CN109054109A - 一种生物降解性塑料薄膜及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生物降解性塑料薄膜，包括以下按照重量份的原料：淀粉100份、塑料基料30份、聚乳酸19份、聚己酸内酯15份、抗菌剂8份、降解促进剂5份、填充剂4份、交联剂6份、分散剂7份、植物纤维30份；本发明制得的生物降解性塑料薄膜，根据自然环境的特性，在配方中添加降解母料原料的组份聚乳酸和聚己酸内酯，能够使得生物降解性塑料薄膜废弃后，在自然环境下，即可进入氧化降解、生物降解的两个过程中，最终完全降解，可回收使用，不产生废料；在生产、储存、使用和降解过程中不产生有毒物质，能较快地被降解掉，有利于环境的保护。

Description

一种生物降解性塑料薄膜及制备方法
技术领域
本发明涉及降解塑料技术领域，具体是一种生物降解性塑料薄膜及制备方法。
背景技术
人类的环保意识不断加强，对塑料等包装材料带来的污染以及对塑料薄膜的污染都引起了人们的普遍重视，消除此类污染带来的危害，研究、生产和使用无毒全降解型的聚合物，已成为各国科学工作者研究开发的热点之一。现今研究得很有成效的无毒全降解型塑料薄膜以及热塑性淀粉材料等。
目前，塑料薄膜通常是透明或黑色PE薄膜，也有绿、银色薄膜，用于信息通讯器材及线缆的包装、覆盖，以提高设备运输的稳定性和安全性，避免器材或线缆受损，但是，现有塑料薄膜降解效果较差，容易造成土壤污染。
尤其是在信息通讯器材及线缆的包装使用时，为了能有效地对线缆进行保护、束缚，通常在线卷外部包裹较厚的塑料薄膜，因普通薄膜使用后难以回收，随意丢弃的薄膜污染土壤和环境，造成大量“白色垃圾”。普通薄膜捡拾和清理需要投入大量的人力物力，难以回收再利用，并且不可进行生物降解处理。
因此，需要提供一种能够生物降解速度快，有的能有效降解、无危害的塑料薄膜，减少塑料薄膜残留，并满足信息通讯器材及线缆的包装、覆盖时所需的拉伸强度需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生物降解性塑料薄膜及制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种生物降解性塑料薄膜，包括以下按照重量份的原料：淀粉90-110份、塑料基料23-37份、聚乳酸13-25份、聚己酸内酯12-19份、抗菌剂6-13份、降解促进剂2-8份、填充剂2-6份、交联剂3-9份、分散剂5-9份、植物纤维25-33份。
作为本发明进一步的方案：包括以下按照重量份的原料：淀粉95-105份、塑料基料28-32份、聚乳酸15-21份、聚己酸内酯13-17份、抗菌剂7-11份、降解促进剂4-6份、填充剂3-5份、交联剂4-8份、分散剂6-8份、植物纤维28-31份。
作为本发明再进一步的方案：包括以下按照重量份的原料：淀粉100份、塑料基料30份、聚乳酸19份、聚己酸内酯15份、抗菌剂8份、降解促进剂5份、填充剂4份、交联剂6份、分散剂7份、植物纤维30份。
作为本发明再进一步的方案：所述塑料基料为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯中的一种或多种。
作为本发明再进一步的方案：所述抗菌剂为受阻酚类交联剂和亚磷酸酯类交联剂相结合，二者配比为2：1。
作为本发明再进一步的方案：所述降解促进剂包括玉米油、葵花籽油、环氧大豆油或硬脂酸锰的一种或两种任意组合。
作为本发明再进一步的方案：所述填充剂选自硬脂酸、液体石蜡、聚乙烯蜡中的至少一种。
作为本发明再进一步的方案：所述交联剂包括双叔丁基过氧异丙基苯、六偏磷酸钠、三偏磷酸钠或三聚磷酸钠中的一种或两种任意组合。
