本發(fā)明涉及一種塑料袋，特別涉及一種高強度易降解聚乙烯塑料袋。

背景技術(shù)：

塑料袋是人們生活的日常用品，一般采用聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等高分子化合物制成，中國每年都要消耗大量的塑料袋。但是由于塑料袋過度使用，且塑料袋的回收價值較低，造成塑料袋的回收工作不到位，造成資源的極大浪費。塑料袋的分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在自然環(huán)境下不易被微生物降解，長期積累下來，丟棄的塑料袋給環(huán)境造成巨大的污染，對人類生存環(huán)境造成了極大的傷害。

目前，中國塑料年產(chǎn)量為300萬噸，消費量在600萬噸以上。全世界塑料年產(chǎn)量為1億噸，如果按每年15%的塑料廢棄量計算，全世界年塑料廢棄量就是1500萬噸，中國的年塑料廢棄量在100萬噸以上，廢棄塑料在垃圾中的比例占到40%，這樣大量的廢棄塑料作為垃圾被埋在地下，無疑給本來就缺乏的可耕種土地帶來更大的壓力。塑料在給人們的生活帶來方便的同時，也給環(huán)境帶來了難以收拾的后患，人們把塑料給環(huán)境帶來的災(zāi)難稱為“白色污染”。塑料袋的確給人們生活帶來了方便，但是這一時的方便卻帶來長久的危害。目前盡管有關(guān)降解塑料的研究和報道較多，但許多具體問題不能解決，可降解塑料袋承重能力低，不能滿足顧客多裝東西和反復(fù)使用的要求，可降解塑料袋的成本較高，耐溫性不好，降解性也不夠好。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種高強度易降解聚乙烯塑料袋，制作成本低，整體強度好，耐溫性能好，在自然環(huán)境中，可快速降解。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種高強度易降解聚乙烯塑料袋，按重量份計，由以下原料制成：

線性低密度聚乙烯100份

改性超高分子量聚乙烯10-15份

聚丙烯酸丁酯接枝納米碳酸鈣25-35份

蘆葦生物炭30-40份

聚乳酸10-15份

馬鈴薯淀粉5-10份

葡萄糖3-6份

木質(zhì)纖維素氣凝膠15-25份

聚乙烯蠟1-2份

硅烷偶聯(lián)劑1-2份。

本發(fā)明針對易降解聚乙烯塑料袋強度不足的缺陷，在原料中加入改性超高分子量聚乙烯，超高分子量聚乙烯具有超強的耐磨性、自潤滑性，強度比較高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、抗老化性能強，在進(jìn)一步改性之后能提高其強度，使得其只需要較少的用量就可以起到很好的增強性能，同時還能提高聚乙烯塑料袋的穩(wěn)定性。

針對易降解聚乙烯塑料袋生產(chǎn)成本高的缺陷，添加蘆葦生物炭，納米碳酸鈣等材料，蘆葦生物炭來源廣泛，制作容易，能極大降低生產(chǎn)成本。

針對聚乙烯塑料袋降解性能不佳的問題，采用蘆葦生物炭、聚乳酸、馬鈴薯淀粉、葡萄糖及木質(zhì)纖維素氣凝膠的組合，由于蘆葦生物炭、木質(zhì)纖維素氣凝膠的存在，能為微生物提供繁殖場所，增加微生物的活性，從而增加土壤環(huán)境中塑料的可降解性能，同時，又能增加土壤中的固碳能力。聚乳酸、馬鈴薯淀粉、木質(zhì)纖維素氣凝膠三者自身的降解性能也好，對環(huán)境友好。木質(zhì)纖維素氣凝膠與蘆葦生物炭均為多孔材料，孔隙互補，更適合微生物繁殖，聚乳酸、馬鈴薯淀粉、葡萄糖可以為微生物繁殖時提供營養(yǎng)源，能加速微生物的繁殖，提高降解速度。木質(zhì)纖維素氣凝膠、蘆葦生物炭還能提高聚乙烯塑料袋的耐溫性能。

