一種能夠光-生物降解的環(huán)保塑料薄膜及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及塑料薄膜技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種能夠光-生物降解的環(huán)保塑料薄膜及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，由于廢棄塑料難以降解帶來(lái)的“白色污染”日趨嚴(yán)重，引起了全世界的廣泛關(guān)注，世界各國(guó)陸續(xù)出臺(tái)了限制或禁止使用非降解塑料包裝物的相關(guān)法規(guī)。目前傳統(tǒng)的高分子材料工業(yè)因石油資源的日益減少導(dǎo)致成本上升而發(fā)展速度減緩，與此同時(shí)，高分子材料產(chǎn)生的環(huán)境污染問題日益凸顯，引起社會(huì)的極大重視。利用可生物降解的淀粉材料來(lái)制備可降解包裝膜已成為世界各國(guó)研宄的熱點(diǎn)。但是淀粉在提高塑料可降解性能的同時(shí)，一方面會(huì)造成其物理機(jī)械性能的下降，使其加工困難，另一方面還存在親水性太強(qiáng)，與大部分通用樹脂之間的相容性很差，致使制成的薄膜力學(xué)性能大幅下降，阻水性能差，從而阻礙了淀粉塑料在工業(yè)化推廣過(guò)程中的廣泛應(yīng)用。
[0003]聚乙烯醇是一種用途廣泛的高分子聚合物，性能介于塑料和橡膠之間，含有大量的極性基團(tuán)羥基，毒性很低，分子鏈結(jié)構(gòu)對(duì)稱規(guī)整，具有獨(dú)特的強(qiáng)力粘接性、皮膜柔韌性、平滑性、耐油性、耐溶劑性、保護(hù)膠體性、氣體阻絕性以及經(jīng)特殊處理具有的耐水性，同時(shí)還具有一定的生物降解性，在濕環(huán)境中有細(xì)菌存在的條件下6個(gè)月內(nèi)可以完全分解成水和二氧化碳，是完全生物降解材料，但是降解過(guò)程中對(duì)降解環(huán)境要求較高，使降解速度還是顯得相對(duì)較慢。
[0004]苧麻是極具中國(guó)特色的傳統(tǒng)纖維作物，我國(guó)常年苧麻種植面積達(dá)到20萬(wàn)公頃左右，除了苧麻韌皮提取作為紡織產(chǎn)品之外，苧麻麻骨很少被利用。苧麻麻骨利用率低下，處理難等問題一直是各級(jí)政府和有關(guān)部門普遍關(guān)注的問題，也是農(nóng)民極其關(guān)心的問題。苧麻骨作為苧麻產(chǎn)業(yè)的規(guī)模化生產(chǎn)加工的副產(chǎn)物，是重要的生物資源，其中富含纖維素、半纖維素，其纖維素含量和纖維形態(tài)類似闊葉樹種，理論上是理想的植物纖維餐具的制備原料，且對(duì)其合理高效的開發(fā)利用對(duì)于提高苧麻綜合價(jià)值、促進(jìn)苧麻產(chǎn)業(yè)發(fā)展都意義重大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種能夠光-生物降解的環(huán)保塑料薄膜及其制備方法。本發(fā)明采用高含量的表面疏水改性的淀粉作為基體，配合適量的聚乙烯醇作為原材料，添加適量的光敏劑二茂鐵，通過(guò)一系列的工藝能夠制成一種同時(shí)經(jīng)過(guò)光、微生物均可降解的環(huán)保塑料薄膜，改善了單純的淀粉基薄膜力學(xué)性能差，單純的聚乙烯醇基薄膜降解速度慢的缺點(diǎn)。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明通過(guò)以下方案實(shí)施:
一種能夠光-生物降解的環(huán)保塑料薄膜，由下列重量份的原料制備制成:玉米淀粉60-65、納米蒙脫土 7-9、花生油0.6-0.7、鈦酸四丁酯1.2-1.4、苧麻麻骨12-14、聚乙烯醇30-35、碳酰胺4-6、磷酸三丁酯9-12、甘油5_7、山梨糖醇1.5_2、二茂鐵0.8_1、二氧化硅3-5 ；
本發(fā)明所述一種能夠光-生物降解的環(huán)保塑料薄膜，由以下具體步驟制成:
(1)將玉米淀粉與納米蒙脫土混合均勻后放入烘箱中，在130°C的條件下干燥120分鐘后取出，冷卻至室溫后將混合粉末利用超聲振蕩30-40分鐘(控制水浴溫度為30°C，超聲功率為100W)，然后將混合粉末轉(zhuǎn)移至攪拌釜中，加入鈦酸四丁酯，控制溫度為75°C，以1500轉(zhuǎn)/分的速度攪拌15分鐘后，繼續(xù)加入花生油，攪拌15分鐘，最后取出放入烘箱，在120°C的條件下干燥60分鐘即得表面疏水處理的混合粉末；
