專利名稱：利用同一生物基控制共擠復(fù)合薄膜中各層同步降解的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可生物降解的多層共擠復(fù)合薄膜技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種利用同一生物基來控制復(fù)合薄膜中各層同步降解的方法。
背景技術(shù)：
多層共擠復(fù)合薄膜是指由三層或三層以上不同聚合物，采用共擠出吹塑方法、共擠出流延方法或共擠出拉伸方法復(fù)合而成的薄膜。這種薄膜作為塑料包裝材料廣泛用于食品、加工肉類產(chǎn)品、日用品、化妝品、化工產(chǎn)品、農(nóng)藥、軍工產(chǎn)品等等，并且可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的密封軟包裝以及滿足充氣或抽真空、熱成型等各種包 裝功能。在各種環(huán)境下具有高阻濕、阻氧、阻油、保香等各種阻隔性能。另外，這種薄膜還可以作為印刷基材通過凹版、凸版、柔版、膠版等方式印制各種圖案和文字。二十一世紀(jì)是環(huán)保世紀(jì)，環(huán)境保護(hù)問題已成為全球關(guān)注的焦點(diǎn)，也是各行各業(yè)發(fā)展的行為準(zhǔn)則。為適應(yīng)新時(shí)代的要求，塑料包裝材料除了滿足市場對包裝質(zhì)量和數(shù)量等日益提高的要求外，其發(fā)展必然以環(huán)保為主題而展開，其中塑料包裝材料的可降解性就是本行業(yè)技術(shù)開發(fā)的重點(diǎn)之一?？山到馑芰鲜侵冈谳^短的時(shí)間內(nèi)、在自然界條件下能夠自行降解的塑料。目前，可降解塑料分為光降解塑料、生物降解塑料、光生物降解塑料和水降解塑料四大類。在這四大類可降解塑料中，生物降解塑料隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展越來越受到重視，并已成為研究開發(fā)的新一代熱點(diǎn)。生物降解塑料是指在自然界微生物(如細(xì)菌、霉菌和藻類)的作用下，可完全分解為低分子化合物的塑料。自二十世紀(jì)八十年代中期開始，生物降解塑料經(jīng)過多年研究開發(fā)，目前已取得了令人滿意的進(jìn)展。作為最新技術(shù)的代表，美國Bio-Tec環(huán)境有限責(zé)任公司(Bio-Tec Environmental LLC,地址7009 Prospect Ave NE Suite #202 Albuquerque NewMexico 87110 USA,網(wǎng)址www. GoEcoPure. com)研制出一種可以使塑料在被丟棄時(shí)產(chǎn)生生物降解的生物活性添加劑(生物基)。該生物活性添加劑由幾種獨(dú)有的生物活性化合物加入到母料中形成，其商品名為“EcoPure”。只要在塑料中添加“EcoPure”，該塑料即具有可生物降解的性能，唯一的條件是要在微生物豐富的環(huán)境中，例如填埋場或堆肥裝置中才能最大程度地發(fā)揮作用。生物降解過程是從特有的膨脹開始，塑料中的生物活性化合物會(huì)使含碳聚合物更易受到微生物細(xì)菌的侵襲，當(dāng)微生物細(xì)菌吞噬掉生物活性化合物后會(huì)產(chǎn)生酸性物質(zhì)，從而使含碳聚合物基質(zhì)膨脹。當(dāng)膨脹接觸到熱及水分，能夠擴(kuò)張含碳聚合物的分子結(jié)構(gòu)，膨脹在聚合物分子結(jié)構(gòu)中創(chuàng)造空間后，生物活性化合物與母料的結(jié)合體就會(huì)吸引可以代謝和中和聚合物的微生物群。這些微生物群分泌酸液進(jìn)一步剪斷聚合物的分子長鏈，直至聚合物被分解成惰性腐殖質(zhì)、二氧化碳和甲烷。這種生物降解過程可以在有氧環(huán)境下進(jìn)行，也可以在無氧條件下進(jìn)行?？梢栽谟泄庹铡崃考皾穸鹊臈l件下進(jìn)行，也可以在無光照、熱量及濕度的條件下進(jìn)行。與以往研究開發(fā)的生物活性添加劑(生物基)相比，“EcoPure”最具價(jià)值的特點(diǎn)是不僅可應(yīng)用于大多數(shù)含碳鏈的普通商用塑料，比如PE、PET、PP、PS、尼龍、PVC、EVOH、聚碳酸酯等等，而且由于“EcoPure”的添加量少完全不影響塑料原有的機(jī)械性能和加工性能。然而，美國Bio-Tec環(huán)境有限責(zé)任公司提供的生物活性添加劑“EcoPure”盡管可以應(yīng)用于大多數(shù)含碳鏈的普通商用塑料，但對于多層共擠復(fù)合薄膜，由于具有多層復(fù)合結(jié)構(gòu)，而且各層的聚合物不同，會(huì)導(dǎo)致各層材料的生物降解速率不同，最終影響薄膜整體的生物降解效果。據(jù)申請人了解，目前有關(guān)由不同聚合物共擠而成、具有相同降解速率的復(fù)合薄膜的生物降解應(yīng)用技術(shù)還是一個(gè)空白，在國內(nèi)外尚未見相關(guān)報(bào)道。但從市場需求量迅速增加的現(xiàn)狀以及保護(hù)生態(tài)平衡出發(fā)，研究具有可生物降解的多層共擠復(fù)合薄膜已迫在眉睫，其中，如何使多層共擠復(fù)合薄膜中的各層材料在生物降解過程中的降解速率趨于一致是具有現(xiàn)實(shí)意義的重要研究課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種利用同一生物基控制共擠復(fù)合薄膜中各層同步降解的方法，旨在 利用現(xiàn)有生物活性添加劑“EcoPure”對大多數(shù)含碳鏈的普通商用塑料均具有生物降解性能的特點(diǎn)，來解決多層共擠復(fù)合薄膜中的各層材料在生物降解過程中的降解速率趨于一致的問題，從而達(dá)到開發(fā)可生物降解共擠復(fù)合薄膜的目的。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種利用同一生物基控制共擠復(fù)合薄膜中各層同步降解的方法，該方法針對三層或三層以上結(jié)構(gòu)的共擠復(fù)合薄膜，以生物活性添加劑“EcoPure”作為生物基引入共擠復(fù)合薄膜的各層中，使共擠復(fù)合薄膜獲得生物降解性能，其中，共擠復(fù)合薄膜中至少有兩層為不同聚合物，各層聚合物在以下兩類材料限定的范圍中選擇
第一類材料為下列材料中的一種
乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)；
尼龍 6 (PA6)；
尼龍6、尼龍66 二兀共聚物(PA6, 66)；
尼龍6、尼龍10 二元共聚物(PA6，10)；
尼龍6、尼龍12 二元共聚物(PA6，12)；
尼龍6、尼龍66、尼龍12三元共聚物(PA6，66，12)；
聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)；
聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET);
聚苯乙烯(PS)；
聚碳酸酯(PC)；
聚偏二氯乙烯均聚物(PVDC)；
聚偏二氯乙烯共聚物(VC-VDC，或者M(jìn)A-VDC)；
第二類材料為下列材料中的一種，或者一種以上按任意重量比例的混合物
聚丙烯(PP)；
乙烯-丙烯二元共聚物 乙烯-丁烯二元共聚物 乙烯-丙烯-丁烯三元共聚物茂金屬聚丙烯(MPP)；
聚乙烯(PE)；
線性低密度聚乙烯(LLDPE)；
低密度聚乙烯(LDPE)； 中密度聚乙烯(MDPE)；
高密度聚乙烯(HDPE)；
茂金屬線性低密度聚乙烯(MLLDPE)；
乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)；
乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(EEA)；
乙烯-甲基丙烯酸共聚物(EMA)；
乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)；
鈉、鋅金屬離子型乙烯聚合物；
馬來酸酐接枝改性的低密度聚乙烯基聚合物；
馬來酸酐接枝改性的線性低密度聚乙烯基聚合物；
馬來酸酐接枝改性的高密度聚乙烯基聚合物；
馬來酸酐接枝改性的聚丙烯基聚合物；
馬來酸酐接枝改性的乙烯-乙酸乙烯基聚合物；
馬來酸酐接枝改性的乙烯-甲基丙烯酸基聚合物；
其創(chuàng)新在于
