CN110614828A - 一种生物基自粘高粘度保护膜 - Google Patents

Abstract

本发明属于生物基降解技术领域，尤其涉及一种生物基自粘高粘度保护膜，包括表层、中层、内层；所述表层包括表层树脂层、表层添加剂层，所述表层树脂层为改性生物基聚烯烃粘合（SHQ‑MTIE）树脂，所述表层添加剂层为五重可控降解（WCZJ）添加剂；所述中层包括中层树脂层、中层添加剂层，所述中层添加剂层位于中层树脂层的下方，所述中层树脂层为含氧聚烯烃可控降解（HYSZ）树脂，所述中层添加剂层为六重可控降解（LCZJ）添加剂；所述内层包括内层树脂层、内层添加剂层，所述内层添加剂层位于内层树脂层的下方，所述内层树脂层为氧化生物可控降解（YHSZ）树脂，所述内层添加剂层为含氧聚合材料可控降解（JHZJ）添加剂。

Description

一种生物基自粘高粘度保护膜

技术领域

本发明属于生物基降解技术领域，尤其涉及一种生物基自粘高粘度保护膜。

背景技术

随着经济的飞速发展，人们对环境的破坏日益严重，尤其是不可降解的塑料，被人们随意乱丢后，由于不易被土壤微生物降解，长期留存在土壤内，给生态环境造成了严重的污染。一次性餐具、一次性塑料制品以及农用地膜等均难以再回收利用，传统的处理方法以焚烧和掩埋为主。焚烧会产生大量的有害气体，污染环境；掩埋则其中的聚合物短时间内不能被微生物分解，也污染环境。残弃的塑料膜存在于土壤中，阻碍农作物根系的发育和对水分、养分的吸收，使土壤透气性降低，导致农作物减产；动作食用残弃的塑料膜后，会造成肠梗阻而死亡；流失到海洋中或废弃在海洋中的合成纤维渔网和钓线已对海洋生物造成了相当的危害，因此提倡绿色消费与加强环境保护势在必行。

为了减少白色污染，保护生态环境，人们开始对可降解的塑料进行研究，研究的第一代降解塑料为可降解塑料，这种可降解塑料在原有原料的基础上添加了一小部分的可降解母料或淀粉基原料，其大部分是不能进行降解的，也不利于塑料的回收与再造；研究的第二代降解塑料为生物基可控全降解塑料，以资源丰富、可再生的生物质为原料，降解过程绿色、清洁，还有利于构建土地和环境体系的良性循环，是缓解石油危机、消除白色污染的有效途径。

目前，实际应用的生物基自粘高粘度保护膜，降解不够彻底，实施效果不佳。

发明内容

本发明提供一种生物基自粘高粘度保护膜，以解决上述背景技术中提出的结构简单，降解不够彻底的问题。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种生物基自粘高粘度保护膜，包括表层、中层、内层；

所述表层包括表层树脂层、表层添加剂层，所述表层添加剂层位于表层树脂层的下方，所述表层树脂层为改性生物基聚烯烃粘合（SHQ-MTIE）树脂，所述表层添加剂层为五重可控降解（WCZJ）添加剂；

所述中层包括中层树脂层、中层添加剂层，所述中层添加剂层位于中层树脂层的下方，所述中层树脂层为含氧聚烯烃可控降解（HYSZ）树脂，所述中层添加剂层为六重可控降解（LCZJ）添加剂；

所述内层包括内层树脂层、内层添加剂层，所述内层添加剂层位于内层树脂层的下方，所述内层树脂层为氧化生物可控降解（YHSZ）树脂，所述内层添加剂层为含氧聚合材料可控降解（JHZJ）添加剂。

所述表层的厚度百分比为20%，所述中层的厚度百分比为60%，所述内层的厚度百分比为20%。

所述表层树脂层的厚度百分比为85%、表层添加剂层的厚度百分比为15%。

所述中层树脂层的厚度百分比为90%、中层添加剂层的厚度百分比为10%。

所述内层树脂层的厚度百分比为95%、内层添加剂层的厚度百分比为5%。

所述五重可控降解（WCZJ）添加剂、六重可控降解（LCZJ）添加剂、含氧聚合材料可控降解（JHZJ）添加剂均为：蒙脱土纳米母粒。

本发明的有益效果为：

通过本技术方案不仅能够实现完全降解，而且实施效果非常理想，其具体成分效果如下：

1改性生物基聚烯烃粘合（SHQ-MTIE）树脂：生物基聚烯烃粘合树脂具有亲水基和疏水基两种官能基团，通过改性，聚烯烃接枝物马来酸酐使它酸化，减低结晶度，与其他降解树脂有亲和力和附着力。改性生物基聚烯烃粘合树脂是一种高分子聚合物，外观为白色或微黄色颗粒状或者粉末状固体，无毒、无味、无污染，是一种水溶性树脂，具有较好的化学稳定性、具有粘结性等特征。改性生物基聚烯烃粘合树脂具有亲水基和疏水基两种基团，使它既能与石油基树脂粘合，又能与生物基树脂粘合，相容性良好。改性生物基聚烯烃粘合树脂主要用于生物基树脂聚烯烃类的粘合或石油基树脂聚烯烃的粘合。