(2)將苧麻麻骨干燥后經(jīng)過(guò)粗磨、精磨制成80-100目的粉末，然后與二氧化硅混合后放入納米粉碎機(jī)中粉碎成納米級(jí)粉末，與碳酰胺混合，然后一同放入捏合機(jī)中，控溫120°C，捏合15分鐘，放出冷卻，即得苧麻麻骨增強(qiáng)料；
(3)將步驟(I)得到的表面疏水改性的混合粉末與甘油混合，通過(guò)膠體磨機(jī)分散60-90分鐘，然后加入步驟(2)得到的苧麻麻骨增強(qiáng)料，通過(guò)雙螺桿造粒機(jī)中，控制溫度170-180°C的條件下熔融擠出造粒，得到直徑為6mm的淀粉母料；
(4)將步驟(3)得到的淀粉母料、聚乙烯醇、磷酸三丁酯以及其余剩余成分在常溫下混合均勻后，加入到單螺桿擠出機(jī)中，控制溫度在170-180°C的加工溫度下進(jìn)行熱熔擠出吹塑成膜，最后定性收卷、包裝即得。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明針對(duì)單一的淀粉基薄膜力學(xué)性能差、阻水差的缺點(diǎn)以及單一的聚乙烯醇基薄膜降解速度慢的缺點(diǎn)，對(duì)傳統(tǒng)的配方以及工藝進(jìn)行改性。首先對(duì)淀粉、納米蒙脫土進(jìn)行疏水化表面處理，超聲振蕩使淀粉的粒徑下降，比表面積增大，鈦酸四丁酯與疏水劑花生油有效的屏蔽了淀粉表面羥基，形成高疏水層；同時(shí)納米蒙脫土具有良好的氣體阻隔性能以及良好的遠(yuǎn)紅外反射性，抗老化，同時(shí)耐熱、耐磨、強(qiáng)度高；其次利用苧麻麻骨作為全降解塑料薄膜的增強(qiáng)材料，具有良好的耐水、耐油性能，強(qiáng)度高，提高了薄膜的強(qiáng)度，使用之后能夠被環(huán)境消納，且成本低，變廢為寶，不會(huì)產(chǎn)生污染。最后添加二茂鐵、磷酸三丁酯協(xié)同效應(yīng)，降低了聚乙烯醇的熔點(diǎn)，通過(guò)熱熔擠出吹膜工藝，制成的產(chǎn)品具有良好的機(jī)械性能以及穩(wěn)定性。
[0008]本發(fā)明各個(gè)成分之間配比科學(xué)合理，通過(guò)一系列的工藝使得各組分之間產(chǎn)生了良好的協(xié)同效應(yīng)，使得制成的產(chǎn)品機(jī)械性能好、柔然抗拉、抗氧化性佳，使用壽命長(zhǎng)，廢棄后可以同時(shí)光、生物降解，縮短了降解時(shí)間，對(duì)環(huán)境友好，適合制造食品塑料袋、農(nóng)用塑料袋、農(nóng)用膜等。
具體實(shí)施方案
[0009]下面通過(guò)具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0010]一種能夠光-生物降解的環(huán)保塑料薄膜，由下列重量份(公斤)的原料制備制成:玉米淀粉60、納米蒙脫土 7、花生油0.6、鈦酸四丁酯1.2、苧麻麻骨12、聚乙烯醇30、碳酰胺4、磷酸三丁酯9、甘油5、山梨糖醇1.5、二茂鐵0.8、二氧化硅3 ;
本發(fā)明所述一種能夠光-生物降解的環(huán)保塑料薄膜，由以下具體步驟制成:
(I)將玉米淀粉與納米蒙脫土混合均勻后放入烘箱中，在130°C的條件下干燥120分鐘后取出，冷卻至室溫后將混合粉末利用超聲振蕩40分鐘(控制水浴溫度為30°C，超聲功率為100W)，然后將混合粉末轉(zhuǎn)移至攪拌釜中，加入鈦酸四丁酯，控制溫度為75°C，以1500轉(zhuǎn)/分的速度攪拌15分鐘后，繼續(xù)加入花生油，攪拌15分鐘，最后取出放入烘箱，在120°C的條件下干燥60分鐘即得表面疏水處理的混合粉末；
(2)將苧麻麻骨干燥后經(jīng)過(guò)粗磨、精磨制成80-100目的粉末，然后與二氧化硅混合后放入納米粉碎機(jī)中粉碎成納米級(jí)粉末，與碳酰胺混合，然后一同放入捏合機(jī)中，控溫120°C，捏合15分鐘，放出冷卻，即得苧麻麻骨增強(qiáng)料；
(3)將步驟(I)得到的表面疏水改性的混合粉末與甘油混合，通過(guò)膠體磨機(jī)分散80分鐘，然后加入步驟(2)得到的苧麻麻骨增強(qiáng)料，通過(guò)雙螺桿造粒機(jī)中，控制溫度170-180°C的條件下恪融擠出造粒，得到直徑為6_的淀粉母料；
(4)將步驟(3)得到的淀粉母料、聚乙烯醇、磷酸三丁酯以及其余剩余成分在常溫下混合均勻后，加入到單螺桿擠出機(jī)中，控制溫度在170-180°C的加工溫度下進(jìn)行熱熔擠出吹塑成膜，最后定性收卷、包裝即得。
