CN1702110A - 一种利用废旧塑料生产可控光－生物双降解纳米抗菌塑料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可控光—生物双降解纳米抗菌塑料及制备方法，特别是利用废旧塑料将生产可控光、生物双降解、纳米抗菌有机地结合在一起的利用废旧塑料生产可控光—生物双降解纳米抗菌塑料及制备方法。本发明是通过以下技术方案来实现的：一种利用废旧塑料生产可控光—生物双降解纳米抗菌塑料，其特征在于它主要是由下述成分构成：废旧聚乙烯塑料、改性纳米TiO2、改性淀粉、碳酸钙、光敏剂。本发明的优点和效果：本发明以废旧塑料为原料制成了可控光—生物双降解纳米抗菌塑料，解决了废旧塑料污染环境的问题，将废旧塑料进行充分利用避免了资源浪费，并且使生产出的新塑料制品具有抗菌和双降解性。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种可控光-生物双降解纳米抗菌塑料及制备方法，特别是利用废旧塑料将生产可控光、生物双降解、纳米抗菌有机地结合在一起的利用废旧塑料生产可控光-生物双降解纳米抗菌塑料及制备方法。
背景技术
利用废旧塑料生产可控光-生物双降解纳米抗菌塑料是指利用废旧塑料制成的聚乙烯母粒、抗菌母粒、生物降解母粒及光降解母粒四者有机配比结合起来，从而使生产出来的塑料制品具有双降解性与抗菌性。目前国内尚无同类产品。目前抗菌材料中广泛采用的抗菌剂为银系抗菌剂，其杀菌性能虽高但遇光或保存时极易变色，并且从塑料中析出对人体不利。另外，由于银的活泼性，容易发生氧化还原反应引起塑料颜色变黄，而且一般银铜杀菌剂虽然能使细菌失去活性，但细菌杀死后，尸体可释放出有害的组分，如内毒素。这些问题都将给塑料的应用带来不良的影响。在降解方面国内申请号为99100726.3的生物降解塑料母料的制备方法只是通过改性淀粉使其与树脂相容从而使生产出来的塑料制品具有生物降解性。但由于其中淀粉含量高，在使用中难免滋生细菌，对人民的身体健康造成危害。而单纯的具有抗菌性又降低了对其可降解性能的要求。对废旧塑料的回收利用方面，虽然减少了白色污染问题，但是其本身也可能造成污染。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题而提供一种利用废旧塑料生产可控光-生物双降解纳米抗菌塑料及制备方法，本发明对淀粉和纳米TiO2进行了改性，开发了将生物降解、光降解、纳米抗菌有机结合在一起的利用废旧塑料生产出的塑料，解决了废旧塑料污染环境、造成浪费的问题。
为了实现上述目的本发明是这样实现的：所以本发明的目的是提供利用废旧塑料生产可控光-生物双降解纳米抗菌塑料及制备方法。
本发明目的是通过以下技术方案来实现的：一种利用废旧塑料生产可控光-生物双降解纳米抗菌塑料，其特征在于它主要是由下述成分构成：废旧聚乙烯塑料、改性纳米TiO2、改性淀粉、碳酸钙、光敏剂。
所述的利用废旧塑料生产可控光-生物双降解纳米抗菌塑料，它主要由下述成分按重量份数比构成：废旧聚乙烯塑料∶改性纳米TiO2∶改性淀粉∶碳酸钙∶光敏剂＝100～206∶1～34∶10～91∶30～251∶1～40。
所述的利用废旧塑料生产可控光-生物双降解纳米抗菌塑料，它还包括助剂，按重量份数比为：废旧聚乙烯塑料∶改性纳米TiO2∶改性淀粉∶碳酸钙∶光敏剂、助剂＝100～206∶1～34∶10～91∶30～251∶1～40∶2～70。
所述的助剂是由相容剂、抗氧剂构成，它们与废旧聚乙烯塑料的重量份数比为：1～40∶1～30∶100～206。
