CN114276600B - 一种可降解的pe膜制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种可降解的PE膜制备方法，将镓加热至熔点以上的温度融化，滴入PE微粉中，持续搅拌，并保持所述温度，至PE微粉与液态镓混合均匀，再混合入改性淀粉，使用挤出机造粒制备可降解母粒，然后将上述可降解母粒经吹塑机制备成薄膜。以氧化镓作为光催化剂，替代二氧化硅，二氧化硅是浅紫外吸收剂，氧化镓可以作为深紫外吸收剂，以避免日光下的可降解塑料的寿命降低。在需要降解时，使用特定波长的紫外，加以消解，同时与淀粉类可降解物质混合，以产生协同效应。
Description
技术领域
本发明涉及一种PE膜制备方法，尤其是一种可降解的PE膜制备方法。
背景技术
塑料材料的使用，是改变世界的重大技术革命，塑料的稳定性和便利性给人们的生产和生活提供很多替代传统材料的机会，其应用也越来越广泛。但是随之而来的是塑料的二次污染问题，很多塑料可以几十年上百年不降解，大量的塑料成了污染源。这是塑料被广泛应用后遇到的一个始料未及的问题。
为了解决这个问题，开发可降解塑料，科技工作者的近年来越来越关注，投入了大量的精力。现在基本上有两个思路，一个是通过添加氧化剂，使得塑料尽快的受光、热等外界因素的影响，完成自己断裂破碎直至降解。另一个思路是将塑料和一些有机物质、可降解物质复配，以使得塑料可以降解，或者可以被微生物利用，尽快降解。
目前二氧化钛是使用较多的一种光催化剂，具有较好的光敏性，可以激发塑料的氧化断裂，同时具有稳定、廉价的优势。但是二氧化钛也有一些缺点，必须以粉体添加，一般要使用纳米二氧化钛，容易团聚，不容易混合均匀，同时二氧化钛的光敏性，会造成在使用中，例如在太阳光下，也会发生催化作用，耐候性不好。
发明内容
为了解决上述技术问题，开发一种在正常使用状态下能够具有一定的耐候性，同时又可以能够在特定的光催化下实现降解，还可以克服光催化添加混合均匀的技术难题的一种可降解PE膜。
本发明的技术方案是：一种可降解的PE膜制备方法，将镓加热至熔点以上的温度融化，滴入PE微粉中，持续搅拌，并保持所述温度，至PE微粉与液态镓混合均匀，所述母料中还混合有淀粉。改性淀粉的种类和添加量可以根据现有技术进行合理调配，使用挤出机造粒制备可降解母粒，然后将上述可降解母粒经吹塑机制备成薄膜。
进一步的，所述温度为60~100摄氏度。
进一步的，所述温度为70摄氏度。
进一步的，所述镓与PE的质量比为0.1:2。
进一步的，所述混合均匀的方法滴入镓时采用雾化喷入，混合时采用气动悬浮床作为混合器。
进一步的，所述混合均匀的判定方法是指取样分析时，每份PE微粉中，含镓量质量百分比为2~4%。
进一步的，在所述PE微粉中，还加入三氧化二镓。
进一步的，所述三氧化二镓的添加量质量百分比为0.5%~1%。
有益效果：
1、以氧化镓作为光催化剂，替代二氧化硅，二氧化硅是浅紫外吸收剂，氧化镓可以作为深紫外吸收剂，以避免日光下的可降解塑料的寿命降低。在需要降解时，使用特定波长的紫外，加以消解。
2、没有直接添加氧化镓，而直接采用液态镓作为添加剂，因为氧化物的成本一般均高与单质，制备困难，容易团聚，不容易和PE粉混合。而液态镓大于30度即可融化，液态金属与PE粉可以不断的混合，包裹，容易均匀。液态镓在挤出、吹塑，已经使用中，会逐渐氧化成氧化镓，而这个过程是自然氧化，不存在人为氧化的粒度控制问题。也不影响PE膜的寿命。
3、添加了少量的三氧化二镓，本身是一种光催化剂，可以促进氧化进行，镓与三氧化二镓可以发生歧化，利于弱氧化性的氧化物生成。
具体实施方式
