一種可生物降解的聚酯購(gòu)物袋及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】一種可生物降解的聚酯購(gòu)物袋及其制備方法，將基礎(chǔ)聚酯與改性的填料、任選的一種或多種抗氧劑、任選的一種或多種紫外線(xiàn)吸收劑、任選的一種或多種潤(rùn)滑劑、經(jīng)過(guò)高混機(jī)攪拌均勻后，通過(guò)吹膜機(jī)進(jìn)行吹制，得到可生物降解的聚酯購(gòu)物袋。改性的填料為采用溶膠凝膠方法二氧化硅包覆的碳酸鈣和丁腈橡膠粉末。所制備的購(gòu)物袋厚度0.015～0.020mm，耗材料少，綜合使用成本較低，力學(xué)性能優(yōu)異。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種可生物降解的聚酯購(gòu)物袋及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種可生物降解的聚酯購(gòu)物袋及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 購(gòu)物袋是人們外出購(gòu)物的必備物品。目前市場(chǎng)上可用的購(gòu)物袋主要有：塑料購(gòu)物 袋、無(wú)紡布購(gòu)物袋、紙類(lèi)購(gòu)物袋、棉麻購(gòu)物袋等。其中塑料購(gòu)物袋是最為常用的，但其任過(guò)渡 依賴(lài)于石化資源，對(duì)環(huán)境的污染最大。因此，大力推廣使用可降解的塑料，這是解決"白色污 染"問(wèn)題的有效途徑。
[0003] 目前有光降解、熱降解、生物降解等幾種降解材料的制造技術(shù)。從降解途徑來(lái)看， 生物降解的可行性較高，是目前研究的熱點(diǎn)。生物降解性與力學(xué)性能的兼顧問(wèn)題是現(xiàn)有技 術(shù)普遍存在的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有的缺陷，提供了一種可生物降解的聚酯購(gòu)物 袋及其制備方法，包括以下步驟:將基礎(chǔ)聚酯(A)與改性的填料(B)、任選的一種或多種抗氧 劑(C)、任選的一種或多種紫外線(xiàn)吸收劑(D)、任選的一種或多種潤(rùn)滑劑(E)、經(jīng)過(guò)高混機(jī)攪 拌均勻后，通過(guò)吹膜機(jī)進(jìn)行吹制，得到可生物降解的聚酯購(gòu)物袋。
[0005] 其中成分(B)改性的填料的制備方法如下：
[0006] (1)將碳酸鈣分散于去離子水中，超聲下攪拌均勻；
[0007] (2)將步驟（1)得到的分散液、氨水、硅酸乙酯、無(wú)水乙醇、去離子水按照20: 5:10: 10:5的體積比混合，室溫下攪拌均勻，獲得混合溶液;將混合溶液靜置至自然干燥，獲得固 態(tài)混合物，將固態(tài)混合物加熱至100-150 °C并保持1-2小時(shí)，獲得復(fù)合物，將復(fù)合物研磨成粉 末得到二氧化硅包覆碳酸鈣粉末a;
[0008] (3)將超細(xì)丁腈橡膠粉末分散于去離子水，超聲下分散均勻；
[0009] (4)在反應(yīng)器中，首先使用3-氨基丙基三甲氧基硅烷APTMS，無(wú)水乙醇，濃鹽酸，去 離子水為原料，將APTMS與無(wú)水乙醇以一定體積比混合，常溫下進(jìn)行磁力攪拌;將反應(yīng)器放 入加熱水浴磁力攪拌機(jī)中，邊攪拌邊滴加去離子水鹽酸溶液，制成SiO 2溶膠待用；
[0010] (5)將步驟(4)制備得到的溶膠加入步驟(3)得到的分散液中，并進(jìn)行磁力攪拌lh， 靜置干燥后得到固態(tài)物，將固態(tài)混合物加熱至100-150°C并保持1-2小時(shí)，獲得復(fù)合物，將復(fù) 合物研磨成粉末得到二氧化娃包覆丁腈橡膠粉末b;
[0011] (6)將粉末a與粉末b混拌均勻得到改性的填料。
[0012] 具體地，所述基礎(chǔ)聚酯(A)為芳香族二羧酸或其酸酐以及脂肪族二羧酸或其酸酐 與脂肪族二元醇縮聚得到的共聚酯。所述聚酯的數(shù)均分子量為1〇,〇〇〇~80,000g/mol，分子 量分布為1.0~2.5。
[0013] 所得購(gòu)物袋的厚度為0.015~0.020mm;公稱(chēng)承重不低于9kg，封合強(qiáng)度不低于 15. ON/15mm〇
