CN109337311A - 一种易降解高性能塑料袋 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种易降解高性能塑料袋，由以下重量份的原料组成：PLA聚乳酸30‑40份、天然橡胶/玄武岩纤维共混物5‑8份、秸秆纤维8‑18份、改性填料12‑16份、阻燃剂3‑5份、环氧大豆油2‑6份、聚乙烯醇5‑10份、抗菌油1‑3份、生物碱组合物2‑4份、分散剂1‑3份、抗氧剂1‑4份和植物淀粉5‑9份，本发明通过改性填料对PLA聚乳酸进行改性，使云母粉、滑石粉复合物与其余原料的分散程度高，并均匀地分散在PLA聚乳酸中，不仅增塑剂不易渗出，而且可在保证所得塑料具有一定刚度的前提下，韧性好，抗冲击和抗开裂性能优异，在受到外界大力冲击时不易发生脆裂破坏。

Description

一种易降解高性能塑料袋
技术领域
本发明涉及塑料领域，具体是一种易降解高性能塑料袋。
背景技术
目前，中国塑料年产量为3000万吨，消费量在6000万吨以上。全世界塑料年产量为10亿吨，如果按每年15％的塑料废弃量计算，全世界年塑料废弃量就是15000万吨，中国的年塑料废弃量在1000万吨以上，废弃塑料在垃圾中的比例占到40％，这样大量的废弃塑料作为垃圾被埋在地下，无疑给本来就缺乏的可耕种土地带来更大的压力。塑料在给人们的生活带来方便的同时，也给环境带来了难以收拾的后患，人们把塑料给环境带来的灾难称为“白色污染”。塑料袋的确给人们生活带来了方便，但是这一时的方便却带来长久的危害。
目前，很多国家都采取焚烧(热能源再生)或再加工制造(制品再生)的办法处理废弃塑料。焚烧所产生的有害烟尘和有毒气体，会造成对大气环境造成污染。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，因此可降解塑料袋应运而生。这种新型功能的塑料的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。
可降解塑料是利用植物秸杆等制成的对人体和环境友好的物品，不同于三大合成的塑料,废弃后,在生物环境的作用下，可以自行分解，无论对人还是环境都无害，属于绿色包装。可降解塑料袋是“能降解、易降解”的一种一次性购物袋。可降解塑料袋从原料和分解因素的不同，可分为两种：一种是以聚乙烯醇塑料为主，掺混淀粉等生物降解剂制成的塑料袋，也叫做可生物降解型塑料袋。
发明内容
本发明的目的在于提供一种易降解高性能塑料袋，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：
一种易降解高性能塑料袋，由以下重量份的原料组成：
PLA聚乳酸30-40份、天然橡胶/玄武岩纤维共混物5-8份、秸秆纤维8-18份、改性填料12-16份、阻燃剂3-5份、环氧大豆油2-6份、聚乙烯醇5-10份、抗菌油1-3份、生物碱组合物2-4份、分散剂1-3份、抗氧剂1-4份和植物淀粉5-9份。
一种易降解高性能塑料袋，由以下重量份的原料组成：
PLA聚乳酸30份、天然橡胶/玄武岩纤维共混物5份、秸秆纤维8份、改性填料12份、阻燃剂5份、环氧大豆油6份、聚乙烯醇5份、抗菌油3份、生物碱组合物4份、分散剂3份、抗氧剂4份和植物淀粉9份。
一种易降解高性能塑料袋，由以下重量份的原料组成：
PLA聚乳酸40份、天然橡胶/玄武岩纤维共混物8份、秸秆纤维18份、改性填料16份、阻燃剂5份、环氧大豆油6份、聚乙烯醇10份、抗菌油3份、生物碱组合物4份、分散剂3份、抗氧剂4份和植物淀粉9份。
一种易降解高性能塑料袋，由以下重量份的原料组成：
PLA聚乳酸36份、天然橡胶/玄武岩纤维共混物7份、秸秆纤维13份、改性填料14份、阻燃剂4份、环氧大豆油4份、聚乙烯醇8份、抗菌油2份、生物碱组合物3份、分散剂2份、抗氧剂3份和植物淀粉7份。
所述改性填料包括以下重量份的组分：沉淀碳酸钙12-16份、云母粉5-8份、纳米二氧化硅5-8份、滑石粉3-6份、玻璃纤维4-8份、硬质酸铁3-5份，将云母粉、滑石粉高温煅烧2-3小时，粉碎，加入盐酸，静置15-25h，过滤，洗涤，再加入纳米二氧化硅、沉淀碳酸钙混合球磨至平均粒径为200-500nm，再加入玻璃纤维、硬脂酸钠混合得到改性填料。
