CN109575368A - 一种防虫可降解垃圾袋及其制备方法 - Google Patents

一种防虫可降解垃圾袋及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种防虫可降解垃圾袋及其制备方法，制备的垃圾袋力学性能较好，同时，其降解效率高，土埋3个月，失重率可达90%，且具有较优异的防蚊虫效果。将芦苇杆纤维、稻秆纤维和玻璃纤维进行合理复配，然后利用乙醇、硫酸进行富羟基处理，是纤维表面接枝大量羟基，再与马来酸酐进行反应，在其表面接枝马来酸酐，增强了纤维的分散性，同时增强了所得塑料制品的抗拉伸强度等力学性能；对木薯淀粉、栗子淀粉、马铃薯淀粉组成的淀粉进行酯化改性，增强了淀粉的防水性能，提升其力学性能。

Description

一种防虫可降解垃圾袋及其制备方法
技术领域
本发明属于降解塑料技术领域，尤其是一种防虫可降解垃圾袋及其制备方法。
背景技术
由于塑料在生活、生产中的重要作用，塑料工业迅猛发展，世界塑料年产量已超过1亿吨，其广泛应用使废弃物迅速增加。近年来，由于环境和能源危机的加剧，塑料的“绿色化”成为高分子材料的发展趋势。减少废塑料污染的有效方法是使用可降解型塑料，然而，目前可降解垃圾袋在使用过程中，还存在着使用时易滋生细菌，招致蚊虫，力学性能欠佳，废弃后降解时间长等问题。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种防虫可降解垃圾袋及其制备方法。
本发明通过以下技术方案实现：
一种防虫可降解垃圾袋，其特征在于，由以下重量份的原料制成：
马来酸酐改性纤维10-15，醋酸酯复合淀粉80-100，防虫提取液2-5，丙酮150-300，二月桂酸二丁基锡1-2，乙醇钠0.5-1。
进一步的，其制备方法为：将醋酸酯复合淀粉与马来酸酐改性纤维混合，然后加入丙酮、二月桂酸二丁基锡、乙醇钠，在常温下、300-400rpm下进行克莱森酯缩合反应7-8h，然后加入防虫提取液，混合均匀后在-0.08～-0.1MPa下放置5-7h，接着在1-1.2MPa下放置5-7h，得到铸膜液刮制成膜即可。
进一步的，所述马来酸酐改性纤维的制备方法为：
（1）将5-8份芦苇杆纤维、3-5份稻秆纤维、2-3份玻璃纤维置于其体积20-30倍的无水乙醇中，加入1-2份质量分数为30-35%的硫酸溶液，在50-60℃、200-300rpm下密闭反应1-2h，然后过滤，将所得物在40-45℃下干燥，并正向球磨20-30min后，-30～-35℃下冷冻30-50min后，再次反向球磨10-20min，得到富含羟基的混合纤维；
（2）将步骤（1）所得物加入到5-10份马来酸酐中，球磨20-30min混合均匀，然后转移至回流冷凝装置中，加入1-2份对苯二酚、0.5-0.8份N，N-二甲基苄胺、80-150份乙醇，在79-85℃、100-120rpm下反应回流8-15h，然后过滤，乙醇洗涤3-5次后，在40-45下烘干，得到马来酸酐改性纤维。
进一步的，所述醋酸酯复合淀粉制备方法为：将木薯淀粉、栗子淀粉、马铃薯淀粉混合均匀后加入冰乙酸、乙酸酐，200-300rpm下搅拌10-20min后加入浓硫酸，在82-85℃的水浴条件下，继续搅拌反应1-2h，冷却，将所得物倒入蒸馏水中，白色沉淀析出，过滤、烘干、研磨过筛，得到醋酸酯复合淀粉。
进一步的，所述防虫提取液制备方法为：将5-10份首乌藤、5-10份天冬、3-6份生地、2-4份干辣椒、1-3份紫苏在30-33℃下通风晒干后粉碎，然后将所得物利用乙醇蒸汽蒸腾20-30min，然后冷却，收集乙醇溶液，并将蒸腾过后的材料再次分散到所得乙醇溶液中，在60-67℃下，超声波处理40-50min，过滤，收集滤液，并蒸发至溶液粘稠，得提取液。