[0014] 現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)機(jī)填料通?？梢赃x自滑石粉、珍珠粉、氧化硅、氧化鋁、氫氧化鎂、貝 殼粉、碳酸鈣、蒙脫土、高嶺土、粘土、硫酸鋇、硅灰石中的一種或多種;然而經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)發(fā) 現(xiàn)，上述無(wú)機(jī)填料所能達(dá)到的改善力學(xué)性能的范圍有限;配合使用往往比單獨(dú)使用一種更 能提高力學(xué)性能。但是，這種改善也是有限的。從兼顧力學(xué)性能和可生物降解性的角度考 慮，本發(fā)明的
【申請(qǐng)人】發(fā)現(xiàn)可以對(duì)無(wú)機(jī)填料進(jìn)行二氧化硅包覆，從而達(dá)到上述目的。從提高分 散性的成本角度考慮，可以使用溶膠-凝膠法對(duì)填料進(jìn)行二氧化硅包覆。從力學(xué)性能的穩(wěn)定 性和最佳性考慮，碳酸鈣和粉末丁腈橡膠配合使用。從碳酸鈣和粉末丁腈橡膠的結(jié)構(gòu)而言， 兩者采用不同的包覆工藝，碳酸鈣與二氧化硅同屬于無(wú)機(jī)物質(zhì)，可以采用同步包覆方法。而 粉末丁腈橡膠為有機(jī)物質(zhì)，實(shí)踐證明采用先制備溶膠然后再將溶膠加入丁腈橡膠分散液中 進(jìn)行包覆，這樣才能達(dá)到協(xié)同提高力學(xué)性能的效果。進(jìn)一步的，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，分別包覆然后再 混合的力學(xué)性能優(yōu)于先混合再同步包覆的結(jié)果。
[0015] 所述抗氧劑（C)選自 Irganox、抗氧劑 1010、1076、168、622、215、B215、B561、BHT、 T502、DST0P、維生素 E中的一種或多種。
[0016] 所述紫外線(xiàn)吸收劑（D)選自 UV-P、UV-0、UV-531、UV-9、UV-327、UV-329、UV-326、UV-328中的一種或多種。
[0017]所述潤(rùn)滑劑(E)選自芥酸酰胺、EBS中的一種或兩種。
[0018] 在本發(fā)明中，改性的填料起到改善產(chǎn)品表面質(zhì)量和光澤度以及提高機(jī)械強(qiáng)度的效 果。優(yōu)選利用丁腈橡膠粉末和碳酸鈣粉末的粒徑大小為〇.Olum以下，改性后的粉末粒徑為 0.02um以下，過(guò)大會(huì)影響產(chǎn)品的光澤度和表面質(zhì)量，以及力學(xué)性能。優(yōu)選相對(duì)于100重量的 基礎(chǔ)聚酯樹(shù)脂，使用2-8重量份的上述改性填料，更加優(yōu)選3-5份，從提高機(jī)械強(qiáng)度的角度考 慮，最為優(yōu)選地，粉末a與粉末b的質(zhì)量比為1:1。
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有以下明顯的優(yōu)勢(shì)：
[0020] 1、本發(fā)明所制備的購(gòu)物袋厚度0.015~0.020mm，耗材料少，綜合使用成本較低；
[0021] 2、本發(fā)明所制備的購(gòu)物袋力學(xué)性能優(yōu)異，優(yōu)于GB/T21661-2008塑料購(gòu)物袋的力學(xué) 性能要求；
[0022] 3、本發(fā)明所制備的購(gòu)物袋具有良好的生物降解性能且降解速率可控，根據(jù)'GB/ T19277.1-2011受控堆肥條件下材料最終需氧生物分解和崩解能力的測(cè)定采用測(cè)定釋放的 二氧化碳的方法'測(cè)試方法測(cè)試120天內(nèi)降解成二氧化碳和水的降解率達(dá)50%以上。本發(fā)明 所制備的購(gòu)物袋消除了白色污染，改善城市景觀環(huán)境。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 以下對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用 于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0024]以對(duì)苯二甲酸，1，4_ 丁二醇、己二酸為主要單體得到的共聚酯Pl。色澤和透明性能 良好，雜質(zhì)較少，用GPC法測(cè)定其分子量Mn為8.0萬(wàn)，Mw為28.0萬(wàn)，分子量分布為3.5。