在共擠復(fù)合薄膜的結(jié)構(gòu)以及各層聚合物確定的前提下，首先計(jì)算出共擠復(fù)合薄膜各層碳含量之間的重量比例關(guān)系，然后在共擠出制備前的各層聚合物中，以各層碳含量之間的重量比例關(guān)系大小為依據(jù)來確定各層生物基的添加濃度，以此使共擠復(fù)合薄膜的各層降解速率趨于一致；
所述共擠復(fù)合薄膜各層碳含量之間的重量比例關(guān)系計(jì)算方法和步驟如下
第一步，根據(jù)共擠復(fù)合薄膜中各層聚合物的化學(xué)分子式，分別計(jì)算出各層聚合物本身含碳元素的重量百分比，計(jì)算公式為
Z = XXN^-YX 100%式(I)
式(I)中
Z表示某一層聚合物本身含碳元素的重量百分比；
X表不碳原子的原子量；
N表示某一層聚合物化學(xué)分子式中的碳原子數(shù)目；
Y表示某一層聚合物化學(xué)分子式的分子量；
第二步，根據(jù)共擠復(fù)合薄膜的各層厚度以及各層聚合物密度，分別計(jì)算出各層聚合物重量占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比，計(jì)算公式為
Q = U^-VX 100%式(2)
式(2)中
Q表示某一層聚合物重量占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比；
U表示某一層聚合物密度與厚度的乘積；
V表示各層聚合物密度與厚度的乘積之和；第三步，根據(jù)共擠復(fù)合薄膜中各層聚合物本身含碳元素的重量百分比以及各層聚合物重量占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比，分別計(jì)算出共擠復(fù)合薄膜的各層碳含量，計(jì)算公式為
M = QXffXZ式(3)
式(3)中
M表不某一層的碳含量；
Q表示某一層聚合物重量占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比；
W表示共擠復(fù)合薄膜的總重量；
Z表示某一層聚合物本身含碳元素的重量百分比；
從式(3)中可知，由于各層碳含量中共擠復(fù)合薄膜的總重量W為相同數(shù)值，因此共擠復(fù)合薄膜各層碳含量之間的重量比例關(guān)系為
每層聚合物重量占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比與每層聚合物本身含碳元素的重量百分比的乘積之比。上述技術(shù)方案中的有關(guān)內(nèi)容解釋如下 I.上述方案中，所述生物基是指生物活性添加劑“EcoPure”，具體在本發(fā)明背景技術(shù)中有詳細(xì)說明。2.上述方案中，所述各層同步降解的含義是多層共擠復(fù)合薄膜中各層降解的速率
趨于一致。3.上述方案中，所限定的各層聚合物既是多層共擠復(fù)合薄膜常用的樹脂，也是生物活性添加劑“EcoPure”可應(yīng)用的對象。4.上述方案中，添加生物基是以共混方式將生物基均勻分散到共擠出制備前的各層聚合物中。生物基的具體添加量多少與生物降解的速率有關(guān)。對于同種且定量的聚合物來說，生物基的添加量少降解時(shí)間長，添加量多降解時(shí)間短。實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)產(chǎn)品的需要來確定。本發(fā)明工作原理是本發(fā)明利用現(xiàn)有“EcoPure”生物基的生物降解原理，提出了一種控制共擠復(fù)合薄膜中各層同步降解的方法。該方法的核心是在共擠出制備前的各層聚合物中，以各層碳含量之間的重量比例關(guān)系大小為依據(jù)來確定各層生物基的添加濃度，以此使共擠復(fù)合薄膜的各層降解速率趨于一致。從而解決了共擠復(fù)合薄膜因功能和結(jié)構(gòu)變化而導(dǎo)致各層聚合物及厚度變化組合所帶來的各層降解速率不一致的技術(shù)難題。本發(fā)明的理論基礎(chǔ)是根據(jù)共擠復(fù)合薄膜各層聚合物的碳含量之間的重量比例關(guān)系，采用莫諾特(Monod)動(dòng)力學(xué)模型在微生物生長曲線的對數(shù)期和平衡期，細(xì)胞的比生長速率與限制性底物濃度的關(guān)系，確定單位碳含量的生物活性為一常數(shù)來測算生物基在各層聚合物中的相對濃度，通過改變生物基在各層聚合物中的相對濃度獲得降解速率趨于一致的可生物降解共擠出復(fù)合薄膜。莫諾特(Monod)動(dòng)力學(xué)模型用以下公式表示 μ = PniaxXCs+ (Ks + Cs)
式中
μ表示微生物比生長速率，單位S — 1 ; μ _表示微生物最大比生長速率，單位S 一 1 ;Cs表示生物基(限制性底物)材料濃度，單位g/L ；
Ks表示飽和常數(shù)，即當(dāng)μ = 1/2 μ max時(shí)的底物濃度。Monod方程是典型的均衡生長模型，其基本假設(shè)如下
(1)細(xì)胞的生長為均衡式生長，因此描述細(xì)胞生長的唯一變量是細(xì)胞的濃度；
(2)培養(yǎng)基中只有一種基質(zhì)是生長限制性基質(zhì)，而其他組分為過量，不影響細(xì)胞的生
長;
(3)細(xì)胞的生長視為簡單的單一反應(yīng),細(xì)胞得率為一常數(shù)。按照ASTM D5511-11的規(guī)定，塑料生物降解是基于測量總碳?xì)怏w(CO2和CH4)與時(shí)間函數(shù)關(guān)系來評估其生物降解程度。生物降解性百分率由通過測試材料有機(jī)碳轉(zhuǎn)化為氣體(CH4和CO2)比率來確定，生物降解率不包括來自自釋放的有機(jī)碳含量。當(dāng)降解時(shí)間一定時(shí)，樣本中各層聚合物碳含量與生物基濃度成正比，與降解速率成反比。當(dāng)樣本中各層聚合物碳含量相等時(shí)，則降解時(shí)間和降解速率趨于一致。最大理論產(chǎn)氣量(CO2和CH4),即生物降解釋放氣體量是通過測試樣品中的總碳含量得到的。C + 2H2 —CH4C + O2 — CO2
樣本中的每毫摩爾(12mg)有機(jī)碳可以轉(zhuǎn)化成每毫摩爾(12mg) CH4或者C02，或者兩者的混合物。I毫摩爾氣體在標(biāo)準(zhǔn)溫度與壓力下等于22. 4mL。測量CH4和CO2的百分率，換算氣體體積成STP (標(biāo)準(zhǔn)溫度壓力)。生物降解百分率的計(jì)算公式
生物降解百分率={[平均Cg (test) —平均Cg (blank) ]+Ci} X 100%
Cg表示產(chǎn)生CH4和CO2的累積量，單位為g ；
Ci表示測試材料產(chǎn)生的CH4和CO2的理論釋放量，單位為g。共擠出復(fù)合技術(shù)，使得各種功能性聚合物可以沿薄膜厚度方向疊加，從而使共擠復(fù)合薄膜的功能呈現(xiàn)組合性功效。從共擠復(fù)合薄膜來看，影響各層碳含量的因素主要表現(xiàn)在以下方面第一，不同復(fù)合結(jié)構(gòu)中的不同種聚合物所含的碳原子量不同；第二，相同復(fù)合結(jié)構(gòu)中因各層聚合物的厚度不同所含的碳原子量不同；第三，隨功能和需求的變化，復(fù)合結(jié)構(gòu)和各層聚合物的比例(厚度比和重量比)都是變化的，所含的碳原子量也隨之發(fā)生變化。本發(fā)明用降解過程中生成的CO2排放量作為表征材料降解性能的表征方法，在無氧條件下，被厭氧微生物分解并釋放CO2或CH4，通過對CO2或CH4的生成量的測定來表征材料的降解率；在有氧條件下，生物降解率由薄膜所產(chǎn)生的CO2量與其CO2的最大理論放出量的比值來表示。因此，通過共擠復(fù)合薄膜各層聚合物碳含量的計(jì)算可以測算出生物基在各層聚合物中的相對濃度，通過改變生物基在聚合物中的相對濃度使可生物降解共擠復(fù)合薄膜的各層降解速率趨于一致。
本發(fā)明基于以上原理，結(jié)合碳含量是降解速率的函數(shù)，同時(shí)也是生物基濃度的函數(shù)這一關(guān)系，為了實(shí)現(xiàn)共擠復(fù)合薄膜結(jié)構(gòu)中不同聚合物及厚度在相同降解條件下能夠同步降解的目的，以各層碳含量之間的重量比例關(guān)系大小作為平衡各層聚合物生物活性的參數(shù)，使各層不同聚合物的生物活性差異降至最小，通過莫諾特動(dòng)力學(xué)模型調(diào)節(jié)各層聚合物中生物基的濃度計(jì)算出各層聚合物的降解速率，從而較好的解決了共擠復(fù)合薄膜生物降解速率不一致的問題。本發(fā)明的貢獻(xiàn)在于對不同聚合物組成的多層共擠復(fù)合薄膜的生物降解過程和降解速率具有可預(yù)見的控制能力。通過平衡生物基的濃度提供適于最終處置環(huán)境的生物降解率并可保持薄膜在被廢棄之前其產(chǎn)品的外觀、功能和物理機(jī)械性能不變。本發(fā)明方法構(gòu)思巧妙，設(shè)計(jì)合理并富有邏輯性，是本領(lǐng)域技術(shù)的一種新的突破，為多層共擠復(fù)合薄膜的生物降解應(yīng)用提供了一個(gè)科學(xué)、可行的方法和途徑。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述