所述PLA聚乳酸为PLA和聚乙二醇的嵌段共聚物。
所述天然橡胶/玄武岩纤维共混物制备方法为：
将玄武岩纤维采用质量分数为8％的六甲基二硅氮烷溶液在76℃下浸泡40min，然后进行过滤，再在450℃下保温25min，自然冷却至室温后，再将玄武岩纤维与天然橡胶按2：7质量比例均匀混合后，再加入天然橡胶质量10％的乙二醇，搅拌均匀后，添加到混炼机中，混炼机温度为195℃，混炼时间为40min，然后取出混合物，放入平板硫化机中进行热压，热压温度为165℃，压力为3.2MPa，热压15min后，关闭热源，自然冷却至室温，添加到破碎机中进行破碎成粒料，过80目筛，即得。
所述秸秆纤维的秸秆选自小麦秸秆、高粱秸秆、棉花秸秆、玉米秸秆和水稻秸秆中的一种或多种。
所述秸秆纤维的制备方法：将秸秆按浴比1:100加入质量浓度为5％的氢氧化钠溶液中，100℃加热30min，漂洗至中性，自然风干后，放入50℃的烘箱中干燥1h，再将秸秆加入超微粉碎机粉碎，过50-100目筛网得秸秆粉末；按质量份数计，取秸秆粉末加入其三倍水中，搅拌15min，令秸秆粉末充分分散在水中，加入甲基PLA聚乳酸甲酯和PLA聚乳酸丁酯，搅拌反应90min，再加入N,N-2甲基甲酰胺，反应48h后过滤烘干，得到秸秆纤维。
所述抗菌油由肉桂精油、花椒精油、牛至精油、大蒜精油按照质量比2：1:3:1混合而成。
所述生物碱组合物为益母草碱与秋水仙碱按照2:3的质量比混合而成。
所述分散剂为硬脂酸单植物淀粉酯、三乙基己基磷酸或十二烷基硫酸钠中的一种或多种。
所述抗氧剂为3-(3，5-二叔丁基-4-羟基)丙酸十八酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯或三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯中的一种或多种。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过改性填料对PLA聚乳酸进行改性，有效确保塑料袋强度的同时，提高了其可降解性能，降低了降解时间，将云母粉、滑石粉经煅烧后，采用盐酸活化，接着与纳米二氧化硅、沉淀碳酸钙、玻璃纤维进行复合，对环氧大豆油的结合强度极高，配合硬脂酸铁作用，使云母粉、滑石粉复合物与其余原料的分散程度高，并均匀地分散在PLA聚乳酸中，不仅增塑剂不易渗出，而且可在保证所得塑料具有一定刚度的前提下，韧性好，抗冲击和抗开裂性能优异，在受到外界大力冲击时不易发生脆裂破坏，本发明塑料袋可以采用注塑、吹塑、薄膜流延或模压等工艺制成产品，丢弃后2年内能自然降解，对环境友好。组成原料配方合理，控制点少，便于大规模生产；同时原料的来源广泛，并减少对环境的污染和对人体的危害，具有经济效益高、社会效益好的优点。
秸秆纤维先进行碱化处理，增加了秸秆纤维表面活性点，改善纤维颗粒的分散性，增加与基体的有效接触面积，提高其与它改性剂的反应能力，再进行表面接枝改性，降低了纤维的吸水率，改善了纤维与疏水聚合物的相容性，改善木塑复合材料拉伸强度。改性的秸秆纤维，制备的木塑复合材料，具有优秀的拉伸强度、冲击强度、弯曲强度，有利于秸秆木塑复合材料的实际应用与发展。
本发明添加生物碱组合物，采用天然植物提取的益母草碱与秋水仙碱混合替代传统有毒的有机胺，不含有毒物质，健康环保。
添加的抗菌油采用植物精油，具有天然抗菌作用。
通过天然橡胶/玄武岩纤维共混物在PLA聚乳酸中均匀分散，能够在塑料体系中与玻璃纤维协同作用，在玻璃纤维增强塑料力学性能的同时，天然橡胶/玄武岩纤维共混物能够在塑料体系中与PLA聚乳酸分子之间形成网络结构，提高PLA聚乳酸分子之间的键能的同时，能够有效的抑制玻璃纤维带来的对塑料的翘曲变形的破坏作用，同时，能够有效的提高制成的塑料袋的耐磨性，同时由于玄武岩纤维耐高温、摩擦系数低的特点，因此制造出的塑料袋同时还有表面摩擦系数小，耐高温的特性。
