CN115353723A - 一种可降解塑料颗粒、制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可降解塑料颗粒、制备方法及应用，该塑料颗粒由以下重量份数的原料组成：聚乳酸50‑70份、改性淀粉5‑15份、植物淀粉15‑30份、复合纤维10‑20份、乙烯酮共聚物5‑15份、改性壳聚糖5‑10份、无机纳米复合材料2‑5份、碳酸钙粉4‑8份、硬脂酸2‑6份、好氧颗粒污泥5‑10份、香料3‑6份及添加剂2‑8份。本发明不仅可以有效地降低可降解塑料的制造成本，而且还可以有效地缩短塑料颗粒的降解时间，提高其降解速率，同时，还可以改善可降解塑料的力学性能，可以更好地满足于人们的使用需求。
Description
技术领域
本发明涉及塑料原料技术领域，具体来说，涉及一种可降解塑料颗粒、制备方法及应用。
背景技术
随着塑料制品生产和应用的迅速发展，日益增长的塑料垃圾越来越严重地威胁到人类的生态环境。目前处理废旧塑料的方法，如填埋和焚烧等方法，需要占用较大的处理空间以及大量资金投入，同时也带来环保问题。而随着人们环保意识的增强，解决塑料材料与环保的协调发展问题愈加凸显。可降解塑料是指在生产过程中加入一定量的添加剂，稳定性下降，较容易在自然环境中降解的塑料。可降解塑料的出现，不仅扩大了塑料功能，而且在一定程度上可缓解与环境的矛盾，节约和代替石油资源，有效地消除白色污染，保护环境。
例如专利号CN201410713006.3公开了一种可生物降解发泡材料的制备方法，以玉米纤维和塑胶材料为主要原料，经造粒、脱水冷却、干燥制得可生物降解颗粒，再经密炼、开炼、油压发泡制得可生物降解发泡材料；其主要原料的重量百分数为：玉米纤维60~70%，塑胶材料30~40%，所述塑胶材料包括弹性体、聚丙烯。其改变了传统塑料材料对石油的依赖，可改善塑料和橡胶材料在燃烧过程中易产生有毒、难闻气味的问题，同时，该可生物降解材料具有良好的抗静电、止滑及亲肤性能，降解后对植物和土壤均无不利的影响。
再如专利号CN201510180551.5公开了一种生物降解塑料及其制备方法，包括可完全生物降解塑料、葡萄糖、淀粉、偶联剂、润滑剂；所述可完全生物降解塑料为PHBHHx，淀粉包括玉米淀粉的植物淀粉、改性淀粉；偶联剂为有机铬络合物、硅烷类偶联剂、钛酸酯类偶联剂、铝酸化合物，其通过在生物降解塑料中添加葡萄糖、淀粉，多种材料协同使用来加快生物降解塑料的降解速率，使得降解速率可控。
然而，上述生物降解塑料在应用时由于抗菌性能较差，使得其在制备成公用塑料制品（电话机、浴缸、座便器、玩具、室内装饰材料、冰箱、食品包装袋、塑料容器等）时极易被污染而滋生细菌，且阴暗处还会长霉，极大地影响了可降解塑料颗粒的应用前景，此外，传统的可降解塑料颗粒在长时间的降解过程中容易出现异味或臭味，从而不仅容易给环境造成一定的大气污染，而且还容易给周围生活的人群带来影响，不能很好的满足于人们的使用需求。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中的问题，本发明提出一种可降解塑料颗粒、制备方法及应用，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
为此，本发明采用的具体技术方案如下：
根据本发明的一个方面，提供了一种可降解塑料颗粒，该塑料颗粒由以下重量份数的原料组成：