為了簡化表述現(xiàn)對以下實(shí)施例內(nèi)容作兩點(diǎn)說明 第一，在以下實(shí)施例中直接給出共擠復(fù)合薄膜各層材料重量占共擠復(fù)合薄膜總重量的百分比數(shù)值。該數(shù)值是按照以下方法計(jì)算獲得
根據(jù)共擠復(fù)合薄膜的各層厚度以及各層聚合物密度，計(jì)算各層聚合物重量占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比，計(jì)算公式為
Q = U^-VX 100%
式中
Q表示某一層聚合物重量占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比；
U表示某一層聚合物密度與厚度的乘積；
V表示各層聚合物密度與厚度的乘積之和。第二，在以下實(shí)施例中，聚合物的分子量是在分子式基礎(chǔ)上，按碳元素C的原子量為12. 011，氫兀素H的原子量為I. 0079，氧兀素O的原子量為15. 999,氮兀素N的原子量為14. 0067，氯元素Cl的原子量為35. 453來計(jì)算。實(shí)施例I : 一種三層共擠復(fù)合薄膜 結(jié)構(gòu)表達(dá)式為=B-C-A
式中
B表示第一層，材料為尼龍6 (PA6)，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為21. 2% ；
C表示第二層，材料為馬來酸酐接枝改性的線性低密度聚乙烯基聚合物(TIE)，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為10%;
A表示第三層，材料為低密度聚乙烯(LDPE)，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為68. 8%。本實(shí)施例共擠復(fù)合薄膜為非對稱三層結(jié)構(gòu)PA6/ TIE/ LDPE，其中
PA6 的分子式為-[NH- (CH2) 5-C0]n-
經(jīng)計(jì)算，PA6的分子量為113. 1586，其中碳元素的原子量為72. 0660，因此PA6本身含碳元素的重量百分比為63. 69%οTIE 的分子式為_[CH2-CH2]n-
經(jīng)計(jì)算，TIE的分子量為28. 0536，其中碳元素的原子量為24. 0220，因此TIE本身含碳元素的重量百分比為85. 63%。LDPE 的分子式為_[CH2-CH2]n-
經(jīng)計(jì)算，LDPE的分子量為28. 0536，其中碳元素的原子量為24. 0220，因此LDPE本身含碳元素的重量百分比為85. 63%。由于共擠復(fù)合薄膜各層碳含量之間的重量比例關(guān)系為每層聚合物重量占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比與每層聚合物本身含碳元素的重量百分比的乘積之比。所以本實(shí)施例共擠復(fù)合薄膜三層碳含量之間的重量比例關(guān)系為
B C A = 21. 2%X63. 69% 10%X85. 63% :68. 8%X85. 63% = 13. 50% :8. 56% :58. 91%
如果以每毫摩爾(12mg)有機(jī)碳可以轉(zhuǎn)化成每毫摩爾(12mg) CH4或者C02，或者兩者的混合物計(jì)算
B C A = I. 13 0. 71 4. 91
因此，PA6/ TIE/ LDPE各層引入生物基的濃度比例為I. 13 :0.71 :4. 91，所述引入生物基是指以生物活性添加劑“EcoPure”作為生物基，在共擠出制備前均勻添加到各層聚合物中，從而獲得降解速率趨于一致的可生物降解三層共擠出復(fù)合薄膜。實(shí)施例2 : —種五層共擠復(fù)合薄膜 結(jié)構(gòu)表達(dá)式為=Ai-Ca-Bh-Cb-Aj
式中
Ai和Aj分別表不第一層和第五層,第一層和第五層的材料均為低密度聚乙烯(LDPE),第一層和第五層材料占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比均為38. 25% ；
(；和Cb分別表示第二層和第四層，第二層和第四層的材料均為馬來酸酐接枝改性的線性低密度聚乙烯基聚合物(TIE)，第二層和第四層材料占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比均為8% ；
Bh表示第三層，材料為乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH) (32%PE+68%PVA)，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為7. 5%。本實(shí)施例共擠復(fù)合薄膜為對稱五層結(jié)構(gòu)
LDPE/TIE/EVOH/TIE/LDPE，其中
LDPE 的分子式為-[CH2-CH2]n-
經(jīng)計(jì)算，LDPE的分子量為28. 0536，其中碳元素的原子量為24. 0220，因此LDPE本身含碳元素的重量百分比為85. 63%。TIE 的分子式為_[CH2-CH2]n-
經(jīng)計(jì)算，TIE的分子量為28. 0536，其中碳元素的原子量為24. 0220，因此TIE本身含碳元素的重量百分比為85. 63%。EVOH 的分子式為[CH2CH2]m[CH2CHOH] η
經(jīng)計(jì)算，EVOH的分子量為38. 9329，其中碳元素的原子量為24. 0220，因此EVOH本身含碳元素的重量百分比為61. 70%ο所以本實(shí)施例共擠復(fù)合薄膜五層碳含量之間的重量比例關(guān)系為
Ai Ca Bh Cb Aj = 38. 25%X 85. 63% 8%X85. 63% :7. 5%X61. 70% 8%X85. 63% 38. 25%X85. 63% = 32. 75% :6. 85% :4. 63% :6. 85% :32. 75%
如果以每毫摩爾(12mg)有機(jī)碳可以轉(zhuǎn)化成每毫摩爾(12mg) CH4或者C02，或者兩者的混合物計(jì)算
Ai Ca Bh Cb Aj = 2. 73 0. 57 0. 39 0. 57 :2. 73
因此，LDPE/TIE/EVOH/TIE/LDPE各層引入生物基的濃度比例為2. 73 :0. 57 :0. 39 O.57 2. 73，所述引入生物基是指以生物活性添加劑“EcoPure”作為生物基，在共擠出制備前均勻添加到各層聚合物中，從而獲得降解速率趨于一致的可生物降解三層共擠出復(fù)合薄膜。實(shí)施例3 : —種五層共擠復(fù)合薄膜 結(jié)構(gòu)表達(dá)式為=Ak-Ca-Bh-Cb-A1
式中
Ak表示第一層，材料為尼龍6 (PA6)，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為20% ；(；和Cb分別表示第二層和第四層，第二層和第四層的材料均為馬來酸酐接枝改性的線性低密度聚乙烯基聚合物(TIE)，第二層和第四層材料占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比均為10% ；
Bh表示第三層，材料為乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH) (32%PE+68%PVA)，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為10%;
A1表示第五層，材料均為低密度聚乙烯(LDPE)，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為 50%ο本實(shí)施例共擠復(fù)合薄膜為非對稱五層結(jié)構(gòu)
PA6/TIE/EV0H/TIE/LDPE，其中
PA6 的分子式為-[NH- (CH2) 5-C0]n-
經(jīng)計(jì)算，PA6的分子量為113. 1586，其中碳元素的原子量為72. 0660，因此PA6本身含碳元素的重量百分比為63. 69%οTIE 的分子式為_[CH2-CH2]n-