2含氧聚烯烃可控降解（HYSZ）树脂：在降解塑料产品生产过程中加入降解改性树脂，使各类非降解塑料制品变为可控完全降解的塑料制品，使用了降解改性树脂的降解塑料制品当暴露于阳光、高温、或外力作用中时，将会降解，并且降解时间和速度可控。三重可控降解树脂在降解塑料生产过程中，采用多层共挤的成型工艺，将不同极性的降解树脂，利用特殊工艺共挤成形室，有效地将堆肥生物降解和氧化生物降解结合在一起，真正实现降解可控性和完全降解性。三重可控降解树脂无毒性，可食物接触，加工性强，可与大部分材料相容，可控降解性，根据所需要求来控制降解时间，100%环境降解性，完全转化为水、二氧化碳和有机物，不会对环境或土壤有害，性价比高，同其他降解技术相比，其成本较低。三重可控降解树脂主要用于垃圾处理系统，包装业，农业，堆肥和塑料制造业，适合于制作各类降解塑料制品，如农地膜、滴灌带、购物袋、背心袋、垃圾袋、快递袋、快餐盒等。

3氧化生物可控降解（YHSZ）树脂：在降解塑料产品生产过程中加入降解改性树脂，使各类非降解塑料制品变为可控完全降解的塑料制品，使用了降解改性树脂的降解塑料制品当暴露于阳光、高温、或外力作用中时，将会降解，并且降解时间和速度可控。三重可控降解树脂在降解塑料生产过程中，采用多层共挤的成型工艺，将不同极性的降解树脂，利用特殊工艺共挤成形室，有效地将堆肥生物降解和氧化生物降解结合在一起，真正实现降解可控性和完全降解性。三重可控降解树脂无毒性，可食物接触，加工性强，可与大部分材料相容，可控降解性，根据所需要求来控制降解时间，100%环境降解性，完全转化为水、二氧化碳和有机物，不会对环境或土壤有害，性价比高，同其他降解技术相比，其成本较低。三重可控降解树脂主要用于垃圾处理系统，包装业，农业，堆肥和塑料制造业，适合于制作各类降解塑料制品，如农地膜、滴灌带、购物袋、背心袋、垃圾袋、快递袋、快餐盒等。

4在原料改性生产过程中经过配比加入降解添加剂，使各种改性树脂变为可控降解的改性树脂原料，在降解产品生产过程中加入降解添加剂，使各类非降解塑料制品变为可控完全降解塑料制品；降解添加剂在塑料产品生产过程中加入树脂中，并且无需改变生产设备及程序，添加了降解添加剂的降解塑料产品，当暴露于阳光、高温、或外力作用中时，将会降解，并且降解时间和速度可控；降解添加剂无毒性，可食物接触，加工性强，可与大部分材料相容，可控降解性，根据所需要求来控制降解时间，100%环境降解性，完全转化为水、二氧化碳和有机物，不会对环境或土壤有害，性价比高，同其他降解技术相比，其成本较低；降解添加剂主要用于垃圾处理系统，包装业，农业，堆肥和塑料制造业，适合于制作各类降解塑料制品，如农地膜、滴灌带、购物袋、背心袋、垃圾袋、快递袋、快餐盒等。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图中：1-表层，2-中层，3-内层，4-表层树脂层，5-表层添加剂层，6-中层树脂层，7-中层添加剂层，8-内层树脂层，9-内层添加剂层。

具体实施方式

一种生物基自粘高粘度保护膜，包括表层1、中层2、内层3；

表层1包括表层树脂层4、表层添加剂层5，表层添加剂层5位于表层树脂层4的下方，表层树脂层4为改性生物基聚烯烃粘合（SHQ-MTIE）树脂，表层添加剂层5为五重可控降解（WCZJ）添加剂；

中层2包括中层树脂层6、中层添加剂层7，中层添加剂层7位于中层树脂层6的下方，中层树脂层6为含氧聚烯烃可控降解（HYSZ）树脂，中层添加剂层7为六重可控降解（LCZJ）添加剂；

