CN108892836A - 一种复合改性聚烯烃降解母粒及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合改性聚烯烃降解母粒及其制备方法和应用。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;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。与现有技术相比,本发明通过超细复合改性无机粉剂和复配助降解剂的综合作用,同时实现了母粒的光降解和生物降解,提高了制品的降解程度,且此降解的方法环保安全。

Description

一种复合改性聚烯烃降解母粒及其制备方法和应用
技术领域
发明涉及一种复合改性聚烯烃降解母粒,具体涉及一种复合改性聚烯烃降解母粒及其制备方法和应用。
背景技术
复合改性聚烯烃降解母粒,是高分子复合材料的一种,属于塑料用树脂原料中的一类,对塑料树脂原料进行复合改性处理,是塑料实现多功能化和高性能化的重要手段,也是进一步扩大塑料应用领域的重要举措。
复合改性聚烯烃降解母粒,是制作环保可降解塑料制品的核心材料,其节约能源,成本相对低廉,加工性能良好,综合性能十分优异,具有很广阔的应用前景,可广泛应用于降解型塑料薄膜、餐具、塑料容器、注塑制品、无纺布制品等领域。
通常的降解塑料母粒产品有两种:一种是以玉米淀粉等为主要原料而制作成的生物降解塑料母粒;另一种为光降解母粒。这两种方法虽然能实现塑料产品的降解,但是降解时间较长、程度较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合改性聚烯烃降解母粒,其可实现光降解和生物降解同时进行,并显著提高塑料强度和降解率。
本发明的另一目的在于提供一种复合改性聚烯烃降解母粒的制备方法,通过控制原料的加入顺序和生产工艺参数,获得质量良好的聚烯烃降解母粒。
本发明的另一目的在于提供复合改性聚烯烃降解母粒在塑料制品生产中的应用,向塑料制品的原料中加入一定比例的复合改性聚烯烃降解母粒,可在提高塑料制品强度的同时,实现其快速分解。
本发明的采取的技术方案为:
一种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。
本发明还提供了所述复合改性聚烯烃降解母粒的制备方法,包括以下步骤: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复合改性聚烯烃降解母粒在塑料制品中的应用。
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,本发明通过超细复合改性无机粉剂和复配助降解剂的综合作用,同时实现了光降解和生物降解,提高了制品的降解程度,且此降解的方法环保安全。
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
实施例2
一种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。
实施例3
一种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。
实施例4
将实施例1~3所制备的复合改性聚烯烃降解母粒分别按30%的比例加入到LDPE:LLDPE=3:1的共混树脂中,吹制成厚度为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
上述参照实施例对一种复合改性聚烯烃降解母粒及其制备方法和应用进行的详细描述,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)

1.一种复合改性聚烯烃降解母粒,其特征在于,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。
2.根据权利要求1所述的复合改性聚烯烃降解母粒,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。
3.根据权利要求1所述的复合改性聚烯烃降解母粒,其特征在于,所述硅烷偶联剂为KH-550。
4.根据权利要求1所述的复合改性聚烯烃降解母粒,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。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的复合改性聚烯烃降解母粒,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。
6.根据权利要求1-4任意一项所述的复合改性聚烯烃降解母粒,其特征在于,所述LDPE树脂的MRF=2-4g/10min。
7.根据权利要求1-4任意一项所述的复合改性聚烯烃降解母粒,其特征在于,所述低分子聚乙烯的型号为A-C 6或A-C 6A。
8.根据权利要求1所述的复合改性聚烯烃降解母粒的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括以下步骤: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。
9.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于: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。
10.根据权利要求1所述的复合改性聚烯烃降解母粒在塑料制品中的应用。
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