經(jīng)計(jì)算，TIE的分子量為28. 0536，其中碳元素的原子量為24. 0220，因此TIE本身含碳元素的重量百分比為85. 63%。 EVOH 的分子式為[CH2CH2]m[CH2CHOH] η
經(jīng)計(jì)算，EVOH的分子量為38. 9329，其中碳元素的原子量為24. 0220，因此EVOH本身含碳元素的重量百分比為61. 70%οLDPE 的分子式為_[CH2-CH2]η-
經(jīng)計(jì)算，LDPE的分子量為28. 0536，其中碳元素的原子量為24. 0220，因此LDPE本身含碳元素的重量百分比為85. 63%。所以本實(shí)施例共擠復(fù)合薄膜五層碳含量之間的重量比例關(guān)系為
Ak Ca Bh Cb =A1 = 20%X 63. 69% 10%X 85. 63% 10%X61. 70% 10%X85. 63% 50%X 85. 63% = 12. 74% :8. 56% :6. 17% :8. 56% :42. 81%
如果以每毫摩爾(12mg)有機(jī)碳可以轉(zhuǎn)化成每毫摩爾(12mg) CH4或者C02，或者兩者的混合物計(jì)算
Ak Ca Bh Cb =A1 = I. 06 0. 71 0. 51 0. 71 :3. 57
因此，PA6/TIE/EV0H/TIE/LDPE各層引入生物基的濃度比例為I. 06 :0. 71 :0. 51 :0. 71
3.57，所述引入生物基是指以生物活性添加劑“EcoPure”作為生物基，在共擠出制備前均勻添加到各層聚合物中，從而獲得降解速率趨于一致的可生物降解三層共擠出復(fù)合薄膜。實(shí)施例4 :一種七層共擠復(fù)合薄膜 結(jié)構(gòu)表達(dá)式為=Ak-Ca-Bh-Cb-A1 (a = 3)式中
Ak表示第一層，材料為聚丙烯(PP)，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為12% ；
Ca，a=3表示第二層、第三層和第四層，其中，第二層材料為馬來酸酐接枝改性的聚丙烯基聚合物(TIE)，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為10% ;第三層材料為低密度聚乙烯(LDPE)，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為24% ;第四層材料為乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA) (12%VA+88PE)，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為10%;
Bh表示第五層，材料為聚偏二氯乙烯均聚物(PVDC)，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為10% ；
Cb表示第六層，材料為乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)(12%VA+88PE)，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為10% ；
A1表示第七層，材料為低密度聚乙烯(LDPE)，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為
24%。本實(shí)施例共擠復(fù)合薄膜為非對稱七層結(jié)構(gòu)
PP/ (TIE/LDPE/EVA)/PVDC/EVA/LDPE，其中
PP 的分子式為_ [CH2-CH (CH3) ]n-
經(jīng)計(jì)算，PP的分子量為42. 0804，其中碳元素的原子量為36. 0330，因此PP本身含碳元素的重量百分比為85. 63%。TIE 的單體分子式為-[CH2-CH (CH3) ]n_
經(jīng)計(jì)算，TIE的分子量為42. 0804，其中碳元素的原子量為36. 0330，因此TIE本身含碳元素的重量百分比為85. 63%。LDPE 的分子式為_[CH2-CH2]n-
經(jīng)計(jì)算，LDPE的分子量為28. 0536，其中碳元素的原子量為24. 0220，因此LDPE本身含碳元素的重量百分比為85. 63%。EVA 的分子式為(C2H4) x. (C4H6O2) y
經(jīng)計(jì)算，EVA的分子量為35. 0179，其中碳元素的原子量為26. 9046，因此EVA本身含碳元素的重量百分比為76. 83%。PVDC 的分子式為[CH2-CCl2] η
經(jīng)計(jì)算，PVDC的分子量為96. 9438，其中碳元素的原子量為24. 0220，因此PVDC本身含碳元素的重量百分比為24. 78%ο所以本實(shí)施例共擠復(fù)合薄膜七層碳含量之間的重量比例關(guān)系為
Ak Cal Ca2 Ca3 Bh Cb =A1 = 12%X85. 63% 10%X85. 63% 24%X85. 63% 10%X 76. 83% 10%X 24. 78% 10%X 76. 83% 24%X85. 63% = 10. 28% :8. 56% :20. 55% :7. 68% :2. 48% :7. 68% 20.55%
如果以每毫摩爾(12mg)有機(jī)碳可以轉(zhuǎn)化成每毫摩爾(12mg) CH4或者C02，或者兩者的混合物計(jì)算
Ak Cal Ca2 Ca3 Bh Cb =A1 = 0. 86 :0. 71 :1. 71 :0. 64 :0. 21 :0. 64 :1. 71 因此，PP/(TIE/LDPE/EVA)/PVDC/EVA/LDPE各層引入生物基的濃度比例為O. 86 :0. 71
I.71 :0. 64 :0. 21 :0. 64 :1. 71，所述引入生物基是指以生物活性添加劑“EcoPure”作為生物基，在共擠出制備前均勻添加到各層聚合物中，從而獲得降解速率趨于一致的可生物降解三層共擠出復(fù)合薄膜。實(shí)施例5 : —種七層共擠復(fù)合薄膜 結(jié)構(gòu)表達(dá)式為=Ak-Ca-Bh-Cb-A1 (h = 3)
式中
Ak和A1分別表示第一層和第七層，第一層和第七層材料均為線性低密度聚乙烯(LLDPE)，第一層和第七層材料占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比均為24% ；
Ca和Cb分別表示第二層和第六層，第二層和 第六層材料均為馬來酸酐接枝改性的線性低密度聚乙烯基聚合物(TIE)，第二層和第六層材料占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比均為10% ；
Bh，h=3表示第三層、第四層和第五層，其中，第三層材料為尼龍6 (PA6)，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為12% ;第四層材料為乙烯-乙烯醇共聚物(EV0H)(32%PE+68%PVA)，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為8% ;第五層材料為尼龍6(PA6)，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為12%。本實(shí)施例共擠復(fù)合薄膜為對稱七層結(jié)構(gòu)
LLDPE /TIE/PA6/EV0H/PA6/TIE/LLDPE，其中
LLDPE 的分子式為-[CH2-CH2]n-
經(jīng)計(jì)算，LLDPE的分子量為28. 0536，其中碳元素的原子量為24. 0220，因此LLDPE本身含碳元素的重量百分比為85. 63%。TIE 的分子式為_[CH2-CH2]n-
經(jīng)計(jì)算，TIE的分子量為28. 0536，其中碳元素的原子量為24. 0220，因此TIE本身含碳元素的重量百分比為85. 63%。PA6 的分子式為-[NH- (CH2) 5_C0]n-
經(jīng)計(jì)算，PA6的分子量為113. 1586，其中碳元素的原子量為72. 0660，因此PA6本身含碳元素的重量百分比為63. 69%οEVOH 的分子式為[CH2CH2]m[CH2CHOH] η
經(jīng)計(jì)算，EVOH的分子量為38. 9329，其中碳元素的原子量為24. 0220，因此EVOH本身含碳元素的重量百分比為61. 70%ο所以本實(shí)施例共擠復(fù)合薄膜七層碳含量之間的重量比例關(guān)系為