聚乳酸50-70份、改性淀粉5-15份、植物淀粉15-30份、复合纤维10-20份、乙烯酮共聚物5-15份、改性壳聚糖5-10份、无机纳米复合材料2-5份、碳酸钙粉4-8份、硬脂酸2-6份、好氧颗粒污泥5-10份、香料3-6份及添加剂2-8份。
进一步的，所述植物淀粉包括大豆淀粉和玉米淀粉，且所述大豆淀粉与所述玉米淀粉的质量比为1：1。
进一步的，所述复合纤维包括玻璃纤维、植物纤维、动物纤维中的任意一种或多种的混合物。作为优选地，所述复合纤维为玻璃纤维及植物纤维的混合物。
进一步的，所述乙烯酮共聚物为苯乙烯-甲基乙烯基酮-丙烯共聚物或苯乙烯-甲基乙烯基酮-氯乙烯烯共聚物中的任意一种，优选为苯乙烯-甲基乙烯基酮-氯乙烯烯共聚物，其可以使PP、PVC、PS等塑料具有光降解性，并且可以调节乙烯基酮的含量控制光降解的时间。
进一步的，所述无机纳米复合材料包括改性纳米二氧化钛和纳米二氧化硅，且所述改性纳米二氧化钛和所述纳米二氧化硅的质量比为1：1。
进一步的，所述香料包括香兰素、麦芽酚、甲基麦芽酚、乙基麦芽酚、凉味剂、薄荷提取物中的任意一种或多种的混合物。作为优选地，所述香料为香兰素、甲基麦芽酚及薄荷提取物的混合物。
进一步的，所述添加剂包括固化剂、偶联剂、增塑剂、抗氧化剂及光敏剂，且所述固化剂、所述偶联剂、所述增塑剂、所述抗氧化剂及所述光敏剂的质量比为1：1：1：1：1。
进一步的，所述固化剂为对羟基苯磺酸；
所述光敏剂为苯甲酮或安息香二甲醚中的一种，作为优选地，所述光敏剂为苯甲酮。
所述抗氧化剂包括对苯二酚、二苯胺和对苯二胺中的一种或多种的混合物，作为优选地，所述抗氧化剂为对苯二酚和对苯二胺的混合物；
所述偶联剂包括有机铬络合物、硅烷类偶联剂、钛酸酯类偶联剂和铝酸化合物中的任意一种或多种的混合物；作为优选地，所述偶联剂为有机铬络合物和铝酸化合物的混合物；
所述增塑剂包括聚乙二醇、甘油、柠檬酸三丁酯、乙酰柠檬酸三丁酯和乙酰柠檬酸三辛酯中的任意一种或多种的混合物；作为优选地，所述增塑剂为甘油、乙酰柠檬酸三丁酯和乙酰柠檬酸三辛酯的混合物。
根据本发明的另一个方面，提供了一种可降解塑料颗粒的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
S1、按照预先设定的重量份数称取可降解塑料颗粒的制备原料；
S2、将聚乳酸、改性淀粉、植物淀粉、复合纤维、乙烯酮共聚物、改性壳聚糖及无机纳米复合材料添加至混料机中进行共混，制得主体混合物；
S3、向主体混合物中加入碳酸钙粉、硬脂酸、好氧颗粒污泥、香料及添加剂并混合均匀，制得混合物；
S4、将混合物添加至造粒机中进行造粒，制得可降解塑料颗粒。
其中，所述混料机的共混速度为1500-1800r/min，共混时间为40-60min，所述造粒机的转速为300-450r/m。
根据本发明的又一个方面，提供了一种可降解塑料颗粒在可降解餐具、箱包及塑料膜的应用，且所述可降解塑料颗粒为上述的可降解塑料颗粒。
本发明的有益效果为：
1）通过以聚乳酸、改性淀粉、植物淀粉及复合纤维为基体，配以碳酸钙粉、硬脂酸、好氧污泥颗粒、光敏剂及相应的添加剂共混来实现可降解塑料颗粒的制备，从而不仅可以有效地降低可降解塑料的制造成本，而且还可以有效地缩短塑料颗粒的降解时间，提高其降解速率，同时，还可以改善可降解塑料的力学性能，可以更好地满足于人们的使用需求。
2）通过改性壳聚糖、无机纳米复合材料及香料的使用，不仅可以在改性壳聚糖和无机纳米复合材料的作用下有效地提高可降解塑料颗粒的抗菌性能，而且还可以在香料的作用下有效地降低由可降解塑料颗粒制备而成的塑料产品在长时间降解过程中产生的异味或臭味现象，有效地避免了因异味或臭味给环境或周围生活人群带来的影响，进而可以更好地满足于人们的使用需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的一种可降解塑料颗粒的结构示意图；
