CN114716697A - 一种生物降解塑料母料及由该母料制成的塑料 - Google Patents
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Abstract
本发明属于生物降解塑料技术领域，具体涉及一种生物降解塑料母料及由该母料制成的塑料。所述生物降解塑料母料，包括以下重量份数的原料：生物碳酸钙5‑60份、活性炭粉5‑10份、壳聚糖10‑50份、贝壳粉10‑20份、羧甲基纤维素钠4‑8份、生物有机助剂5‑15份，其中，所述生物有机助剂由β‑1,4‑寡聚‑D‑氨基葡萄糖和柠檬酸钠按照质量比为7.5:1混合而成。本发明充分激发微生物细菌分泌降解酶降解塑料的特殊功能，其中壳聚糖与有机生物助剂能够高效诱发土壤活性菌繁殖增量，加速吞噬塑料高分子(聚乙烯、聚丙烯或聚酯)，通过活性菌化学酶作用，将塑料高分子分解成二氧化碳和水。相对淀粉纤维PLA类材料的最大好处是有效改良土质防止酸化，有效提早对农作物的收成时间和提高产能。
Description
技术领域
本发明属于生物降解塑料技术领域，具体涉及一种生物降解塑料母料及由该母料制成的塑料。
背景技术
购物袋和外卖塑料包装跟百姓日常生活息息相关，当前市场上各种降解说法，怎样实现降解塑料产品行业及市场的充分认可和标准普及，需要政府，研发团队，生产企业共同努力的方向。
降解塑料是指一类其制品的各项性能可满足使用要求，在保存期内性能不变，而使用后在自然环境条件下能降解成对环境无害的物质的塑料。国家的要求是要达到塑料制品的完全降解。目前，市场上用的较多的降解原料是：淀粉基的 PLA和石油基的PBAT。其中，以淀粉材料玉米木薯等为主要原材料，通过发酵生产乳酸，乳酸经过再合成形成聚乳酸也就是PLA，但是以聚乳酸为主要原料生产的产品最大的缺点是只能材料本身降解降，不能兼容PE/PP等材料，成品物理特性达不到塑料材料效果，还有其酸碱属性，降解后会慢慢影响到土质，降低农作物产能。以石油基原材料生产生物降解材料(PBAT为主)的主要成分是一些高分子物质，这些高分子物质在自然界中能够快速分解和被微生物利用，最终降解产物为二氧化碳和水，这个技术和PLA一样只能材料本身降解，不能兼容 PE/PP等材料。
此外，这两种原料无论怎么配比，都有明显而无奈的问题：(1)成本高；由于是替代塑料，其制品的综合成本相当于塑料制品2.5倍。(2)品质差；石油基的PBAT和淀粉基的PLA为原料塑料制品强度低、韧性差、硬度低。(3)工艺成本高；目前，生产塑料制品的厂家如果要改用PBAT、PLA等降解原料，则要部分甚至全部改变工艺设备，成本机进一步增加。(4)浪费资源；PLA是以淀粉为主要原料，主要来源是玉米，属国家资源；如果用纸制品做替代，则大量使用会浪费国家木材资源。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种生物降解塑料母料及由该母料制成的塑料。
本发明的实现过程如下：
一种生物降解塑料母料，包括以下重量份数的原料：生物碳酸钙5-60份、活性炭粉5-10份、壳聚糖10-50份、贝壳粉10-20份、羧甲基纤维素钠4-8份、生物有机助剂5-15份，其中，所述生物有机助剂由β-1,4-寡聚-D-氨基葡萄糖和柠檬酸钠按照质量比为7.5:1混合而成。
上述生物降解塑料母料，包括以下重量份数的原料：生物碳酸钙10-50份、活性炭粉6-8份、壳聚糖20-30份、贝壳粉13-18份、羧甲基纤维素钠5-7份、生物有机助剂10-12份。
上述生物降解塑料母料，包括以下重量份数的原料：生物碳酸钙30份、活性炭粉7份、壳聚糖25份、贝壳粉16份、羧甲基纤维素钠6份、生物有机助剂 10份。
上述生物降解塑料母料与热塑性塑料母粒混合制得的生物降解塑料，所述热塑性塑料母粒为聚乙烯、聚丙烯或聚酯，其中，所述热塑性塑料母粒为50-70份、所述生物降解塑料母料为20-30份。
5、权利要求4所述生物降解塑料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将生物碳酸钙、活性炭粉、壳聚糖、贝壳粉、羧甲基纤维素钠混合，在转速为500-1000r/min高速混合机中搅拌40-70min，搅拌混合均匀；
(2)然后将生物有机助剂加入步骤(1)的高速混合机中，转速为200-300r/min 搅拌30-50min，搅拌混合均匀，所述生物有机助剂由β-1,4-寡聚-D-氨基葡萄糖和柠檬酸钠按照质量比为7.5:1混合而成；