所述的相容剂为乙烯蜡、硬脂酸、马来酸酐接枝POE、甘油、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA中的一种或几种。
所述的光敏剂可以是二烷基二硫代氨基甲酸铁、硬脂酸铁、二茂铁、硬脂酸锌中的一种或几种。
一种所述的利用废旧塑料生产可控光-生物双降解纳米抗菌塑料的制备方法，它包括下述工艺步骤：
分别取60-80％的废旧聚乙烯塑料、改性淀粉和碳酸钙加入到混合机中进行均匀混合，然后出料加入挤出机中造粒，得淀粉生物降解母粒，备用；
分别取10-20％的废旧聚乙烯塑料、光敏剂放入尼龙袋中，拧紧开口，进行摇晃，摇晃均匀后倒入挤出机中挤出造粒，即得光降解母粒，备用；
分别取10-20％的废旧聚乙烯塑料、改性纳米TiO2，放入尼龙袋中，拧紧开口，进行摇晃，摇晃均匀后倒入挤出机中挤出造粒，即得抗菌母粒，备用；
将上述制备好的淀粉生物降解母粒、光降解母粒和抗菌母粒加入挤出机中造粒即的成品。
所述的改性淀粉是通过下述工艺步骤制备的：先将淀粉放入100～120℃烘箱中，烘1～10小时，再取淀粉100～200份，放入高速混合机，搅拌一会，然后分三次加入10～40份丙烯酸，反应10～90min，加入1～30份偶联剂反应10～60min；再加入1～26份甘油、1～31份尿素、1～37份硬脂酸、1～29份乙烯蜡反应5～60min，出料，放入100～120℃烘箱，即得改性淀粉。
所述的改性纳米TiO2是通过下述工艺步骤制备的：先打开烘箱预热到110～150℃；然后称取100～200份纳米TiO2放入烘箱烘1～12小时，取0.5～35份钛酸酯偶联剂121；把偶联剂倒入圆底烧瓶，再用500～1500ml无水乙醇或丙酮倒入圆底烧瓶；放入超声波清洗器，先用超声波分散10～80分钟；随后，将纳米二氧化钛缓慢加入圆底烧杯，边加边震荡；在50～120℃下用超声波分散1～12小时，边震荡分散边挥发溶剂，等到溶解挥发完全后，在110～150℃的烘箱中干燥1～15小时，即得到改性纳米TiO2。
本发明的优点和效果如下：
本发明以废旧塑料为原料制成了可控光-生物双降解纳米抗菌塑料，解决了废旧塑料污染环境的问题，将废旧塑料进行充分利用避免了资源浪费，并且使生产出的新塑料制品具有抗菌和双降解性。下面通过试验进一步说明本发明的有益效果。
我们在牛肉冻培养基中打孔加入我们的抗菌母粒。并在培养基引入日常细菌，进行抗菌试验。三天后观察培养基中只有2％菌斑。由此可见本发明中的抗菌母粒具有良好的抗菌性能。
三天后发现培养基中生长了98％的酵母菌，黑曲霉菌。而这两种细菌正是生物降解中必不可少的菌种。从而可证明本发明在抗菌性与生物降解性的矛盾中找到了解决的办法。
我们在培养基中引入日常细菌。放入我们用本发明的母粒制成的的塑料膜。分两种试验方法，一种放入普通的培养箱中。另一种放入到装有紫外线灯的培养箱中。十五天后称量塑料膜。我们发现在普通培养箱中的分解率为10％-15％。在装有紫外线灯的培养箱中塑料薄膜分解率为20％-30％。由此可见本发明具有良好的双降解性能。抗菌性和双降解性是本发明拥有的两个突出的效果。
具体实施方式
实施例一
本发明利用废旧塑料生产可控光-生物双降解纳米抗菌塑料，它由下述成分构成：废旧聚乙烯塑料100g、改性纳米TiO2 20g、改性淀粉20g、碳酸钙50g、二茂铁20g、硬脂酸锌10g。
其制备方法包括下述工艺步骤：
分别取废旧聚乙烯塑料80g、改性淀粉20g和碳酸钙50g加入到混合机中进行均匀混合，然后出料加入挤出机中造粒，得淀粉生物降解母粒，备用；
分别取废旧聚乙烯塑料10g、二茂铁20g、硬脂酸锌10g放入尼龙袋中，拧紧开口，进行摇晃，摇晃均匀后倒入挤出机中挤出造粒，即得光降解母粒，备用；