图2是实施例1-10与对比例1-5制得的可降解塑料颗粒在30天/60天生物降解率测试结果示意图；
图3是实施例1-10与对比例1-5制得的可降解塑料颗粒拉伸强度测试结果示意图；
图4是实施例1-10与对比例1-5制得的可降解塑料颗粒断裂伸长率测试结果示意图；
图5是实施例1-10与对比例1-5制得的可降解塑料颗粒弯曲强度测试结果示意图；
图6是实施例1-10与对比例1-5制得的可降解塑料颗粒冲击强度测试结果示意图。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图，这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理，配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点，图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
根据本发明的实施例，提供了一种可降解塑料颗粒、制备方法及应用。
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明，如图1-6所示，根据本发明的一个方面，提供了一种可降解塑料颗粒，该塑料颗粒由以下重量份数的原料组成：
聚乳酸50-70份、改性淀粉5-15份、植物淀粉15-30份、复合纤维10-20份、乙烯酮共聚物5-15份、改性壳聚糖5-10份、无机纳米复合材料2-5份、碳酸钙粉4-8份、硬脂酸2-6份、好氧颗粒污泥5-10份、香料3-6份及添加剂2-8份。
其中，所述植物淀粉包括大豆淀粉和玉米淀粉，且所述大豆淀粉与所述玉米淀粉的质量比为1：1。
具体的，所述碳酸钙用于缓慢地与环境水分反应，以增加塑料氧化降解期间与氧气的接触面积，从而缩短塑料的降解时间。硬脂酸包含可自氧化的不饱和基团，它用于促进废塑料制品的初始降解。
所述复合纤维包括玻璃纤维、植物纤维、动物纤维中的任意一种或多种的混合物。
所述乙烯酮共聚物为苯乙烯-甲基乙烯基酮-丙烯共聚物或苯乙烯-甲基乙烯基酮-氯乙烯烯共聚物中的任意一种。
所述无机纳米复合材料包括改性纳米二氧化钛和纳米二氧化硅，且所述改性纳米二氧化钛和所述纳米二氧化硅的质量比为1：1。
具体的，二氧化钛在紫外光照射下可以产生光生电子-空穴对，产生具有强氧化能力的氢氧自由基和超氧自由基，其氧化能力可以降解各种有机物。纳米二氧化钛由于其比表面积大、小尺寸效应，具有比常规二氧化钛更强的光催化活性。在本发明中添加纳米二氧化钛可以借助其光催化作用来促进可降级塑料颗粒的降解，优化塑料的可降解性能。而在实际加工过程中发现，纳米二氧化钛在聚合物中团聚严重，不能很好的分散，因此无法正常发挥其填充作用和光催化活性。由于二氧化钛表面富含羟基，本发明以3-异氰酸丙烯作为表面改性剂，3-异氰酸丙烯与纳米二氧化钛发生缩合反应生成丙烯氨基甲酸酯改性二氧化钛，丙烯氨基甲酸酯改性二氧化钛再在引发剂的作用下发生聚合反应生成聚丙烯氨基甲酸酯改性二氧化钛，使二氧化钛粒子表面由亲水性转变为疏水性，且聚丙烯氨基甲酸酯改性二氧化钛本身也是可降解的。
所述香料包括香兰素、麦芽酚、甲基麦芽酚、乙基麦芽酚、凉味剂、薄荷提取物中的任意一种或多种的混合物。