Ak Ca Bhl Bh2 Bh3 Cb =A1 = 24%X85. 63% 10%X85. 63% 12%X63. 69% 8%X61. 70% 12%X63. 69% 10%X85. 63% 24%X85. 63% = 20. 55% :8. 56% :7. 64% :4. 94% :7. 64% :8. 56% 20.55%
如果以每毫摩爾(12mg)有機(jī)碳可以轉(zhuǎn)化成每毫摩爾(12mg) CH4或者C02，或者兩者的混合物計(jì)算
Ak Ca Bhl Bh2 Bh3 Cb =A1 = I. 71 :0. 71 :0. 64 :0. 41 :0. 64 :0. 71 :1. 71 因此，LLDPE /TIE/PA6/EV0H/PA6/TIE/LLDPE各層引入生物基的濃度比例為1.71
O.71 :0. 64 :0. 41 :0. 64 :0. 71 :1. 71，所述引入生物基是指以生物活性添加劑“EcoPure”作為生物基，在共擠出制備前均勻添加到各層聚合物中，從而獲得降解速率趨于一致的可生物降解三層共擠出復(fù)合薄膜。實(shí)施例6 : —種九層共擠復(fù)合薄膜結(jié)構(gòu)表達(dá)式為=Ak-Ca-Bh-Cb-A1 (a = 3，h = 3)
式中
Ak表不第一層,材料為尼龍6、尼龍66 二兀共聚物(PA6, 66),占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為12% ；
Ca, a = 3表示第二層、第三層和第四層，其中，第二層材料為馬來酸酐接枝改性的線性低密度聚乙烯基聚合物(TIE)，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為8% ;第三層材料為低密度聚乙烯(LDPE)，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為15%;第四層材料為馬來酸酐接枝改性的線性低密度聚乙烯基聚合物(TIE)，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為10% ；
Bh，h = 3表示第五層、第六層和第七層，其中，第五層材料為尼龍6、尼龍12 二元共聚物(PA6，12)，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為10% ;第六層材料為乙烯-乙烯醇共聚 物(EVOH)(32%PE+68%PVA)，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為5% ;第七層為尼龍6、尼龍12 二元共聚物(PA6，12)，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為10% ；
Cb表示第八層，材料為馬來酸酐接枝改性的線性低密度聚乙烯基聚合物(TIE)，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為10% ；
A1表示第九層，材料為低密度聚乙烯(LDPE)，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為
20%。本實(shí)施例共擠復(fù)合薄膜為非對稱九層結(jié)構(gòu)
PA6, 66/TIE/LDPE/TIE/PA6, 12/EV0H/PA6, 12/TIE/LDPE，其中
PA6, 66由85%重量的PA6和15%重量的PA66共聚而成，其中
PA6 的分子式為-[NH- (CH2)5-COJn PA66 的分子式_ [NH (CH2) 6NHC0(CH2) 4C0]n-
經(jīng)計(jì)算，PA6，66的分子量為228. 4342，其中碳元素的原子量為81. 0743，因此PA6，66本身含碳元素的重量百分比為35. 49 %。TIE 的分子式為_[CH2-CH2]n-
經(jīng)計(jì)算，TIE的分子量為28. 0536，其中碳元素的原子量為24. 0220，因此TIE本身含碳元素的重量百分比為85. 63%。LDPE 的分子式為_[CH2-CH2]n-
經(jīng)計(jì)算，LDPE的分子量為28. 0536，其中碳元素的原子量為24. 0220，因此LDPE本身含碳元素的重量百分比為85. 63%。PA6, 12由85%重量的PA6和15%重量的PA12共聚而成，其中
PA6 的分子式為-[NH- (CH2)5-COJn
PA12 的分子式為-[NH (CH2)6NHCO (CH2) 1QC0]n-
經(jīng)計(jì)算，PA6，12的分子量為142. 7565，其中碳元素的原子量為84. 6776，因此PA6，12本身含碳元素的重量百分比為59. 32%。EVOH 的分子式為[CH2CH2]m[CH2CHOH] η
經(jīng)計(jì)算，EVOH的分子量為38. 9329，其中碳元素的原子量為24. 0220，因此EVOH本身含碳元素的重量百分比為61. 70%ο所以本實(shí)施例共擠復(fù)合薄膜九層碳含量之間的重量比例關(guān)系為Ak Cal Ca2 Ca3 Bhl Bh2 Bh3 Cb =A1 = 12%X 35. 49 % 8%X85. 63% 15%X85. 63% 10%X85. 63% 10%X 59. 32% 5%X61. 70% 10%X 59. 32% 10%X85. 63% 20%X 85. 63% =
4.26% 6. 85% 12. 84% :8. 56% :5. 93% :3. 09% :5. 93% :8. 56% :17. 13%
如果以每毫摩爾(12mg)有機(jī)碳可以轉(zhuǎn)化成每毫摩爾(12mg) CH4或者CO2,或者兩者的混合物計(jì)算 Ak Cal Ca2 Ca3 Bhl =Bll2 Bh3 Cb :A]_ = 0. 35 :0. 57 :1. 07 :0. 71 :0. 49 :0. 26 :0. 49 :0. 71
I.43
因此，PA6, 66/TIE/LDPE/TIE/PA6, 12/EV0H/PA6, 12/TIE/LDPE 各層引入生物基的濃度比例為O. 35 0. 57 1. 07 :0. 71 :0. 49 :0. 26 :0. 49 :0. 71 :1. 43，所述引入生物基是指以生物活性添加劑“EcoPure”作為生物基，在共擠出制備前均勻添加到各層聚合物中，從而獲得降解速率趨于一致的可生物降解三層共擠出復(fù)合薄膜。實(shí)施例7 : —種八層共擠復(fù)合薄膜 結(jié)構(gòu)表達(dá)式為=Ak-Ca-Bh-Cb-A1 (a = 3，h = 2)
式中
Ak表示第一層，材料為聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為12% ；
Ca, a = 3表示第二層、第三層和第四層，其中，第二層材料為馬來酸酐接枝改性的線性低密度聚乙烯基聚合物(TIE)，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為10% ;第三層材料為低密度聚乙烯(LDPE)，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為20%;第四層材料為馬來酸酐接枝改性的線性低密度聚乙烯基聚合物(TIE)，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為10% ；
Bh，h = 2表示第五層和第六層，其中，第五層材料為乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)(32%PE+68%PVA)，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為6% ;第六層材料為尼龍6、尼龍66二元共聚物(PA6，66)，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為12% ；
Cb表示第七層，材料為馬來酸酐接枝改性的線性低密度聚乙烯基聚合物(TIE)，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為10% ；
A1表示第八層，材料為低密度聚乙烯(LDPE)，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為
20%。本實(shí)施例共擠復(fù)合薄膜為非對稱八層結(jié)構(gòu)
PBT/TIE/LDPE/TIE/EV0H/PA6, 66/TIE/LDPE，其中
PBT 的單體分子式為[(CH2)400CC6H4C00] η
