光熱協(xié)同可控降解高分子復(fù)合母料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光熱協(xié)同可控降解高分子復(fù)合母料及其制備方法。它的各組分重量份配比為：光熱敏催化劑0.5～4份、高分子材料80～95份、抗氧劑0.1～2份、偶聯(lián)劑0.025～0.2份；它是將金屬氧化物混合磨細(xì)，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)制得光熱敏催化劑；用偶聯(lián)劑將光熱敏催化劑進(jìn)行表面活化；然后與抗氧劑和高分子材料預(yù)混，再經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出、冷卻、造粒得到的。本發(fā)明產(chǎn)品以不同比例添加到合成高分子中可以調(diào)控降解誘導(dǎo)期，擴(kuò)展應(yīng)用范圍。
【專利說明】光熱協(xié)同可控降解高分子復(fù)合母料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高分子材料，特別涉及光熱協(xié)同可控降解高分子復(fù)合母料及其制備方法 。
【背景技術(shù)】
[0002]合成高分子如塑料已經(jīng)應(yīng)用到了國民經(jīng)濟(jì)各部門以及人民生活的各個領(lǐng)域，成為我們生活中不可或缺的一部分。與此同時，塑料的穩(wěn)定性和耐久性也因技術(shù)進(jìn)步而被持續(xù)改善，可抵御許多來自環(huán)境的影響，大量塑料廢棄物使昔日“白色革命”演變成日益嚴(yán)重的“白色污染”。眾所周知，合成高分子材料是具有一定的環(huán)境降解性，它在光、熱、水、氣和微生物的共同作用下可以部分降解。依據(jù)任何高分子材料的物理、化學(xué)性能的變化都?xì)w因于其自身存在的環(huán)境因素，諸如光、熱、濕、化學(xué)條件及生物影響的原理，降解塑料應(yīng)運(yùn)而生。降解塑料是一種新型功能材料，從世界范圍來看，該技術(shù)在不斷發(fā)展，用途在不斷開拓。根據(jù)降解機(jī)理，降解塑料可大致分為:光降解塑料、生物降解塑料、光/生物降解塑料、熱氧化降解或由這4種組合而成的環(huán)境降解塑料。
[0003]目前對合成高分子降解較為成熟的是光催化降解技術(shù)，其機(jī)理是光催化劑價帶上的電子受到大于其禁帶寬度能量的光照射時，會被激發(fā)躍遷到導(dǎo)帶上，并在價帶上留下相應(yīng)的空穴，產(chǎn)生的電子-空穴對一般有皮秒級的壽命，足以使光生電子和光生空穴對經(jīng)由禁帶，向來自溶液或氣相的吸附在光降解催化劑表面的物質(zhì)轉(zhuǎn)移電荷，產(chǎn)生帶負(fù)電的電子和帶正電的空穴，吸附溶解在光降解催化劑表面的氧俘獲電子形成.02 ，而空穴將吸附在催化劑表面，使OH-和H20氧化成.HO，.02-和.HO，氧化合成高分子C-C鍵斷裂，最終實(shí)現(xiàn)降解。但在陽光不能直接照射的場合，如大量的垃圾填埋場、堆肥場和地膜埋土部分等的塑料廢棄物，光催化降解技術(shù)受到很大的局限。如何篩選新型催化劑組分和類型，開發(fā)新的廉價合成原料，研制出環(huán)境光、溫、水、氣、生物等催化因子利用率高，滿足使用要求，持效性長且可控，價格低廉的產(chǎn)品，是今后的一個發(fā)展方向。充分利用我國天然金屬氧化物資源，開發(fā)光熱協(xié)同可控降解高分子復(fù)合母料用于合成高分子廢棄物降解和處理，有利于實(shí)現(xiàn)生態(tài)效益、社會效益和經(jīng)濟(jì)效益三者的統(tǒng)一，對經(jīng)濟(jì)與社會可持續(xù)發(fā)展有重要的應(yīng)用前景和意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對已有技術(shù)方案的不足，提供一種光熱協(xié)同可控降解高分子復(fù)合母料及其制備方法，為高分子材料的可控降解研究和大規(guī)模市場推廣擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種光熱協(xié)同可控降解高分子復(fù)合母料，它的各組分重量配比為:光熱敏催化劑0.5~4份、高分子材料80~95份、抗氧劑0.1~2份、偶聯(lián)劑
0.025 ~0.2 份。
[0006]所述的光熱敏催化劑是金屬氧化物Cu0、Mn304、Co304、Ni04、Zn0、Fe0中的兩種或兩種以上按相同重量份配比任意組合，通過700~1300°C高溫?zé)Y(jié)2小時，高速粉碎10分鐘后制得的；所述的高分子材料是聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯中的任意一種；所述的抗氧劑是抗氧劑1010、抗氧劑CA、抗氧劑DNP、抗氧劑MB中的一種或兩種以上任意組合；所述的偶聯(lián)劑是鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、硅烷偶聯(lián)劑中的一種或兩種以上任意組合。
[0007]—種光熱協(xié)同可控降解高分子復(fù)合母料制備方法，其步驟依次是:
A、光熱敏催化劑制備:按相同重量份配比取兩種或兩種以上的金屬氧化物磨細(xì)至60目并混合均勻；將粉末置于馬弗爐中，在空氣氣氛下以2°C /min的升溫速率升溫到700~1300°C，保溫2h，隨爐體自然冷卻；將燒結(jié)后的粉末置于高速粉碎機(jī)中高速粉碎IOmin制得;
B、配料預(yù)混:按重量份配比取光熱敏催化劑0.5~4份，加入偶聯(lián)劑0.025~0.2份，在高速混合機(jī)中高速混合5分鐘后，再加入高分子材料80~95份和抗氧劑0.1~2份在高速混合機(jī)中高速混合15分鐘；