具体实施方式
实施例1
一种易降解高性能塑料袋，由以下重量份的原料组成：
PLA聚乳酸30份、天然橡胶/玄武岩纤维共混物5份、秸秆纤维8份、改性填料12份、阻燃剂5份、环氧大豆油6份、聚乙烯醇5份、抗菌油3份、生物碱组合物4份、分散剂3份、抗氧剂4份和植物淀粉9份。
所述改性填料包括以下重量份的组分：沉淀碳酸钙12-16份、云母粉5-8份、纳米二氧化硅5-8份、滑石粉3-6份、玻璃纤维4-8份、硬质酸铁3-5份，将云母粉、滑石粉高温煅烧2-3小时，粉碎，加入盐酸，静置15-25h，过滤，洗涤，再加入纳米二氧化硅、沉淀碳酸钙混合球磨至平均粒径为200-500nm，再加入玻璃纤维、硬脂酸钠混合得到改性填料。
所述PLA聚乳酸为PLA和聚乙二醇的嵌段共聚物。
所述天然橡胶/玄武岩纤维共混物制备方法为：
将玄武岩纤维采用质量分数为8％的六甲基二硅氮烷溶液在76℃下浸泡40min，然后进行过滤，再在450℃下保温25min，自然冷却至室温后，再将玄武岩纤维与天然橡胶按2：7质量比例均匀混合后，再加入天然橡胶质量10％的乙二醇，搅拌均匀后，添加到混炼机中，混炼机温度为195℃，混炼时间为40min，然后取出混合物，放入平板硫化机中进行热压，热压温度为165℃，压力为3.2MPa，热压15min后，关闭热源，自然冷却至室温，添加到破碎机中进行破碎成粒料，过80目筛，即得。
所述秸秆纤维的秸秆选自小麦秸秆、高粱秸秆、棉花秸秆、玉米秸秆和水稻秸秆中的一种或多种。
所述秸秆纤维的制备方法：将秸秆按浴比1:100加入质量浓度为5％的氢氧化钠溶液中，100℃加热30min，漂洗至中性，自然风干后，放入50℃的烘箱中干燥1h，再将秸秆加入超微粉碎机粉碎，过50-100目筛网得秸秆粉末；按质量份数计，取秸秆粉末加入其三倍水中，搅拌15min，令秸秆粉末充分分散在水中，加入甲基PLA聚乳酸甲酯和PLA聚乳酸丁酯，搅拌反应90min，再加入N,N-2甲基甲酰胺，反应48h后过滤烘干，得到秸秆纤维。
所述抗菌油由肉桂精油、花椒精油、牛至精油、大蒜精油按照质量比2：1:3:1混合而成。
所述生物碱组合物为益母草碱与秋水仙碱按照2:3的质量比混合而成。
所述分散剂为硬脂酸单植物淀粉酯、三乙基己基磷酸或十二烷基硫酸钠中的一种或多种。
所述抗氧剂为3-(3，5-二叔丁基-4-羟基)丙酸十八酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯或三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯中的一种或多种。
实施例2
一种易降解高性能塑料袋，由以下重量份的原料组成：
PLA聚乳酸40份、天然橡胶/玄武岩纤维共混物8份、秸秆纤维18份、改性填料16份、阻燃剂5份、环氧大豆油6份、聚乙烯醇10份、抗菌油3份、生物碱组合物4份、分散剂3份、抗氧剂4份和植物淀粉9份。
所述改性填料包括以下重量份的组分：沉淀碳酸钙12-16份、云母粉5-8份、纳米二氧化硅5-8份、滑石粉3-6份、玻璃纤维4-8份、硬质酸铁3-5份，将云母粉、滑石粉高温煅烧2-3小时，粉碎，加入盐酸，静置15-25h，过滤，洗涤，再加入纳米二氧化硅、沉淀碳酸钙混合球磨至平均粒径为200-500nm，再加入玻璃纤维、硬脂酸钠混合得到改性填料。
所述PLA聚乳酸为PLA和聚乙二醇的嵌段共聚物。
所述天然橡胶/玄武岩纤维共混物制备方法为：
将玄武岩纤维采用质量分数为8％的六甲基二硅氮烷溶液在76℃下浸泡40min，然后进行过滤，再在450℃下保温25min，自然冷却至室温后，再将玄武岩纤维与天然橡胶按2：7质量比例均匀混合后，再加入天然橡胶质量10％的乙二醇，搅拌均匀后，添加到混炼机中，混炼机温度为195℃，混炼时间为40min，然后取出混合物，放入平板硫化机中进行热压，热压温度为165℃，压力为3.2MPa，热压15min后，关闭热源，自然冷却至室温，添加到破碎机中进行破碎成粒料，过80目筛，即得。
所述秸秆纤维的秸秆选自小麦秸秆、高粱秸秆、棉花秸秆、玉米秸秆和水稻秸秆中的一种或多种。