經(jīng)計(jì)算，PBT的分子量為208. 2118，其中碳元素的原子量為132. 1210，因此PBT本身含碳元素的重量百分比為63. 46%οTIE 的分子式為_[CH2-CH2]η-
經(jīng)計(jì)算，TIE的分子量為28. 0536，其中碳元素的原子量為24. 0220，因此TIE本身含碳元素的重量百分比為85. 63%。LDPE 的分子式為_[CH2-CH2]n-
經(jīng)計(jì)算，LDPE的分子量為28. 0536，其中碳元素的原子量為24. 0220，因此LDPE本身含碳元素的重量百分比為85. 63%。
EVOH 的分子式為[CH2CH2]m[CH2CHOH] η
經(jīng)計(jì)算，EVOH的分子量為38. 9329，其中碳元素的原子量為24. 0220，因此EVOH本身含碳元素的重量百分比為61. 70%οΡΑ6, 66由85%重量的ΡΑ6和15%重量的ΡΑ66共聚而成，其中
ΡΑ6 的分子式為-[NH- (CH2)5-COJn
ΡΑ66 的分子式_ [NH (CH2) 6NHC0(CH2) 4C0]n-
經(jīng)計(jì)算，PA6，66的分子量為228. 4342，其中碳元素的原子量為81. 0743，因此PA6，66本身含碳元素的重量百分比為35. 49 %。所以本實(shí)施例共擠復(fù)合薄膜八層碳含量之間的重量比例關(guān)系為
Ak Cal Ca2 Ca3 Bhl Bh2 Cb =A1 = 12%X 63. 46% 10%X 85. 63% 20%X85. 63% 10%X 85. 63% 6%X61. 70% 12%X 35. 49% 10%X 85. 63% 20%X 85. 63% = 7. 61% :8. 56% 17. 13% 8. 56% 3. 70% :4. 26% :8. 56% :17. 13%
如果以每毫摩爾(12mg)有機(jī)碳可以轉(zhuǎn)化成每毫摩爾(12mg) CH4或者C02，或者兩者的混合物計(jì)算
Ak Cal Ca2 Ca3 Bhl =Bh2 Cb =A1 = 0. 63 :0. 71 :1. 43 :0. 71 :0. 31 :0. 35 :0. 71 :1. 43因此，PBT/TIE/LDPE/TIE/EV0H/PA6, 66/TIE/LDPE各層引入生物基的濃度比例為O. 63 :0.71 :1.43 :0.71 :0.31 :0. 35 :0.71 :1. 43，所述引入生物基是指以生物活性添加劑“EcoPure”作為生物基，在共擠出制備前均勻添加到各層聚合物中，從而獲得降解速率趨于一致的可生物降解三層共擠出復(fù)合薄膜。實(shí)施例8 : 一種i^一層共擠復(fù)合薄膜
結(jié)構(gòu)表達(dá)式為Ak-Ca-Bh-Cb_Ai (a = 3, b = 3, h = 3)
式中
Ak表示第一層，材料為聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為12%。Ca, a = 3表示第二層、第三層和第四層，其中，第二層材料為馬來酸酐接枝改性的線性低密度聚乙烯基聚合物(TIE)，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為8% ;第三層材料為低密度聚乙烯(LDPE)，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為10% ;第四層材料為馬來酸酐接枝改性的線性低密度聚乙烯基聚合物(TIE)，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為8% ；
Bh，h = 3表示第五層、第六層和第七層，其中，第五層材料為尼龍6 (PA6)，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為8% ;第六層材料為乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)(32%PE+68%PVA),占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為5% ;第七層材料為尼龍6 (PA6)，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為8% ；
Cb, b = 3表示第八層、第九層和第十層，其中，第八層材料為馬來酸酐接枝改性的線性低密度聚乙烯基聚合物(TIE)，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為8% ;第九層材料為低密度聚乙烯(LDPE)，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為10% ;第十層材料為乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA) (12%VA+88PE),占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為8% ；
A1表示第十一層，材料為聚丙烯(PP)，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為15%。本實(shí)施例共擠復(fù)合薄膜為非對稱i^一層結(jié)構(gòu)PET/TIE/LDPE/TIE/PA6/EV0H/PA6/TIE/LDPE/EVA/PP，其中
PET 的分子式為[-ch2-ch2ococ6h4co]- 經(jīng)計(jì)算，PET的分子量為176. 1702，其中碳元素的原子量為120. 1100，因此PET本身含碳元素的重量百分比為68. 18%。TIE 的分子式為_[CH2-CH2]n-
經(jīng)計(jì)算，TIE的分子量為28. 0536，其中碳元素的原子量為24. 0220，因此TIE本身含碳元素的重量百分比為85. 63%。LDPE 的分子式為_[CH2-CH2]n-
經(jīng)計(jì)算，LDPE的分子量為28. 0536，其中碳元素的原子量為24. 0220，因此LDPE本身含碳元素的重量百分比為85. 63%。PA6 的分子式為-[NH- (CH2) 5-C0]n_
經(jīng)計(jì)算，PA6的分子量為113. 1586，其中碳元素的原子量為72. 0660，因此PA6本身含碳元素的重量百分比為63. 69%οEVOH 的分子式為[CH2CH2]m[CH2CHOH] η
經(jīng)計(jì)算，EVOH的分子量為38. 9329，其中碳元素的原子量為24. 0220，因此EVOH本身含碳元素的重量百分比為61. 70%οEVA 的分子式為(C2H4) x. (C4H6O2) y
經(jīng)計(jì)算，EVA的分子量為35. 0179，其中碳元素的原子量為26. 9046，因此EVA本身含碳元素的重量百分比為76. 83%。PP 的分子式為_ [CH2-CH (CH3) ]n_
經(jīng)計(jì)算，PP的分子量為42. 0804，其中碳元素的原子量為36. 0330，因此PP本身含碳元素的重量百分比為85. 63%。所以本實(shí)施例共擠復(fù)合薄膜i^一層碳含量之間的重量比例關(guān)系為
Ak Cal Ca2 Ca3 Bhl =Bh2 Bh3 Cbl Cb2 Cb3 =A1 = 12% X 68. 18% 8%X85. 63% 10% X 85. 63% 8%X 85. 63% 8%X 63. 69% 5%X61. 70% 8%X63. 69% 8%X85. 63% 10%X85. 63% 8%X 76. 83% 15%X85. 63% = 8. 18% :6. 85% :8. 56% :6. 85% :5. 09% :3. 09% :5. 09% :6. 85% 8. 56% 6. 15% 12. 84%
如果以每毫摩爾(12mg)有機(jī)碳可以轉(zhuǎn)化成每毫摩爾(12mg) CH4或者C02，或者兩者的混合物計(jì)算
Ak Cal Ca2 Ca3 Bhl Bh2 Bh3 Cbl Cb2 Cb3 A1 = O. 68 O. 57 O. 71 0. 57 O. 42 O. 26 O. 42 0. 57 0. 71 :0. 51 :1. 07
因此，PET/TIE/LDPE/TIE/PA6/EV0H/PA6/TIE/LDPE/EVA/PP 各層引入生物基的濃度比例為 O. 68 0. 57 :0.71 0. 57 0. 42 0. 26 0. 42 0. 57 :0.71 :0.51 :1. 07，所述引入生物基是指以生物活性添加劑“EcoPure”作為生物基，在共擠出制備前均勻添加到各層聚合物中，從而獲得降解速率趨于一致的可生物降解三層共擠出復(fù)合薄膜。實(shí)施例9 :一種十層共擠復(fù)合薄膜
