專利名稱：一種復(fù)合降解塑料母料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于一次性自降解制品的塑料母粒，該母粒用于加工片材、膜、發(fā)泡材料。
本世紀(jì)以來(lái)，從工程應(yīng)用到日常生活，塑料提供了許多便利，例如強(qiáng)度高、耐磨損、使用方便等，以往，對(duì)塑料的要求側(cè)重于更耐用，惰性，不透氣水耐化學(xué)腐蝕、微生物侵蝕，即防止降解的特征。但是，隨著塑料的大量使用于農(nóng)地膜、包裝膜，由于塑料在自然中難以降解，從而破壞了土壤結(jié)構(gòu)，使野生動(dòng)植物難以生存，因而出現(xiàn)可降解的塑料，該降解塑料要求在一定的使用期具有與其相對(duì)應(yīng)的普通塑料制品一樣的功效，而在規(guī)定期限后，或者在遠(yuǎn)未達(dá)到使用壽命期而被棄廢后，在特定環(huán)境下，其化學(xué)結(jié)構(gòu)能發(fā)生重大變化，而且能迅速自動(dòng)分解而與自然環(huán)境同化，最終降解為二氧化碳、水、生物量。
當(dāng)前開(kāi)發(fā)的降解塑料可分為光降解，生物降解，光、生物雙降解等，光降解塑料是指在太陽(yáng)光作用下，作為塑料主體的聚合物可有序地進(jìn)行分子鏈斷裂而導(dǎo)致其破碎和分解的塑料，但當(dāng)光敏材料失效后，將不再降解。生物降解塑料是在適當(dāng)?shù)淖匀画h(huán)境條件下能夠被微生物(如細(xì)菌、真菌和藻類等)分解的塑料。生物降解塑料一般是淀粉型生物塑料，從原材料價(jià)格，產(chǎn)品的機(jī)械性能，加工工藝，產(chǎn)品的降解特性等角度考慮，人們偏向于使用此類降解塑料，但制品的力學(xué)性能及母粒的添加受淀粉的限制。而光、生物雙降解塑料由于部分光降解產(chǎn)物不能被微生物利用，或者對(duì)微生物有毒性，因此，光、生物雙降解產(chǎn)品不比生物降解產(chǎn)品降解的快，而且由于生物促進(jìn)劑的光屏蔽作用，光降解效果也不盡人意。
本發(fā)明目的是提供一種光和生物能夠協(xié)同進(jìn)行，經(jīng)濟(jì)易行的復(fù)合降解母粒，使用本發(fā)明提供的母粒，易于加工降解制品，降解可控性好，機(jī)械性能優(yōu)越，可根據(jù)解降要求添加母粒，制得相應(yīng)的產(chǎn)品。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下設(shè)計(jì)方案這種復(fù)合降解塑料母料主要由以下組份組成(重量份數(shù))載體樹(shù)脂10-50份改性淀粉10-50份改性碳酸鈣 10-20份光降解母粒 0.1-15份聚乙酸乙二醇酯 10-20份乙烯丙烯酸共聚物10-20份促進(jìn)劑1 0.1-10
所述的改性淀粉組成為淀粉100份脲素1-2份吸水劑 1-4份聚己內(nèi)酯1-2份偶聯(lián)劑 1-2份促進(jìn)劑1#0.1-3份本發(fā)明中以PE及EAA或CPE作為載體樹(shù)脂，可使本發(fā)明提供的母粒使用范圍擴(kuò)大，可根據(jù)需要添加至PE注、拉、吹及PP產(chǎn)品中。
添加改性淀粉使產(chǎn)品具有生物降解性，本改性淀粉具有較好的耐高溫性及力學(xué)性能；加入光降解填充劑CaCO3和活性氧化鈣來(lái)提高光降解性，減少遮光性、粘連性，用后非常易于破碎，且燃燒發(fā)熱量很低，易于處理。對(duì)制品硬度等也有作用；除此以外還加入光降解母粒，可降低PE樹(shù)脂分子量，從而使制品做到充分降解；促進(jìn)劑1，不僅能加強(qiáng)CaCO3、淀粉與樹(shù)脂的偶聯(lián)作用，而且在促進(jìn)劑2號(hào)的作用下，控制分解促進(jìn)劑1號(hào)的作用后，能促使偶聯(lián)劑與CaCO3淀粉、樹(shù)脂的分離，增大制品降解斷面與微生物及外界環(huán)境的接觸，達(dá)到快速、充分降解的目的，促進(jìn)劑2可有效控制降解時(shí)間及母粒的添加量。
