CN111073228A - 一种可生物降解的垃圾袋及其制备方法 - Google Patents

一种可生物降解的垃圾袋及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明一方面提供了一种可生物降解的垃圾袋，包括如下重量份数的组分：PBAT 40‑70份、PLA 10‑20份、改性造纸废弃物10‑50份、助剂1‑10份，其中，所述改性造纸废弃物的制备方法如下：采用造纸废弃物、该造纸废弃物含量1‑50％的改性剂和该造纸废弃物含量0.1‑5％的相转移剂在高混机中混合搅拌20‑300min。本发明另一方面提供了该可生物降解的垃圾袋的制备方法。本发明提供的可生物降解的垃圾袋能被自然界中微生物完全降解，不污染环境；选用改性的造纸废弃物，提高了与生物降解树脂的相容性，提高了产品的力学性能；将改性造纸废弃物添加到生物降解树脂里，降低了可生物降解的垃圾袋的成本。此外，本发明提供的制备方法操作简单，有效利用了造纸废弃物，成本低廉，适合大规模推广。

Description

一种可生物降解的垃圾袋及其制备方法
技术领域
本发明涉及可降解复合材料领域，具体涉及一种可生物降解的垃圾袋及其制备方法。
背景技术
近些年来，塑料因其优异的性能而被广泛使用，与此同时，产生的塑料废弃物也越来越多，塑料废弃物若处理不当会对环境造成极大危害。随着社会的可持续发展，人们对“环境保护”的愈加重视，发展完全生物降解产品成为一种必然的趋势。
现有专利CN 107722582A公开了可生物降解塑料薄膜垃圾袋及其应用。该可生物降解塑料薄膜垃圾袋由以下重量份组分组成：稳定剂1-5份、润滑剂1-10份、增塑剂1-30份、填充剂1-10份、玉米淀粉1-30份、聚乙烯醇1-20份、聚己内酯树脂80-100份。此产品聚己内酯原料成本较高，同时不易吹膜，收率较低。
制浆造纸工业每年要从植物中分离出大约1.4亿吨纤维素，同时得到大量的造纸废弃物副产品。但迄今为止，超过95％的造纸废弃物仍直接排入江河或浓缩后烧掉,很少得到有效利用。使用造纸废弃物改性生物降解快递袋替代普通石化塑料快递袋可以有效地减少传统塑料对环境造成的“白色污染”问题。本发明拟提供一种利用造纸废弃物制备的力学性能良好的可生物降解的垃圾袋。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种可生物降解的垃圾袋及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的第一方面是提供一种可生物降解的垃圾袋，包括如下重量份数的组分：
Figure BDA0002341741000000011
Figure BDA0002341741000000021
其中，改性造纸废弃物的制备方法如下：采用造纸废弃物、造纸废弃物含量1-50％的改性剂和造纸废弃物含量0.1-5％的相转移剂在高混机中混合搅拌20-300min。
进一步地，改性造纸废弃物的制备方法如下：采用造纸废弃物、该造纸废弃物含量3-40％的改性剂和该造纸废弃物含量0.5-4％的相转移剂在高混机中混合搅拌20-300min。
进一步地，改性造纸废弃物的制备方法如下：采用造纸废弃物、占该造纸废弃物含量5-30％的改性剂和占该造纸废弃物含量1-3％的相转移剂在高混机中混合搅拌20-300min。
进一步地，高混机的转速为100-800rpm，反应温度为100-180℃。
进一步地，造纸废弃物为腐浆、浆渣、木皮、制浆废液提取物、含硅白泥中的一种或几种。
进一步地，造纸废弃物的粒径在100-5000目之间。
进一步地，造纸废弃物的粒径在500-2000目之间。
进一步地，改性剂为硬脂酰氯、乙酰氯、苯甲酰氯、草酰氯、氯乙酰氯、三氯乙酰氯中的一种或几种。
进一步地，改性剂为硬脂酰氯或/和苯甲酰氯。
进一步地，相转移剂为吡啶、三丁胺、四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、四丁基硫酸氢铵、三辛基甲基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵、环糊精中的一种或几种。
进一步地，相转移剂为吡啶、十四烷基三甲基氯化铵、环糊精中的一种或几种。
进一步地，在190℃、2.16kg的测试条件下，PBAT和PLA的熔融指数为3-5g/10min。
进一步地，所述助剂包括交联剂、增塑剂和分散剂。
进一步优选地，所述交联剂为过氧化二异丙苯、BPO(过氧化苯甲酰)、低聚环氧扩链剂、钛酸四丁酯中的一种或几种；所述增塑剂为TBC(柠檬酸三丁酯)、ATBC(乙酰柠檬酸三正丁酯)、甘油、环氧大豆油白油、甘油、聚乙二醇中的一种或几种；所述分散剂为硬脂酸、硬脂酸丁酯、油酰胺、乙撑双硬脂酰胺、PE蜡中的一种或几种。
