專利名稱：：一種全生物降解塑料薄膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于全生物降解塑料薄膜及其制備
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種以聚碳酸亞乙酯聚氨酯為主要成分的全生物降解塑料薄膜及其制備方法。
背景技術(shù)：
：上世紀(jì)80年代末期，塑料購物袋、垃圾袋、農(nóng)用薄膜等開始在國內(nèi)大肆使用，興起一場(chǎng)"白色革命"，然而，由于國內(nèi)沒有建立起完善的垃圾分類和回收利用制度，這些塑料袋廢棄后造成嚴(yán)重的白色污染，使用后在農(nóng)田中累積，影響到植物的生長(zhǎng)和機(jī)耕作業(yè)，隨風(fēng)飛揚(yáng)的塑料殘膜不僅影響景觀，還造成牲畜誤食導(dǎo)致死亡。"白色革命"轉(zhuǎn)化成了"白色污染"。為解決這些問題，國內(nèi)外的科研工作者開始進(jìn)行生物降解塑料薄膜的開發(fā)。在近幾年，國內(nèi)市場(chǎng)上也出現(xiàn)了不少可生物降解塑料薄膜，然而，大部分這些可生物降解塑料薄膜是采用通用塑料如聚乙烯、聚丙烯等為基體，通過與一些生物降解原料如淀粉等復(fù)合制備，如按照CN1049671等公開的技術(shù)制備。這些薄膜廢棄后，在微生物作用下，淀粉等生物降解組分發(fā)生降解，聚乙烯、聚丙烯等骨架不發(fā)生降解，最終變成細(xì)微的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。這種細(xì)微的網(wǎng)狀聚乙烯、聚丙烯等對(duì)生態(tài)的影響十分大，有研究表明，其不僅影響農(nóng)作物的生長(zhǎng)，使得農(nóng)作物大幅度減產(chǎn)，而且還能夠通過農(nóng)作物進(jìn)入人體，給人體造成潛在的威脅。近期，全生物降解塑料薄膜的研制受到廣泛的關(guān)注，如CN101235156公布了一種以聚乳酸為基體的全生物降解塑料薄膜及其制備方法。然而由于聚乳酸玻璃化溫度低、常溫下也比較脆，產(chǎn)品的韌性差、抗撕裂強(qiáng)度低，產(chǎn)品的使用溫度也受到較大限制。CN200810051415.6公布了一種以聚碳酸亞丙酯為基的全生物降解塑料薄膜及其制備方法，聚碳酸亞丙酯的柔韌性和抗撕裂強(qiáng)度高，但是玻璃化溫度比聚乳酸還低，只有35-4(TC，所制備的全生物降解塑料薄膜只能用于低溫場(chǎng)所。CN1709969A公布了一種聚對(duì)二氧環(huán)己酮為基體的全生物降解塑料薄膜及其制備方法，然而，由于聚對(duì)二氧環(huán)己酮的生產(chǎn)成本高，該塑料薄膜的規(guī)模應(yīng)用受到限制。聚碳酸亞乙酯是一種具有優(yōu)良生物降解性和生物相容性的全生物降解材料，在自然環(huán)境中能夠迅速降解(Nishidah，Tokiway.Chem.Lett.，1994(3):421-422，方興高，化學(xué)世界，1993(8):365-368)，然而，該材料和聚碳酸亞丙酯一樣，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低，直接用其制備的全生物降解塑料薄膜應(yīng)用范圍有限。本發(fā)明人一直致力于以二氧化碳為原料，合成聚碳酸亞乙酯以及聚碳酸亞乙酯的應(yīng)用研究；通過研究發(fā)現(xiàn)，二氧化碳/環(huán)氧乙烷可共聚制備分子量在2000左右的聚碳酸亞乙酯二醇，以該二醇為基，可制備具有較高韌性及玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的聚氨酯材料，避開了聚碳酸亞乙酯玻璃化溫度低造成的應(yīng)用限制。