[0025] 實(shí)施例1
[0026] 在高混機(jī)中將IOKg共聚酯Pl，0.03Kg抗氧劑1010、0.5Kg的改性填料、0.15Kg的UV-326、0.05Kg的潤(rùn)滑劑EBS進(jìn)行混合均勻，然后通過(guò)吹膜機(jī)中進(jìn)行吹制得到生物降解購(gòu)物袋 1〇
[0027] 其中改性填料的制備工藝：
[0028] (1)將碳酸鈣分散于去離子水中，超聲下攪拌均勻；
[0029] (2)將步驟（1)得到的分散液、氨水、硅酸乙酯、無(wú)水乙醇、去離子水按照20: 5:10: 10:5的體積比混合，室溫下攪拌均勻，獲得混合溶液;將混合溶液靜置至自然干燥，獲得固 態(tài)混合物，將固態(tài)混合物加熱至150 °C并保持1.5小時(shí)，獲得復(fù)合物，將復(fù)合物研磨成粉末得 到二氧化硅包覆碳酸鈣粉末a;
[0030] (3)將超細(xì)丁腈橡膠粉末分散于去離子水，超聲下分散均勻；
[0031] (4)在反應(yīng)器中，首先使用3-氨基丙基三甲氧基硅烷APTMS，無(wú)水乙醇，濃鹽酸，去 離子水為原料，將APTMS與無(wú)水乙醇以一定體積比混合，常溫下進(jìn)行磁力攪拌;將反應(yīng)器放 入加熱水浴磁力攪拌機(jī)中，邊攪拌邊滴加去離子水鹽酸溶液，制成SiO 2溶膠待用；
[0032] (5)將步驟(4)制備得到的溶膠加入步驟(3)得到的分散液中，并進(jìn)行磁力攪拌lh， 靜置干燥后得到固態(tài)物，將固態(tài)混合物加熱至150°C并保持2小時(shí)，獲得復(fù)合物，將復(fù)合物研 磨成粉末得到二氧化娃包覆丁腈橡膠粉末b;
[0033] (6)將粉末a與粉末b按照質(zhì)量比1:1混拌均勻得到改性的填料。
[0034]透光度和柔韌性良好，根據(jù)GB/T21661-2008塑料購(gòu)物袋'的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)結(jié) 果如下：提吊試驗(yàn):3個(gè)袋均無(wú)破裂、跌落試驗(yàn):3個(gè)袋均無(wú)破裂、漏水性:3個(gè)袋均不漏水、公 稱(chēng)承重9.7Kg，封合強(qiáng)度16.6N/15mm。
[0035]根據(jù)GB/T19277.1-2011受控堆肥條件下材料最終需氧生物分解和崩解能力的測(cè) 定。采用測(cè)定釋放的二氧化碳的方法的測(cè)試方法測(cè)試聚合物的生物分解百分率。測(cè)試結(jié)果 如下：
[0038] 實(shí)施例2
[0039]采用0.3Kg的改性填料，其它同實(shí)施例1。結(jié)果發(fā)現(xiàn)力學(xué)性能和生物降解性能與實(shí) 施例1基本相同。
[0040] 實(shí)施例3
[0041 ]采用0.2Kg的改性填料，其它同實(shí)施例1。結(jié)果發(fā)現(xiàn)生物降解性能與實(shí)施例1基本相 同。公稱(chēng)承重9.4Kg，封合強(qiáng)度15.3N/15mm
[0042] 實(shí)施例4
[0043] 采用0.8Kg的改性填料，其它同實(shí)施例1。結(jié)果發(fā)現(xiàn)生物降解性能與實(shí)施例1基本相 同。
[0044] 公稱(chēng)承重9.11^，封合強(qiáng)度15.51^/15臟。
[0045] 實(shí)施例5:
[0046] 粉末a與粉末b按照質(zhì)量比1:2混拌均勻得到改性的填料，其它同實(shí)施例1。公稱(chēng)承 重9.31^，封合強(qiáng)度16.謂/15臟。
[0047] 實(shí)施例6:
[0048] 粉末a與粉末b按照質(zhì)量比2:1混拌均勻得到改性的填料，其它同實(shí)施例1。公稱(chēng)承 重9.41^，封合強(qiáng)度16.3~/15臟。
[0049] 比較例1:
[0050]填料未改性，其它同實(shí)施例1。
[00511力學(xué)性能:公稱(chēng)承重7 · 5kg，封合強(qiáng)度9N/15mm。
[0052] 比較例2:
[0053] 將碳酸鈣和丁腈橡膠粉末均采用粉末a的改性方法進(jìn)行改性，其它同實(shí)施例1。 [0054]力學(xué)性能:提吊試驗(yàn):3個(gè)袋均無(wú)破裂、跌落試驗(yàn):3個(gè)袋均無(wú)破裂、漏水性:3個(gè)袋均 不漏水、公稱(chēng)承重8.51^，封合強(qiáng)度1謂/151111]1。
