CN1273252A - 无机基料复合降解塑料母料 - Google Patents

Abstract

一种无机基料复合降解塑料母料,是由25—70%的无机复合基料,25—70%的复合聚烯烃及其它助剂组成,其中的无机复合基料中含有60—100%的碳酸钙和其它无机物。本发明的复合降解塑料母料由于采用了碳酸钙等无机物作为降解剂,使得降解母料的加工性能大大提高,而加工成本大幅度降低,成为一种超低成本的可降解塑料母料。

Description

无机基料复合降解塑料母料

本发明涉及一种可降解塑料，特别是一种含有无机基料的复合降解塑料母料。

塑料工业在当今世界上已成为新兴的材料工业，塑料已和钢铁、水泥、木材并列为四大基本材料。随着塑料工业的飞跃发展，在塑料制品应用领域扩大给人民生活带来极大便利的同时，用后丢弃的塑料包装袋、农用薄膜和一次性餐具等给环境带来了严重的污染，被人们称为“白色污染”。为解决这一问题，防止塑料制品的污染，可降解塑料便成为一种新型的塑料品种而问世。可降解塑料按其降解的机理来分，可分为光降解塑料、生物降解塑料和光-生物双降解塑料几种。

光降解塑料(photo degradable plastics)基本分为二类：一类为共聚型光降解塑料，另一类为添加剂型光降解塑料。根据光化学的基本原理，聚烯烃在紫外线辐射条件下比较稳定，纯聚烯烃并不含有吸收紫外线光子的生色团。但是，如果聚烯烃的健上含有羰基 ，羰基具有生色团的作用，吸收阳光中的紫外线后，可以引起健断裂反应，从而引起光致降解，因此，在烯烃类单体中添加少量含羰基的单体，进行共聚反应后，所得到的高分子共聚物就易于产生光降解、被称为光降解塑料。常用的含羰基共聚单体为一氧化碳和酮类，酮类单体中又以甲基乙烯酮(MVK)和甲基异丙烯基酮(MIPK)最为常用。一般地，利用共聚物内一氧化碳或酮类含量的多少，可以控制塑料光降解的速度。

在普通的塑料材料中，添加少量的光敏添加剂，可以更方便地制成可光降解塑料。这些促进光降解的化合物有乙酰丙酮的络合物、芳香酮类、含二苯酮的共聚物、氯化聚乙烯、二硫化氨基甲酸酯、十二烷基丁二酸酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、二茂铁类、卤素化合物等等。通常，促进光降解的添加剂可分为光引发剂和光敏化剂两类，然而，严格区分光引发剂和光敏化剂有一定的困难，许多添加剂同时具有光引发剂和光敏化剂的作用。实际生产应用中，在聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等聚合物中添加酮类、胺类、二茂铁衍生物类等光敏剂，都取得了较好的光降解性。

添加型光降解塑料与共聚型光降解塑料相比，具有成本低，生产工艺简单等优点，因此，有关的研究及成果较多，大规模化的应用试验和推广也较普遍，特别是应用于覆盖地膜，使用效果更好。但是，光降解塑料的降解性能受光线因素制约太大，阳光的充足与否对其的降解速度影响十分显著，而且降解塑料曝光面的降解比较彻底，埋在土壤内的部分则降解很差。另外，光降解塑料的降解诱导期虽然一般可以控制在二个月以上，但是其降解时间的可控性能较差，可控时间偏差较大。

生物降解塑料(Biodegradable plastics)多数是以改性胶状淀粉或颗粒淀粉为添加剂的淀粉填充型生物降解塑料。生物降解塑料受土壤中的真菌、细菌和放线菌等微生物的生物物理作用、生物化学作用及直接的酶作用等作用破坏，产生生物崩坏性降解，使高分子塑料的相对分子质量大大下降，从而达到降解的目的。但是，经生物崩坏性降解后的塑料碎片对于土壤的影响问题，目前还存在着较大的争议。

生物降解塑料的优点是可以延用通用塑料的加工工艺和设备，工艺较为简单。但是，淀粉基的生物降解塑料，无论是从白度、延展性，还是从强度等物理性能指标上，都无法与普通塑料相抗衡，这就是使它的推广应用受到了一定的制约。另外，生物降解塑料不仅原材料的绝对成本较高，而且在机械加工中不能回收再利用的特点也使其的相对成本提高，使得它的综合成本很高，缺乏竞争力。

目前还有进行以植物秸杆、甘蔗渣等为原料的生物降解塑料的研究，但因尚有需攻克的技术难点，距离实际应用还有一段距离。

光-生物双降解塑料(photo-Biodegradable plastics)是结合光和生物的双重降解作用的降解塑料，是当前可降解塑料的主要研究开发方向。

光-生物双降解塑料是淀粉等生物降解剂首先被生物降解，消弱聚合物的基质，使聚合物母体变的疏松，表面体积比增大，接着日光、热、氧等因素引发光敏剂、促氧化剂和生物降解增敏剂的光氧化作用和自氧化作用，导致聚合物的氧化、断裂，使聚合物分子量下降到能被微生物所消化，最终分解为CO₂和H₂O。

光-生物双降解塑料的生产中，生物降解的前处理工艺和设备都比较复杂，其中淀粉的细化和结构水的脱除、温度的控制是工艺关健，产品的质量控制难度较大。由于其设备投资大，工艺复杂，进行市场化、产业化推广有困难，因此限制了它的发展。而且由于细化淀粉成本较高，使得光-生物双降解塑料的生产成本高于普通塑料，也减小了市场竞争力。