进一步的，所述超声波处理条件为120-150Hz。
本发明的有益效果：本发明制备的垃圾袋力学性能较好，同时，其降解效率高，土埋3个月，失重率可达90%，且具有较优异的防蚊虫效果。将芦苇杆纤维、稻秆纤维和玻璃纤维进行合理复配，然后利用乙醇、硫酸进行富羟基处理，是纤维表面接枝大量羟基，再与马来酸酐进行反应，在其表面接枝马来酸酐，增强了纤维的分散性，同时增强了所得塑料制品的抗拉伸强度等力学性能；对木薯淀粉、栗子淀粉、马铃薯淀粉组成的淀粉进行酯化改性，增强了淀粉的防水性能，提升其力学性能；将改性过的复合淀粉和复合纤维，利用克莱森酯缩合反应进行交叉缩合，使复合纤维与复合淀粉形成有力的化学键，增强了纤维与基底的界面结合力，同时，复合纤维能够构建三维框架结构，从而大幅提高目标材料的耐冲击性能和抗拉伸强度，其降解效率也得到了进一步提高；利用首乌藤、天冬、生地、干辣椒、紫苏进行复配提取，达到了较好的防蚊虫的效果，使垃圾袋在使用过程中，能有效避免蚊虫的产生，其中，干辣椒的存在，与其余中草药协同增效，促进了其有效成分的释放，大幅提升提取液的防蚊虫效果。
具体实施方式
下面用具体实施例说明本发明，但并不是对本发明的限制。
实施例1
一种防虫可降解垃圾袋，其特征在于，由以下重量份的原料制成：
马来酸酐改性纤维10，醋酸酯复合淀粉80，防虫提取液2，丙酮150，二月桂酸二丁基锡1，乙醇钠0.5。
进一步的，其制备方法为：将醋酸酯复合淀粉与马来酸酐改性纤维混合，然后加入丙酮、二月桂酸二丁基锡、乙醇钠，在常温下、300rpm下进行克莱森酯缩合反应7h，然后加入防虫提取液，混合均匀后在-0.08MPa下放置5h，接着在1MPa下放置5h，得到铸膜液刮制成膜即可。
进一步的，所述马来酸酐改性纤维的制备方法为：
（1）将5份芦苇杆纤维、3份稻秆纤维、2份玻璃纤维置于其体积20倍的无水乙醇中，加入1份质量分数为30%的硫酸溶液，在50℃、200rpm下密闭反应1h，然后过滤，将所得物在40℃下干燥，并正向球磨20min后，-30℃下冷冻30min后，再次反向球磨10min，得到富含羟基的混合纤维；
（2）将步骤（1）所得物加入到5份马来酸酐中，球磨20min混合均匀，然后转移至回流冷凝装置中，加入1份对苯二酚、0.5份N，N-二甲基苄胺、80份乙醇，在79℃、100rpm下反应回流8h，然后过滤，乙醇洗涤3次后，在40下烘干，得到马来酸酐改性纤维。
进一步的，所述醋酸酯复合淀粉制备方法为：将木薯淀粉、栗子淀粉、马铃薯淀粉混合均匀后加入冰乙酸、乙酸酐，200rpm下搅拌10min后加入浓硫酸，在82℃的水浴条件下，继续搅拌反应1h，冷却，将所得物倒入蒸馏水中，白色沉淀析出，过滤、烘干、研磨过筛，得到醋酸酯复合淀粉。
进一步的，所述防虫提取液制备方法为：将5份首乌藤、5份天冬、3份生地、2份干辣椒、1份紫苏在30℃下通风晒干后粉碎，然后将所得物利用乙醇蒸汽蒸腾20min，然后冷却，收集乙醇溶液，并将蒸腾过后的材料再次分散到所得乙醇溶液中，在60℃下，超声波处理40min，过滤，收集滤液，并蒸发至溶液粘稠，得提取液。
进一步的，所述超声波处理条件为120Hz。
实施例2
一种防虫可降解垃圾袋，其特征在于，由以下重量份的原料制成：
马来酸酐改性纤维12，醋酸酯复合淀粉90，防虫提取液4，丙酮220，二月桂酸二丁基锡2，乙醇钠0.8。
进一步的，其制备方法为：将醋酸酯复合淀粉与马来酸酐改性纤维混合，然后加入丙酮、二月桂酸二丁基锡、乙醇钠，在常温下、350rpm下进行克莱森酯缩合反应8h，然后加入防虫提取液，混合均匀后在-0.09MPa下放置6h，接着在1.1MPa下放置6h，得到铸膜液刮制成膜即可。
进一步的，所述马来酸酐改性纤维的制备方法为：
