專利名稱：無(wú)機(jī)基料復(fù)合降解塑料母料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可降解塑料，特別是一種含有無(wú)機(jī)基料的復(fù)合降解塑料母料。
塑料工業(yè)在當(dāng)今世界上已成為新興的材料工業(yè)，塑料已和鋼鐵、水泥、木材并列為四大基本材料。隨著塑料工業(yè)的飛躍發(fā)展，在塑料制品應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大給人民生活帶來(lái)極大便利的同時(shí)，用后丟棄的塑料包裝袋、農(nóng)用薄膜和一次性餐具等給環(huán)境帶來(lái)了嚴(yán)重的污染，被人們稱為“白色污染”。為解決這一問(wèn)題，防止塑料制品的污染，可降解塑料便成為一種新型的塑料品種而問(wèn)世?？山到馑芰习雌浣到獾臋C(jī)理來(lái)分，可分為光降解塑料、生物降解塑料和光-生物雙降解塑料幾種。
光降解塑料(photo degradable plastics)基本分為二類一類為共聚型光降解塑料，另一類為添加劑型光降解塑料。根據(jù)光化學(xué)的基本原理，聚烯烴在紫外線輻射條件下比較穩(wěn)定，純聚烯烴并不含有吸收紫外線光子的生色團(tuán)。但是，如果聚烯烴的健上含有羰基
，羰基具有生色團(tuán)的作用，吸收陽(yáng)光中的紫外線后，可以引起健斷裂反應(yīng)，從而引起光致降解，因此，在烯烴類單體中添加少量含羰基的單體，進(jìn)行共聚反應(yīng)后，所得到的高分子共聚物就易于產(chǎn)生光降解、被稱為光降解塑料。常用的含羰基共聚單體為一氧化碳和酮類，酮類單體中又以甲基乙烯酮(MVK)和甲基異丙烯基酮(MIPK)最為常用。一般地，利用共聚物內(nèi)一氧化碳或酮類含量的多少，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劑，可以更方便地制成可光降解塑料。這些促進(jìn)光降解的化合物有乙酰丙酮的絡(luò)合物、芳香酮類、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、二茂鐵類、鹵素化合物等等。通常，促進(jìn)光降解的添加劑可分為光引發(fā)劑和光敏化劑兩類，然而，嚴(yán)格區(qū)分光引發(fā)劑和光敏化劑有一定的困難，許多添加劑同時(shí)具有光引發(fā)劑和光敏化劑的作用。實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，在聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等聚合物中添加酮類、胺類、二茂鐵衍生物類等光敏劑，都取得了較好的光降解性。
添加型光降解塑料與共聚型光降解塑料相比，具有成本低，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，因此，有關(guān)的研究及成果較多，大規(guī)?；膽?yīng)用試驗(yàn)和推廣也較普遍，特別是應(yīng)用于覆蓋地膜，使用效果更好。但是，光降解塑料的降解性能受光線因素制約太大，陽(yáng)光的充足與否對(duì)其的降解速度影響十分顯著，而且降解塑料曝光面的降解比較徹底，埋在土壤內(nèi)的部分則降解很差。另外，光降解塑料的降解誘導(dǎo)期雖然一般可以控制在二個(gè)月以上，但是其降解時(shí)間的可控性能較差，可控時(shí)間偏差較大。
生物降解塑料(Biodegradable plastics)多數(shù)是以改性膠狀淀粉或顆粒淀粉為添加劑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、細(xì)菌和放線菌等微生物的生物物理作用、生物化學(xué)作用及直接的酶作用等作用破壞，產(chǎn)生生物崩壞性降解，使高分子塑料的相對(duì)分子質(zhì)量大大下降，從而達(dá)到降解的目的。但是，經(jīng)生物崩壞性降解后的塑料碎片對(duì)于土壤的影響問(wèn)題，目前還存在著較大的爭(zhēng)議。
生物降解塑料的優(yōu)點(diǎn)是可以延用通用塑料的加工工藝和設(shè)備，工藝較為簡(jiǎn)單。但是，淀粉基的生物降解塑料，無(wú)論是從白度、延展性，還是從強(qiáng)度等物理性能指標(biāo)上，都無(wú)法與普通塑料相抗衡，這就是使它的推廣應(yīng)用受到了一定的制約。另外，生物降解塑料不僅原材料的絕對(duì)成本較高，而且在機(jī)械加工中不能回收再利用的特點(diǎn)也使其的相對(duì)成本提高，使得它的綜合成本很高，缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。
目前還有進(jìn)行以植物秸桿、甘蔗渣等為原料的生物降解塑料的研究，但因尚有需攻克的技術(shù)難點(diǎn)，距離實(shí)際應(yīng)用還有一段距離。
光-生物雙降解塑料(photo-Biodegradable plastics)是結(jié)合光和生物的雙重降解作用的降解塑料，是當(dāng)前可降解塑料的主要研究開(kāi)發(fā)方向。