作為優(yōu)選，所述改性超高分子量聚乙烯的制備方法如下：

（1）將納米二氧化硅顆粒和鈦酸酯偶聯(lián)劑加入到攪拌釜中，超聲分散20-30min，開啟攪拌，升溫至110-115℃，恒溫攪拌8-10h，真空抽濾得到固體餅狀物，然后將固體餅狀物使用無水乙醇進(jìn)行攪拌沖洗，干燥后得鈦酸酯偶聯(lián)劑改性納米二氧化硅顆粒；

（2）將鈦酸酯偶聯(lián)劑改性納米二氧化硅顆粒分散在石蠟油中，接著加入超高分子量聚乙烯顆粒并使其溶解在石蠟油中，進(jìn)而溶脹并擠壓成絲，得到超高分子量聚乙烯纖維，進(jìn)一步切斷成長度1-3cm的短纖維。

納米二氧化硅顆粒易團聚，納米二氧化硅顆粒與超高分子量聚乙烯結(jié)合能力弱，本發(fā)明通過偶聯(lián)劑改性技術(shù)，將納米二氧化硅顆粒進(jìn)行化學(xué)接枝處理，再將處理后的偶聯(lián)劑改性納米二氧化硅顆粒在超高分子量聚乙烯加工過程中，添加進(jìn)入超高分子量聚乙烯纖維中，存在于纖維表面，在材料復(fù)合過程中可以有效提高超高分子量聚乙烯纖維與其它材料成份之間的結(jié)合強度，從而提高塑料袋的強度。

作為優(yōu)選，所述鈦酸酯偶聯(lián)劑用量為納米二氧化硅顆粒重量的1%。

作為優(yōu)選，所述鈦酸酯偶聯(lián)劑改性納米二氧化硅顆粒的用量為超高分子量聚乙烯顆粒重量的0.8-1.2%。

作為優(yōu)選，所述超高分子量聚乙烯顆粒的用量為石蠟油重量的10-15%。

作為優(yōu)選，所述聚丙烯酸丁酯接枝納米碳酸鈣的制備方法如下：

將質(zhì)量濃度為15-25%的鋁酸酯偶聯(lián)劑無水乙醇溶液與納米碳酸鈣攪拌混合10-30min，超聲處理5-10min，然后再加入質(zhì)量濃度為20-30%的硅烷偶聯(lián)劑無水乙醇溶液混合20-40min，超聲處理5-10min，真空干燥回收乙醇得偶聯(lián)劑改性納米碳酸鈣；

將偶聯(lián)劑改性納米碳酸鈣加入去離子水中，再加入sds，超聲分散30-35min得乳液，將乳液攪拌條件下加熱至60-70℃，通氮氣條件下加入過硫酸銨，待溫度升至78-80℃滴加丙烯酸丁酯單體，滴加完畢后，保溫反應(yīng)3-5小時，過濾，丙酮洗滌，烘干，粉碎。

納米碳酸鈣顆粒極易發(fā)生團聚，一般情況下很難實現(xiàn)初級粒子級別的分散，因而難以體現(xiàn)納米粒子的特殊性能；再者，碳酸鈣的表面親水不親油，具有較高的極性和表面能，與聚乙烯相容性很差。而在納米碳酸鈣顆粒表面接枝聚丙烯酸丁酯鏈，因為聚丙烯酸丁酯與聚乙烯完全相容，是很好的增容劑；同時由于聚丙烯酸丁酯大分子鏈間的空間位阻效應(yīng)，不僅能有效地阻隔納米碳酸鈣顆粒的團聚，同時能夠提高與聚乙烯基體的界面相容性和在介質(zhì)中的分散性，這樣制備得到的塑料袋的力學(xué)性能也得到很大的改善。

作為優(yōu)選，鋁酸酯偶聯(lián)劑的用量為納米碳酸鈣重量的0.5-0.6%，硅烷偶聯(lián)劑的用量為納米碳酸鈣重量的1-1.5%。

作為優(yōu)選，所述偶聯(lián)劑改性納米碳酸鈣的用量為去離子水重量的2-3%，sds的用量為去離子水重量的0.1-0.15%，過硫酸銨的用量為去離子水重量的1-2%，丙烯酸丁酯單體的用量為去離子水重量的8-10%。