所述添加剂包括固化剂、偶联剂、增塑剂、抗氧化剂及光敏剂，且所述固化剂、所述偶联剂、所述增塑剂、所述抗氧化剂及所述光敏剂的质量比为1：1：1：1：1。
所述固化剂为对羟基苯磺酸；
所述光敏剂为苯甲酮或安息香二甲醚中的一种；
所述抗氧化剂包括对苯二酚、二苯胺和对苯二胺中的一种或多种的混合物；
所述偶联剂包括有机铬络合物、硅烷类偶联剂、钛酸酯类偶联剂和铝酸化合物中的任意一种或多种的混合物；
所述增塑剂包括聚乙二醇、甘油、柠檬酸三丁酯、乙酰柠檬酸三丁酯和乙酰柠檬酸三辛酯中的任意一种或多种的混合物。
为了方便理解本发明的上述技术方案，以下就本发明在实际过程中的具体实施例进行详细说明。
本发明的以下实施例及对比例中：
聚乳酸PLA、玉米淀粉采购于江苏多上新材料科技有限公司；玻璃纤维、植物纤维、改性壳聚糖、好氧颗粒污泥、薄荷提取物采购于嘉兴圣美新材料科技有限公司；纳米二氧化硅、改性纳米二氧化钛、碳酸钙、对羟基苯磺酸、甘油、甲基丙烯酸氯化铬采购于上海天宏化工有限公司；
纳米二氧化硅的规格为WACKER HDK V15；润滑剂为硬脂酸，规格为1801；光敏剂为安息香二甲醚，CAS号为24650-42-8；玻璃纤维的规格为ECER-2000D-909，植物纤维为竹纤维，好氧颗粒污泥的规格为564，碳酸钙的规格为C105，对羟基苯磺酸的规格为yaner25，甘油的规格为1262；改性壳聚糖的规格为WSH-282，薄荷提取物的规格为WSH2-469，改性纳米二氧化钛的规格为TIN22，有机铬络合物为甲基丙烯酸氯化铬；
乙烯酮共聚物为苯乙烯-甲基乙烯基酮-丙烯共聚物或苯乙烯-甲基乙烯基酮-氯乙烯烯共聚物，而以下实施例及对比例中的乙烯酮共聚物均采用苯乙烯-甲基乙烯基酮-氯乙烯烯共聚物；
以下对两种乙烯酮共聚物的制备方法进行说明：
苯乙烯-甲基乙烯基酮-丙烯共聚物的制备如下：将1L水热反应釜中加入80g去离子水和20g DMSO，再加入0.25g PVA、含有1.62g偶氮二异丁腈的苯乙烯227g和128g甲基乙烯基酮，通入高纯氮气，搅拌下升温至60℃恒温，导入丙烯43g，继续搅拌反应15min后，将产物倒入甲醇中沉淀得到苯乙烯-甲基乙烯基酮-丙烯共聚物，共聚物用甲醇洗涤后真空干燥，产物得率62%，用乌氏粘度计测得其黏均分子量为298000；
苯乙烯-甲基乙烯基酮-氯乙烯烯共聚物的制备如下：将1L水热反应釜中加入80g去离子水和20g DMSO，再加入0.25g PVA、含有1.62g偶氮二异丁腈的苯乙烯227g和128g甲基乙烯基酮，通入高纯氮气，搅拌下升温至60℃恒温，导入氯乙烯70g，继续搅拌反应15min后，将产物倒入甲醇中沉淀得到苯乙烯-甲基乙烯基酮-氯乙烯烯共聚物，共聚物用甲醇洗涤后真空干燥，产物得率61%，用乌氏粘度计测得其黏均分子量为376000。
实施例1
一种可降解塑料颗粒，该塑料颗粒由以下重量份数的原料组成：
聚乳酸50g、改性淀粉5g、大豆淀粉7.5g、玉米淀粉7.5g、玻璃纤维5、植物纤维5g、乙烯酮共聚物5g、改性壳聚糖5g、改性纳米二氧化钛1g、纳米二氧化硅1g、碳酸钙粉4g、硬脂酸2g、好氧颗粒污泥5g、香兰素1g、甲基麦芽酚1g、薄荷提取物1g、对羟基苯磺酸0.4g、有机铬络合物0.4g、甘油0.4g、对苯二酚0.4g及苯甲酮0.4g。
实施例2
一种可降解塑料颗粒，该塑料颗粒由以下重量份数的原料组成：
聚乳酸55g、改性淀粉8g、大豆淀粉10g、玉米淀粉10g、玻璃纤维7g、植物纤维7g、乙烯酮共聚物6g、改性壳聚糖6g、改性纳米二氧化钛1.5g、纳米二氧化硅1.5g、碳酸钙粉6g、硬脂酸4g、好氧颗粒污泥7g、香兰素1g、甲基麦芽酚1g、薄荷提取物1g、对羟基苯磺酸0.6g、有机铬络合物0.6g、甘油0.6g、对苯二酚0.6g及苯甲酮0.6g。