(3)将上步所得物加入双螺杆挤出机中，进行混炼和挤出造粒，即得生物降解塑料母料；然后进一步与热塑性塑料母粒混融造粒，即得到生物降解塑料，所述热塑性塑料母粒为聚乙烯、聚丙烯或聚酯。
上述制备方法，步骤(3)中双螺杆挤出机的六区间温度分别为：一区间 140-150℃，二区间150-160℃，三、四、五区间160-170℃，六区间170-180℃。
上述制备方法，步骤(3)中，所述热塑性塑料母粒为50-70份、所述生物降解塑料母料为20-30份。
本发明的积极效果：
(1)本发明充分激发微生物细菌分泌降解酶降解塑料的特殊功能，其中壳聚糖与有机生物助剂能够高效诱发土壤活性菌繁殖增量，加速吞噬塑料高分子 (聚乙烯、聚丙烯或聚酯)，通过活性菌化学酶作用，将塑料高分子分解成二氧化碳和水。相对淀粉纤维PLA类材料的最大好处是有效改良土质防止酸化，有效提早对农作物的收成时间和提高产能。
(2)本发明所述生物降解塑料母料中还包含有活性炭粉，活性炭粉在塑料中能增加塑料制品的透气性，在降解过程中也能加速降解的进程，降解之后有利于调节土壤中碳离子的平衡，并可作为碳肥有利于植物生长。
(3)本发明还具有成本低的特点，因为取材相对便宜，且采用微生物科技，充分发挥大自然的力量，其成品价格仅比非降解塑料高出30％-40％左右，比淀粉基和石油基的降解替代制品低40-50％。
(4)本发明还具有品质好的特点，其原料是生物助剂融合原塑料的PE(聚乙烯)和PP(聚丙烯)，所以品质仍保留塑料制品原有的品质，强度和韧度均远超目前淀粉基(PLA)和石油基(PBAT)为原料的成品。
(5)本发明还具有不增加工艺成本的特点，本发明所述生物降解塑料母料完全适用于目前生产塑料制品厂家的现有工艺，不增加工艺成本。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
本实施例所述生物降解塑料母料，包括以下重量份数的原料：生物碳酸钙 30份、活性炭粉7份、壳聚糖25份、贝壳粉16份、羧甲基纤维素钠6份、生物有机助剂10份，所述生物有机助剂由β-1,4-寡聚-D-氨基葡萄糖和柠檬酸钠按照质量比为7.5:1混合而成。
实施例2
本实施例所述生物降解塑料母料，包括以下重量份数的原料：生物碳酸钙 60份、活性炭粉8份、壳聚糖20份、贝壳粉18份、羧甲基纤维素钠5份、生物有机助剂12份，所述生物有机助剂由β-1,4-寡聚-D-氨基葡萄糖和柠檬酸钠按照质量比为7.5:1混合而成。
实施例3
本实施例所述生物降解塑料母料，包括以下重量份数的原料：生物碳酸钙 10份、活性炭粉6份、壳聚糖30份、贝壳粉13份、羧甲基纤维素钠7份、生物有机助剂15份，所述生物有机助剂由β-1,4-寡聚-D-氨基葡萄糖和柠檬酸钠按照质量比为7.5:1混合而成。
实施例4
本实施例所述生物降解塑料母料，包括以下重量份数的原料：生物碳酸钙 50份、活性炭粉5份、壳聚糖50份、贝壳粉10份、羧甲基纤维素钠5份、生物有机助剂10份，所述生物有机助剂由β-1,4-寡聚-D-氨基葡萄糖和柠檬酸钠按照质量比为7.5:1混合而成。
实施例5
本实施例所述生物降解塑料母料，包括以下重量份数的原料：生物碳酸钙 15份、活性炭粉10份、壳聚糖10份、贝壳粉15份、羧甲基纤维素钠4份、生物有机助剂6份，所述生物有机助剂由β-1,4-寡聚-D-氨基葡萄糖和柠檬酸钠按照质量比为7.5:1混合而成。
实施例6
本实施例所述生物降解塑料母料，包括以下重量份数的原料：生物碳酸钙5 份、活性炭粉7份、壳聚糖20份、贝壳粉20份、羧甲基纤维素钠8份、生物有机助剂5份，所述生物有机助剂由β-1,4-寡聚-D-氨基葡萄糖和柠檬酸钠按照质量比为7.5:1混合而成。
实施例7
本实施例所述生物降解塑料，包括以下重量份数的原料：实施例1所得到的生物降解塑料母料为25份、聚乙烯60份。
实施例8
本实施例所述生物降解塑料，包括以下重量份数的原料：实施例1所得到的生物降解塑料母料为20份、聚丙烯70份。
实施例9
本实施例所述生物降解塑料，包括以下重量份数的原料：实施例1所得到的生物降解塑料母料为30份、聚酯50份。
上述实施例7或8或9所述生物降解塑料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将生物碳酸钙、活性炭粉、壳聚糖、贝壳粉、羧甲基纤维素钠混合，在转速为500-1000r/min高速混合机中搅拌40-70min，搅拌混合均匀；