所述秸秆纤维的制备方法：将秸秆按浴比1:100加入质量浓度为5％的氢氧化钠溶液中，100℃加热30min，漂洗至中性，自然风干后，放入50℃的烘箱中干燥1h，再将秸秆加入超微粉碎机粉碎，过50-100目筛网得秸秆粉末；按质量份数计，取秸秆粉末加入其三倍水中，搅拌15min，令秸秆粉末充分分散在水中，加入甲基PLA聚乳酸甲酯和PLA聚乳酸丁酯，搅拌反应90min，再加入N,N-2甲基甲酰胺，反应48h后过滤烘干，得到秸秆纤维。
所述抗菌油由肉桂精油、花椒精油、牛至精油、大蒜精油按照质量比2：1:3:1混合而成。
所述生物碱组合物为益母草碱与秋水仙碱按照2:3的质量比混合而成。
所述分散剂为硬脂酸单植物淀粉酯、三乙基己基磷酸或十二烷基硫酸钠中的一种或多种。
所述抗氧剂为3-(3，5-二叔丁基-4-羟基)丙酸十八酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯或三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯中的一种或多种。
实施例3
一种易降解高性能塑料袋，由以下重量份的原料组成：
PLA聚乳酸36份、天然橡胶/玄武岩纤维共混物7份、秸秆纤维13份、改性填料14份、阻燃剂4份、环氧大豆油4份、聚乙烯醇8份、抗菌油2份、生物碱组合物3份、分散剂2份、抗氧剂3份和植物淀粉7份。
所述改性填料包括以下重量份的组分：沉淀碳酸钙12-16份、云母粉5-8份、纳米二氧化硅5-8份、滑石粉3-6份、玻璃纤维4-8份、硬质酸铁3-5份，将云母粉、滑石粉高温煅烧2-3小时，粉碎，加入盐酸，静置15-25h，过滤，洗涤，再加入纳米二氧化硅、沉淀碳酸钙混合球磨至平均粒径为200-500nm，再加入玻璃纤维、硬脂酸钠混合得到改性填料。
所述PLA聚乳酸为PLA和聚乙二醇的嵌段共聚物。
所述天然橡胶/玄武岩纤维共混物制备方法为：
将玄武岩纤维采用质量分数为8％的六甲基二硅氮烷溶液在76℃下浸泡40min，然后进行过滤，再在450℃下保温25min，自然冷却至室温后，再将玄武岩纤维与天然橡胶按2：7质量比例均匀混合后，再加入天然橡胶质量10％的乙二醇，搅拌均匀后，添加到混炼机中，混炼机温度为195℃，混炼时间为40min，然后取出混合物，放入平板硫化机中进行热压，热压温度为165℃，压力为3.2MPa，热压15min后，关闭热源，自然冷却至室温，添加到破碎机中进行破碎成粒料，过80目筛，即得。
所述秸秆纤维的秸秆选自小麦秸秆、高粱秸秆、棉花秸秆、玉米秸秆和水稻秸秆中的一种或多种。
所述秸秆纤维的制备方法：将秸秆按浴比1:100加入质量浓度为5％的氢氧化钠溶液中，100℃加热30min，漂洗至中性，自然风干后，放入50℃的烘箱中干燥1h，再将秸秆加入超微粉碎机粉碎，过50-100目筛网得秸秆粉末；按质量份数计，取秸秆粉末加入其三倍水中，搅拌15min，令秸秆粉末充分分散在水中，加入甲基PLA聚乳酸甲酯和PLA聚乳酸丁酯，搅拌反应90min，再加入N,N-2甲基甲酰胺，反应48h后过滤烘干，得到秸秆纤维。
所述抗菌油由肉桂精油、花椒精油、牛至精油、大蒜精油按照质量比2：1:3:1混合而成。
所述生物碱组合物为益母草碱与秋水仙碱按照2:3的质量比混合而成。
所述分散剂为硬脂酸单植物淀粉酯、三乙基己基磷酸或十二烷基硫酸钠中的一种或多种。
所述抗氧剂为3-(3，5-二叔丁基-4-羟基)丙酸十八酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯或三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯中的一种或多种。

Claims (9)

1.一种易降解高性能塑料袋，其特征在于，由以下重量份的原料组成：
PLA聚乳酸30-40份、天然橡胶/玄武岩纤维共混物5-8份、秸秆纤维8-18份、改性填料12-16份、阻燃剂3-5份、环氧大豆油2-6份、聚乙烯醇5-10份、抗菌油1-3份、生物碱组合物2-4份、分散剂1-3份、抗氧剂1-4份和植物淀粉5-9份。