研究還表明，該聚氨酯材料仍然具有十分優(yōu)良的生物降解性能，是一種具有良好市場(chǎng)前景的全生物降解材料。申請(qǐng)人在CN1400229A專利中公布了一種全生物降解泡沫塑料的合成和應(yīng)用的技術(shù)，在CN1865311A專利中公布了一種全生物降解聚碳酸亞乙酯聚氨酯及其制備技術(shù)。在研究成果的基礎(chǔ)上，在科技部、國家發(fā)改委、江蘇省科技廳的資助下，本發(fā)明人還于07年底在江蘇成了2萬噸/年的聚碳酸亞乙酯二醇的生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)銷平衡，在全球率先實(shí)現(xiàn)了二氧化碳基聚合物的規(guī)模化生產(chǎn)及應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種以聚碳酸亞乙酯聚氨酯為基的全生物降解塑料薄膜。本發(fā)明的又一目的在于提供一種上述全生物降解塑料薄膜的制備方法。本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種以聚碳酸亞乙酯聚氨酯為基的全生物降解塑料薄膜，該材料由以下按重量份數(shù)計(jì)的組分組成聚碳酸亞乙酯聚氨酯2090份熱塑性淀粉150份相容改性劑510份納米無機(jī)增強(qiáng)劑35份復(fù)合增塑劑220份潤(rùn)滑劑1030份。相容改性劑、納米無機(jī)增強(qiáng)劑、復(fù)合增塑劑和潤(rùn)滑劑為輔助助劑。所述熱塑性淀粉是通過改性或增塑處理的玉米淀粉、木薯淀粉、豌豆淀粉、小麥淀粉、魔芋淀粉和芭蕉芋淀粉中的一種以上。所述相容改性劑為不飽和羧酸與脂肪族聚酯的接枝共聚物、不飽和酸酐與脂肪族聚酯的接枝共聚物、不飽和羧酸或不飽和酸酐；所述不飽和羧酸的碳原子數(shù)為1220。所述不飽和羧酸為十八烯酸；所述酸酐為十二烯基丁二酸酐或十一烯基丁二酸酐；所述脂肪族聚酯為聚乳酸、聚羥基丁酸酯、聚羥基戊酸酯、聚己內(nèi)酯、聚丁二酸丁二醇酯和聚乙醇酸中的一種以上。所述復(fù)合增塑劑為多元醇類化合物或多元醇酯類化合物。所述多元醇類化合物優(yōu)選甘油、乙二醇、丙二醇、丁二醇、聚乙二醇、山梨醇和聚丙二醇中的一種以上；所述多元醇酯類化合物優(yōu)選己二酸二-(2_乙基己基)S旨、己二酸二丁酯、鄰苯二甲酸二丁酯和乙酸山梨醇酯中的一種以上。所述納米無機(jī)增強(qiáng)劑為碳酸鈣、粘土、蒙脫土、云母、氧化釩和氧化鉬中的一種以上；優(yōu)選一維尺寸為50nm以下的碳酸鈣、粘土和蒙脫土中的一種以上。納米無機(jī)增強(qiáng)劑對(duì)全生物降解塑料薄膜產(chǎn)品具有增強(qiáng)和增韌作用，可以提高產(chǎn)品的力學(xué)性能。所述潤(rùn)滑劑優(yōu)選脂肪酸酰胺、脂肪酸S旨、脂肪酸鹽、硬脂酸酰胺、甲撐雙硬脂酰胺、乙撐雙硬脂酰胺、羥基硬脂酸、硬脂酸鎂、硬脂酸正丁酯、硬脂酸鈣和和聚碳酸亞乙酯二醇中的一種以上。所述潤(rùn)滑劑更加優(yōu)選為硬脂酸酰胺、甲撐雙硬脂酰胺、乙撐雙硬脂酰胺和分子量在10001500的聚碳酸亞乙酯二醇中的一種以上。上述的一種以聚碳酸亞乙酯聚氨酯為基的全生物降解塑料薄膜的制備方法，包括以下操作步驟將聚碳酸亞乙酯聚氨酯、熱塑性淀粉、相容改性劑、納米無機(jī)增強(qiáng)劑、復(fù)合增塑劑和潤(rùn)滑劑混合均勻，用單螺桿擠出機(jī)進(jìn)行熔融擠出造粒，所述造粒的溫度為20523(TC;然后用長(zhǎng)徑比為30的吹膜機(jī)進(jìn)行吹膜，得到全生物降解塑料薄膜。