作为本发明再进一步的方案：所述植物纤维为稻子秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆或它们的混合物。
基于所述生物降解性塑料薄膜的制备方法，步骤如下：
1)按重量份数计算，将称取的淀粉、塑料基料、聚乳酸和聚己酸内酯按比例同时投入混合机中，在室温条件下搅拌混合均匀；
2)按所述重量取植物纤维粉碎，并将抗菌剂、降解促进剂、填充剂、交联剂和分散剂和步骤1)制备的混合料均匀加入进行搅拌得混合物；
3)将上述步骤2)得到的混合料混合均匀后的原料进行加热熔融；
4)将上述步骤3)得到的加热熔融后的混合熔融液经挤出机挤出后通过吹膜机制成塑料薄膜，将混合物吹制成生物降解性塑料薄膜；
5)将上述步骤4)得到的生物降解性塑料薄膜用分切机切割成不同规格大小，生物降解性塑料薄膜收卷封装入库。
作为本发明再进一步的方案：步骤4)中，采用三螺杆吹膜机，其中，螺杆加工温度控制在160℃—170℃之间，吹塑模头加工温度控制在180℃—200℃之间，挤出机转数为25-450转/分，得生物降解性塑料薄膜。
所述的生物降解性塑料薄膜在塑料注塑中的用途。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明制得的生物降解性塑料薄膜，根据自然环境的特性，在配方中添加降解母料原料的组份聚乳酸和聚己酸内酯，能够使得生物降解性塑料薄膜废弃后，在自然环境下，即可进入氧化降解、生物降解的两个过程中，最终完全降解，可回收使用，不产生废料；在生产、储存、使用和降解过程中不产生有毒物质，能较快地被降解掉，有利于环境的保护。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
包括以下按照重量份的原料：淀粉90份、塑料基料23份、聚乳酸13份、聚己酸内酯12份、抗菌剂6份、降解促进剂2份、填充剂2份、交联剂3份、分散剂5份、植物纤维25份。
优选的，在本实施例中，所述塑料基料为聚氯乙烯。
优选的，在本实施例中，所述抗菌剂为受阻酚类交联剂和亚磷酸酯类交联剂相结合，二者配比为2：1。
优选的，在本实施例中，所述降解促进剂为环氧大豆油。
优选的，在本实施例中，所述填充剂为聚乙烯蜡。
优选的，在本实施例中，所述交联剂为双叔丁基过氧异丙基苯和三聚磷酸钠的组合，二者配比为1：1。
优选的，在本实施例中，所述植物纤维为玉米秸秆。
基于所述生物降解性塑料薄膜的制备方法，步骤如下：
1)按重量份数计算，将称取的淀粉、塑料基料、聚乳酸和聚己酸内酯按比例同时投入混合机中，在室温条件下搅拌混合均匀；
2)按所述重量取植物纤维粉碎，并将抗菌剂、降解促进剂、填充剂、交联剂和分散剂和步骤1)制备的混合料均匀加入进行搅拌得混合物；
3)将上述步骤2)得到的混合料混合均匀后的原料进行加热熔融；
4)将上述步骤3)得到的加热熔融后的混合熔融液经挤出机挤出后通过吹膜机制成塑料薄膜，将混合物吹制成生物降解性塑料薄膜，挤出机采用三螺杆吹膜机，其中，螺杆加工温度控制在160℃之间，吹塑模头加工温度控制在180℃之间，挤出机转数为70转/分，得生物降解性塑料薄膜；
5)将上述步骤4)得到的生物降解性塑料薄膜用分切机切割成不同规格大小，生物降解性塑料薄膜收卷封装入库。
实施例2
包括以下按照重量份的原料：淀粉110份、塑料基料37份、聚乳酸25份、聚己酸内酯19份、抗菌剂13份、降解促进剂8份、填充剂6份、交联剂9份、分散剂9份、植物纤维33份。
优选的，在本实施例中，所述塑料基料为聚氯乙烯。
优选的，在本实施例中，所述抗菌剂为受阻酚类交联剂和亚磷酸酯类交联剂相结合，二者配比为2：1。
优选的，在本实施例中，所述降解促进剂为硬脂酸锰。
优选的，在本实施例中，所述填充剂为聚乙烯蜡。
