02mm的薄膜。并对其强度和降解性能进行测试，拉伸强度按照GB/T 1040-2006的标准进行检测；降解性能按照GB/T2461-1999的标准进行检测；具体指标如表2、表3所示。
上述参照实施例对一种可降解塑料薄膜及其制备方法进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可降解塑料薄膜，其特征在于，所述可降解薄膜的主体树脂为质量比为3:1的LDPE树脂和LLDPE树脂；并在主体树脂中添加了30％的复合改性聚烯烃降解母粒；所述复合改性聚烯烃降解母粒，包括以下重量份的原料：
2.根据权利要求1所述的可降解塑料薄膜，其特征在于，所述超细复合改性无机粉剂包括以下重量的的原料：复合改性超细重质碳酸钙85-100份；纳米级SiO210-15份；硅烷偶联剂0.5-1份。
3.根据权利要求2所述的可降解塑料薄膜，其特征在于，所述复合改性超细重质碳酸钙的粒径D97≤1μm；所述纳米级SiO2的粒径为80-100nm。
4.根据权利要求2所述的可降解塑料薄膜，其特征在于，所述硅烷偶联剂为KH-550。
5.根据权利要求2所述的可降解塑料薄膜，其特征在于，所述超细复合改性无机粉剂的制备方法为：将超细SiO2在高速搅拌下升温至85℃，再加入硅烷偶联剂，于135℃保温2-5分钟，然后加入复合改性超细重质碳酸钙低速搅拌至料温为100～110℃，即可得到超细复合改性无机粉剂。
6.根据权利要求1或2所述的可降解塑料薄膜，其特征在于，所述复配助降解剂为FeSt3-MnSt2和生物表面活性剂的混合物。
7.根据权利要求1或2所述的可降解塑料薄膜，其特征在于，所述LDPE树脂的MRF＝2-4g/10min。
8.根据权利要求1或2所述的可降解塑料薄膜，其特征在于，所述低分子聚乙烯的型号为A-C 6或A-C 6A。
9.根据权利要求1或2所述的可降解塑料薄膜，其特征在于，所述复合改性聚烯烃降解母粒的制备方法为：在超细复合改性无机粉剂中加入低分子聚乙烯，在100-110℃范围内继续搅拌3分钟，加入复配助降解剂和LDPE树脂，使料温控制在105℃-110℃继续搅拌3-5分钟，将所述混合好的物料加入到平行同向双螺杆挤出机中造粒。
10.根据权利要求1所述的可降解塑料薄膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：向重量比为3:1的LDPE树脂和LLDPE树脂中，加入占两者重量之和30％的复合改性聚烯烃降解母粒，按照常规工艺挤出、吹塑成厚度为0.02mm的薄膜。
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