所得薄膜的厚度在0.050.15毫米。本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果本發(fā)明方法制備的全生物降解塑料薄膜不僅具有優(yōu)良的生物降解性能，在堆肥條件下，180天能夠完全生物降解，符合IS014855標(biāo)準(zhǔn)要求，而且該薄膜具有良好的韌性，較高的抗撕裂強(qiáng)度，產(chǎn)品的使用溫度范圍寬，能夠滿足市場(chǎng)上多種塑料制品，特別是一次性包裝、餐具、塑料購物袋等產(chǎn)生白色污染較嚴(yán)重的制品的性能要求，是一種廣闊市場(chǎng)前景的全生物降解材料。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。以下實(shí)施例所用的聚碳酸亞乙酯聚氨酯均是按照公開號(hào)為CN1865311A的專利申請(qǐng)所述方法制備得到的。實(shí)施例1將聚碳酸亞乙酯聚氨酯35重量份、熱塑性玉米淀粉17.5重量份、十八烯酸5.6重量份、碳酸鈣3.5重量份、甘油2重量份、硬脂酸酰胺10重量份和分子量在1000的聚碳酸亞乙酯二醇15.4重量份混合均勻，用單螺桿擠出機(jī)進(jìn)行熔融擠出造粒，所述造粒的溫度為220°C;然后用長(zhǎng)徑比為30的吹膜機(jī)進(jìn)行吹膜，得到全生物降解塑料薄膜。所得到的全生物降解塑料薄膜的力學(xué)性能按照GB/T4456-1996的方法測(cè)試，結(jié)果如表l所示。實(shí)施例2將聚碳酸亞乙酯聚氨酯45.5重量份、熱塑性木薯淀粉7重量份、十二烯基丁二酸酐5.6重量份、粘土3.5重量份、己二酸二_(2-乙基己基)酯5重量份和甲撐雙硬脂酰胺30重量份混合均勻，用單螺桿擠出機(jī)進(jìn)行熔融擠出造粒，所述造粒的溫度為205°C;然后用長(zhǎng)徑比為30的吹膜機(jī)進(jìn)行吹膜，得到全生物降解塑料薄膜。所得到的全生物降解塑料薄膜的力學(xué)性能按照GB/T4456-1996的方法測(cè)試，結(jié)果如表l所示。實(shí)施例3取聚碳酸亞乙酯聚氨酯49重量份、熱塑性豌豆淀粉3.5重量份、十一烯基丁二酸酐5.6重量份、蒙脫土3.5重量份、乙二醇5重量份、丙二醇5重量份和乙撐雙硬脂酰胺10重量份，混合均勻，用單螺桿擠出機(jī)進(jìn)行熔融擠出造粒，造粒溫度230°C;然后用長(zhǎng)徑比為30的吹膜機(jī)進(jìn)行吹膜，得到全生物降解塑料薄膜。所得到的全生物降解塑料薄膜的力學(xué)性能按照GB/T4456-1996的方法測(cè)試，結(jié)果如表l所示。實(shí)施例4取聚碳酸亞乙酯聚氨酯40重量份、熱塑性玉米淀粉35重量份、十八烯酸8重量份、碳酸鈣5重量份、乙酸山梨醇酯15重量份、硬脂酸酰胺10重量份和分子量在1000的聚碳酸亞乙酯二醇15.4重量份，混合均勻，用單螺桿擠出機(jī)進(jìn)行熔融擠出造粒，造粒溫度22(TC。然后用長(zhǎng)徑比為30的吹膜機(jī)進(jìn)行吹膜，得到全生物降解塑料薄膜。所得到的全生物降解塑料薄膜的力學(xué)性能按照GB/T4456-1996的方法測(cè)試，結(jié)果如表1所示。