作為優(yōu)選，所述蘆葦生物炭制備方法為：將蘆葦莖稈在無氧條件下，400-600℃下低溫裂解3-6小時，冷卻，粉碎，過篩。

作為優(yōu)選，所述蘆葦生物炭經(jīng)前處理后使用，前處理方法為：將蘆葦生物炭加入質(zhì)量濃度為0.8-1%的硝酸溶液中，在超聲條件下50-70℃下處理15-30min，過濾，去離子水清洗，烘干即可。采用本發(fā)明的前處理方法，使蘆葦生物炭表面的親水基團減少，而親油基團增加，使它能更好地同聚乙烯結(jié)合，減少聚乙烯的用量。

本發(fā)明的有益效果是：制作成本低，整體強度好，耐溫性能好，在自然環(huán)境中，可快速降解。

具體實施方式

下面通過具體實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的具體說明。

本發(fā)明中，若非特指，所采用的原料和設(shè)備等均可從市場購得或是本領(lǐng)域常用的。下述實施例中的方法，如無特別說明，均為本領(lǐng)域的常規(guī)方法。

實施例1：

一種高強度易降解聚乙烯塑料袋，按重量份計，由以下原料制成：

線性低密度聚乙烯（市售）100份

改性超高分子量聚乙烯10份

聚丙烯酸丁酯接枝納米碳酸鈣25份

蘆葦生物炭30份

聚乳酸10份

馬鈴薯淀粉5份

葡萄糖3份

木質(zhì)纖維素氣凝膠（市售）25份

聚乙烯蠟1份

硅烷偶聯(lián)劑1份。

所述改性超高分子量聚乙烯的制備方法如下：

（1）將納米二氧化硅顆粒和鈦酸酯偶聯(lián)劑加入到攪拌釜中，鈦酸酯偶聯(lián)劑用量為納米二氧化硅顆粒重量的1%，超聲分散20min，開啟攪拌，升溫至110℃，恒溫攪拌10h，真空抽濾得到固體餅狀物，然后將固體餅狀物使用無水乙醇進(jìn)行攪拌沖洗，干燥后得鈦酸酯偶聯(lián)劑改性納米二氧化硅顆粒；

（2）將鈦酸酯偶聯(lián)劑改性納米二氧化硅顆粒分散在石蠟油中，接著加入超高分子量聚乙烯顆粒并使其溶解在石蠟油中，進(jìn)而溶脹并擠壓成絲，得到超高分子量聚乙烯纖維，進(jìn)一步切斷成長度1-3cm的短纖維。鈦酸酯偶聯(lián)劑改性納米二氧化硅顆粒的用量為超高分子量聚乙烯顆粒重量的0.8%，超高分子量聚乙烯顆粒的用量為石蠟油重量的10%。

所述聚丙烯酸丁酯接枝納米碳酸鈣的制備方法如下：

將質(zhì)量濃度為15%的鋁酸酯偶聯(lián)劑無水乙醇溶液與納米碳酸鈣攪拌混合10min，超聲處理10min，然后再加入質(zhì)量濃度為20%的硅烷偶聯(lián)劑無水乙醇溶液混合20min，超聲處理10min，真空干燥回收乙醇得偶聯(lián)劑改性納米碳酸鈣；鋁酸酯偶聯(lián)劑的用量為納米碳酸鈣重量的0.5%，硅烷偶聯(lián)劑的用量為納米碳酸鈣重量的1%。

將偶聯(lián)劑改性納米碳酸鈣加入去離子水中，再加入sds，超聲分散30min得乳液，將乳液攪拌條件下加熱至60℃，通氮氣條件下加入過硫酸銨，待溫度升至78℃滴加丙烯酸丁酯單體，滴加完畢后，保溫反應(yīng)5小時，過濾，丙酮洗滌，烘干，粉碎。所述偶聯(lián)劑改性納米碳酸鈣的用量為去離子水重量的2%，sds的用量為去離子水重量的0.1%，過硫酸銨的用量為去離子水重量的1%，丙烯酸丁酯單體的用量為去離子水重量的8%。

所述蘆葦生物炭制備方法為：將蘆葦莖稈在無氧條件下，400℃下低溫裂解6小時，冷卻，粉碎，過篩。所述蘆葦生物炭經(jīng)前處理后使用，前處理方法為：將蘆葦生物炭加入質(zhì)量濃度為0.8%的硝酸溶液中，在超聲條件下50℃下處理30min，過濾，去離子水清洗，烘干即可。