結(jié)構(gòu)表達(dá)式為Ak-Ca-Bh-Cb_Ai (a = 3, b = 2, h = 3)
式中
Ak表示第一層，材料為聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為12% ；
Ca, a = 3表示第二層、第三層和第四層，其中，第二層材料為馬來酸酐接枝改性的線性低密度聚乙烯基聚合物(TIE)，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為8% ;第三層材料為低密度聚乙烯(LDPE)，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為10%;第四層材料為馬來酸酐接枝改性的線性低密度聚乙烯基聚合物(TIE)，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為8% ；
Bh,h = 3表不第五層、第六層和第七層,其中，第五層材料為尼龍6 (PA6),占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為8% ;第六層材料為馬來酸酐接枝改性的線性低密度聚乙烯基聚合物(TIE)，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為8% ;第七層材料為尼龍6(PA6)，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為8% ；
C；，b = 2表示第八層和第九層，其中，第八層材料為馬來酸酐接枝改性的線性低密度聚乙烯基聚合物(TIE)，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為8% ;第九層材料為高密度聚乙烯(HDPE)，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為10% ；
A1表示第十層，材料為茂金屬聚丙烯(MPP)，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為
15%。本實(shí)施例共擠復(fù)合薄膜為非對稱十層結(jié)構(gòu) PET/TIE/LDPE/TIE/PA6/TIE/PA6/TIE/HDPE/MPP，其中
PET 的分子式為[-ch2-ch2ococ6h4co]-
經(jīng)計(jì)算，PET的分子量為176. 1702，其中碳元素的原子量為120. 1100，因此PET本身含碳元素的重量百分比為68. 18%。TIE 的分子式為_[CH2-CH2]n-
經(jīng)計(jì)算，TIE的分子量為28. 0536，其中碳元素的原子量為24. 0220，因此TIE本身含碳元素的重量百分比為85. 63%。LDPE 的分子式為_[CH2-CH2]n-
經(jīng)計(jì)算，LDPE的分子量為28. 0536，其中碳元素的原子量為24. 0220，因此LDPE本身含碳元素的重量百分比為85. 63%。PA6 的分子式為-[NH- (CH2) 5_C0]n-
經(jīng)計(jì)算，PA6的分子量為113. 1586，其中碳元素的原子量為72. 0660，因此PA6本身含碳元素的重量百分比為63. 69%οHDPE 的分子式為_[CH2-CH2]n-
經(jīng)計(jì)算，HDPE的分子量為28. 0536，其中碳元素的原子量為24. 0220，因此HDPE本身含碳元素的重量百分比為85. 63%。MPP 的分子式為_ [CH2-CH (CH3) ] n_
經(jīng)計(jì)算，MPP的分子量為42. 0804，其中碳元素的原子量為36. 0330，因此MPP本身含碳元素的重量百分比為85. 63%。
所以本實(shí)施例共擠復(fù)合薄膜十層碳含量之間的重量比例關(guān)系為
Ak Cal Ca2 Ca3 Bhl Bh2 Bh3 Cbl Cb2 =A1 = 12%X 68. 18% 8%X85. 63% 10%X 85. 63% 8%X 85. 63% 8%X 63. 69% 8%X85. 63% 8%X63. 69% 8%X85. 63% 10%X85. 63% 15%X85. 63% = 8. 18% :6. 85% :8. 56% :6. 85% :5. 09% :6. 85% :5. 09% :6. 85% :8. 56% :12. 84%如果以每毫摩爾(12mg)有機(jī)碳可以轉(zhuǎn)化成每毫摩爾(12mg) CH4或者CO2,或者兩者的混合物計(jì)算
Ak Cal Ca2 Ca3 Bhl Bh2 Bh3 Cbl Cb2 :Ai = 0. 68 :0. 57 :0. 71 :0. 57 :0. 42 :0. 57 :0. 42 0. 57 0. 71 1. 07
因此，PET/TIE/LDPE/TIE/PA6/TIE/PA6/TIE/HDPE/MPP各層引入生物基的濃度比例為O. 68 :0. 57 :0. 71 :0. 57 :0. 42 :0. 57 :0. 42 :0. 57 :0. 71 :1. 07，所述引入生物基是指以生物活性添加劑“EcoPure”作為生物基，在共擠出制備前均勻添加到各層聚合物中，從而獲得降解速率趨于一致的可生物降解三層共擠出復(fù)合薄膜。實(shí)施例10 : —種三層共擠復(fù)合薄膜 結(jié)構(gòu)表達(dá)式為Ak -C-A1 式中
Ak表示第一層，材料為聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為10% ；
C表示第二層，材料為馬來酸酐接枝改性的線性低密度聚乙烯基聚合物(TIE)，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為15%;
A1表示第三層，材料由80%重量的低密度聚乙烯(LDPE)和20%重量的乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)混合形成，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為75%。本實(shí)施例共擠復(fù)合薄膜為非對稱三層結(jié)構(gòu)
PET/TIE/ (80%LDPE+209i)EVA)，其中
PET 的分子式為[-ch2-ch2ococ6h4co]-
經(jīng)計(jì)算，PET的分子量為176. 1702，其中碳元素的原子量為120. 1100，因此PET本身含碳元素的重量百分比為68. 18%。TIE 的分子式為_[CH2-CH2]n-
經(jīng)計(jì)算，TIE的分子量為28. 0536，其中碳元素的原子量為24. 0220，因此TIE本身含碳元素的重量百分比為85. 63%。LDPE 的分子式為_[CH2-CH2]n-
經(jīng)計(jì)算，LDPE的分子量為28. 0536，其中碳元素的原子量為24. 0220，因此LDPE本身含碳元素的重量百分比為85. 63%。EVA 的分子式為(C2H4) x. (C4H6O2) y
經(jīng)計(jì)算，EVA的分子量為35. 0179，其中碳元素的原子量為26. 9046，因此EVA本身含碳元素的重量百分比為76. 83%。所以本實(shí)施例共擠復(fù)合薄膜三層碳含量之間的重量比例關(guān)系為
Ak C =A1 = 10%X 68. 18% 15%X 85. 63% :75%X (80%X 85. 63%+20%X76. 83%)= 6. 82% 12. 84% 83. 87%
如果以每毫摩爾(12mg)有機(jī)碳可以轉(zhuǎn)化成每毫摩爾(12mg) CH4或者C02，或者兩者的混合物計(jì)算
Ak C =A1 = O. 57 1. 07 :6. 99
因此，PET/TIE/ (80%LDPE+20%EVA)各層引入生物基的濃度比例為O. 57 :1. 07 :6. 99，所述引入生物基是指以生物活性添加劑“EcoPure”作為生物基，在共擠出制備前均勻添加到各層聚合物中，從而獲得降解速率趨于一致的可生物降解三層共擠出復(fù)合薄膜。實(shí)施例11 : 一種五層共擠復(fù)合薄膜 結(jié)構(gòu)表達(dá)式為=Ak-Ca-Bh-Cb-A1
式中
Ak表不第一層,材料為尼龍6 (PA6),占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為25% ；