（1）将7份芦苇杆纤维、4份稻秆纤维、3份玻璃纤维置于其体积25倍的无水乙醇中，加入2份质量分数为32%的硫酸溶液，在55℃、220rpm下密闭反应2h，然后过滤，将所得物在42℃下干燥，并正向球磨25min后，-32℃下冷冻40min后，再次反向球磨15min，得到富含羟基的混合纤维；
（2）将步骤（1）所得物加入到7份马来酸酐中，球磨25min混合均匀，然后转移至回流冷凝装置中，加入2份对苯二酚、0.7份N，N-二甲基苄胺、100份乙醇，在82℃、110rpm下反应回流10h，然后过滤，乙醇洗涤4次后，在43下烘干，得到马来酸酐改性纤维。
进一步的，所述醋酸酯复合淀粉制备方法为：将木薯淀粉、栗子淀粉、马铃薯淀粉混合均匀后加入冰乙酸、乙酸酐，250rpm下搅拌15min后加入浓硫酸，在83℃的水浴条件下，继续搅拌反应2h，冷却，将所得物倒入蒸馏水中，白色沉淀析出，过滤、烘干、研磨过筛，得到醋酸酯复合淀粉。
进一步的，所述防虫提取液制备方法为：将8份首乌藤、7份天冬、4份生地、3份干辣椒、2份紫苏在31℃下通风晒干后粉碎，然后将所得物利用乙醇蒸汽蒸腾25min，然后冷却，收集乙醇溶液，并将蒸腾过后的材料再次分散到所得乙醇溶液中，在63℃下，超声波处理45min，过滤，收集滤液，并蒸发至溶液粘稠，得提取液。
进一步的，所述超声波处理条件为140Hz。
实施例3
一种防虫可降解垃圾袋，其特征在于，由以下重量份的原料制成：
马来酸酐改性纤维15，醋酸酯复合淀粉100，防虫提取液5，丙酮300，二月桂酸二丁基锡2，乙醇钠1。
进一步的，其制备方法为：将醋酸酯复合淀粉与马来酸酐改性纤维混合，然后加入丙酮、二月桂酸二丁基锡、乙醇钠，在常温下、400rpm下进行克莱森酯缩合反应8h，然后加入防虫提取液，混合均匀后在-0.1MPa下放置7h，接着在1.2MPa下放置7h，得到铸膜液刮制成膜即可。
进一步的，所述马来酸酐改性纤维的制备方法为：
（1）将8份芦苇杆纤维、5份稻秆纤维、3份玻璃纤维置于其体积30倍的无水乙醇中，加入2份质量分数为35%的硫酸溶液，在60℃、300rpm下密闭反应2h，然后过滤，将所得物在45℃下干燥，并正向球磨30min后，-35℃下冷冻50min后，再次反向球磨20min，得到富含羟基的混合纤维；
（2）将步骤（1）所得物加入到10份马来酸酐中，球磨30min混合均匀，然后转移至回流冷凝装置中，加入2份对苯二酚、0.8份N，N-二甲基苄胺、150份乙醇，在85℃、120rpm下反应回流15h，然后过滤，乙醇洗涤5次后，在45下烘干，得到马来酸酐改性纤维。
进一步的，所述醋酸酯复合淀粉制备方法为：将木薯淀粉、栗子淀粉、马铃薯淀粉混合均匀后加入冰乙酸、乙酸酐，300rpm下搅拌20min后加入浓硫酸，在85℃的水浴条件下，继续搅拌反应2h，冷却，将所得物倒入蒸馏水中，白色沉淀析出，过滤、烘干、研磨过筛，得到醋酸酯复合淀粉。
进一步的，所述防虫提取液制备方法为：将10份首乌藤、10份天冬、6份生地、4份干辣椒、3份紫苏在33℃下通风晒干后粉碎，然后将所得物利用乙醇蒸汽蒸腾30min，然后冷却，收集乙醇溶液，并将蒸腾过后的材料再次分散到所得乙醇溶液中，在67℃下，超声波处理50min，过滤，收集滤液，并蒸发至溶液粘稠，得提取液。
进一步的，所述超声波处理条件为150Hz。
对比实施例1
本对比实施例相比于实施例1，省略了马来酸酐的加入，除此之外的方法步骤均相同。
对比实施例2
本对比实施例相比于实施例1，省略了冰乙酸、乙酸酐的加入，除此之外的方法步骤均相同。
对比实施例3
本对比实施例相比于实施例1，省略了防虫提取液的加入，除此之外的方法步骤均相同。
对比实施例4
本对比实施例相比于实施例1，省略了干辣椒的加入，除此之外的方法步骤均相同。
性能测试：
