專利名稱：一種全生物降解塑料及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生化領(lǐng)域，特別是涉及降解塑料及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
塑料薄膜袋進(jìn)入千家萬戶的日常生活之中，用途十分廣泛，用量也十分巨大，占據(jù)了重要的地位。大多數(shù)情況下，這些薄膜袋一次性使用后，棄置于生活、建筑、工業(yè)等垃圾中，由于不能被降解或無害化處理，“白色污染”日益嚴(yán)重，造成環(huán)境污染，破壞生態(tài)，給人類健康帶來威脅。在解決塑料工業(yè)發(fā)展中的資源有限和生態(tài)環(huán)境污染嚴(yán)重兩大難題時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)，天然高分子材料能在多種環(huán)境被生物降解，形成降解產(chǎn)物Co2和H2o，不會造成環(huán)境危害，可實(shí)現(xiàn)無害化，減量化和資源化的要求。如淀粉含量較低，且被合成樹脂包覆，生物難于接觸淀粉，不能被完全降解，也會造成環(huán)境污染。中國專利公開號CN1624034公開了一種POL生物降解塑料及制備工藝，存在淀粉含量較低，力學(xué)性能差，不能完全快速在環(huán)境中降解、成本高等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種淀粉相對含量較高，生物降解性優(yōu)良，降解完全，對無環(huán)境污染，無毒性，制備簡單，成本低廉，使用性能優(yōu)良的生物降解塑料及其生產(chǎn)方法。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明根據(jù)生物和光可降PE膜的原理，將淀粉與聚乙烯混合，PE分子上引入極性分子、聚乙烯變成極性高分子，它能與淀粉均勻混合相溶，在改性劑基團(tuán)存在的條件下，其中羥基很容易吸收紫外線，產(chǎn)生了活性高的自由基，奪取了PE分子上的H原子，使PE活化，長鏈斷裂成短鏈碎片，而這些碎片就成為微生物的營養(yǎng)品被“吃掉”，從而加速了PE的降解。同時(shí)改性劑的基因容易和土壤中的金屬離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)、生成可溶性的鹽而消失。如果金屬離子是過渡金屬的重金屬離子、對降解還具有催化作用。此外由于在PE中引入親水基團(tuán)。使酶能穿透到PE中去、加速了微生物對PE的攻擊，促使PE發(fā)生生物降解。
本發(fā)明的配方為它含有下列組分及含量(重量百分含量)淀粉30～60％多糖類物質(zhì)，屬于右旋葡萄糖的聚合物，是繁殖發(fā)酵制取細(xì)菌類微生物的基本營養(yǎng)物質(zhì)。
樹脂10～15％，具有良好的柔韌性，主要起到增強(qiáng)產(chǎn)品硬度、彈性和滑性。
油脂10～20％，微溶于水，能溶于有機(jī)溶劑，起到保濕、潤滑的作用。
PE 10～30％，Polyethylene是聚乙烯塑料，化學(xué)性能穩(wěn)定，通常制作食品袋及各種容器，耐酸、耐堿及鹽類水溶液的侵蝕，起熱成型作用，具有機(jī)械性能，同時(shí)能改善與淀粉的相容性，提高淀粉的增加量，保溫性、透明性好。
助劑3～5％，可用定型劑、催化劑、助溶劑等，有助上述材料聚合。
植物香料0.5～1％可根據(jù)需要用各種天然玫瑰香料、茉莉香料等，使袋有自然香味，吸引收昆蟲微生物。
生物降解塑料的生產(chǎn)方法，按下列步驟進(jìn)行(A)將淀粉原料經(jīng)120目以上篩選后與PE按所述百分含量進(jìn)行初級混練聚合，6～10分鐘；(B)將A步驟所得材料采用高速混練機(jī)90～160℃下共混，經(jīng)擠出機(jī)造粒；(C)將將B步驟所得材料采用注塑機(jī)，于110～130℃下進(jìn)行三級共混、共聚、擠出塑料，按照要求吹塑成品。
按照本發(fā)明所述，它含有下列組分(重量百分含量)淀粉45％、樹脂12％、油脂15％、PE 20％、助劑4％，效果佳。