下面以实施例来对本发明的技术方案做进一步的说明。下述实施例中的PE微粉均取自燕山石化FN51900超细PE微粉，其它类似牌号的PE微粉均可使用。下述实施例中的改性淀粉，使用玉米淀粉和乙醇配置成混合液，使用丙烯酸丁酯和过硫酸铵进行接枝改性，制得的产物再进行丙酮溶剂抽提，以制备纯的接枝改性淀粉。其它类似的通用的改性淀粉，增加淀粉与PE的相容性，均可使用。
实施例1
将镓加热至31摄氏度融化，滴入PE微粉中，持续搅拌，并保持31摄氏度，PE微粉与液态镓混合搅拌1小时，再混合入改性淀粉，使用挤出机造粒制备可降解母粒，然后将上述可降解母粒经吹塑机制备成薄膜。随机取样分析PE微粉中，含镓量质量百分比为2~6.2%。
实施例2
将镓加热至60摄氏度融化，滴入PE微粉中，持续搅拌，并保持60摄氏度，PE微粉与液态镓混合搅拌1小时，再混合入改性淀粉，使用挤出机造粒制备可降解母粒，然后将上述可降解母粒经吹塑机制备成薄膜。随机取样分析PE微粉中，含镓量质量百分比为3~5.5%。
实施例3
将镓加热至70摄氏度融化，滴入PE微粉中，持续搅拌，并保持70摄氏度，PE微粉与液态镓混合搅拌1小时，再混合入改性淀粉，使用挤出机造粒制备可降解母粒，然后将上述可降解母粒经吹塑机制备成薄膜。随机取样分析PE微粉中，含镓量质量百分比为3~5%。
实施例4
将镓加热至100摄氏度融化，滴入PE微粉中，持续搅拌，并保持100摄氏度，PE微粉与液态镓混合搅拌1小时，再混合入改性淀粉，使用挤出机造粒制备可降解母粒，然后将上述可降解母粒经吹塑机制备成薄膜。随机取样分析PE微粉中，含镓量质量百分比为2.5~4.6%。但是经过测试有部分镓是氧化镓，说明开始有一定的氧化发生。
实施例5
将镓加热至70摄氏度融化，雾化喷入PE微粉中，持续搅拌，并保持70摄氏度，采用气动悬浮床作为混合器，PE微粉与液态镓混合搅拌1小时，再混合入改性淀粉，使用挤出机造粒制备可降解母粒，然后将上述可降解母粒经吹塑机制备成薄膜。随机取样分析PE微粉中，含镓量质量百分比为2~4%。
实施例6
将镓加热至70摄氏度融化，雾化喷入PE微粉中，镓与PE的质量比为0.1:2，持续搅拌，并保持70摄氏度，采用气动悬浮床作为混合器，PE微粉与液态镓混合搅拌1小时，再混合入改性淀粉，使用挤出机造粒制备可降解母粒，然后将上述可降解母粒经吹塑机制备成薄膜。
实施例7
将镓加热至70摄氏度融化，雾化喷入PE微粉中，镓与PE的质量比为0.1:2，持续搅拌，并保持70摄氏度，采用气动悬浮床作为混合器，PE微粉与液态镓混合搅拌1小时，在所述PE微粉中，还加入三氧化二镓，三氧化二镓的添加量质量百分比为0.5%~1%，将三氧化二镓的微粉混合在PE微粉与液态镓的混合物中，再混合入改性淀粉，使用挤出机造粒制备可降解母粒，然后将上述可降解母粒经吹塑机制备成薄膜。。
实施例8
将镓加热至70摄氏度融化，雾化喷入PE微粉中，镓与PE的质量比为0.1:2，持续搅拌，并保持70摄氏度，采用气动悬浮床作为混合器，PE微粉与液态镓混合搅拌1小时，在所述PE微粉中，还加入三氧化二镓，三氧化二镓的添加量质量百分比为0.5%~1%，将三氧化二镓的微粉混合在PE微粉与液态镓的混合物中。最后再混合入1%~5%的改性淀粉。使用挤出机造粒制备可降解母粒，然后将上述可降解母粒经吹塑机制备成薄膜。
将上述实施例中的薄膜，根据GB1040279塑料拉伸实验方法中的规定进行制样，使用电子拉力机，测试不同降解条件下的拉升强度。用 GB6672（塑料薄膜和薄片厚度测定机械测量法）中规定的上下两侧面为平面的量具测量试样厚度。将制得薄膜按 GB/T 1040.3-2006（塑料拉伸性能的测定第 3 部分：薄塑和薄片的试验条件）中的规定，用裁刀裁成哑铃试样，分别放置在太阳光下60h，和放入 UVA-440 紫外老化机进行60h老化实验，环境温度为 60℃，波长为 440nm，光强为 0.9w/m2/nm。再将紫外老化处理60h的薄膜材料埋入土壤中，30天，进行质量称重，计算失重率。