实施例3
一种可降解塑料颗粒，该塑料颗粒由以下重量份数的原料组成：
聚乳酸60g、改性淀粉10g、大豆淀粉10g、玉米淀粉10g、玻璃纤维8g、植物纤维8g、乙烯酮共聚物10g、改性壳聚糖8g、改性纳米二氧化钛1.5g、纳米二氧化硅1.5g、碳酸钙粉6g、硬脂酸4g、好氧颗粒污泥6g、香兰素1.5g、甲基麦芽酚1.5g、薄荷提取物1.5g、对羟基苯磺酸1g、有机铬络合物1g、甘油1g、对苯二酚1g及苯甲酮1g。
实施例4
一种可降解塑料颗粒，该塑料颗粒由以下重量份数的原料组成：
聚乳酸62g、改性淀粉13g、大豆淀粉13g、玉米淀粉13g、玻璃纤维10g、植物纤维10g、乙烯酮共聚物13g、改性壳聚糖10g、改性纳米二氧化钛2g、纳米二氧化硅2g、碳酸钙粉8g、硬脂酸6g、好氧颗粒污泥10g、香兰素2g、甲基麦芽酚2g、薄荷提取物2g、对羟基苯磺酸1.4g、有机铬络合物1.4g、甘油1.4g、对苯二酚1.4g及苯甲酮1.4g。
实施例5
一种可降解塑料颗粒，该塑料颗粒由以下重量份数的原料组成：
聚乳酸70g、改性淀粉15g、大豆淀粉15g、玉米淀粉15g、玻璃纤维10g、植物纤维10g、乙烯酮共聚物15g、改性壳聚糖10g、改性纳米二氧化钛2.5g、纳米二氧化硅2.5g、碳酸钙粉8g、硬脂酸6g、好氧颗粒污泥10g、香兰素2g、甲基麦芽酚2g、薄荷提取物2g、对羟基苯磺酸1.6g、有机铬络合物1.6g、甘油1.6g、对苯二酚1.6g及苯甲酮1.6g。
实施例6
一种可降解塑料颗粒，该塑料颗粒由以下重量份数的原料组成：
聚乳酸50g、改性淀粉5g、大豆淀粉7.5g、玉米淀粉7.5g、玻璃纤维5、动物纤维5g、乙烯酮共聚物5g、改性壳聚糖5g、改性纳米二氧化钛1g、纳米二氧化硅1g、碳酸钙粉4g、硬脂酸2g、好氧颗粒污泥5g、香兰素1g、薄荷提取物1g、对羟基苯磺酸0.4g、有机铬络合物0.4g、甘油0.4g、对苯二酚0.4g及苯甲酮0.4g。
实施例7
一种可降解塑料颗粒，该塑料颗粒由以下重量份数的原料组成：
聚乳酸55g、改性淀粉8g、大豆淀粉10g、玉米淀粉10g、玻璃纤维7g、动物纤维7g、乙烯酮共聚物6g、改性壳聚糖6g、改性纳米二氧化钛1.5g、纳米二氧化硅1.5g、碳酸钙粉6g、硬脂酸4g、好氧颗粒污泥7g、香兰素1g、薄荷提取物1g、对羟基苯磺酸0.6g、有机铬络合物0.6g、甘油0.6g、对苯二酚0.6g及苯甲酮0.6g。
实施例8
一种可降解塑料颗粒，该塑料颗粒由以下重量份数的原料组成：
聚乳酸60g、改性淀粉10g、大豆淀粉10g、玉米淀粉10g、玻璃纤维8g、动物纤维8g、乙烯酮共聚物10g、改性壳聚糖8g、改性纳米二氧化钛1.5g、纳米二氧化硅1.5g、碳酸钙粉6g、硬脂酸4g、好氧颗粒污泥6g、香兰素1.5g、薄荷提取物1.5g、对羟基苯磺酸1g、有机铬络合物1g、甘油1g、对苯二酚1g及苯甲酮1g。
实施例9
一种可降解塑料颗粒，该塑料颗粒由以下重量份数的原料组成：
聚乳酸62g、改性淀粉13g、大豆淀粉13g、玉米淀粉13g、玻璃纤维10g、动物纤维10g、乙烯酮共聚物13g、改性壳聚糖10g、改性纳米二氧化钛2g、纳米二氧化硅2g、碳酸钙粉8g、硬脂酸6g、好氧颗粒污泥10g、香兰素2g、薄荷提取物2g、对羟基苯磺酸1.4g、有机铬络合物1.4g、甘油1.4g、对苯二酚1.4g及苯甲酮1.4g。
实施例10