按照本發(fā)明所述，淀粉可以是玉米淀粉、土豆淀粉、紅薯淀粉、氧化淀粉、陰離子淀粉、陽離子淀粉和醋酸淀粉其中一種。
樹脂可用聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、聚苯乙烯樹脂、聚氯乙烯樹脂等其中一種。
PE可用低密度聚乙烯樹脂(LDPE)，高密度聚乙烯樹脂(HDPE)，其中LDPE的強(qiáng)度在12mpa以上，延伸率為500～200％，融體指數(shù)5～7g/10分鐘，HDPE的強(qiáng)度在30mpa以上，融體指數(shù)2～5g/10分鐘，另一種樹脂為密度0.862～0.90g/cm，融體指數(shù)2～5g/10分鐘，熔融溫度80～100℃，不規(guī)則支鏈少，結(jié)晶度低，流動性好，這種樹脂易與淀粉分子形成高度纏繞的穩(wěn)定體，淀粉易于分散，對提高淀粉涂加量，增加淀粉降解樹脂的物理機(jī)械性能，提高控撕裂強(qiáng)度起重要作用。
淀粉等天然高分子材料含量越高，其降解性能越好，但隨著天然高分子材料含量的增加，其強(qiáng)度及斷裂伸長率大大降低，影響使用性能和安全。一般情況下，常用天然產(chǎn)物與合成樹脂的共混物，其中天然產(chǎn)物提供了生物降解性，而合成樹脂提供應(yīng)用的所需的各種機(jī)械性能和加工性能。
油脂，可用硬脂酸、油酸、軟脂肪酸、硅酸、亞油酸，亞麻酸等其中一種。
植物香料，可根據(jù)需要用天然玫瑰香料，茉莉香料等其中一種。
定型劑可采用聚亞烷基二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚季銨鹽其中一種。
催化劑可采用二戊鐵、二氧化銻其中一種。
助溶劑可采用二甲基乙酰胺、異丙苯磺酸鈉、N-甲基吡咯烷酮、山梨糖醇酐油酸酯其中一種。
本發(fā)明直接以工業(yè)淀粉為原材料，淀粉在糊精化狀態(tài)下與多元酸，脂肪化合物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，然后與熔融狀態(tài)下的絨型低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯組成強(qiáng)度改性劑共混，從而生成淀粉含量較高的生物降解樹脂產(chǎn)品，具有如下特點(diǎn)(1)按本發(fā)明生產(chǎn)方法所得產(chǎn)品，使用力學(xué)性能與低密度聚乙烯相近，能被微生物降解，樹脂最終與土壤同化，降解完全。原料來源廣泛，可再生，價(jià)格低廉。同時(shí)，可根據(jù)需要用各種天然玫瑰香料茉莉香料等，使包裝袋有自然香味，提高檔次，適合不同消費(fèi)者。
(2)易加工成型，用常用塑料設(shè)備吹膜，制造成適用于農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、食品、包裝材料、日常生活所需的購物袋、垃圾袋等制品。工藝簡便。
(3)產(chǎn)品機(jī)械性能好，具有優(yōu)良的加工性。
(4)產(chǎn)品力學(xué)性能好、表面光潔、透明度高。
具體實(shí)施例方式
一、實(shí)施例1配方為它含有下列組分(重量百分含量)玉米淀粉30％、聚乙烯樹脂15％、硬脂酸20％、PE30％、聚亞烷基二醇、二戊鐵、二甲基乙酰胺等助劑5％、天然玫瑰香料1％上述生物降解塑料的生產(chǎn)方法，按如下步驟依次進(jìn)行(A)將天然玉米淀粉經(jīng)120目以上篩選后與聚乙烯樹脂、硬脂酸、PE、聚亞烷基二醇、二戊鐵、二甲基乙酰胺等助劑、植物香料按上述重量百分含量進(jìn)行初級混煉聚合，10分鐘；(B)將A步驟所得材料采用高速混煉機(jī)，于90℃下進(jìn)行二級共混、共聚，經(jīng)擠出機(jī)造粒；(C)將B步驟所得材料采用注塑機(jī)，于110℃下進(jìn)行三級共混、共聚、擠出塑料，按照要求吹塑成品。