分别取废旧聚乙烯塑料10g、改性纳米TiO2 20g，放入尼龙袋中，拧紧开口，进行摇晃，摇晃均匀后倒入挤出机中挤出造粒，即得抗菌母粒，备用；
将上述置备好的淀粉生物降解母粒、光降解母粒和抗菌母粒加入挤出机中造粒即的成品。
实施例二
本发明利用废旧塑料生产可控光-生物双降解纳米抗菌塑料，它由下述成分构成：废旧聚乙烯塑料200g、改性纳米TiO2 20g、改性淀粉20g、碳酸钙50g、二茂铁20g、硬脂酸锌10g。
其制备方法同实施例一。
实施例三
本发明利用废旧塑料生产可控光-生物双降解纳米抗菌塑料，它由下述成分构成：废旧聚乙烯塑料200g、改性纳米TiO2 1g、改性淀粉10g、碳酸钙30g、二茂铁0.4g、硬脂酸铁0.5g、二烷基二硫代氨基甲酸铁0.1g。
其制备方法同实施例一。
实施例四
本发明利用废旧塑料生产可控光-生物双降解纳米抗菌塑料，它由下述成分构成：废旧聚乙烯塑料100g、改性纳米TiO2 30g、改性淀粉90g、碳酸钙250g、二茂铁40g。
其制备方法同实施例一。
实施例五
本发明利用废旧塑料生产可控光-生物双降解纳米抗菌塑料，它由下述成分构成：废旧聚乙烯塑料150g、改性纳米TiO2 15g、改性淀粉50g、碳酸钙150g、硬脂酸铁20g。
其制备方法同实施例一。
实施例六
本发明利用废旧塑料生产可控光-生物双降解纳米抗菌塑料，它由下述成分构成：
废旧聚乙烯塑料150g、改性纳米TiO2 15g、改性淀粉50g、碳酸钙150g、二茂铁12g、硬脂酸铁10g、马来酸酐接枝POE 10g、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA 10g、乙烯蜡8g、抗氧剂(1010)12g、偶联剂8g。
取废旧聚乙烯塑料100g；改性淀粉50g；碳酸钙150g；及助剂马来酸酐接枝POE 10g、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA 10g，放入高速混合机中反应10～60min即可出料；然后通过挤出机造粒，制得淀粉生物降解母粒，备用；
取废旧聚乙烯塑料30g；硬脂酸铁10g；二茂铁12g；及助剂抗氧剂8g、乙烯蜡5g，放入尼龙袋中，拧紧开口，摇晃均匀后倒入挤出机中造粒，制得光降解母粒，备用；
取废旧聚乙烯塑料20g；纳米TiO2 15g；及助剂抗氧剂4g、乙烯蜡8g、偶联剂3g，放入尼龙袋中，拧紧开口，摇晃均匀后倒入挤出机中造粒，制得抗菌母粒，备用；
将上述制备好的淀粉生物降解母粒、光降解母粒和抗菌母粒加入挤出机中造粒即的成品。
本实施例中所述的改性淀粉是通过下述工艺步骤制备的：先将淀粉放入100～120℃烘箱中，烘1～10小时，再取烘后淀粉100g，放入高速混合机，搅拌一会，然后分三次加入40g丙烯酸，反应10～90min，加入30g偶联剂反应10～60min；再加入26g甘油、31g尿素、37g硬脂酸、29g乙烯蜡反应5～60min，出料，放入100～120℃烘箱，即得改性淀粉。
本实施例所述的改性纳米TiO2是通过下述工艺步骤制备的：先打开烘箱预热到110～150℃；然后称取100g纳米TiO2放入烘箱烘1～12小时，取35g钛酸酯偶联剂121倒入圆底烧瓶，再用500～1500ml无水乙醇或丙酮倒入圆底烧瓶；放入超声波清洗器，先用超声波分散10～80分钟；随后，将纳米二氧化钛缓慢加入圆底烧杯，边加边震荡；在50～120℃下用超声波分散1～12小时，边震荡分散边挥发溶剂，等到溶解挥发完全后，在110～150℃的烘箱中干燥1～15小时，即得到改性纳米TiO2。