本发明的第二方面是提供上述可生物降解的垃圾袋的制备方法，包括如下步骤：
步骤一，将PBAT、PLA、改性造纸废弃物、助剂按照规定的重量份数混合均匀，得到初混料；
步骤二，将步骤一得到的初混料加入双螺杆挤出机料仓，挤出造粒制得母粒；
步骤三，将步骤二得到的母粒吹膜制袋，制得可生物降解的垃圾袋。
进一步地，步骤二中的双螺杆挤出机的各温区的温度为80-240℃，机头温度为80-240℃，转速为30-600rpm。
进一步优选地，步骤二中的双螺杆挤出机的各温区的温度为110-200℃，机头温度为120-200℃，转速为120-300rpm。
进一步地，步骤三中所述吹膜的温度为100-240℃。
进一步优选地，步骤三中所述吹膜的温度为140-200℃。
本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
本发明提供的可生物降解的垃圾袋能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境；选用改性的造纸废弃物，提高了与生物降解树脂的相容性，提高了生物降解材料的力学性能；将改性造纸废弃物添加到生物降解树脂里，降低了可生物降解的垃圾袋的成本。此外，本发明提供的制备方法操作简单，有效利用了造纸废弃物，成本低廉，适合大规模推广。
具体实施方式
本发明提供了一种可生物降解的垃圾袋及其制备方法，下面通过具体实施例对本发明进行详细和具体的介绍，以使更好的理解本发明，但是下述实施例并不限制本发明范围。
实施例1
本实施例提供一种优选的可生物降解的垃圾袋，该可生物降解的垃圾袋包括如下重量份数的组分：
Figure BDA0002341741000000041
本实施例提供的可生物降解的垃圾袋的制备方法包括如下步骤：
步骤一，制备改性制浆废液提取物：
(1)先把一定量制浆废液提取物干燥、粉碎至300-1000目；
(2)将上述制浆废液提取物、占制浆废液提取物含量5％的硬脂酰氯和占造纸废弃物含量1％的吡啶置于高混机内，在温度120℃，转速300rpm下，对制浆废液提取物改性120min，制备改性纸浆废液提取物。
步骤二，将步骤一得到的改性制浆废液提取物、交联剂DCP、增塑剂白油、分散剂硬脂酸和PBAT、PLA按规定的重量份数混匀，得到初混物。
步骤三，将上述初混物置于双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机的一区到六区温度分别为100℃、115℃、130℃、185℃、185℃、185℃，机头温度为180℃，螺杆转速为200rpm，制得生物降解母粒。
步骤四，将上述母粒置于吹膜机内，160℃，吹膜成型，即得所述可生物降解的垃圾袋。
实施例2
本实施例提供一种优选的可生物降解的垃圾袋，该可生物降解的垃圾袋包括如下重量份数的组分：
Figure BDA0002341741000000042
Figure BDA0002341741000000051
本实施例提供的可生物降解的垃圾袋的制备方法包括如下步骤：
步骤一，制备改性制浆废液提取物：
(1)先把一定量制浆废液提取物干燥、粉碎至300-1000目；
(2)将上述制浆废液提取物、占制浆废液提取物含量10％的硬脂酰氯和占造纸废弃物含量2％的吡啶置于高混机内，在温度150℃，转速500rpm下，对制浆废液提取物改性180min，制备改性纸浆废液提取物。
步骤二，将步骤一得到的改性制浆废液提取物、交联剂DCP、增塑剂白油、分散剂硬脂酸和PBAT、PLA按规定的重量份数混匀，得到初混物。
步骤三，将上述初混物置于双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机的一区到六区温度分别为100℃、115℃、130℃、185℃、185℃、185℃，机头温度为180℃，螺杆转速为200rpm，制得生物降解母粒。
步骤四，将上述母粒置于吹膜机内，180℃，吹膜成型，即得所述可生物降解的垃圾袋。
实施例3
本实施例提供一种优选的可生物降解的垃圾袋，该可生物降解的垃圾袋包括如下重量份数的组分：
Figure BDA0002341741000000052
本实施例提供的可生物降解的垃圾袋的制备方法包括如下步骤：
步骤一，制备改性腐浆：
(1)先把一定量腐浆干燥、粉碎至500-800目；
(2)将上述制腐浆、占腐浆含量20％的硬脂酰氯和占腐浆含量3％的吡啶置于高混机内，在温度150℃，转速500rpm下，对腐浆改性180min，制备改性腐浆。