本发明的目的是提供一种生产工艺简单、成本低廉、产品理化性能优良的无机基料复合降解塑料母料。

本发明的无机基料复合降解塑料母料是由无机复合基料、复合聚烯烃、偶联助剂和润滑助剂组成，其具体的组成为：

无机复合基料25--70％                 复合聚烯烃  25--70％

偶联助剂  0.1--1.5％                 润滑助剂    1--4％

无机复合基料是由碳酸钙、滑石粉、钛白粉等无机物复合而成。其中，碳酸钙占基料总量的60-100％，滑石粉占基料总量的0-30％，钛白粉占基料总量的0-10％，基料中还可以加入云母粉、叶腊石、石灰石等无机物，其添加量不超过基料总量的10％。

复合聚烯烃是由聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)中的一种或几种复合而成的载体树脂，其中聚乙烯可以选用低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)和线型低密度聚乙烯(LLOPE)等不同型号的材料。

为了增加无机复合基料与复合聚烯烃之间的亲合性，在塑料母料中加入了偶联助剂，偶联助剂通过化学反应或者物理化学作用，使其中的亲无机集团与无机复合基料相结合，亲有机集团与复合聚烯烃缠结或反应，藉此使表面性质悬殊的无机复合基料与复合聚烯烃能够很好地相容。本发明所采用的偶联助剂是钛酸酯类偶联剂或者铝酸类偶联剂，也可以是它们的复合偶联剂，其用量为0.1-1.5％。

在塑料母料中，还添加了1-4％的润滑助剂，以改善其的加工性能。添加的润滑助剂是聚乙烯蜡或者液体石蜡。

本发明无机基料复合降解塑料母料的生产工艺是：首先在高温下将无机复合基料与偶联助剂高速混合，偶联处理，之后在低温条件下加入复合聚烯烃和润滑助剂混炼，并经同向双螺杆挤出机挤出造粒。

本发明的复合降解塑料母料采用以碳酸钙为主的无机复合基料作为降解材料。碳酸钙含有羰基基团，羰基是光增感基团，具有生色团的作用，可以通过吸收紫外光线而引发聚烯烃的裂化反应，导致聚烯烃的键断裂或分解。当高分子量的聚烯烃断裂或分解至分子量小于5000以下时，可以直接被微生物侵蚀、吞噬而发生生物降解作用，最终达到完全复合降解的目的。

本发明以无机复合基料作为降解剂，其添加量最高可以达到70％。由于无机基料的价格远远低于淀粉等其他降解剂的价格，而且无机基料的添加比例高，就使得本发明塑料母料的生产成本大幅度降低，成为一种超低成本的可降解塑料母料，其市场竞争能力大大提高。

由于采用无机复合基料作为降解剂，给可降解塑料母料带来了许多优点，例如母料的白度高，塑料制品的加工性能好，热合性和开口性优良，强度与抗撕裂强度大大提高。这些都是其他可降解塑料所达不到的。

本发明复合降解塑料的生产工艺简单、设备造价低廉，加工后的塑料母料可以回收再利用。制成的可降解塑料制品降解彻底，降解诱导期可控。

以下是本发明的几个具体应用实例。

实施例1：

碳酸钙70％

LLOPE、HDPE、LDPE 25％

钛酸酯、铝酸酯复合偶联剂1％

液体石蜡4％

将碳酸钙与复合偶联剂在110度高速搅混机中偶联处理10min，在低于40度条件下与LLOPE、HDPE、LDPE、液体石蜡冷搅混合，经同向双螺杆挤出机挤出造粒。

该塑料母料可用于生产可降解农用薄膜。

实施例2：

碳酸钙40％

滑石粉10％

钛白粉2％

PS    38％

HDPE  3％

EVA   3％

钛酸酯、铝酸酯复合偶联剂1.5％

聚乙烯蜡2.5％

碳酸钙、滑石粉、钛白粉与复合偶联剂在搅中进行偶联，偶联温度115度，时间10min，再加入PS与HDPE、EVA聚乙烯蜡高搅混合，之后造粒。

该母粒可以作为PS发泡降解塑料母料使用。

Claims (9)

1、无机基料复合降解塑料母料，其特征是该塑料母料的组成为：25-70％的无机复合基料、25-70％的复合聚烯烃、1-4％的润滑助剂和0.1-1.5％的偶联助剂。

2、根据权利要求1所述的无机基料复合降解塑料母料，其特征是所述的无机复合基料包含有60-100％的碳酸钙、0-30％的滑石粉和0-10％的钛白粉。

3、根据权利要求1或2所述的无机基料复合降解塑料母料，其特征是所述的无机复合基料中还可以包含有云母粉、叶腊石和石灰石中的一种或几种，其用量不大于无机复合基料总用量的10％。

4、根据权利要求1所述的无机基料复合降解塑料母料，其特征是所述的复合聚烯烃是聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种或几种组成。

5、根据权利要求4所述的无机基料复合降解塑料母料，其特征是所述的聚乙烯包括有低密度聚乙烯、高密度聚乙烯和线型低密度聚乙烯。

6、根据权利要求1所述的无机基料复合降解塑料母料，其特征是所述的润滑助剂为液体石蜡。

7、根据权利要求1所述的无机基料复合降解塑料母料，其特征是所述的润滑助剂为聚乙烯蜡。

8、根据权利要求1所述的无机基料复合降解塑料母料，其特征是所述的偶联助剂为钛酸酯类偶联剂或铝酸酯类偶联剂。

9、根据权利要求1所述的无机基料复合降解塑料母料，其特征是将无机复合基料与偶联助剂经高温偶联处理后，低温加入其它物质混合，以同向双螺杆挤出机挤出造粒。