上述改性淀粉組成為淀粉100份；脲素或甲酰胺1-10份，吸水劑1-10份、聚己內(nèi)酯1-10份、促進(jìn)劑1#0.1-10份、偶聯(lián)劑1-10份。
脲素或甲酰胺可以破壞淀粉的氫鍵，形成復(fù)合物從而降低淀粉的加工溫度，提高淀粉與PE的相容性，改善加工性能；吸水劑羧甲基化淀粉、藻酸鈉、聚丙酰胺、聚乙烯醇、甲基纖維素、聚丙烯酸鹽等吸水性材料，它在光降解后期，通過(guò)吸水作用協(xié)助生物降解作用；聚己內(nèi)酯為生物活性物質(zhì)，可被青霉素菌降解與多種高分子材料具有相容性，與淀粉形成生物促進(jìn)劑，可提高淀粉耐高溫與樹(shù)脂親合性，有利于微生物作用；偶聯(lián)劑可提高淀粉與PE的親合性，可以在光降解后期導(dǎo)致多種有機(jī)體分離，偶聯(lián)劑有蓖麻油環(huán)氧乙烷縮合物，山梨醇油酸酯，聚氧乙烯醚，蓖麻油聚氧乙烯醚，脂肪酸與環(huán)氧乙烷縮合物，十二烷基磺酸鈉，山梨糖醇酐單月桂酸酯、山梨糖醇酐棕櫚酸酯，山梨糖醇酐硬酯酸酯，山梨糖醇油酸酯；偶聯(lián)劑又是溶于水的表面活性劑，使添加劑由水帶走。
改性CaCO3可以提高共混塑料的機(jī)械性能，其粒度在1微米-2.5微米，最好小于1微米，加入一定量的CaO可用硬脂酸、促進(jìn)劑1#加以改性，其用量為100份CaCO3；氧化鈣10-30份，促進(jìn)劑0.1-10份，硬脂酸1-10份。
光降解母?？捎檬袌?chǎng)上銷售的含三價(jià)鐵鹽的光降解母粒，它以光敏劑、光引發(fā)劑、光氧化劑組成。
促進(jìn)劑1號(hào)為含有表面添加劑，聚丙烯酰胺構(gòu)成的物質(zhì)、市場(chǎng)有售；促進(jìn)劑2為可有效吸收柴外線的2-羥基二苯甲酮光氧化劑，增塑劑DOP、氧化聚乙烯等控制生物降解的、市場(chǎng)有售，促進(jìn)劑1#、2#可用北京降解塑料研室中心提供的促進(jìn)劑1號(hào)、促進(jìn)劑2號(hào)。
本發(fā)明的工藝過(guò)程是改性淀粉、促進(jìn)劑2、改性CaCO3、載體樹(shù)脂、聚乙酸乙二醇酯、EAA，幾種原料低速混合，經(jīng)雙螺桿共混擠出、經(jīng)造粒、吹膜得到產(chǎn)品。
本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)改性淀粉使淀粉自身的親合作用大減弱、提高加工溫度，且通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)更好地與載體樹(shù)脂等物質(zhì)進(jìn)行物理共混化學(xué)接枝，得到產(chǎn)品性能好。從降解角度來(lái)看，組合物的多種成分均為對(duì)微生物降解有益或無(wú)害的材料，例如CaCO3及超強(qiáng)吸水劑等能通過(guò)物理作用，吸收空氣及周圍環(huán)境的水、吸水膨脹，加速材料的破裂，推進(jìn)材料的物理降解。而吸水劑的吸水作用，吸收周圍環(huán)境中的水份及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，有利于微生物的生長(zhǎng)發(fā)育，光降解歷程中聚烯烴降解產(chǎn)生的游離小分子由于CaCO3·CaO等的作用更易被微生物利用，偶聯(lián)劑又是溶于水的表面活性劑，在破碎的產(chǎn)物中通過(guò)水的作用帶走不溶于水的添加劑，使偶聯(lián)劑與淀粉CaCO3、載體樹(shù)脂分離，加速降解過(guò)程，體現(xiàn)本料的生物降解的協(xié)同作用。
實(shí)施例一(1)淀粉預(yù)處理可在通用的高速混合機(jī)內(nèi)進(jìn)行，例如SHR-300高速混合機(jī)中實(shí)現(xiàn)，淀粉加入高速混合機(jī)，在120℃干燥20分鐘，至水份含量為2％左右，淀粉重量為100kg加入脲素2kg及促進(jìn)劑1號(hào)3kg共混10分鐘，加入羧甲基淀粉4kg混合5分鐘，再加入聚己內(nèi)酯2kg(分子量5000-50000)，混合5分鐘，滴加入蓖麻油環(huán)氧乙烷縮合物2kg，混合5分鐘即處理完畢。