根据GB/T 1040-1992标准对各组实施例和对比实施例所得样品的拉伸强度和断裂伸长率进行测试。
将相同质量的各组所得垃圾袋埋入自然环境土壤中，具体为埋入农田100cm×100cm× 100cm的土坑中，3个月后测试其失重率，以此表征其降解性能。
将相同质量的厨房瓜果垃圾放入各组实施例和对比实施例所得垃圾袋中，扎口密封，在25℃下，放置2天，观察其防虫效果。
测试结果如表1所示：
表1
拉伸强度/MPa 断裂伸长率/% 失重率/% 防虫效果
实施例1 19.6 158 90.3 无蚊虫
实施例2 20.3 166 90.8 无蚊虫
实施例3 19.4 152 90.7 无蚊虫
对比实施例1 6.2 103 81.6 蚊虫1-2只
对比实施例2 7.7 115 72.2 蚊虫1-2只
对比实施例3 15.5 124 71.8 蚊虫5-10只
对比实施例4 15.2 122 72.4 蚊虫5-10只
根据表1可以看出，本发明制备的垃圾袋力学性能较好，同时，其降解效率高，土埋3个月，失重率可达90%，且具有较优异的防蚊虫效果。

Claims (6)

1.一种防虫可降解垃圾袋，其特征在于，由以下重量份的原料制成：
马来酸酐改性纤维10-15，醋酸酯复合淀粉80-100，防虫提取液2-5，丙酮150-300，二月桂酸二丁基锡1-2，乙醇钠0.5-1。
2.根据权利要求1所述的一种防虫可降解垃圾袋，其特征在于，其制备方法为：将醋酸酯复合淀粉与马来酸酐改性纤维混合，然后加入丙酮、二月桂酸二丁基锡、乙醇钠，在常温下、300-400rpm下进行克莱森酯缩合反应7-8h，然后加入防虫提取液，混合均匀后在-0.08～-0.1MPa下放置5-7h，接着在1-1.2MPa下放置5-7h，得到铸膜液刮制成膜即可。
3.根据权利要求1所述的一种防虫可降解垃圾袋，其特征在于，所述马来酸酐改性纤维的制备方法为：
（1）将5-8份芦苇杆纤维、3-5份稻秆纤维、2-3份玻璃纤维置于其体积20-30倍的无水乙醇中，加入1-2份质量分数为30-35%的硫酸溶液，在50-60℃、200-300rpm下密闭反应1-2h，然后过滤，将所得物在40-45℃下干燥，并正向球磨20-30min后，-30～-35℃下冷冻30-50min后，再次反向球磨10-20min，得到富含羟基的混合纤维；
（2）将步骤（1）所得物加入到5-10份马来酸酐中，球磨20-30min混合均匀，然后转移至回流冷凝装置中，加入1-2份对苯二酚、0.5-0.8份N，N-二甲基苄胺、80-150份乙醇，在79-85℃、100-120rpm下反应回流8-15h，然后过滤，乙醇洗涤3-5次后，在40-45下烘干，得到马来酸酐改性纤维。
4.根据权利要求1所述的一种防虫可降解垃圾袋，其特征在于，所述醋酸酯复合淀粉制备方法为：将木薯淀粉、栗子淀粉、马铃薯淀粉混合均匀后加入冰乙酸、乙酸酐，200-300rpm下搅拌10-20min后加入浓硫酸，在82-85℃的水浴条件下，继续搅拌反应1-2h，冷却，将所得物倒入蒸馏水中，白色沉淀析出，过滤、烘干、研磨过筛，得到醋酸酯复合淀粉。
5.根据权利要求1所述的一种防虫可降解垃圾袋，其特征在于，所述防虫提取液制备方法为：将5-10份首乌藤、5-10份天冬、3-6份生地、2-4份干辣椒、1-3份紫苏在30-33℃下通风晒干后粉碎，然后将所得物利用乙醇蒸汽蒸腾20-30min，然后冷却，收集乙醇溶液，并将蒸腾过后的材料再次分散到所得乙醇溶液中，在60-67℃下，超声波处理40-50min，过滤，收集滤液，并蒸发至溶液粘稠，得提取液。
6.根据权利要求5所述的一种防虫可降解垃圾袋，其特征在于，所述超声波处理条件为120-150Hz。
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