專利名稱：無機基料復合降解塑料母料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種可降解塑料，特別是一種含有無機基料的復合降解塑料母料。
塑料工業(yè)在當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，在塑料制品應用領域擴大給人民生活帶來極大便利的同時，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)境帶來了嚴重的污染，被人們稱為“白色污染”。為解決這一問題，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世?？山到馑芰习雌浣到獾臋C理來分，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。但是，如果聚烯烴的健上含有羰基
，羰基具有生色團的作用，吸收陽光中的紫外線后，可以引起健斷裂反應，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，進行共聚反應后，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。這些促進光降解的化合物有乙酰丙酮的絡合物、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，許多添加劑同時具有光引發(fā)劑和光敏化劑的作用。實際生產(chǎn)應用中，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)工藝簡單等優(yōu)點，因此，有關的研究及成果較多，大規(guī)?；膽迷囼灪屯茝V也較普遍，特別是應用于覆蓋地膜，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，陽光的充足與否對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期雖然一般可以控制在二個月以上，但是其降解時間的可控性能較差，可控時間偏差較大。
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、細菌和放線菌等微生物的生物物理作用、生物化學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分子質量大大下降，從而達到降解的目的。但是，經(jīng)生物崩壞性降解后的塑料碎片對于土壤的影響問題，目前還存在著較大的爭議。
生物降解塑料的優(yōu)點是可以延用通用塑料的加工工藝和設備，工藝較為簡單。但是，淀粉基的生物降解塑料，無論是從白度、延展性，還是從強度等物理性能指標上，都無法與普通塑料相抗衡，這就是使它的推廣應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成本較高，而且在機械加工中不能回收再利用的特點也使其的相對成本提高，使得它的綜合成本很高，缺乏競爭力。
目前還有進行以植物秸桿、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難點，距離實際應用還有一段距離。
光-生物雙降解塑料(photo-Biodegradable plastics)是結合光和生物的雙重降解作用的降解塑料，是當前可降解塑料的主要研究開發(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，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備都比較復雜，其中淀粉的細化和結構水的脫除、溫度的控制是工藝關健，產(chǎn)品的質量控制難度較大。由于其設備投資大，工藝復雜，進行市場化、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，也減小了市場競爭力。
本發(fā)明的目的是提供一種生產(chǎn)工藝簡單、成本低廉、產(chǎn)品理化性能優(yōu)良的無機基料復合降解塑料母料。
本發(fā)明的無機基料復合降解塑料母料是由無機復合基料、復合聚烯烴、偶聯(lián)助劑和潤滑助劑組成，其具體的組成為無機復合基料25--70％ 復合聚烯烴 25--70％偶聯(lián)助劑 0.1--1.5％ 潤滑助劑1--4％無機復合基料是由碳酸鈣、滑石粉、鈦白粉等無機物復合而成。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、石灰石等無機物，其添加量不超過基料總量的10％。
復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)中的一種或幾種復合而成的載體樹脂，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)等不同型號的材料。
為了增加無機復合基料與復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)助劑通過化學反應或者物理化學作用，使其中的親無機集團與無機復合基料相結合，親有機集團與復合聚烯烴纏結或反應，藉此使表面性質懸殊的無機復合基料與復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％的潤滑助劑，以改善其的加工性能。添加的潤滑助劑是聚乙烯蠟或者液體石蠟。
本發(fā)明無機基料復合降解塑料母料的生產(chǎn)工藝是首先在高溫下將無機復合基料與偶聯(lián)助劑高速混合，偶聯(lián)處理，之后在低溫條件下加入復合聚烯烴和潤滑助劑混煉，并經(jīng)同向雙螺桿擠出機擠出造粒。
本發(fā)明的復合降解塑料母料采用以碳酸鈣為主的無機復合基料作為降解材料。碳酸鈣含有羰基基團，羰基是光增感基團，具有生色團的作用，可以通過吸收紫外光線而引發(fā)聚烯烴的裂化反應，導致聚烯烴的鍵斷裂或分解。當高分子量的聚烯烴斷裂或分解至分子量小于5000以下時，可以直接被微生物侵蝕、吞噬而發(fā)生生物降解作用，最終達到完全復合降解的目的。
本發(fā)明以無機復合基料作為降解劑，其添加量最高可以達到70％。由于無機基料的價格遠遠低于淀粉等其他降解劑的價格，而且無機基料的添加比例高，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，其市場競爭能力大大提高。
由于采用無機復合基料作為降解劑，給可降解塑料母料帶來了許多優(yōu)點，例如母料的白度高，塑料制品的加工性能好，熱合性和開口性優(yōu)良，強度與抗撕裂強度大大提高。這些都是其他可降解塑料所達不到的。
本發(fā)明復合降解塑料的生產(chǎn)工藝簡單、設備造價低廉，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，降解誘導期可控。
以下是本發(fā)明的幾個具體應用實例。
實施例1
碳酸鈣70％LLOPE、HDPE、LDPE 25％鈦酸酯、鋁酸酯復合偶聯(lián)劑1％液體石蠟4％將碳酸鈣與復合偶聯(lián)劑在110度高速攪混機中偶聯(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)同向雙螺桿擠出機擠出造粒。
該塑料母料可用于生產(chǎn)可降解農(nóng)用薄膜。
實施例2碳酸鈣40％滑石粉10％鈦白粉2％PS38％HDPE 3％EVA 3％鈦酸酯、鋁酸酯復合偶聯(lián)劑1.5％聚乙烯蠟2.5％碳酸鈣、滑石粉、鈦白粉與復合偶聯(lián)劑在攪中進行偶聯(lián)，偶聯(lián)溫度115度，時間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。
權利要求
1.無機基料復合降解塑料母料，其特征是該塑料母料的組成為25-70％的無機復合基料、25-70％的復合聚烯烴、1-4％的潤滑助劑和0.1-1.5％的偶聯(lián)助劑。
2.根據(jù)權利要求1所述的無機基料復合降解塑料母料，其特征是所述的無機復合基料包含有60-100％的碳酸鈣、0-30％的滑石粉和0-10％的鈦白粉。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的無機基料復合降解塑料母料，其特征是所述的無機復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，其用量不大于無機復合基料總用量的10％。
4.根據(jù)權利要求1所述的無機基料復合降解塑料母料，其特征是所述的復合聚烯烴是聚乙烯、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)權利要求4所述的無機基料復合降解塑料母料，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)權利要求1所述的無機基料復合降解塑料母料，其特征是所述的潤滑助劑為液體石蠟。
7.根據(jù)權利要求1所述的無機基料復合降解塑料母料，其特征是所述的潤滑助劑為聚乙烯蠟。
8.根據(jù)權利要求1所述的無機基料復合降解塑料母料，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)權利要求1所述的無機基料復合降解塑料母料，其特征是將無機復合基料與偶聯(lián)助劑經(jīng)高溫偶聯(lián)處理后，低溫加入其它物質混合，以同向雙螺桿擠出機擠出造粒。
全文摘要
一種無機基料復合降解塑料母料,是由25—70%的無機復合基料,25—70%的復合聚烯烴及其它助劑組成,其中的無機復合基料中含有60—100%的碳酸鈣和其它無機物。本發(fā)明的復合降解塑料母料由于采用了碳酸鈣等無機物作為降解劑,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C08L23/00GK1273252SQ0010629
公開日2000年11月15日 申請日期2000年5月10日 優(yōu)先權日2000年5月10日
發(fā)明者劉承龍, 宋軍 申請人:山西漳源農(nóng)業(yè)環(huán)保開發(fā)有限公司