实施例七
本发明利用废旧塑料生产可控光-生物双降解纳米抗菌塑料，它由下述成分构成：
废旧聚乙烯塑料200g、改性纳米TiO2 5g、改性淀粉15g、碳酸钙60g、二茂铁5g、硬脂酸锌8g、二烷基二硫代氨基甲酸铁5g、马来酸酐接枝POE 5g、乙烯蜡10g、抗氧剂(1010)20g。
其制备方法包括下述工艺步骤：
取废旧聚乙烯塑料140g；改性淀粉15g；碳酸钙60g；及助剂马来酸酐接枝POE 5g，放入高速混合机中反应10～60min即可出料；然后通过挤出机造粒，制得淀粉生物降解母粒，备用；
取废旧聚乙烯塑料20g；硬脂酸锌8g；二茂铁5g；二烷基二硫代氨基甲酸铁5g；及助剂抗氧剂5g、乙烯蜡4g，放入尼龙袋中，拧紧开口，摇晃均匀后倒入挤出机中造粒，制得光降解母粒，备用；
取废旧聚乙烯塑料40g；纳米TiO2 5g；及助剂抗氧剂15g、乙烯蜡6g，放入尼龙袋中，拧紧开口，摇晃均匀后倒入挤出机中造粒，制得抗菌母粒，备用；
将上述制备好的淀粉生物降解母粒、光降解母粒和抗菌母粒加入挤出机中造粒即的成品。
本实施例中所述的改性淀粉是通过下述工艺步骤制备的：将淀粉放入100～120℃烘箱中，烘1～10小时，再取烘后淀粉200g，放入高速混合机，搅拌一会，然后分三次加入10g或30丙烯酸，反应10～90min，加入1g或15g偶联剂反应10～60min；再加入1g甘油、1g尿素、1g硬脂酸、1g乙烯蜡反应5～60min，出料，放入100～120℃烘箱，即得改性淀粉。
本实施例中改性纳米TiO2是通过下述工艺步骤制备的：先打开烘箱预热到110～150℃；然后称取200g纳米TiO2放入烘箱烘1～12小时，取0.5g或20g钛酸酯偶联剂121倒入圆底烧瓶，再用500～1500ml无水乙醇或丙酮倒入圆底烧瓶；放入超声波清洗器，先用超声波分散10～80分钟；随后，将纳米二氧化钛缓慢加入圆底烧杯，边加边震荡；在50～120℃下用超声波分散1～12小时，边震荡分散边挥发溶剂，等到溶解挥发完全后，在110～150℃的烘箱中干燥1～15小时，即得到改性纳米TiO2。
实施例八
本发明利用废旧塑料生产可控光-生物双降解纳米抗菌塑料，它由下述成分构成：
废旧聚乙烯塑料100g、改性纳米TiO2 34g、改性淀粉91g、碳酸钙251g、二烷基二硫代氨基甲酸铁40g、马来酸酐接枝POE 15g、乙烯蜡25g、抗氧剂(1010)30g。
其制备方法同实施例六。
本实施例所用的改性淀粉是通过下述制备方法制得：在单口瓶中加入水、NaCl和玉米淀粉，搅拌成均匀的淀粉乳，调节PH到2-6，加入混合酸，保持PH值在5-9，在室温下连续反应，直到PH值没有变化，洗涤、干燥，即得改性淀粉。
实施例九
本发明利用废旧塑料生产可控光-生物双降解纳米抗菌塑料，它由下述成分构成：
废旧聚乙烯塑料130g、改性纳米TiO2 18g、改性淀粉40g、碳酸钙100g、二茂铁20g、抗氧剂(1010)2g。
其制备方法同实施例七。
本实施例中所用的改性纳米TiO2是通过下述制备方法制得：在反应釜中加热高沸点醇和活性添加剂并控制在50-100℃，逐渐加入纳米TiO2，并搅拌，反应2-8小时后，抽滤、洗涤、干燥、分级，制得改性纳米TiO2。此为纳米TiO2的常规改性方法。
实施例十
本发明利用废旧塑料生产可控光-生物双降解纳米抗菌塑料，它由下述成分构成：
废旧聚乙烯塑料180g、改性纳米TiO2 25g、改性淀粉80g、碳酸钙160g、二茂铁30g、抗氧剂(1010)24g、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA 10g、乙烯蜡10g。