光-生物雙降解塑料是淀粉等生物降解劑首先被生物降解，消弱聚合物的基質(zhì)，使聚合物母體變的疏松，表面體積比增大，接著日光、熱、氧等因素引發(fā)光敏劑、促氧化劑和生物降解增敏劑的光氧化作用和自氧化作用，導(dǎo)致聚合物的氧化、斷裂，使聚合物分子量下降到能被微生物所消化，最終分解為CO2和H2O。
光-生物雙降解塑料的生產(chǎn)中，生物降解的前處理工藝和設(shè)備都比較復(fù)雜，其中淀粉的細(xì)化和結(jié)構(gòu)水的脫除、溫度的控制是工藝關(guān)健，產(chǎn)品的質(zhì)量控制難度較大。由于其設(shè)備投資大，工藝復(fù)雜，進(jìn)行市場(chǎng)化、產(chǎn)業(yè)化推廣有困難，因此限制了它的發(fā)展。而且由于細(xì)化淀粉成本較高，使得光-生物雙降解塑料的生產(chǎn)成本高于普通塑料，也減小了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
本發(fā)明的目的是提供一種生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、產(chǎn)品理化性能優(yōu)良的無(wú)機(jī)基料復(fù)合降解塑料母料。
本發(fā)明的無(wú)機(jī)基料復(fù)合降解塑料母料是由無(wú)機(jī)復(fù)合基料、復(fù)合聚烯烴、偶聯(lián)助劑和潤(rùn)滑助劑組成，其具體的組成為無(wú)機(jī)復(fù)合基料25--70％ 復(fù)合聚烯烴 25--70％偶聯(lián)助劑 0.1--1.5％ 潤(rùn)滑助劑1--4％無(wú)機(jī)復(fù)合基料是由碳酸鈣、滑石粉、鈦白粉等無(wú)機(jī)物復(fù)合而成。其中，碳酸鈣占基料總量的60-100％，滑石粉占基料總量的0-30％，鈦白粉占基料總量的0-10％，基料中還可以加入云母粉、葉臘石、石灰石等無(wú)機(jī)物，其添加量不超過(guò)基料總量的10％。
復(fù)合聚烯烴是由聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)中的一種或幾種復(fù)合而成的載體樹(shù)脂，其中聚乙烯可以選用低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)和線型低密度聚乙烯(LLOPE)等不同型號(hào)的材料。
為了增加無(wú)機(jī)復(fù)合基料與復(fù)合聚烯烴之間的親合性，在塑料母料中加入了偶聯(lián)助劑，偶聯(lián)助劑通過(guò)化學(xué)反應(yīng)或者物理化學(xué)作用，使其中的親無(wú)機(jī)集團(tuán)與無(wú)機(jī)復(fù)合基料相結(jié)合，親有機(jī)集團(tuán)與復(fù)合聚烯烴纏結(jié)或反應(yīng)，藉此使表面性質(zhì)懸殊的無(wú)機(jī)復(fù)合基料與復(fù)合聚烯烴能夠很好地相容。本發(fā)明所采用的偶聯(lián)助劑是鈦酸酯類偶聯(lián)劑或者鋁酸類偶聯(lián)劑，也可以是它們的復(fù)合偶聯(lián)劑，其用量為0.1-1.5％。
在塑料母料中，還添加了1-4％的潤(rùn)滑助劑，以改善其的加工性能。添加的潤(rùn)滑助劑是聚乙烯蠟或者液體石蠟。
本發(fā)明無(wú)機(jī)基料復(fù)合降解塑料母料的生產(chǎn)工藝是首先在高溫下將無(wú)機(jī)復(fù)合基料與偶聯(lián)助劑高速混合，偶聯(lián)處理，之后在低溫條件下加入復(fù)合聚烯烴和潤(rùn)滑助劑混煉，并經(jīng)同向雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒。
本發(fā)明的復(fù)合降解塑料母料采用以碳酸鈣為主的無(wú)機(jī)復(fù)合基料作為降解材料。碳酸鈣含有羰基基團(tuán)，羰基是光增感基團(tuán)，具有生色團(tuán)的作用，可以通過(guò)吸收紫外光線而引發(fā)聚烯烴的裂化反應(yīng)，導(dǎo)致聚烯烴的鍵斷裂或分解。當(dāng)高分子量的聚烯烴斷裂或分解至分子量小于5000以下時(shí)，可以直接被微生物侵蝕、吞噬而發(fā)生生物降解作用，最終達(dá)到完全復(fù)合降解的目的。
本發(fā)明以無(wú)機(jī)復(fù)合基料作為降解劑，其添加量最高可以達(dá)到70％。由于無(wú)機(jī)基料的價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于淀粉等其他降解劑的價(jià)格，而且無(wú)機(jī)基料的添加比例高，就使得本發(fā)明塑料母料的生產(chǎn)成本大幅度降低，成為一種超低成本的可降解塑料母料，其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力大大提高。
由于采用無(wú)機(jī)復(fù)合基料作為降解劑，給可降解塑料母料帶來(lái)了許多優(yōu)點(diǎn)，例如母料的白度高，塑料制品的加工性能好，熱合性和開(kāi)口性優(yōu)良，強(qiáng)度與抗撕裂強(qiáng)度大大提高。這些都是其他可降解塑料所達(dá)不到的。