步骤二，将步骤一得到的改性腐浆、交联剂低聚环氧扩链剂、增塑剂甘油、分散剂PE蜡和PBAT、PLA按规定的重量份数混匀，得到初混物。
步骤三，将上述初混物置于双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机的一区到六区温度分别为150℃、155℃、180℃、200℃、200℃、200℃，机头温度为190℃，螺杆转速为120rpm，制得生物降解母粒。
步骤四，将上述母粒置于吹膜机内，160℃，吹膜成型，即得所述可生物降解的垃圾袋。
实施例4
本实施例提供一种优选的可生物降解的垃圾袋，该可生物降解的垃圾袋包括如下重量份数的组分：
Figure BDA0002341741000000061
本实施例提供的可生物降解的垃圾袋的制备方法包括如下步骤：
步骤一，制备改性木皮：
(1)先把一定量木皮干燥、粉碎至500-800目；
(2)将处理后的木皮、占木皮含量15％的硬脂酰氯和占木皮含量2％的吡啶置于高混机内，在温度180℃，转速600rpm下，对木皮改性300min，制备改性木皮。
步骤二，将步骤一得到的改性木皮、交联剂BPO、增塑剂TBC、分散剂硬脂酸和PBAT、PLA按规定的重量份数混匀，得到初混物。
步骤三，将上述初混物置于双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机的一区到六区温度为150℃、155℃、160℃、165℃、165℃、165℃，机头温度为160℃，螺杆转速150rpm，制得生物降解母粒。
步骤四，将上述母粒置于吹膜机内，180℃，吹膜成型，即得所述可生物降解的垃圾袋。
实施例5
本实施例提供一种优选的可生物降解的垃圾袋，该可生物降解的垃圾袋包括如下重量份数的组分：
Figure BDA0002341741000000071
本实施例提供的可生物降解的垃圾袋的制备方法包括如下步骤：
步骤一，制备改性木皮：
(1)先把一定量木皮干燥、粉碎至500-800目；
(2)将处理后的木皮、占木皮含量15％的硬脂酰氯和占木皮含量2％的吡啶置于高混机内，在温度180℃，转速600rpm下，对木皮改性300min，制备改性木皮。
步骤二，将步骤一得到的改性木皮、交联剂BPO、增塑剂TBC、分散剂硬脂酸和PBAT、PLA按规定的重量份数混匀，得到初混物。
步骤三，将上述初混物置于双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机的一区到六区温度分别为150℃、155℃、160℃、165℃、165℃、165℃，机头温度为160℃，螺杆转速为150rpm，制得母粒。
步骤四，将上述母粒置于吹膜机内，200℃，吹膜成型，即得所述可生物降解的垃圾袋。
实施例6
本实施例提供一种优选的可生物降解的垃圾袋，该可生物降解的垃圾袋包括如下重量份数的组分：
Figure BDA0002341741000000072
Figure BDA0002341741000000081
本实施例提供的可生物降解的垃圾袋的制备方法包括如下步骤：
步骤一，制备改性制浆废液提取物：
(1)先把一定量制浆废液提取物干燥、粉碎至300-1000目；
(2)将制浆废液提取物、占制浆废液提取物含量10％的硬脂酰氯和占造纸废弃物含量2％的吡啶置于高混机内，在温度150℃，转速500rpm下，对制浆废液提取物改性180min，制备改性纸浆废液提取物。
步骤二，将步骤一得到的改性制浆废液提取物、交联剂DCP、增塑剂白油、分散剂硬脂酸和PBAT、PLA按规定的重量份数混匀，得到初混物。
步骤三，将上述初混物置于双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机的一区到六区温度分别为100℃、115℃、130℃、185℃、185℃、185℃，机头温度为180℃，螺杆转速为200rpm，制得母粒。
步骤四，将上述母粒置于吹膜机内，200℃，吹膜成型，即得所述可生物降解的垃圾袋。
对比例1
本对比例提供一种可生物降解的垃圾袋，该可生物降解的垃圾袋包括如下重量份数的组分：
Figure BDA0002341741000000082
本对比例提供的可生物降解的垃圾袋的制备方法包括如下步骤：
步骤一，将交联剂BPO、甘油、分散剂硬脂酸和PBAT、制浆废液提取物按规定的重量份数混匀，得到初混物。
步骤二，将步骤一得到的初混物置于双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机的一区到六区温度分别为170℃、185℃、190℃、190℃、190℃、190℃，机头温度为180℃，螺杆转速为100rpm，制得母粒。