C、熔融共混:將預(yù)混料置于雙螺桿擠出機(jī)中，在140~220°C熔融共混改性I~5min；
D、擠出造粒:在口模溫度130~200°C，螺桿轉(zhuǎn)速為20~200轉(zhuǎn)/分?jǐn)D出、自然空氣下冷卻、經(jīng)切粒機(jī)造粒即得到光熱協(xié)同可控降解高分子復(fù)合母料。
[0008]有益效果:合成高分子在給人類帶來巨大經(jīng)濟(jì)利益的同時也產(chǎn)生了很大的潛在隱患。在光降解、生物降解、光/生物降解和熱氧降解高分子技術(shù)存在諸多問題的背景下，如何研發(fā)出低成本、滿足使用要求、廢棄物降解過程污染最小化甚至零危害成為人們?nèi)找骊P(guān)心的話題。本發(fā)明利用熱、光催化效應(yīng)，即在熱、光等因素的作用下，復(fù)合母料能有效的催化生成用于合成高分子降解的自由基，“切斷”聚合的高分子鏈實(shí)現(xiàn)光熱協(xié)調(diào)可控降解。其特點(diǎn)是光熱敏催化劑用量少、成本低和易加工，其制品在貯運(yùn)、使用期間應(yīng)用性能均能保持合成高分子的基本理化性質(zhì)，滿足使用要求，使用后的高分子廢棄物較容易在熱、光、氧環(huán)境中降解，即使在無光照條件下，在設(shè)定的時間范圍內(nèi)能較快的實(shí)現(xiàn)降解。本發(fā)明制備的光熱協(xié)同可控降解高分子復(fù)合母料以不同比例添加到聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等合成高分子中，可以調(diào)控降解誘導(dǎo)期，擴(kuò)展應(yīng)用范圍。
【具體實(shí)施方式】
[0009]結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0010]光熱敏催化劑制備:根據(jù)下表按相同重量份配比取金屬氧化物Cu0、Mn304、Co304、Ni04、Zn0、Fe0中的兩種或兩種以上磨細(xì)至60目，混合均勻；將粉末置于馬弗爐中，在空氣氣氛下以2°C /min的升溫速率升溫到700~1300°C，保溫2h，隨爐體自然冷卻；將燒結(jié)后的粉末置于高速粉碎機(jī)中高速粉碎IOmin制得光熱敏催化劑，隨組分和燒結(jié)溫度的不同而得到的光熱敏催化劑具有不同的催化效果，本實(shí)施方式中編號為I~8。
[0011 ] 光熱敏催化劑制備金屬氧化物相同重量份配比表
【權(quán)利要求】
1.一種光熱協(xié)同可控降解高分子復(fù)合母料，其特征在于，它的各組分按重量份配比為:光熱敏催化劑0.5~4份、高分子材料80~95份、抗氧劑0.1~2份、偶聯(lián)劑0.025~0.2份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光熱協(xié)同可控降解高分子復(fù)合母料，其特征是，所述的光熱敏催化劑是金屬氧化物CuO、Mn3O4、Co3O4、NiO4、ZnO、FeO中的兩種或兩種以上按相同重量份配比任意組合，混合磨細(xì)至60目，通過700~1300°C高溫?zé)Y(jié)2小時，高速粉碎10分鐘后制得的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光熱協(xié)同可控降解高分子復(fù)合母料，其特征是，所述的高分子材料是聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯中的任意一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光熱協(xié)同可控降解高分子復(fù)合母料，其特征是，所述的抗氧劑是抗氧劑1010、抗氧劑CA、抗氧劑DNP、抗氧劑MB中的一種或兩種以上任意組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光熱協(xié)同可控降解高分子復(fù)合母料，其特征是，所述的偶聯(lián)劑是鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、硅烷偶聯(lián)劑中的一種或兩種以上任意組合。
6.一種權(quán)利要求1所述的光熱協(xié)同可控降解高分子復(fù)合母料的制備方法，其步驟依次 是: A、光熱敏催化劑制備:按相同重量份配比取兩種或兩種以上的金屬氧化物磨細(xì)至60目，混合均勻；將粉末置于馬弗爐中，在空氣氣氛下以2V /min的升溫速率升溫到700~1300°C，保溫2h，隨爐體自然冷卻；將燒結(jié)后的粉末置于高速粉碎機(jī)中高速粉碎IOmin制得光熱敏催化劑； B、配料預(yù)混:按重量份配比比取光熱敏催化劑0.5~4份，加入偶聯(lián)劑0.025~0.2份，在高速混合機(jī)中高速混合5分鐘后，再加入高分子材料80~95份和抗氧劑0.1~2份在高速混合機(jī)中高速混合15分鐘； C、熔融共混:將預(yù)混料置于雙螺桿擠出機(jī)中，在140~220°C熔融共混改性I~5min； D、擠出造粒:在口模溫度130~200°C，螺桿轉(zhuǎn)速為20~200轉(zhuǎn)/分?jǐn)D出、自然空氣下冷卻、經(jīng)切粒機(jī)造粒即得到光熱協(xié)同可控降解高分子復(fù)合母料。
【文檔編號】C08L23/12GK103642109SQ201310575268
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月18日
【發(fā)明者】羅學(xué)剛, 李科, 林曉艷 申請人:西南科技大學(xué)