本發(fā)明復(fù)合降解塑料的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、設(shè)備造價(jià)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徹底，降解誘導(dǎo)期可控。
以下是本發(fā)明的幾個(gè)具體應(yīng)用實(shí)例。
實(shí)施例1
碳酸鈣70％LLOPE、HDPE、LDPE 25％鈦酸酯、鋁酸酯復(fù)合偶聯(lián)劑1％液體石蠟4％將碳酸鈣與復(fù)合偶聯(lián)劑在110度高速攪混機(jī)中偶聯(lián)處理10min，在低于40度條件下與LLOPE、HDPE、LDPE、液體石蠟冷攪混合，經(jīng)同向雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒。
該塑料母料可用于生產(chǎn)可降解農(nóng)用薄膜。
實(shí)施例2碳酸鈣40％滑石粉10％鈦白粉2％PS38％HDPE 3％EVA 3％鈦酸酯、鋁酸酯復(fù)合偶聯(lián)劑1.5％聚乙烯蠟2.5％碳酸鈣、滑石粉、鈦白粉與復(fù)合偶聯(lián)劑在攪中進(jìn)行偶聯(lián)，偶聯(lián)溫度115度，時(shí)間10min，再加入PS與HDPE、EVA聚乙烯蠟高攪混合，之后造粒。
該母?？梢宰鳛镻S發(fā)泡降解塑料母料使用。
權(quán)利要求
1.無(wú)機(jī)基料復(fù)合降解塑料母料，其特征是該塑料母料的組成為25-70％的無(wú)機(jī)復(fù)合基料、25-70％的復(fù)合聚烯烴、1-4％的潤(rùn)滑助劑和0.1-1.5％的偶聯(lián)助劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)機(jī)基料復(fù)合降解塑料母料，其特征是所述的無(wú)機(jī)復(fù)合基料包含有60-100％的碳酸鈣、0-30％的滑石粉和0-10％的鈦白粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的無(wú)機(jī)基料復(fù)合降解塑料母料，其特征是所述的無(wú)機(jī)復(fù)合基料中還可以包含有云母粉、葉臘石和石灰石中的一種或幾種，其用量不大于無(wú)機(jī)復(fù)合基料總用量的10％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)機(jī)基料復(fù)合降解塑料母料，其特征是所述的復(fù)合聚烯烴是聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一種或幾種組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無(wú)機(jī)基料復(fù)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、高密度聚乙烯和線型低密度聚乙烯。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)機(jī)基料復(fù)合降解塑料母料，其特征是所述的潤(rùn)滑助劑為液體石蠟。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)機(jī)基料復(fù)合降解塑料母料，其特征是所述的潤(rùn)滑助劑為聚乙烯蠟。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)機(jī)基料復(fù)合降解塑料母料，其特征是所述的偶聯(lián)助劑為鈦酸酯類偶聯(lián)劑或鋁酸酯類偶聯(lián)劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)機(jī)基料復(fù)合降解塑料母料，其特征是將無(wú)機(jī)復(fù)合基料與偶聯(lián)助劑經(jīng)高溫偶聯(lián)處理后，低溫加入其它物質(zhì)混合，以同向雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒。
全文摘要
一種無(wú)機(jī)基料復(fù)合降解塑料母料,是由25—70%的無(wú)機(jī)復(fù)合基料,25—70%的復(fù)合聚烯烴及其它助劑組成,其中的無(wú)機(jī)復(fù)合基料中含有60—100%的碳酸鈣和其它無(wú)機(jī)物。本發(fā)明的復(fù)合降解塑料母料由于采用了碳酸鈣等無(wú)機(jī)物作為降解劑,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,成為一種超低成本的可降解塑料母料。
文檔編號(hào)C08L23/00GK1273252SQ0010629
公開(kāi)日2000年11月15日 申請(qǐng)日期2000年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月10日
發(fā)明者劉承龍, 宋軍 申請(qǐng)人:山西漳源農(nóng)業(yè)環(huán)保開(kāi)發(fā)有限公司