2.根据权利要求1所述的易降解高性能塑料袋，其特征在于，由以下重量份的原料组成：
PLA聚乳酸30份、天然橡胶/玄武岩纤维共混物5份、秸秆纤维8份、改性填料12份、阻燃剂5份、环氧大豆油6份、聚乙烯醇5份、抗菌油3份、生物碱组合物4份、分散剂3份、抗氧剂4份和植物淀粉9份。
3.根据权利要求1所述的易降解高性能塑料袋，其特征在于，由以下重量份的原料组成：
PLA聚乳酸40份、天然橡胶/玄武岩纤维共混物8份、秸秆纤维18份、改性填料16份、阻燃剂5份、环氧大豆油6份、聚乙烯醇10份、抗菌油3份、生物碱组合物4份、分散剂3份、抗氧剂4份和植物淀粉9份。
4.根据权利要求1所述的易降解高性能塑料袋，其特征在于，由以下重量份的原料组成：
PLA聚乳酸36份、天然橡胶/玄武岩纤维共混物7份、秸秆纤维13份、改性填料14份、阻燃剂4份、环氧大豆油4份、聚乙烯醇8份、抗菌油2份、生物碱组合物3份、分散剂2份、抗氧剂3份和植物淀粉7份。
5.根据权利要求1所述的易降解高性能塑料袋，其特征在于，所述改性填料包括以下重量份的组分：沉淀碳酸钙12-16份、云母粉5-8份、纳米二氧化硅5-8份、滑石粉3-6份、玻璃纤维4-8份、硬质酸铁3-5份，将云母粉、滑石粉高温煅烧2-3小时，粉碎，加入盐酸，静置15-25h，过滤，洗涤，再加入纳米二氧化硅、沉淀碳酸钙混合球磨至平均粒径为200-500nm，再加入玻璃纤维、硬脂酸钠混合得到改性填料。
6.根据权利要求1所述的易降解高性能塑料袋，其特征在于，所述PLA聚乳酸为PLA和聚乙二醇的嵌段共聚物；
所述天然橡胶/玄武岩纤维共混物制备方法为：
将玄武岩纤维采用质量分数为8％的六甲基二硅氮烷溶液在76℃下浸泡40mi n，然后进行过滤，再在450℃下保温25mi n，自然冷却至室温后，再将玄武岩纤维与天然橡胶按2：7质量比例均匀混合后，再加入天然橡胶质量10％的乙二醇，搅拌均匀后，添加到混炼机中，混炼机温度为195℃，混炼时间为40mi n，然后取出混合物，放入平板硫化机中进行热压，热压温度为165℃，压力为3.2MPa，热压15mi n后，关闭热源，自然冷却至室温，添加到破碎机中进行破碎成粒料，过80目筛，即得。
7.根据权利要求1所述的易降解高性能塑料袋，其特征在于，所述秸秆纤维的秸秆选自小麦秸秆、高粱秸秆、棉花秸秆、玉米秸秆和水稻秸秆中的一种或多种；
所述秸秆纤维的制备方法：将秸秆按浴比1:100加入质量浓度为5％的氢氧化钠溶液中，100℃加热30mi n，漂洗至中性，自然风干后，放入50℃的烘箱中干燥1h，再将秸秆加入超微粉碎机粉碎，过50-100目筛网得秸秆粉末；按质量份数计，取秸秆粉末加入其三倍水中，搅拌15mi n，令秸秆粉末充分分散在水中，加入甲基PLA聚乳酸甲酯和PLA聚乳酸丁酯，搅拌反应90mi n，再加入N,N-2甲基甲酰胺，反应48h后过滤烘干，得到秸秆纤维。
8.根据权利要求1所述的易降解高性能塑料袋，其特征在于，所述抗菌油由肉桂精油、花椒精油、牛至精油、大蒜精油按照质量比2：1:3:1混合而成。
9.根据权利要求1所述的易降解高性能塑料袋，其特征在于，所述生物碱组合物为益母草碱与秋水仙碱按照2:3的质量比混合而成；
所述分散剂为硬脂酸单植物淀粉酯、三乙基己基磷酸或十二烷基硫酸钠中的一种或多种；
所述抗氧剂为3-(3，5-二叔丁基-4-羟基)丙酸十八酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯或三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯中的一种或多种。
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CN110591314A (zh) * 2019-09-23 2019-12-20 昆明理工大学 一种控释型抗菌活性聚乳酸包装膜的制备方法

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