表l全生物降解聚碳酸亞乙酯聚氨酯塑料薄膜的性能測(cè)定<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實(shí)施例5取聚碳酸亞乙酯聚氨酯20重量份、熱塑性小麥淀粉50重量份、十一烯基丁二酸酐-聚乳酸接枝共聚物13重量份、云母3.5重量份、乙酸山梨醇酯3.5重量份和乙撐雙硬脂酰胺IO重量份，混合均勻，用單螺桿擠出機(jī)進(jìn)行熔融擠出造粒，造粒溫度230°C;然后用長(zhǎng)徑比為30的吹膜機(jī)進(jìn)行吹膜，得到全生物降解塑料薄膜。所得到的全生物降解塑料薄膜的力學(xué)性能按照GB/T4456-1996的方法測(cè)試。實(shí)施例6取聚碳酸亞乙酯聚氨酯65重量份、熱塑性魔芋淀粉10重量份、十八烯酸-聚己內(nèi)酯接枝共聚物5重量份、碳酸鈣3重量份、山梨醇2重量份和硬脂酸酰胺15重量份，混合均勻，用單螺桿擠出機(jī)進(jìn)行熔融擠出造粒，造粒溫度210°C;然后用長(zhǎng)徑比為30的吹膜機(jī)進(jìn)行吹膜，得到全生物降解塑料薄膜。所得到的全生物降解塑料薄膜的力學(xué)性能按照GB/T4456-1996的方法測(cè)試。實(shí)施例7取聚碳酸亞乙酯聚氨酯70重量份、熱塑性豌豆淀粉5重量份、十一烯基丁二酸酐6重量份、粘土4重量份、聚丙二醇5重量份和乙撐雙硬脂酰胺10重量份，混合均勻，用單螺桿擠出機(jī)進(jìn)行熔融擠出造粒，造粒溫度230°C;然后用長(zhǎng)徑比為30的吹膜機(jī)進(jìn)行吹膜，得到全生物降解塑料薄膜。所得到的全生物降解塑料薄膜的力學(xué)性能按照GB/T4456-1996的方法測(cè)試。實(shí)施例8取聚碳酸亞乙酯聚氨酯90重量份、熱塑性豌豆淀粉2重量份、十二烯基丁二酸酐_聚丁二酸丁二醇酯接枝共聚物2重量份、云母1重量份、己二酸二丁酯2重量份和甲撐雙硬脂酰胺3重量份，混合均勻，用單螺桿擠出機(jī)進(jìn)行熔融擠出造粒，造粒溫度230°C;然后用長(zhǎng)徑比為30的吹膜機(jī)進(jìn)行吹膜，得到全生物降解塑料薄膜。所得到的全生物降解塑料薄膜的力學(xué)性能按照GB/T4456-1996的方法測(cè)試。實(shí)施例9取聚碳酸亞乙酯聚氨酯75重量份、熱塑性豌豆淀粉5重量份、十一烯基丁二酸酐-聚乙醇酸3重量份、蒙脫土2重量份、鄰苯二甲酸二丁酯5重量份和分子量在1500的聚碳酸亞乙酯二醇10重量份，混合均勻，用單螺桿擠出機(jī)進(jìn)行熔融擠出造粒，造粒溫度225°C;然后用長(zhǎng)徑比為30的吹膜機(jī)進(jìn)行吹膜，得到全生物降解塑料薄膜。所得到的全生物降解塑料薄膜的力學(xué)性能按照GB/T4456-1996的方法測(cè)試。上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其它的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。權(quán)利要求一種全生物降解塑料薄膜，其特征在于該塑料薄膜由以下按重量份數(shù)計(jì)的組分組成聚碳酸亞乙酯聚氨酯20～90份熱塑性淀粉1～50份相容改性劑5～10份納米無機(jī)增強(qiáng)劑3～5份復(fù)合增塑劑2～20份潤(rùn)滑劑10～30份。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全生物降解塑料薄膜，其特征在于所述熱塑性淀粉是通過改性或增塑處理的玉米淀粉、木薯淀粉、豌豆淀粉、小麥淀粉、魔芋淀粉和芭蕉芋淀粉中的一種以上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全生物降解塑料薄膜，其特征在于所述相容改性劑為不飽和羧酸與脂肪族聚酯的接枝共聚物、不飽和酸酐與脂肪族聚酯的接枝共聚物、不飽和羧酸或不飽和酸酐；所述不飽和羧酸的碳原子數(shù)為1220。