二、實(shí)施例2配方為它含有下列組分(重量百分含量)紅薯淀粉45％、聚丙烯樹脂12％、油酸15％、PE20％、聚乙烯吡咯烷酮、二氧化銻、異丙苯磺酸鈉等助劑4％、茉莉香料0.5％上述生物降解塑料的生產(chǎn)方法，按如下步驟依次進(jìn)行(A)將紅薯淀粉原料經(jīng)120目以上篩選后與聚丙烯樹脂、油酸、PE、聚乙烯吡咯烷酮、二氧化銻、異丙苯磺酸鈉等助劑、茉莉香料進(jìn)行初級混煉聚合，6分鐘；(B)將A步驟所得材料采用高速混煉機(jī)，于120℃下進(jìn)行二級共混、共聚，經(jīng)擠出機(jī)造粒；(C)將B步驟所得材料采用注塑機(jī)，于110℃下進(jìn)行三級共混、共聚、擠出塑料，按照要求吹塑成品。
三、實(shí)施例3配方為它含有下列組分(重量百分含量)土豆淀粉60％、聚氯乙烯樹脂10％、軟脂肪酸10％、PE10％、聚季銨鹽、二戊鐵、N-甲基吡咯烷酮等助劑3％、茉莉香料0.5％上述生物降解塑料的生產(chǎn)方法，按如下步驟依次進(jìn)行(A)將土豆淀粉原料經(jīng)120目以上篩選后與聚氯乙烯樹脂、軟脂肪酸、PE、聚季銨鹽、二戊鐵、N-甲基吡咯烷酮等助劑、茉莉香料按上述重量百分含量進(jìn)行初級混煉聚合，8分鐘；
(B)將A步驟所得材料采用高速混煉機(jī)，于160℃下進(jìn)行二級共混、共聚，經(jīng)擠出機(jī)造粒；(C)將B步驟所得材料采用注塑機(jī)，于120℃下進(jìn)行三級共混、共聚、擠出塑料，按照要求吹塑成品。
權(quán)利要求
1.一種全生物降解塑料，其特征在于它含有下列組分(重量百分含量)淀粉30～60％、樹脂10～15％、油脂10～20％、PE 10～30％、助劑3～5％。
2.按照權(quán)利要求1所述的全生物降解塑料，其特征在于它還含植物香料0.5～1％。
3.按照權(quán)利要求1所述的全生物降解塑料，其特征在于它含有下列組分(重量百分含量)淀粉45％、樹脂12％、油脂15％、PE 20％、助劑4％。
4.按照權(quán)利要求1所述的全生物降解塑料，其特征在于所述淀粉可以是玉米淀粉、土豆淀粉、紅薯淀粉、氧化淀粉、陰離子淀粉、陽離子淀粉和醋酸淀粉其中一種；所述樹脂可用聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、聚苯乙烯樹脂、聚氯乙烯樹脂其中一種；所述油脂可用硬脂酸、油酸、軟脂肪酸、硅酸、亞油酸，亞麻酸其中一種。
5.按照權(quán)利要求1所述的全生物降解塑料，其特征在于助劑為定型劑、催化劑各和助溶劑，所述定型劑可采用聚亞烷基二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚季銨鹽其中一種；所述催化劑可采用二戊鐵、二氧化銻其中一種；所述助溶劑可采用二甲基乙酰胺、異丙苯磺酸鈉、N-甲基吡咯烷酮、山梨糖醇酐油酸酯其中一種。
6.一種全生物降解塑料生產(chǎn)方法，其特征在于依次包括下列步驟(A)將淀粉原料經(jīng)120目以上篩選后與PE按所述百分含量進(jìn)行初級混練聚合，6～10分鐘；(B)將A步驟所得材料采用高速混練機(jī)90～160℃下共混，經(jīng)擠出機(jī)造粒；(C)將B步驟所得材料采用注塑機(jī)，于110～130℃下進(jìn)行三級共混、共聚、擠出塑料，按照要求吹塑成品。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種全生物降解塑料及其生產(chǎn)方法。全生物降解塑料含有下列組分(重量百分含量)淀粉30～60％、樹脂10～15％、油脂12～20％、PE 10～30％、助劑3～5％，它還含植物香料0.5～1％。其生產(chǎn)方法依次包括下列步驟(A)將淀粉原料經(jīng)120目以上篩選后與PE按所述百分含量進(jìn)行初級混練聚合，6～10分鐘；(B)將A步驟所得材料采用高速混練機(jī)90～160℃下共混，經(jīng)擠出機(jī)造粒；(C)將B步驟所得材料采用注塑機(jī)，于110～130℃下進(jìn)行三級共混、共聚、擠出塑料，按照要求吹塑成品。本發(fā)明淀粉相對含量較高，生物降解性好，對無環(huán)境污染，成本低廉。
文檔編號B29C49/00GK101045801SQ200710027768
公開日2007年10月3日 申請日期2007年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月28日
發(fā)明者胡燕針 申請人:胡燕針