步骤三，将步骤二得到的母粒置于吹膜机内，180℃，吹膜成型，制备所述可生物降解的垃圾袋。
对比例2
本对比例提供一种可生物降解的垃圾袋，该可生物降解的垃圾袋包括如下重量份数的组分：
Figure BDA0002341741000000091
本对比例提供的可生物降解的垃圾袋的制备方法包括如下步骤：
步骤一，将交联剂BPO、增塑剂白油、分散剂硬脂酸和PBAT、木薯淀粉按规定的重量份数，得到初混物。
步骤二，将步骤一得到的初混物置于双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机的一区到六区温度分别为50℃、155℃、160℃、165℃、165℃、165℃，机头温度为160℃，螺杆转速为100rpm，制得母粒。
步骤三，将步骤二得到的母粒置于吹膜机内，180℃，吹膜成型，制备所述可生物降解的垃圾袋。
验证实施例
将实施例1-6和对比例中制备过程中产生的母粒放入注塑机内，注塑成型，采用万能电子拉力试验机(KY8000C型)按照标准(GB/T1040.2-2006)方法分别对其进行性能检测，具体数据如表1所示。
表1性能测试结果
Figure BDA0002341741000000092
Figure BDA0002341741000000101
由上述结果可知，使用改性造纸废弃物的可生物降解的垃圾袋性能优于传统可生物降解的垃圾袋，能满足使用要求。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种可生物降解的垃圾袋，其特征在于，包括如下重量份数的组分：
Figure FDA0002341740990000011
其中，所述改性造纸废弃物的制备方法如下：采用造纸废弃物、占所述造纸废弃物质量1-50％的改性剂和占所述造纸废弃物质量0.1-5％的相转移剂在高混机中混合搅拌20-300min。
2.根据权利要求1所述的可生物降解的垃圾袋，其特征在于，所述高混机的转速为100-800rpm，反应温度为100-180℃。
3.根据权利要求1所述的可生物降解的垃圾袋，其特征在于，所述造纸废弃物为腐浆、浆渣、木皮、制浆废液提取物、含硅白泥中的一种或几种。
4.根据权利要求3所述的可生物降解的垃圾袋，其特征在于，所述造纸废弃物的粒径在100-5000目之间。
5.根据权利要求1所述的可生物降解的垃圾袋，其特征在于，所述改性剂为硬脂酰氯、乙酰氯、苯甲酰氯、草酰氯、氯乙酰氯、三氯乙酰氯中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的可生物降解的垃圾袋，其特征在于，所述相转移剂为吡啶、三丁胺、四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、四丁基硫酸氢铵、三辛基甲基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵、环糊精中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的可生物降解的垃圾袋，其特征在于，在190℃、2.16kg的测试条件下，所述PBAT和PLA的熔融指数为3-5g/10min。
8.根据权利要求1所述的可生物降解的垃圾袋，其特征在于，所述助剂包括交联剂、增塑剂和分散剂中；所述交联剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、低聚环氧扩链剂、钛酸四丁酯中的一种或几种；所述增塑剂为柠檬酸三丁酯、乙酰柠檬酸三正丁酯、甘油、环氧大豆油白油、甘油、聚乙二醇中的一种或几种；所述分散剂为硬脂酸、硬脂酸丁酯、油酰胺、乙撑双硬脂酰胺、PE蜡中的一种或几种。
9.一种如权利要求1-8任意一项所述的可生物降解的垃圾袋的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，将所述PBAT、PLA、改性造纸废弃物、助剂按照规定的重量份数混合均匀，得到初混料；
步骤二，将步骤一得到的所述初混料加入双螺杆挤出机料仓，挤出造粒制得母粒；
步骤三，将步骤二得到的所述母粒在100-240℃条件下吹膜制袋，即得可生物降解的垃圾袋。
10.根据权利要求9所述的可生物降解的垃圾袋的制备方法，其特征在于，步骤二中的所述双螺杆挤出机的各温区的温度为80-240℃，机头温度为80-240℃，转速为30-600rpm；步骤三中所述吹膜的温度为100-240℃。
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