优选的，在本实施例中，所述交联剂为双叔丁基过氧异丙基苯。
优选的，在本实施例中，所述植物纤维为稻子秸秆。
基于所述生物降解性塑料薄膜的制备方法，步骤如下：
1)按重量份数计算，将称取的淀粉、塑料基料、聚乳酸和聚己酸内酯按比例同时投入混合机中，在室温条件下搅拌混合均匀；
2)按所述重量取植物纤维粉碎，并将抗菌剂、降解促进剂、填充剂、交联剂和分散剂和步骤1)制备的混合料均匀加入进行搅拌得混合物；
3)将上述步骤2)得到的混合料混合均匀后的原料进行加热熔融；
4)将上述步骤3)得到的加热熔融后的混合熔融液经挤出机挤出后通过吹膜机制成塑料薄膜，将混合物吹制成生物降解性塑料薄膜，挤出机采用三螺杆吹膜机，其中，螺杆加工温度控制在170℃之间，吹塑模头加工温度控制在200℃之间，挤出机转数为400转/分，得生物降解性塑料薄膜；
5)将上述步骤4)得到的生物降解性塑料薄膜用分切机切割成不同规格大小，生物降解性塑料薄膜收卷封装入库。
实施例3
包括以下按照重量份的原料：淀粉100份、塑料基料30份、聚乳酸19份、聚己酸内酯15份、抗菌剂8份、降解促进剂5份、填充剂4份、交联剂6份、分散剂7份、植物纤维30份。
优选的，在本实施例中，所述塑料基料为聚氯乙烯。
优选的，在本实施例中，所述抗菌剂为受阻酚类交联剂和亚磷酸酯类交联剂相结合，二者配比为2：1。
优选的，在本实施例中，所述降解促进剂为葵花籽油。
优选的，在本实施例中，所述填充剂为硬脂酸。
优选的，在本实施例中，所述交联剂为双叔丁基过氧异丙基苯。
优选的，在本实施例中，所述植物纤维为小麦秸秆。
基于所述生物降解性塑料薄膜的制备方法，步骤如下：
1)按重量份数计算，将称取的淀粉、塑料基料、聚乳酸和聚己酸内酯按比例同时投入混合机中，在室温条件下搅拌混合均匀；
2)按所述重量取植物纤维粉碎，并将抗菌剂、降解促进剂、填充剂、交联剂和分散剂和步骤1)制备的混合料均匀加入进行搅拌得混合物；
3)将上述步骤2)得到的混合料混合均匀后的原料进行加热熔融；
4)将上述步骤3)得到的加热熔融后的混合熔融液经挤出机挤出后通过吹膜机制成塑料薄膜，将混合物吹制成生物降解性塑料薄膜，挤出机采用三螺杆吹膜机，其中，螺杆加工温度控制在165℃之间，吹塑模头加工温度控制在190℃之间，挤出机转数为350转/分，得生物降解性塑料薄膜；
5)将上述步骤4)得到的生物降解性塑料薄膜用分切机切割成不同规格大小，生物降解性塑料薄膜收卷封装入库。
实施例4
包括以下按照重量份的原料：淀粉95份、塑料基料28份、聚乳酸15份、聚己酸内酯13-份、抗菌剂7份、降解促进剂4份、填充剂3份、交联剂4份、分散剂6份、植物纤维28份。
优选的，在本实施例中，所述塑料基料为聚氯乙烯。
优选的，在本实施例中，所述抗菌剂为受阻酚类交联剂和亚磷酸酯类交联剂相结合，二者配比为2：1。
优选的，在本实施例中，所述降解促进剂为玉米油。
优选的，在本实施例中，所述填充剂为液体石蜡。
优选的，在本实施例中，所述交联剂为双叔丁基过氧异丙基苯和三偏磷酸钠的组合，二者配比为2：3。
优选的，在本实施例中，所述植物纤维为小麦秸秆和玉米秸秆的混合物，二者配比为1：1。
基于所述生物降解性塑料薄膜的制备方法，步骤如下：
1)按重量份数计算，将称取的淀粉、塑料基料、聚乳酸和聚己酸内酯按比例同时投入混合机中，在室温条件下搅拌混合均匀；
2)按所述重量取植物纤维粉碎，并将抗菌剂、降解促进剂、填充剂、交联剂和分散剂和步骤1)制备的混合料均匀加入进行搅拌得混合物；
3)将上述步骤2)得到的混合料混合均匀后的原料进行加热熔融；
4)将上述步骤3)得到的加热熔融后的混合熔融液经挤出机挤出后通过吹膜机制成塑料薄膜，将混合物吹制成生物降解性塑料薄膜，挤出机采用三螺杆吹膜机，其中，螺杆加工温度控制在167℃之间，吹塑模头加工温度控制在192℃之间，挤出机转数为130转/分，得生物降解性塑料薄膜；