内层3包括内层树脂层8、内层添加剂层9，内层添加剂层9位于内层树脂层8的下方，内层树脂层8为氧化生物可控降解（YHSZ）树脂，内层添加剂层9为含氧聚合材料可控降解（JHZJ）添加剂。

表层1的厚度百分比为20%，中层2的厚度百分比为60%，内层3的厚度百分比为20%。

表层树脂层4的厚度百分比为85%、表层添加剂层5的厚度百分比为15%。

中层树脂层6的厚度百分比为90%、中层添加剂层7的厚度百分比为10%。

内层树脂层8的厚度百分比为95%、内层添加剂层9的厚度百分比为5%。

所述五重可控降解（WCZJ）添加剂、六重可控降解（LCZJ）添加剂、含氧聚合材料可控降解（JHZJ）添加剂均为：蒙脱土纳米母粒。

本技术方案采用二元工艺成型技术，是指在一元工艺成型（配方工艺）的基础上，增加了成型工艺，一元配方工艺只能在产品生产过程中，占据50%的技术含量，加之二元成型工艺，才能完善产品的基本技术保障，主要体现在产品的减薄增厚，减薄增强，有效地降低成本，提高市场占有率。

二元工艺成型技术包括：一元配方工艺，二元成型工艺。

一元配方工艺包括：

1含氧聚烯烃可控降解材料配方工艺；2氧化生物可控降解材料配方工艺；

3PVA生物基可控降解材料配方工艺；4PBAT生物基可控降解材料配方工艺；

5三重可控降解技术配方工艺；6四重可控降解技术配方工艺；

7五重可控降解技术配方工艺；8六重可控降解技术配方工艺；

9三层保水型可控降解技术配方工艺。

二元成型工艺包括：

1真空定径成型工艺；2智能化称重系统成型工艺；

3层间控料智能控制成型工艺；4智能控制厚度成型工艺；

5智能控制宽度成型工艺；6智能纠偏成型工艺；

7两泡法成型工艺；8三泡法成型工艺；

9四泡法成型工艺；10智能机械手自动收卷成型工艺。

原理：

生物基可控全降解塑料根据原材料分，可以分为淀粉类，聚酯类和其他类；

淀粉是来源丰富、价格便宜的天然高分子材料，天然淀粉是以内部有结晶结构的小颗粒状态存在的，其分子结构有直链和支链两种。对于不同的植物品种，其淀粉颗粒的形态，大小，以及直链淀粉和支链淀粉含量的比例都各不相同。淀粉颗粒的粒径大都在15-100µm。直链淀粉的葡萄糖以α-D-1,4糖苷键结合的链状化合物，相对分子质量为（20-200）x10⁴。支链淀粉中各葡萄糖单元的连接方式除α-D-1,4糖苷键外，还存在α-D-1,6糖苷键，相对分子质量为（100-400）x10⁶。淀粉的性质与淀粉的相对分子质量、支链长度，以及直链淀粉和支链淀粉的比例有关。高直链含量的淀粉更适合于制备塑料，所得制品具有较好的机械性能。天然淀粉分子间存在氢键，溶解性很差，亲水但并不易溶于水，它具有强极性的结晶性质。由于天然淀粉的高分子间存在强氢键作用，难以直接加工成型。为改善其加工工艺性能，一般是通过打开淀粉链间的氢键，使淀粉失去结晶的方法实现。其操作方法有两种，一种是加热含水量大于90%的淀粉溶液，淀粉颗粒在60～70^oC间开始溶胀，在温度达到90^oC以后淀粉颗粒开始崩裂，高分子链间氢键被打开，产生凝胶化；另一种是在密闭状态下加热，塑炼挤出含水量小于28%的淀粉。

聚乳酸（PLA）也称聚丙交酯，属于聚酯家族，其结构式为（-O-CHCH3-CO-)n。

聚乳酸最主要的两种聚合方法是直接聚合法和开环聚合法。直接聚合法是典型的缩聚反应。利用乳酸的活性，通过加热，乳酸分子间发生脱水缩合反应，获得聚乳酸。直接聚合法生产工艺简单，生产成本低，不需要分离反应的中间体。但聚乳酸的分子量较低，分子量分布较广，性能差。丙交酯开环聚合法采用两步法生产聚乳酸。首先由乳酸脱水环化制得丙交酯，然后再由精制过的丙交酯开环聚合制成聚乳酸。开环聚合法制得的聚乳酸物理力学性能较好，该法的生产成本比直接聚合法高。