(2)CaCO3處理同淀粉的預(yù)處理一樣，在通用的高速混合機(jī)中進(jìn)行。CaCO3100kg加入高速攪拌機(jī)，在80℃時(shí)加入5kg硬酯酸，3kg促進(jìn)劑1號(hào)高速攪拌15分鐘，處理完畢。
(3)共混造粒取上述改性淀粉40kg、改性CaCO320kg，再加聚乙烯15kg、乙烯丙烯酸共聚物5kg，聚乙酸乙二醇酯6kg，光降解母粒8kg，促進(jìn)劑2#3kg。
(4)共混造粒改性淀粉40份CaCO320份光降解母粒 8份促進(jìn)劑2號(hào) 3份PE 15份聚乙酸乙二醇6份EAA 5份在低速混合機(jī)中充分混合，在雙螺桿擠出機(jī)造粒，熔融溫度149℃，熔體壓強(qiáng)2.4MPa，主機(jī)轉(zhuǎn)速150rpm，主機(jī)電流70A。
溫度通常從一區(qū)到十一區(qū)，加工溫度可按以下設(shè)定一區(qū) 二區(qū) 三區(qū) 四區(qū) 五區(qū) 六區(qū) 七區(qū) 八區(qū) 九區(qū) 十區(qū) 十一區(qū)120 130 145 160 180 180 130 100 90 8080將上述母粒用于PE膜的加工。
使用實(shí)例1(標(biāo)準(zhǔn)膜)全部用PE，但PE系高壓與線性高壓PE混合，它們?yōu)?∶3吹膜。
實(shí)例2降介母粒20％,PE80％，但PE系高壓與線性高壓PE混合，它們?yōu)?∶3吹膜。
實(shí)例3降介母粒30％,PE70％，但PE系高壓與線性高壓PE混合，它們?yōu)?∶3吹膜。
實(shí)例4(標(biāo)準(zhǔn)膜)全部用PE，其低壓PE∶線性高壓PE為7∶3。
實(shí)例5降解母粒20％PE80％，全部用PE，其低壓PE∶線性高壓PE為7∶3實(shí)例6降解30％,PE70％，全部用PE，其低壓PE∶線性高壓PE為7∶3。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合降解塑料母料，其特征在于它主要由以下組份組成(重量份數(shù))載體樹(shù)脂 10-50份改性淀粉 10-50份改性碳酸鈣10-20份光降解母粒0.1-15份聚乙酸乙二醇酯10-20份乙烯丙烯酸共聚物 10-20份促進(jìn)劑1 0.1-10
2.按權(quán)利要求1所述的復(fù)合降解塑料母料，其特征在于所述的改性淀粉組成為淀粉100份脲素1-2份吸水劑 1-4份聚己內(nèi)酯1-2份偶聯(lián)劑 1-2份促進(jìn)劑1#0.1-3份
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合降解塑料母料，其特征在于所述的改性碳酸鈣的組成為CaCO3100份，CaO10-30份，硬酯酸1-10份，促進(jìn)劑0.1-10份。
全文摘要
一種復(fù)合降解塑料母料，它主要由以下組分(重量份數(shù))載體樹(shù)脂10—50份、改性淀粉10—50份、改性碳酸鈣10—20份、光降解母粒0.1—15份、聚乙酸乙二醇酯10—20份、乙烯丙烯酸共聚物10—20份、促進(jìn)劑1、0.1—10，本份母粒為一種由化學(xué)促進(jìn)劑誘導(dǎo)控制光、生物降解協(xié)同作用、多種降解過(guò)程同時(shí)發(fā)生的，經(jīng)濟(jì)易行的復(fù)合降解母粒，易于加工降解制品，降解可控性好，機(jī)械性能優(yōu)越，降解充分，徹底加工工藝簡(jiǎn)單、易于操作，適用性廣。
文檔編號(hào)C08L33/08GK1237596SQ9810190
公開(kāi)日1999年12月8日 申請(qǐng)日期1998年5月12日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月12日
發(fā)明者李泰華, 趙慧民, 李剛 申請(qǐng)人:北京降解塑料研究中心