[0055] 比較例3:
[0056] 將碳酸鈣和丁腈橡膠粉末均采用粉末b的改性方法進(jìn)行改性，其它同實(shí)施例1。 [0057]力學(xué)性能:提吊試驗(yàn):3個(gè)袋均無(wú)破裂、跌落試驗(yàn):3個(gè)袋均無(wú)破裂、漏水性:3個(gè)袋均 不漏水、公稱(chēng)承重8.8kg，封合強(qiáng)度10.5N/15mm。
[0058] 比較例4:
[0059] 將碳酸鈣替換為氫氧化鎂，其它同實(shí)施例1。
[0060] 公稱(chēng)承重8.9kg，封合強(qiáng)度13.5N/15mm。
[0061 ] 比較例5:
[0062]將丁腈橡膠粉末替換為MBS粉末，其它同實(shí)施1。公稱(chēng)承重8.9kg，封合強(qiáng)度13.9N/ 15mm。比較例6:
[0063]將碳酸鈣替換為蒙脫土，其它同實(shí)施例1。
[0064] 公稱(chēng)承重8 · 9kg，封合強(qiáng)度13 · 0N/15mm。
[0065] 比較例7:
[0066] 將碳酸鈣替換為硅灰石，其它同實(shí)施例1。
[0067] 公稱(chēng)承重8 · 9kg，封合強(qiáng)度13 · 2N/15mm。
[0068] 從實(shí)施例1與比較例1的比較可見(jiàn)，加入改性的填料可以大幅度提高產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng) 度。
[0069] 實(shí)施例1與比較例2-3的比較可見(jiàn)，填料的改性方法對(duì)產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度影響較大。 實(shí)施例1與比較例4-7的比較可見(jiàn)，填料的選擇對(duì)最終產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度有重要影響。
[0070] 從實(shí)施例1-4的比較可見(jiàn)，優(yōu)選地，相對(duì)于100重量份的基礎(chǔ)聚酯樹(shù)脂，加入2-8重 量的改性填料，更加優(yōu)選3-5重量份。實(shí)施例1，5-6的比較可見(jiàn)，粉末a與粉末b的質(zhì)量比優(yōu)選 為 1:1〇
[0071]最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明， 盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其依然可 以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。 凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的 保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種可生物降解的聚酯購(gòu)物袋，其由基礎(chǔ)聚酯(A)、改性的填料(B)、任選的一種或多 種抗氧劑(C)、任選的一種或多種紫外線(xiàn)吸收劑(D)和任選的一種或多種潤(rùn)滑劑(E)制成;其 特征在于:改性的填料(B)的制備方法如下： (1) 將碳酸鈣分散于去離子水中，超聲下攪拌均勻； (2) 將步驟（1)得到的分散液、氨水、硅酸乙酯、無(wú)水乙醇、去離子水按照20: 5:10 :10:5 的體積比混合，室溫下攪拌均勻，獲得混合溶液;將混合溶液靜置至自然干燥，獲得固態(tài)混 合物，將固態(tài)混合物加熱至100-150°C并保持1-2小時(shí)，獲得復(fù)合物，將復(fù)合物研磨成粉末得 到二氧化硅包覆碳酸鈣粉末a; (3) 將丁腈橡膠粉末分散于去離子水，超聲下分散均勻； (4) 在反應(yīng)器中，首先使用3-氨基丙基三甲氧基硅烷APTMS，無(wú)水乙醇，濃鹽酸，去離子 水為原料，將APTMS與無(wú)水乙醇以一定體積比混合，常溫下進(jìn)行磁力攪拌;將反應(yīng)器放入加 熱水浴磁力攪拌機(jī)中，邊攪拌邊滴加去離子水鹽酸溶液，制成Si0 2溶膠待用； (5) 將步驟(4)制備得到的溶膠加入步驟(3)得到的分散液中，并進(jìn)行磁力攪拌lh，靜置 干燥后得到固態(tài)物，將固態(tài)混合物加熱至100-150 °C并保持1-2小時(shí)，獲得復(fù)合物，將復(fù)合物 研磨成粉末得到二氧化娃包覆丁腈橡膠粉末b; (6) 將粉末a與粉末b混拌均勻得到改性的填料。