實施例2：

一種高強度易降解聚乙烯塑料袋，按重量份計，由以下原料制成：

線性低密度聚乙烯（市售）100份

改性超高分子量聚乙烯15份

聚丙烯酸丁酯接枝納米碳酸鈣35份

蘆葦生物炭40份

聚乳酸15份

馬鈴薯淀粉10份

葡萄糖6份

木質(zhì)纖維素氣凝膠（市售）15份

聚乙烯蠟2份

硅烷偶聯(lián)劑2份。

所述改性超高分子量聚乙烯的制備方法如下：

（1）將納米二氧化硅顆粒和鈦酸酯偶聯(lián)劑加入到攪拌釜中，鈦酸酯偶聯(lián)劑用量為納米二氧化硅顆粒重量的1%，超聲分散30min，開啟攪拌，升溫至115℃，恒溫攪拌8h，真空抽濾得到固體餅狀物，然后將固體餅狀物使用無水乙醇進(jìn)行攪拌沖洗，干燥后得鈦酸酯偶聯(lián)劑改性納米二氧化硅顆粒；

（2）將鈦酸酯偶聯(lián)劑改性納米二氧化硅顆粒分散在石蠟油中，接著加入超高分子量聚乙烯顆粒并使其溶解在石蠟油中，進(jìn)而溶脹并擠壓成絲，得到超高分子量聚乙烯纖維，進(jìn)一步切斷成長度1-3cm的短纖維。鈦酸酯偶聯(lián)劑改性納米二氧化硅顆粒的用量為超高分子量聚乙烯顆粒重量的1.2%，超高分子量聚乙烯顆粒的用量為石蠟油重量的15%。

所述聚丙烯酸丁酯接枝納米碳酸鈣的制備方法如下：

將質(zhì)量濃度為25%的鋁酸酯偶聯(lián)劑無水乙醇溶液與納米碳酸鈣攪拌混合30min，超聲處理5min，然后再加入質(zhì)量濃度為30%的硅烷偶聯(lián)劑無水乙醇溶液混合40min，超聲處理5min，真空干燥回收乙醇得偶聯(lián)劑改性納米碳酸鈣；鋁酸酯偶聯(lián)劑的用量為納米碳酸鈣重量的0.6%，硅烷偶聯(lián)劑的用量為納米碳酸鈣重量的1.5%。

將偶聯(lián)劑改性納米碳酸鈣加入去離子水中，再加入sds，超聲分散35min得乳液，將乳液攪拌條件下加熱至70℃，通氮氣條件下加入過硫酸銨，待溫度升至80℃滴加丙烯酸丁酯單體，滴加完畢后，保溫反應(yīng)3小時，過濾，丙酮洗滌，烘干，粉碎。所述偶聯(lián)劑改性納米碳酸鈣的用量為去離子水重量的3%，sds的用量為去離子水重量的0.15%，過硫酸銨的用量為去離子水重量的2%，丙烯酸丁酯單體的用量為去離子水重量的10%。

所述蘆葦生物炭制備方法為：將蘆葦莖稈在無氧條件下，600℃下低溫裂解3小時，冷卻，粉碎，過篩。所述蘆葦生物炭經(jīng)前處理后使用，前處理方法為：將蘆葦生物炭加入質(zhì)量濃度為1%的硝酸溶液中，在超聲條件下70℃下處理15min，過濾，去離子水清洗，烘干即可。

實施例3：

一種高強度易降解聚乙烯塑料袋，按重量份計，由以下原料制成：

線性低密度聚乙烯（市售）100份

改性超高分子量聚乙烯12份

聚丙烯酸丁酯接枝納米碳酸鈣30份

蘆葦生物炭35份

聚乳酸12份

馬鈴薯淀粉8份

葡萄糖4份

木質(zhì)纖維素氣凝膠（市售）20份

聚乙烯蠟1.5份

硅烷偶聯(lián)劑1.5份。

所述改性超高分子量聚乙烯的制備方法如下：

（1）將納米二氧化硅顆粒和鈦酸酯偶聯(lián)劑加入到攪拌釜中，鈦酸酯偶聯(lián)劑用量為納米二氧化硅顆粒重量的1%，超聲分散25min，開啟攪拌，升溫至112℃，恒溫攪拌9h，真空抽濾得到固體餅狀物，然后將固體餅狀物使用無水乙醇進(jìn)行攪拌沖洗，干燥后得鈦酸酯偶聯(lián)劑改性納米二氧化硅顆粒；