其制备方法同实施例七。
Claims (9)
1、一种利用废旧塑料生产可控光—生物双降解纳米抗菌塑料，其特征在于它主要是由下述成分构成：废旧聚乙烯塑料、改性纳米TiO2、改性淀粉、碳酸钙、光敏剂。
2、根据权利要求1所述的利用废旧塑料生产可控光—生物双降解纳米抗菌塑料，其特征在于它主要由下述成分按重量份数比构成：
废旧聚乙烯塑料∶改性纳米TiO2∶改性淀粉∶碳酸钙∶光敏剂＝100～206∶1～34∶10～91∶30～251∶1～40。
3、根据权利要求1或2所述的利用废旧塑料生产可控光—生物双降解纳米抗菌塑料，其特征在于它还包括助剂，按重量份数比为：废旧聚乙烯塑料∶改性纳米TiO2∶改性淀粉∶碳酸钙∶光敏剂、助剂＝100～206∶1～34∶10～91∶30～251∶1～40∶2～70。
4、根据权利要求3所述的利用废旧塑料生产可控光—生物双降解纳米抗菌塑料，其特征在于所述的助剂是由相容剂、抗氧剂构成，它们与废旧聚乙烯塑料的重量份数比为：1～40∶1～30∶100～206。
5、根据权利要求4所述的利用废旧塑料生产可控光—生物双降解纳米抗菌塑料，其特征在于所述的相容剂为乙烯蜡、硬脂酸、马来酸酐接枝POE、甘油、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA、偶联剂中的一种或几种。
6、根据权利要求1所述的利用废旧塑料生产可控光—生物双降解纳米抗菌塑料，其特征在于所述的光敏剂可以是二烷基二硫代氨基甲酸铁、硬脂酸铁、二茂铁、硬脂酸锌中的一种或几种。
7、一种权利要求1或2所述的利用废旧塑料生产可控光—生物双降解纳米抗菌塑料的制备方法，它包括下述工艺步骤：
分别取60-80％的废旧聚乙烯塑料、改性淀粉和碳酸钙加入到混合机中进行均匀混合，然后出料加入挤出机中造粒，得淀粉生物降解母粒，备用；
分别取10-20％的废旧聚乙烯塑料、光敏剂放入尼龙袋中，拧紧开口，进行摇晃，摇晃均匀后倒入挤出机中挤出造粒，即得光降解母粒，备用；
分别取10-20％的废旧聚乙烯塑料、改性纳米TiO2，放入尼龙袋中，拧紧开口，进行摇晃，摇晃均匀后倒入挤出机中挤出造粒，即得抗菌母粒，备用；
将上述制备好的淀粉生物降解母粒、光降解母粒和抗菌母粒加入挤出机中造粒即的成品。
8、根据权利要求7所述的利用废旧塑料生产可控光—生物双降解纳米抗菌塑料的制备方法，其特征在于所述的改性淀粉是通过下述工艺步骤制备的：先将淀粉放入100～120℃烘箱中，烘1～10小时，再取淀粉100～200份，放入高速混合机，搅拌一会，然后分三次加入10～40份丙烯酸，反应10～90min，加入1～30份偶联剂反应10～60min；再加入1～26份甘油、1～31份尿素、1～37份硬脂酸、1～29份乙烯蜡反应5～60min，出料，放入100～120℃烘箱，即得改性淀粉。
9、根据权利要求7所述的利用废旧塑料生产可控光—生物双降解纳米抗菌塑料，其特征在于所述的改性纳米TiO2是通过下述工艺步骤制备的：先打开烘箱预热到110～150℃；然后称取100～200份纳米TiO2放入烘箱烘1～12小时，取0.5～35份钛酸酯偶联剂121倒入圆底烧瓶，再用500～1500ml无水乙醇或丙酮倒入圆底烧瓶；放入超声波清洗器，先用超声波分散10～80分钟；随后，将纳米二氧化钛缓慢加入圆底烧杯，边加边震荡；在50～120℃下用超声波分散1～12小时，边震荡分散边挥发溶剂，等到溶解挥发完全后，在110～150℃的烘箱中干燥1～15小时，即得到改性纳米TiO2。
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