2. -種可生物降解的聚酯購(gòu)物袋的制備方法，包括以下步驟:將基礎(chǔ)聚酯(A)與改性的 填料(B)、任選的一種或多種抗氧劑(C)、任選的一種或多種紫外線(xiàn)吸收劑(D)、任選的一種 或多種潤(rùn)滑劑(E)、經(jīng)過(guò)高混機(jī)攪拌均勻后，通過(guò)吹膜機(jī)進(jìn)行吹制，得到可生物降解的聚酯 購(gòu)物袋。其中成分(B)改性的填料的制備方法如下： (1) 將碳酸鈣分散于去離子水中，超聲下攪拌均勻； (2) 將步驟（1)得到的分散液、氨水、硅酸乙酯、無(wú)水乙醇、去離子水按照20: 5:10 :10:5 的體積比混合，室溫下攪拌均勻，獲得混合溶液;將混合溶液靜置至自然干燥，獲得固態(tài)混 合物，將固態(tài)混合物加熱至100-150°C并保持1-2小時(shí)，獲得復(fù)合物，將復(fù)合物研磨成粉末得 到二氧化硅包覆碳酸鈣粉末a; (3) 將丁腈橡膠粉末分散于去離子水，超聲下分散均勻； (4) 在反應(yīng)器中，首先使用3-氨基丙基三甲氧基硅烷APTMS，無(wú)水乙醇，濃鹽酸，去離子 水為原料，將APTMS與無(wú)水乙醇以一定體積比混合，常溫下進(jìn)行磁力攪拌;將反應(yīng)器放入加 熱水浴磁力攪拌機(jī)中，邊攪拌邊滴加去離子水鹽酸溶液，制成Si0 2溶膠待用； (5) 將步驟(4)制備得到的溶膠加入步驟(3)得到的分散液中，并進(jìn)行磁力攪拌lh，靜置 干燥后得到固態(tài)物，將固態(tài)混合物加熱至100-150 °C并保持1-2小時(shí)，獲得復(fù)合物，將復(fù)合物 研磨成粉末得到二氧化娃包覆丁腈橡膠粉末b; (6) 將粉末a與粉末b混拌均勻得到改性的填料。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，特征在于，所述基礎(chǔ)聚酯(A)為芳香族二羧酸或其酸酐 以及脂肪族二羧酸或其酸酐與脂肪族二元醇縮聚得到的共聚酯，優(yōu)選地，所述聚酯的數(shù)均 分子量為10，000~80，000g/mol，分子量分布為1.0~2.5。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，特征在于，所述抗氧劑(C)選自I r g a η ο X、抗氧劑1010、 1076、168、622、215、B215、B561、BHT、T502、DST0P、維生素 E中的一種或多種。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，特征在于，所述紫外線(xiàn)吸收劑(D)選自UV-P、UV-0、UV- 531、UV-9、UV-327、UV-329、UV-326、UV-328 中的一種或多種。6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，特征在于，所述潤(rùn)滑劑(E)選自芥酸酰胺、EBS中的一種 或兩種。7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，特征在于，相對(duì)于100重量的基礎(chǔ)聚酯，使用2-8重量份 的上述改性填料，更加優(yōu)選3-5份，最為優(yōu)選地，粉末a與粉末b的質(zhì)量比為1:1。8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，特征在于，所得購(gòu)物袋的厚度為0.015~0.020mm;公稱(chēng) 承重不低于9kg，封合強(qiáng)度不低于15.0N/15mm。9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，特征在于，丁腈橡膠粉末和碳酸鈣粉末的粒徑為0.0 lum 以下，改性后的粉末粒徑為〇. 〇2um以下。
【文檔編號(hào)】C08L67/02GK105860460SQ201610395432
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年6月7日
【發(fā)明人】張峰銘
【申請(qǐng)人】張峰銘