[0011]將本發(fā)明產(chǎn)品按照GB/T 20197-2006的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行講解試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)4個(gè)月的土埋實(shí)驗(yàn)，生物降解率可以達(dá)到68.1%。按照GB/T 1040.3-2006進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，橫向拉伸強(qiáng)度為25.5MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為666.12% ;縱向拉伸強(qiáng)度為23.3 MPa,斷裂伸長(zhǎng)率為439.10%，符合標(biāo)準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種能夠光-生物降解的環(huán)保塑料薄膜，其特征在于，由下列重量份的原料制備制成:玉米淀粉60-65、納米蒙脫土 7-9、花生油0.6-0.7、鈦酸四丁酯1.2-1.4、苧麻麻骨12-14、聚乙烯醇30-35、碳酰胺4-6、磷酸三丁酯9_12、甘油5_7、山梨糖醇1.5_2、二茂鐵0.8_1、一■氧化娃 3_5。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種能夠光-生物降解的環(huán)保塑料薄膜，其特征在于，由以下具體步驟制成: (1)將玉米淀粉與納米蒙脫土混合均勻后放入烘箱中，在130°C的條件下干燥120分鐘后取出，冷卻至室溫后將混合粉末利用超聲振蕩30-40分鐘(控制水浴溫度為30°C，超聲功率為100W)，然后將混合粉末轉(zhuǎn)移至攪拌釜中，加入鈦酸四丁酯，控制溫度為75°C，以1500轉(zhuǎn)/分的速度攪拌15分鐘后，繼續(xù)加入花生油，攪拌15分鐘，最后取出放入烘箱，在120°C的條件下干燥60分鐘即得表面疏水處理的混合粉末； (2)將苧麻麻骨干燥后經(jīng)過(guò)粗磨、精磨制成80-100目的粉末，然后與二氧化硅混合后放入納米粉碎機(jī)中粉碎成納米級(jí)粉末，與碳酰胺混合，然后一同放入捏合機(jī)中，控溫120°C，捏合15分鐘，放出冷卻，即得苧麻麻骨增強(qiáng)料； (3)將步驟(I)得到的表面疏水改性的混合粉末與甘油混合，通過(guò)膠體磨機(jī)分散60-90分鐘，然后加入步驟(2)得到的苧麻麻骨增強(qiáng)料，通過(guò)雙螺桿造粒機(jī)中，控制溫度170-180°C的條件下熔融擠出造粒，得到直徑為6mm的淀粉母料； (4)將步驟(3)得到的淀粉母料、聚乙烯醇、磷酸三丁酯以及其余剩余成分在常溫下混合均勻后，加入到單螺桿擠出機(jī)中，控制溫度在170-180°C的加工溫度下進(jìn)行熱熔擠出吹塑成膜，最后定性收卷、包裝即得。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種能夠光-生物降解的環(huán)保塑料薄膜，其特征在于，由下列重量份的原料制備制成：玉米淀粉60-65、納米蒙脫土7-9、花生油0.6-0.7、鈦酸四丁酯1.2-1.4、苧麻麻骨12-14、聚乙烯醇30-35、碳酰胺4-6、磷酸三丁酯9-12、甘油5-7、山梨糖醇1.5-2、二茂鐵0.8-1、二氧化硅3-5；本發(fā)明各個(gè)成分之間配比科學(xué)合理，通過(guò)一系列的工藝使得各組分之間產(chǎn)生了良好的協(xié)同效應(yīng)，使得制成的產(chǎn)品機(jī)械性能好、柔然抗拉、抗氧化性佳，使用壽命長(zhǎng)，廢棄后可以同時(shí)光、生物降解，縮短了降解時(shí)間，對(duì)環(huán)境友好，適合制造食品塑料袋、農(nóng)用塑料袋、農(nóng)用膜等。
【IPC分類】C08K3/34, C08K3/36, C08L29/04, C08K5/10, C08L3/02, C08K5/521, C08K13/02, B29C55/28, C08K5/053
【公開號(hào)】CN104910435
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510273954
【發(fā)明人】萬(wàn)紅霞, 陳可夏
【申請(qǐng)人】銅陵方正塑業(yè)科技有限公司
【公開日】2015年9月16日
【申請(qǐng)日】2015年5月27日