5)将上述步骤4)得到的生物降解性塑料薄膜用分切机切割成不同规格大小，生物降解性塑料薄膜收卷封装入库。
实施例5
包括以下按照重量份的原料：淀粉105份、塑料基料32份、聚乳酸21份、聚己酸内酯17份、抗菌剂11份、降解促进剂6份、填充剂5份、交联剂8份、分散剂8份、植物纤维31份。
优选的，在本实施例中，所述塑料基料为聚氯乙烯。
优选的，在本实施例中，所述抗菌剂为受阻酚类交联剂和亚磷酸酯类交联剂相结合，二者配比为2：1。
优选的，在本实施例中，所述降解促进剂为环氧大豆油。
优选的，在本实施例中，所述填充剂为聚乙烯蜡。
优选的，在本实施例中，所述交联剂为三偏磷酸钠和三聚磷酸钠的组合，二者配比为1：3。
优选的，在本实施例中，所述植物纤维为玉米秸秆。
基于所述生物降解性塑料薄膜的制备方法，步骤如下：
1)按重量份数计算，将称取的淀粉、塑料基料、聚乳酸和聚己酸内酯按比例同时投入混合机中，在室温条件下搅拌混合均匀；
2)按所述重量取植物纤维粉碎，并将抗菌剂、降解促进剂、填充剂、交联剂和分散剂和步骤1)制备的混合料均匀加入进行搅拌得混合物；
3)将上述步骤2)得到的混合料混合均匀后的原料进行加热熔融；
4)将上述步骤3)得到的加热熔融后的混合熔融液经挤出机挤出后通过吹膜机制成塑料薄膜，将混合物吹制成生物降解性塑料薄膜，挤出机采用三螺杆吹膜机，其中，螺杆加工温度控制在168℃之间，吹塑模头加工温度控制在192℃之间，挤出机转数为330转/分，得生物降解性塑料薄膜；
5)将上述步骤4)得到的生物降解性塑料薄膜用分切机切割成不同规格大小，生物降解性塑料薄膜收卷封装入库。
对比例1
按照与实施例3相同的方法制备生物降解性塑料薄膜，与实施例3相比，区别仅在于不使用聚乳酸，其他与实施例3相同。即该对比例中，所述密度聚乙烯抗菌塑料，包括以下按照重量份的原料：淀粉100份、塑料基料30份、聚己酸内酯15份、抗菌剂8份、降解促进剂5份、填充剂4份、交联剂6份、分散剂7份、植物纤维30份。
对比例2
按照与实施例3相同的方法制备生物降解性塑料薄膜，与实施例3相比，区别仅在于不使用聚己酸内酯，其他与实施例3相同。即该对比例中，所述密度聚乙烯抗菌塑料，包括以下按照重量份的原料：淀粉100份、塑料基料30份、聚乳酸19份、抗菌剂8份、降解促进剂5份、填充剂4份、交联剂6份、分散剂7份、植物纤维30份。
对比例3
按照与实施例3相同的方法制备生物降解性塑料薄膜，与实施例3相比，区别仅在于不使用聚乳酸和聚己酸内酯，其他与实施例3相同。即该对比例中，所述密度聚乙烯抗菌塑料，包括以下按照重量份的原料：淀粉100份、塑料基料30份、抗菌剂8份、降解促进剂5份、填充剂4份、交联剂6份、分散剂7份、植物纤维30份。
性能测试：
将实施例3和对比例1～3制备的生物降解性塑料薄膜进行老化，老化过程根据国家标准标《塑料实验室光源暴露实验方法》(GB/T16422.1-2006)进行老化，选用设备为CLM--SN-500A紫外氙灯老化箱。对于老化前后的产品进行如下测试：
拉伸性能：根据国家标准《塑料薄膜拉伸试验方法》(GB 13022-91)利用LDS-500电子拉力机测定塑料的拉伸性能；
羰基指数：对老化前后的塑料薄膜进行红外测试，并计算羰基指数。
分别采用实施例3及对比例对生物降解性塑料薄膜进行性能测试，对测试结果进行检测，检测结果如下。
表1检测结果表
组别 断裂伸长率(％) 254h后的羰基指数 拉伸强度(MPa)
实施例3 3 17.9 99.6
对比例1 59 8.2 84.5
对比例2 74 7.8 78.3
对比例3 151 4.5 66.9