一种可降解塑料颗粒，该塑料颗粒由以下重量份数的原料组成：
聚乳酸70g、改性淀粉15g、大豆淀粉15g、玉米淀粉15g、玻璃纤维10g、动物纤维10g、乙烯酮共聚物15g、改性壳聚糖10g、改性纳米二氧化钛2.5g、纳米二氧化硅2.5g、碳酸钙粉8g、硬脂酸6g、好氧颗粒污泥10g、香兰素2g、薄荷提取物2g、对羟基苯磺酸1.6g、有机铬络合物1.6g、甘油1.6g、对苯二酚1.6g及苯甲酮1.6g。
应用实施例
为了验证其特性是否达到或具备现有技术的生物降解塑料的降解速率、拉伸强度、弯曲强度及缺口冲击强度，分别对本实施例1-5中的可降解塑料颗粒及市售的对比例1-3中的可降解塑料颗粒进行测试。
对比例1
一种可降解塑料颗粒，由以下重量份数的原料制成：聚乳酸颗粒60份、改性淀粉80份、对苯二甲酸丁二醇酯80份、水50份、甘油10份、润滑剂10份及光敏剂10份。
对比例2
一种可降解塑料颗粒，聚乳酸颗粒55份、改性淀粉65份、对苯二甲酸丁二醇酯75份、水45份、甘油10份、润滑剂10份及光敏剂10份。
对比例3
一种可降解塑料颗粒，聚乳酸颗粒50份、改性淀粉60份、对苯二甲酸丁二醇酯70份、水40份、甘油10份、润滑剂10份及光敏剂10份。
对比例4
一种可降解塑料颗粒，聚乳酸颗粒45份、改性淀粉55份、对苯二甲酸丁二醇酯55份、水35份、甘油5份、润滑剂5份及光敏剂5份。
对比例5
一种可降解塑料颗粒，聚乳酸颗粒40份、改性淀粉50份、对苯二甲酸丁二醇酯50份、水30份、甘油5份、润滑剂5份及光敏剂5份。
试验例
1）降解速率试验
将生物可降解塑料样品材料做成长为65.5mm、宽为20.5mm、高度为2.5mm的条形，采用土埋的方法测定样本材料30天、60天后的质量损失，并计算样品材料的生物降解率。
2）拉伸强度试验
拉伸强度测试用的是ASTM638标准，将生物可降解塑料样品材料做成长度为200mm、宽度为5mm和厚度为4mm的条形，拉伸速度为50mm/min，拉伸过程中，试件一直拉伸，直到拉断为止，记录最大拉伸力和断裂后的长度变化，并计算拉伸强度和断裂伸长率。
3）弯曲强度试验
弯曲强度测试用的是ASTMD790标准，将生物可降解塑料样品材料做成长度为120mm、宽度为13mm和厚度为3.2mm的条形，弯曲速度为2mm/min，弯曲过程中，试件一直弯曲，直到折断为止，计算弯曲强度。
4）缺口冲击强度试验
弯曲强度测试用的是ASTMD256标准，将生物可降解塑料样品材料做成长度为64mm、宽度为12.7mm和厚度为3.2mm的条形，缺ロ剩余宽度为10.12mm，冲击直至缺口断裂为止，计算缺口冲击强度。
试验结果如下表1所示。
表1表示试验测试结果
| 组别 | 30天样品材料的生物降解率（%） | 60天样品材料的生物降解率（%） | 拉伸强度（Mpa） | 断裂伸长率（%） | 弯曲强度（Mpa） | 冲击强度（Mpa） |
| 实施例1 | 30.5 | 72.6 | 14.5 | 155 | 25.5 | 12 |
| 实施例2 | 29.4 | 71.2 | 14.1 | 154 | 25.1 | 11 |
| 实施例3 | 28.6 | 70.3 | 13.6 | 152 | 24.9 | 10 |
| 实施例4 | 27.8 | 69.5 | 13.1 | 150 | 24.3 | 9 |
| 实施例5 | 28.6 | 71.1 | 14.2 | 153 | 25.3 | 11 |
| 实施例6 | 26.6 | 68.7 | 12.6 | 148 | 24.0 | 8 |