分析表明，实施例6 ，初始拉升强度为8.6MPa，紫外光老化实验60h拉升强度6.0MPa，太阳光下60h的拉升强度为8.1MPa。
实施例7，初始拉伸强度8.5MPa，太阳光下60h的拉升强8.2MPa，紫外光老化实验60h拉升强度5.6MPa。
实施例8，初始拉伸强度8.3MPa，太阳光下60h拉升强度为8.1MPa，紫外光老化实验60h拉升强度4.3MPa。
实验数据表明，使用均匀的镓作为光催化剂，影响薄膜的性能有限，可以正常使用。在特定的紫外光下具有一定的光降解作用。对比添加了三氧化二镓的数据，其降解的效果更好，证明了氧化镓的存在，可以促进光解。此外添加生物质淀粉，也可以促进光解作用，这是因为生物质存在一定的孔隙，可以容纳氧化物质深入塑料内部，也有吸水作用，都可以促进光解，有一定的协同效果。
统计土壤中埋藏30天，失重率数据，实施例6失重是15.1%，实施例7失重是14.8%，实施例8失重是21%。添加改性淀粉的实施例8的失重较大。实施例6和实施例7经过光降解后，也具有一定的失重率，说明也可以被生物质利用，比通常的塑料只有2~3%的失重率要高。两者具有一定的协同效果。
Claims (6)
1.一种可降解的PE膜制备方法，其特征在于，将镓加热至熔点以上的温度融化，滴入PE微粉中，持续搅拌，并保持所述温度，至PE微粉与液态镓混合均匀，再混合入改性淀粉，使用挤出机造粒制备可降解母粒，然后将上述可降解母粒经吹塑机制备成薄膜，所述镓与PE的质量比为0.1:2，所述混合均匀的方法滴入镓时采用雾化喷入，混合时采用气动悬浮床作为混合器。
2.根据权利要求1所述可降解的PE膜制备方法，其特征在于，所述温度为60~100摄氏度。
3.根据权利要求2所述可降解的PE膜制备方法，其特征在于，所述温度为70摄氏度。
4.根据权利要求1所述可降解的PE膜制备方法，其特征在于，所述混合均匀的判定方法是指取样分析时，每份PE微粉中，含镓量为质量百分比的2~4%。
5.根据权利要求1所述可降解的PE膜制备方法，其特征在于，在所述PE微粉中，还加入三氧化二镓。
6.根据权利要求5所述可降解的PE膜制备方法，其特征在于，所述三氧化二镓的添加量为质量百分比的0.5%~1%。
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| CN114276600A (zh) | 2022-04-05 |
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Legal Events
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Denomination of invention: A method for preparing degradable PE film Granted publication date: 20220930 Pledgee: Jiangsu Changshu Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Haimen sub branch Pledgor: NANTONG BAOJIALI NEW MATERIAL Co.,Ltd. Registration number: Y2024980006868 |