（2）將鈦酸酯偶聯(lián)劑改性納米二氧化硅顆粒分散在石蠟油中，接著加入超高分子量聚乙烯顆粒并使其溶解在石蠟油中，進(jìn)而溶脹并擠壓成絲，得到超高分子量聚乙烯纖維，進(jìn)一步切斷成長度1-3cm的短纖維。鈦酸酯偶聯(lián)劑改性納米二氧化硅顆粒的用量為超高分子量聚乙烯顆粒重量的1%，超高分子量聚乙烯顆粒的用量為石蠟油重量的12%。

所述聚丙烯酸丁酯接枝納米碳酸鈣的制備方法如下：

將質(zhì)量濃度為20%的鋁酸酯偶聯(lián)劑無水乙醇溶液與納米碳酸鈣攪拌混合20min，超聲處理8min，然后再加入質(zhì)量濃度為25%的硅烷偶聯(lián)劑無水乙醇溶液混合30min，超聲處理8min，真空干燥回收乙醇得偶聯(lián)劑改性納米碳酸鈣；鋁酸酯偶聯(lián)劑的用量為納米碳酸鈣重量的0.5%，硅烷偶聯(lián)劑的用量為納米碳酸鈣重量的1.2%。

將偶聯(lián)劑改性納米碳酸鈣加入去離子水中，再加入sds，超聲分散30min得乳液，將乳液攪拌條件下加熱至65℃，通氮氣條件下加入過硫酸銨，待溫度升至80℃滴加丙烯酸丁酯單體，滴加完畢后，保溫反應(yīng)4小時，過濾，丙酮洗滌，烘干，粉碎。所述偶聯(lián)劑改性納米碳酸鈣的用量為去離子水重量的2.5%，sds的用量為去離子水重量的0.1%，過硫酸銨的用量為去離子水重量的1.5%，丙烯酸丁酯單體的用量為去離子水重量的9%。

所述蘆葦生物炭制備方法為：將蘆葦莖稈在無氧條件下，500℃下低溫裂解4小時，冷卻，粉碎，過篩。所述蘆葦生物炭經(jīng)前處理后使用，前處理方法為：將蘆葦生物炭加入質(zhì)量濃度為0.9%的硝酸溶液中，在超聲條件下60℃下處理20min，過濾，去離子水清洗，烘干即可。

本發(fā)明塑料袋的具體制備方法為：先將蘆葦生物炭、聚乳酸、馬鈴薯淀粉、葡萄糖及木質(zhì)纖維素氣凝膠混合均勻，接著加入聚乙烯蠟、硅烷偶聯(lián)劑及聚丙烯酸丁酯接枝納米碳酸鈣混合均勻，最后加入線性低密度聚乙烯粉、改性超高分子量聚乙烯粉混合均勻，將混合好的物料投入密煉機中，密煉后，邊破碎邊冷卻，待破碎到3厘米大小以下碎片，溫度在50℃以下時，再將物料轉(zhuǎn)入雙螺桿擠出機中，熔融塑化，擠出造粒得母粒。最后母粒進(jìn)入塑料袋吹膜機制成塑料袋。

經(jīng)檢測，本發(fā)明的塑料袋拉伸強度（mpa）：橫向，17mpa，縱向，20mpa；斷裂伸長率（%）：橫向，190%，縱向220%。在土壤中掩埋100天左右，質(zhì)量能降低15%左右。由于蘆葦生物炭的生產(chǎn)成本較低，約是聚乙烯成本的二分之一。因此，在加入約30%左右蘆葦生物炭后塑料袋的總的生產(chǎn)存本可下降10%左右。本發(fā)明的塑料袋在溫度85℃左右沒有發(fā)生明顯的軟化變形，也不產(chǎn)生異味。

以上所述的實施例只是本發(fā)明的一種較佳的方案，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，在不超出權(quán)利要求所記載的技術(shù)方案的前提下還有其它的變體及改型。