| 实施例7 | 26.2 | 68.2 | 12.1 | 146 | 23.6 | 7 |
| 实施例8 | 25.8 | 67.6 | 11.7 | 145 | 23.1 | 6 |
| 实施例9 | 28.2 | 69.5 | 13.5 | 149 | 24.5 | 8 |
| 实施例10 | 24.8 | 66.4 | 11.2 | 143 | 22.6 | 6 |
| 对比例1 | 21.2 | 60.2 | 8.3 | 120 | 18.2 | 3 |
| 对比例2 | 19.6 | 56.8 | 7.8 | 118 | 17.6 | 2 |
| 对比例3 | 20.0 | 58.2 | 8.2 | 119 | 18.0 | 3 |
| 对比例4 | 19.2 | 54.7 | 7.2 | 112 | 17.2 | 2 |
| 对比例5 | 18.4 | 53.2 | 6.6 | 108 | 16.6 | 1 |
从表1中可以看出，采用实施例1-10提供的生物可降解塑料的拉伸强度在11MPa以上，弯曲强度在22 MPa以上，冲击强度在6 MPa以上，断裂伸长率在140％以上，样品材料30天的生物降解率高于24％，样品材料60天的生物降解率高于66％。同时，研究还发现在微生物的作用下，本发明的生物可降解塑料在2-5个月时间内完全降解为低分子化合物，避免环境污染。
通过对比例1-5与实施例1的比较发现，对比例1-5的拉伸强度远低于实施例1，断裂伸长率远低于实施例1，弯曲强度低于实施例1，冲击强度低于实施例1，样品材料30天和60天的生物降解率均低于实施例1，生物可降解塑料的力学性能和生物降解性依赖于原料组分及配比，可见本发明提供的生物可降解塑料具有良好的力学性能和生物降解性能，是一款综合性能较为理想的生物可降解塑料。
根据本发明的另一个方面，提供了一种可降解塑料颗粒的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
S1、按照预先设定的重量份数称取可降解塑料颗粒的制备原料；
S2、将聚乳酸、改性淀粉、植物淀粉、复合纤维、乙烯酮共聚物、改性壳聚糖及无机纳米复合材料添加至混料机中进行共混，制得主体混合物；
S3、向主体混合物中加入碳酸钙粉、硬脂酸、好氧颗粒污泥、香料及添加剂并混合均匀，制得混合物；
S4、将混合物添加至造粒机中进行造粒，制得可降解塑料颗粒。
根据本发明的又一个方面，提供了一种可降解塑料颗粒在可降解餐具、箱包及塑料膜的应用，其中所述可降解塑料颗粒为上述的可降解塑料颗粒。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过以聚乳酸、改性淀粉、植物淀粉及复合纤维为基体，配以碳酸钙粉、硬脂酸、好氧污泥颗粒、光敏剂及相应的添加剂共混来实现可降解塑料颗粒的制备，从而不仅可以有效地降低可降解塑料的制造成本，而且还可以有效地缩短塑料颗粒的降解时间，提高其降解速率，同时，还可以改善可降解塑料的力学性能，可以更好地满足于人们的使用需求。
此外，通过改性壳聚糖、无机纳米复合材料及香料的使用，不仅可以在改性壳聚糖和无机纳米复合材料的作用下有效地提高可降解塑料颗粒的抗菌性能，而且还可以在香料的作用下有效地降低由可降解塑料颗粒制备而成的塑料产品在长时间降解过程中产生的异味或臭味现象，有效地避免了因异味或臭味给环境或周围生活人群带来的影响，进而可以更好地满足于人们的使用需求