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種全生物降解塑料薄膜，其特征在于所述不飽和羧酸為十八烯酸；所述酸酐為十二烯基丁二酸酐或十一烯基丁二酸酐；所述脂肪族聚酯為聚乳酸、聚羥基丁酸酯、聚羥基戊酸酯、聚己內(nèi)酯、聚丁二酸丁二醇酯和聚乙醇酸中的一種以上。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全生物降解塑料薄膜，其特征在于所述復(fù)合增塑劑為多元醇類化合物或多元醇酯類化合物。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種全生物降解塑料薄膜，其特征在于所述多元醇類化合物為甘油、乙二醇、丙二醇、丁二醇、聚乙二醇、山梨醇和聚丙二醇中的一種以上；所述多元醇酯類化合物為己二酸二-(2_乙基己基)S旨、己二酸二丁酯、鄰苯二甲酸二丁酯和乙酸山梨醇酯中的一種以上。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全生物降解塑料薄膜，其特征在于所述納米無機(jī)增強(qiáng)劑為碳酸鈣、粘土、蒙脫土、云母、氧化釩和氧化鉬中的一種以上。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全生物降解塑料薄膜，其特征在于所述潤(rùn)滑劑為脂肪酸酰胺、脂肪酸酯、脂肪酸鹽、硬脂酸酰胺、甲撐雙硬脂酰胺、乙撐雙硬脂酰胺、羥基硬脂酸、硬脂酸鎂、硬脂酸正丁酯、硬脂酸鈣和聚碳酸亞乙酯二醇中的一種以上。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種全生物降解塑料薄膜，其特征在于所述潤(rùn)滑劑為硬脂酸酰胺、甲撐雙硬脂酰胺、乙撐雙硬脂酰胺和分子量在10001500的聚碳酸亞乙酯二醇中的一種以上。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全生物降解塑料薄膜的制備方法，其特征在于包括以下操作步驟將聚碳酸亞乙酯聚氨酯、熱塑性淀粉、相容改性劑、納米無機(jī)增強(qiáng)劑、復(fù)合增塑劑和潤(rùn)滑劑混合均勻，用單螺桿擠出機(jī)進(jìn)行熔融擠出造粒，所述造粒的溫度為205230°C;然后用長(zhǎng)徑比為30的吹膜機(jī)進(jìn)行吹膜，得到全生物降解塑料薄膜。全文摘要本發(fā)明公開了一種以聚碳酸亞乙酯聚氨酯為基的全生物降解塑料薄膜及其制備方法。該材料由以下按重量份數(shù)計(jì)的組分組成聚碳酸亞乙酯聚氨酯20～90份、熱塑性淀粉1～50份、相容改性5～10份、納米無機(jī)增強(qiáng)成分3～5份、復(fù)合增塑成分2～20份和潤(rùn)滑成分10～30份。采用本發(fā)明制備的全生物降解塑料薄膜不僅具有優(yōu)良的生物降解性能，在堆肥條件下，180天能夠完全生物降解，而且該薄膜具有良好的韌性，較高的抗撕裂強(qiáng)度，使用溫度范圍寬，能夠滿足市場(chǎng)上多種塑料制品，特別是一次性包裝、餐具、塑料購物袋等產(chǎn)生白色污染較嚴(yán)重的塑料制品的性能要求，是一種具有廣闊市場(chǎng)前景的全生物降解材料。文檔編號(hào)B29B9/00GK101792591SQ20091021440公開日2010年8月4日申請(qǐng)日期2009年12月30日優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日發(fā)明者劉保華,張敏申請(qǐng)人:中國科學(xué)院廣州化學(xué)研究所