(2)然后将生物有机助剂加入步骤(1)的高速混合机中，转速为200-300r/min 搅拌30-50min，搅拌混合均匀，所述生物有机助剂由β-1,4-寡聚-D-氨基葡萄糖和柠檬酸钠按照质量比为7.5:1混合而成；
(3)将上步所得物加入双螺杆挤出机中，进行混炼和挤出造粒，即得生物降解塑料母料；然后进一步与聚乙烯、聚丙烯或聚酯混融造粒，即得到生物降解塑料。
上述步骤(3)中双螺杆挤出机的六区间温度分别为：一区间140-150℃，二区间150-160℃，三、四、五区间160-170℃，六区间170-180℃。
降解性能测试
1、实验对象
样品：通过实施例6所述重量份数的原料制备的生物降解塑料。
参考物质：纤维素。
2、参考的标准
ISO 14855-1:2005
3、实验条件
堆肥龄：3个月，实验容器容积：3L。
4、实验结果显示如下：
| 50天生物降解量/％ | 130天生物降解量/％ | |
| 样品 | 37.5 | 83.4 |
| 参考物质 | 70.1 | 92.3 |
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作出的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施仅限于这些说明。对于本发明所属领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干简单推演或替换，都应该视为属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种生物降解塑料母料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：生物碳酸钙5-60份、活性炭粉5-10份、壳聚糖10-50份、贝壳粉10-20份、羧甲基纤维素钠4-8份、生物有机助剂5-15份，其中，所述生物有机助剂由β-1,4-寡聚-D-氨基葡萄糖和柠檬酸钠按照质量比为7.5:1混合而成。
2.根据权利要求1所述生物降解塑料母料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：生物碳酸钙10-50份、活性炭粉6-8份、壳聚糖20-30份、贝壳粉13-18份、羧甲基纤维素钠5-7份、生物有机助剂10-12份。
3.根据权利要求1所述生物降解塑料母料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：生物碳酸钙30份、活性炭粉7份、壳聚糖25份、贝壳粉16份、羧甲基纤维素钠6份、生物有机助剂10份。
4.由权利要求1-3任意之一所述生物降解塑料母料与热塑性塑料母粒混合制得的生物降解塑料，其特征在于：所述热塑性塑料母粒为聚乙烯、聚丙烯或聚酯，其中，所述热塑性塑料母粒为50-70份、所述生物降解塑料母料为20-30份。
5.权利要求4所述生物降解塑料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将生物碳酸钙、活性炭粉、壳聚糖、贝壳粉、羧甲基纤维素钠混合，在转速为500-1000r/min高速混合机中搅拌40-70min，搅拌混合均匀；
(2)然后将生物有机助剂加入步骤(1)的高速混合机中，转速为200-300r/min搅拌30-50min，搅拌混合均匀，所述生物有机助剂由β-1,4-寡聚-D-氨基葡萄糖和柠檬酸钠按照质量比为7.5:1混合而成；
(3)将上步所得物加入双螺杆挤出机中，进行混炼和挤出造粒，即得生物降解塑料母料；然后进一步与热塑性塑料母粒混融造粒，即得到生物降解塑料，所述热塑性塑料母粒为聚乙烯、聚丙烯或聚酯。
6.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于：步骤(3)中双螺杆挤出机的六区间温度分别为：一区间140-150℃，二区间150-160℃，三、四、五区间160-170℃，六区间170-180℃。
7.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述热塑性塑料母粒为50-70份、所述生物降解塑料母料为20-30份。
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