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种可降解塑料颗粒，其特征在于，该塑料颗粒由以下重量份数的原料组成：
聚乳酸50-70份、改性淀粉5-15份、植物淀粉15-30份、复合纤维10-20份、乙烯酮共聚物5-15份、改性壳聚糖5-10份、无机纳米复合材料2-5份、碳酸钙粉4-8份、硬脂酸2-6份、好氧颗粒污泥5-10份、香料3-6份及添加剂2-8份。
2.根据权利要求1所述的一种可降解塑料颗粒，其特征在于，所述植物淀粉包括大豆淀粉和玉米淀粉，且所述大豆淀粉与所述玉米淀粉的质量比为1：1。
3.根据权利要求1所述的一种可降解塑料颗粒，其特征在于，所述复合纤维包括玻璃纤维、植物纤维、动物纤维中的任意一种或多种的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种可降解塑料颗粒，其特征在于，所述乙烯酮共聚物为苯乙烯-甲基乙烯基酮-丙烯共聚物或苯乙烯-甲基乙烯基酮-氯乙烯烯共聚物中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种可降解塑料颗粒，其特征在于，所述无机纳米复合材料包括改性纳米二氧化钛和纳米二氧化硅，且所述改性纳米二氧化钛和所述纳米二氧化硅的质量比为1：1。
6.根据权利要求1所述的一种可降解塑料颗粒，其特征在于，所述香料包括香兰素、麦芽酚、甲基麦芽酚、乙基麦芽酚、凉味剂、薄荷提取物中的任意一种或多种的混合物。
7.根据权利要求1所述的一种可降解塑料颗粒，其特征在于，所述添加剂包括固化剂、偶联剂、增塑剂、抗氧化剂及光敏剂，且所述固化剂、所述偶联剂、所述增塑剂、所述抗氧化剂及所述光敏剂的质量比为1：1：1：1：1。
8.根据权利要求7所述的一种可降解塑料颗粒，其特征在于，所述偶联剂包括有机铬络合物、硅烷类偶联剂、钛酸酯类偶联剂和铝酸化合物中的任意一种或多种的混合物；
所述增塑剂包括聚乙二醇、甘油、柠檬酸三丁酯、乙酰柠檬酸三丁酯和乙酰柠檬酸三辛酯中的任意一种或多种的混合物。
9.一种可降解塑料颗粒的制备方法，用于实现权利要求1-8中任意一项所述的可降解塑料颗粒的制备，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：
S1、按照预先设定的重量份数称取可降解塑料颗粒的制备原料；
S2、将聚乳酸、改性淀粉、植物淀粉、复合纤维、乙烯酮共聚物、改性壳聚糖及无机纳米复合材料添加至混料机中进行共混，制得主体混合物；
S3、向主体混合物中加入碳酸钙粉、硬脂酸、好氧颗粒污泥、香料及添加剂并混合均匀，制得混合物；
S4、将混合物添加至造粒机中进行造粒，制得可降解塑料颗粒。
10.一种可降解塑料颗粒在可降解餐具、箱包及塑料膜的应用，其特征在于，所述可降解塑料颗粒为权利要求1-8任意一项所述的可降解塑料颗粒。
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| CN202211284315.4A CN115353723A (zh) | 2022-10-20 | 2022-10-20 | 一种可降解塑料颗粒、制备方法及应用 |
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- 2022-10-20 CN CN202211284315.4A patent/CN115353723A/zh active Pending
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