从以上结果中可以看出，表1的数据表明本发明实施例3采用聚乳酸和聚己酸内酯，具有良好的降解性能，254h后羰基指数即可以达到17.9，断裂伸长率几乎降为0；同时对比例未采用聚乳酸和聚己酸内酯使降解性能下降。
采用本发明的生物降解性塑料薄膜，根据自然环境的特性，在配方中添加降解母料原料的组份聚乳酸和聚己酸内酯，能够使得生物降解性塑料薄膜废弃后，在自然环境下，即可进入氧化降解、生物降解的两个过程中，最终完全降解，可回收使用，不产生废料；在生产、储存、使用和降解过程中不产生有毒物质，能较快地被降解掉，有利于环境的保护。
上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种生物降解性塑料薄膜，其特征在于，包括以下按照重量份的原料：淀粉90-110份、塑料基料23-37份、聚乳酸13-25份、聚己酸内酯12-19份、抗菌剂6-13份、降解促进剂2-8份、填充剂2-6份、交联剂3-9份、分散剂5-9份、植物纤维25-33份。
2.根据权利要求1所述的生物降解性塑料薄膜，其特征在于，包括以下按照重量份的原料：淀粉95-105份、塑料基料28-32份、聚乳酸15-21份、聚己酸内酯13-17份、抗菌剂7-11份、降解促进剂4-6份、填充剂3-5份、交联剂4-8份、分散剂6-8份、植物纤维28-31份。
3.根据权利要求2所述的生物降解性塑料薄膜，其特征在于，包括以下按照重量份的原料：淀粉100份、塑料基料30份、聚乳酸19份、聚己酸内酯15份、抗菌剂8份、降解促进剂5份、填充剂4份、交联剂6份、分散剂7份、植物纤维30份。
4.根据权利要求1所述的生物降解性塑料薄膜，其特征在于，所述塑料基料为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的生物降解性塑料薄膜，其特征在于，所述抗菌剂为受阻酚类交联剂和亚磷酸酯类交联剂相结合，二者配比为2：1。
6.根据权利要求1所述的生物降解性塑料薄膜，其特征在于，所述降解促进剂包括玉米油、葵花籽油、环氧大豆油或硬脂酸锰的一种或两种任意组合。
7.根据权利要求1所述的生物降解性塑料薄膜，其特征在于，所述填充剂为硬脂酸、液体石蜡、聚乙烯蜡中的至少一种；交联剂包括双叔丁基过氧异丙基苯、六偏磷酸钠、三偏磷酸钠或三聚磷酸钠中的一种或两种任意组合。
8.根据权利要求1所述的生物降解性塑料薄膜，其特征在于，所述植物纤维为稻子秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆或它们的混合物。
9.一种基于如权利要求1-8任一所述的生物降解性塑料薄膜的制备方法，其特征在于，步骤如下：
1）按重量份数计算，将称取的淀粉、塑料基料、聚乳酸和聚己酸内酯按比例同时投入混合机中，在室温条件下搅拌混合均匀；
2）按所述重量取植物纤维粉碎，并将抗菌剂、降解促进剂、填充剂、交联剂和分散剂和步骤1）制备的混合料均匀加入进行搅拌得混合物；
3）将上述步骤2）得到的混合料混合均匀后的原料进行加热熔融；
4）将上述步骤3）得到的加热熔融后的混合熔融液经挤出机挤出后通过吹膜机制成塑料薄膜，将混合物吹制成生物降解性塑料薄膜；
5）将上述步骤4）得到的生物降解性塑料薄膜用分切机切割成不同规格大小，生物降解性塑料薄膜收卷封装入库。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，步骤4）中，采用三螺杆吹膜机，其中，螺杆加工温度控制在160℃—170℃之间，吹塑模头加工温度控制在180℃—200℃之间，挤出机转数为25-450转/分，得生物降解性塑料薄膜。
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