聚乳酸的降解分为简单水解（酸碱催化）和酶催化水解降解。聚乳酸的主要降解方式为本体侵蚀。疏水性的聚合物通过主链上不稳定键（C-O键）的水解变成低相对分子量、水溶性分子和单体，然后在酶的作用下进一步降解为水和二氧化碳。聚乳酸的降解首先是非晶区的水解，其次是晶区。水解反应会因羧基的存在而加快。聚乳酸内部存在自催化作用，内部降解的速度比表面的快。在降解开始时，基质中酯键的水解是各向同性的。在降解过程中，端羧基对水解起催化作用。随着降解的进行，端羧基量增加，降解速率加快。

蚯蚓急性毒性试验

1. 试验概述

蚯蚓毒性试验用降解堆肥和标准堆肥作对比试验，检测含有氧化生物降解塑料的降解堆肥对蚯蚓的毒性影响。降解氧化生物降解塑料经过生物降解后通常含有各种代谢产物、部分未降解完全的产物和无机物。

将精确配制的人工土壤和堆肥按不同比例混合作物蚯蚓的生存土壤。经过14天的试验，评估蚯蚓的生存情况。堆肥毒性的评估用蚯蚓在降解堆肥土壤和在标准堆肥土壤中的成活率和重量的变化来衡量。

2. 试验规范

本试验采用经合组织的OECD化学物试验准则#207“蚯蚓急性毒性试验”。

3. 试验步骤

（1）试验采用1000ml的玻璃罐，将750g的堆肥土壤混合物装入其中。每个混合配比做4个重复。

（2）在将蚯蚓放入玻璃罐之前，蚯蚓放在人工土壤中24小时。称重，每个罐内放入10条蚯蚓，蚯蚓放在堆肥土壤混合物的上部。

（3）所有的试验罐用有小孔的塑料薄膜封闭，放在温度为22±2^oC的室内，连续光照强度为400~800勒克斯。在试验期内，如有需要，可向罐内加入适量的水。

（4）试验进行14天。测定每罐内的蚯蚓成活率和重量。记录蚯蚓任何异常情况。

4. 试验方案

首先范围确定试验确定堆肥土壤的恰当比例。可选用下述比例进行成活率试验：

预试验显示蚯蚓在人工土壤、20%标准堆肥和40%标准堆肥中的成活率为100%，80%标准堆肥中的成活率小于100%。

试验14天后终止。在蚯蚓急性毒性试验中，蚯蚓的成活率是本试验的最关键的指标。从试验结果来看，所有三种（60%、80%、100%）降解堆肥土壤和标准堆肥土壤相比，蚯蚓的成活率无不利的影响，其成活率略高于其对比组。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围，凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (6)

1.一种生物基自粘高粘度保护膜，其特征在于：

包括表层、中层、内层；

所述表层包括表层树脂层、表层添加剂层，所述表层添加剂层位于表层树脂层的下方，所述表层树脂层为改性生物基聚烯烃粘合（SHQ-MTIE）树脂，所述表层添加剂层为五重可控降解（WCZJ）添加剂；

所述中层包括中层树脂层、中层添加剂层，所述中层添加剂层位于中层树脂层的下方，所述中层树脂层为含氧聚烯烃可控降解（HYSZ）树脂，所述中层添加剂层为六重可控降解（LCZJ）添加剂；

所述内层包括内层树脂层、内层添加剂层，所述内层添加剂层位于内层树脂层的下方，所述内层树脂层为氧化生物可控降解（YHSZ）树脂，所述内层添加剂层为含氧聚合材料可控降解（JHZJ）添加剂。

2.根据权利要求1所述的一种生物基自粘高粘度保护膜，其特征在于：所述表层的厚度百分比为20%，所述中层的厚度百分比为60%，所述内层的厚度百分比为20%。

3.根据权利要求1所述的一种生物基自粘高粘度保护膜，其特征在于：所述表层树脂层的厚度百分比为85%、表层添加剂层的厚度百分比为15%。

4.根据权利要求1所述的一种生物基自粘高粘度保护膜，其特征在于：所述中层树脂层的厚度百分比为90%、中层添加剂层的厚度百分比为10%。

5.根据权利要求1所述的一种生物基自粘高粘度保护膜，其特征在于：所述内层树脂层的厚度百分比为95%、内层添加剂层的厚度百分比为5%。

6.根据权利要求1所述的一种生物基自粘高粘度保护膜，其特征在于：所述五重可控降解（WCZJ）添加剂、六重可控降解（LCZJ）添加剂、含氧聚合材料可控降解（JHZJ）添加剂均为：蒙脱土纳米母粒。