Ca表示第二層，材料由25%重量的馬來酸酐接枝改 性的線性低密度聚乙烯基聚合物(TIE)和75%重的低密度聚乙烯(LDPE)混合形成，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為10% ；
Bh表示第三層，材料為低密度聚乙烯(LDPE)，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為
30% ；
Cb表示第四層，材料由25%重量的馬來酸酐接枝改性的線性低密度聚乙烯基聚合物(TIE)和75%重量的低密度聚乙烯(LDPE)混合形成，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為 10% ；
A1表示第五層，材料為尼龍6 (PA6)，占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比為25%。本實(shí)施例共擠復(fù)合薄膜為對稱五層結(jié)構(gòu)
PA6/ (25%TIE+75%LDPE) /LDPE/ (25%TIE+75%LDPE)/PA6，其中
PA6 的分子式為-[NH- (CH2)5-COJn-
經(jīng)計(jì)算，PA6的分子量為113. 1586，其中碳元素的原子量為72. 0660，因此PA6本身含碳元素的重量百分比為63. 69%οTIE 的分子式為_[CH2-CH2]n-
經(jīng)計(jì)算，TIE的分子量為28. 0536，其中碳元素的原子量為24. 0220，因此TIE本身含碳元素的重量百分比為85. 63%。LDPE 的分子式為_[CH2-CH2]n-
經(jīng)計(jì)算，LDPE的分子量為28. 0536，其中碳元素的原子量為24. 0220，因此LDPE本身含碳元素的重量百分比為85. 63%。所以本實(shí)施例共擠復(fù)合薄膜五層碳含量之間的重量比例關(guān)系為
Ak Ca Bh Cb =A1 = 25%X 63. 69% 10%X (25%X 85. 63%+75%X85. 63%) 30%X 85. 63% 10%X(25%X85. 63%+75%X85. 63%)25%X63. 69% = 15. 92% :8. 56% :25. 69% :8. 56% :15. 92%如果以每毫摩爾(12mg)有機(jī)碳可以轉(zhuǎn)化成每毫摩爾(12mg) CH4或者C02，或者兩者的混合物計(jì)算
Ak Ca Bh Cb =A1 = I. 33 0. 71 :2. 14 :0. 71 :1. 33
因此,PA6/ (25%TIE+75%LDPE)/LDPE/ (25%TIE+75%LDPE)/PA6 各層引入生物基的濃度比例為I. 33 :0. 71 :2. 14 :0. 71 :1. 33，所述引入生物基是指以生物活性添加劑“EcoPure”作為生物基，在共擠出制備前均勻添加到各層聚合物中，從而獲得降解速率趨于一致的可生物降解三層共擠出復(fù)合薄膜。上述實(shí)施例給出了三層至十一層共擠復(fù)合薄膜中有關(guān)本發(fā)明的一些具體應(yīng)用，只為說明本發(fā)明的技術(shù)方案及特點(diǎn)，其目的在于讓本領(lǐng)域技術(shù)人員了解本發(fā)明的內(nèi)容并可以據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種利用同一生物基控制共擠復(fù)合薄膜中各層同步降解的方法，該方法針對三層或三層以上結(jié)構(gòu)的共擠復(fù)合薄膜，以生物活性添加劑“EcoPure”作為生物基引入共擠復(fù)合薄膜的各層中，使共擠復(fù)合薄膜獲得生物降解性能，其中，共擠復(fù)合薄膜中至少有兩層為不同聚合物，各層聚合物在以下兩類材料限定的范圍中選擇 第一類材料為下列材料中的一種 乙烯-乙烯醇共聚物； 尼龍6 ； 尼龍6、尼龍66 二兀共聚物； 尼龍6、尼龍10 二元共聚物； 尼龍6、尼龍12 二元共聚物； 尼龍6、尼龍66、尼龍12三元共聚物； 聚對苯二甲酸丁二醇酯； 聚對苯二甲酸乙二醇酯； 聚苯乙烯； 聚碳酸酯； 聚偏二氯乙烯均聚物； 聚偏二氯乙烯共聚物； 第二類材料為下列材料中的一種，或者一種以上按任意重量比例的混合物 聚丙紐; 乙烯-丙烯二元共聚物 乙烯-丁烯二元共聚物 乙烯-丙烯-丁烯三元共聚物 茂金屬聚丙烯； 聚乙紐； 線性低密度聚乙烯； 低密度聚乙烯； 中密度聚乙烯； 高密度聚乙烯； 茂金屬線性低密度聚乙烯； 乙烯-丙烯酸共聚物； 乙烯-丙烯酸乙酯共聚物； 乙烯-甲基丙烯酸共聚物； 乙烯-乙酸乙烯共聚物； 鈉、鋅金屬離子型乙烯聚合物； 馬來酸酐接枝改性的低密度聚乙烯基聚合物； 馬來酸酐接枝改性的線性低密度聚乙烯基聚合物； 馬來酸酐接枝改性的高密度聚乙烯基聚合物； 馬來酸酐接枝改性的聚丙烯基聚合物； 馬來酸酐接枝改性的乙烯-乙酸乙烯基聚合物；馬來酸酐接枝改性的 乙烯-甲基丙烯酸基聚合物； 其特征在于 在共擠復(fù)合薄膜的結(jié)構(gòu)以及各層聚合物確定的前提下，首先計(jì)算出共擠復(fù)合薄膜各層碳含量之間的重量比例關(guān)系，然后在共擠出制備前的各層聚合物中，以各層碳含量之間的重量比例關(guān)系大小為依據(jù)來確定各層生物基的添加濃度，以此使共擠復(fù)合薄膜的各層降解速率趨于一致； 所述共擠復(fù)合薄膜各層碳含量之間的重量比例關(guān)系計(jì)算方法和步驟如下 第一步，根據(jù)共擠復(fù)合薄膜中各層聚合物的化學(xué)分子式，分別計(jì)算出各層聚合物本身含碳元素的重量百分比，計(jì)算公式為 Z = XXN^-YX 100%式(I) 式(I)中 Z表示某一層聚合物本身含碳元素的重量百分比； X表不碳原子的原子量； N表示某一層聚合物化學(xué)分子式中的碳原子數(shù)目； Y表示某一層聚合物化學(xué)分子式的分子量； 第二步，根據(jù)共擠復(fù)合薄膜的各層厚度以及各層聚合物密度，分別計(jì)算出各層聚合物重量占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比，計(jì)算公式為 Q = U^-VX 100%式(2) 式(2)中 Q表示某一層聚合物重量占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比； U表示某一層聚合物密度與厚度的乘積； V表示各層聚合物密度與厚度的乘積之和； 第三步，根據(jù)共擠復(fù)合薄膜中各層聚合物本身含碳元素的重量百分比以及各層聚合物重量占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比，分別計(jì)算出共擠復(fù)合薄膜的各層碳含量，計(jì)算公式為 M = QXffXZ式(3) 式(3)中 M表不某一層的碳含量； Q表示某一層聚合物重量占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比； W表示共擠復(fù)合薄膜的總重量； Z表示某一層聚合物本身含碳元素的重量百分比； 從式(3)中可知，由于相對于各層碳含量中共擠復(fù)合薄膜的總重量W為相同數(shù)值，因此共擠復(fù)合薄膜各層碳含量之間的重量比例關(guān)系為 每層聚合物重量占共擠復(fù)合薄膜總重量的重量百分比與每層聚合物本身含碳元素的重量百分比的乘積之比。
全文摘要
一種利用同一生物基控制共擠復(fù)合薄膜中各層同步降解的方法，針對三層或三層以上共擠復(fù)合薄膜，以生物活性添加劑“EcoPure”作為生物基，其特征在于首先計(jì)算出共擠復(fù)合薄膜各層碳含量之間的重量比例關(guān)系，然后在共擠出制備前的各層聚合物中，以各層碳含量之間的重量比例關(guān)系大小為依據(jù)來確定各層生物基的添加濃度，以此使共擠復(fù)合薄膜的各層降解速率趨于一致。本發(fā)明的貢獻(xiàn)在于對不同聚合物組成的多層共擠復(fù)合薄膜的生物降解過程和降解速率具有可預(yù)見的控制能力。通過平衡生物基的濃度提供適于最終處置環(huán)境的生物降解率并可保持薄膜在被廢棄之前其產(chǎn)品的外觀、功能和物理機(jī)械性能不變。
文檔編號(hào)B32B27/18GK102627013SQ2012101004
公開日2012年8月8日 申請日期2012年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月9日
發(fā)明者唐敏艷, 夏嘉良, 夏瑜, 高學(xué)文 申請人:圣夏藥品食品包裝新材料(昆山)有限公司