CN102050962A - 快速降解塑料薄膜 - Google Patents

Abstract

本发明“快速降解塑料薄膜”是向人们提供一种快速降解的塑料薄膜。该薄膜用后被废弃在自然环境中，在太阳光照射的引发下，在自然环境中的氧、雨水、热、菌类等的介质中发生快速降解。在中国东北辽阳市地区试验，在6-9月期间，该快速降解薄膜用后废弃在自然环境中，28天到38天即被降解为基本无强度的小碎片、直至粉末；经省环保局有关部门检测，在28天生物降解失重率6.0％、降解断裂伸长保留率为0％。本发明是这样体现的：降解母料配方：它分别由以下各重量份数的组份组成：热氧化促进剂20～30份、超细CaCO₃ 20～30份、低分子量烃类30～40份、离子型催化剂1.5～2份、环氧大豆油1.5～2份；降解塑料配方：降解母料30份+高密度聚乙烯70份。用此复合材料吹膜。将原料放在一般吹膜机组上吹膜，膜厚1-1.5道(10～15μm)。

Description

快速降解塑料薄膜

本发明“快速降解塑料簿膜”是向人们提供一种快速降解的塑料簿膜。该簿膜用后被废弃在自然环境中，在太阳光照射的引发下，在自然环境中的氧、雨水、热、菌类等的介质中发生快速降解。在中国东北辽阳市地区试验，在6-9月期间，该快速降解簿膜用后废弃在自然环境中，28天到38天即被降解为基本无强度的小碎片、直至粉末；经省环保局有关部门检测，在28天生物降解失重率6.0％、降解断裂伸长保留率为0％。

发明背景：废弃用后塑料包装袋，被称为“白色污染”，由于国家没有好的办法解决，就下达了“限塑令”、又下达了各超市使用塑料包装要“收费”，把这一社会进步给人民带来的福祉出现的问题转嫁给广大群众，并为全国使用塑料袋减少50％作为一个功劳而庆贺，带来的是一些象华强公司年产22亿元产值的生产簿膜企业相继倒闭。按照这种招法的逻辑，汽车总出事故，应该禁止汽车生产和应用，还是用马车安全。难到就没有其它方法解决吗？我国科技界的高级研究人员就不能想出点妙招吗？

聚乙烯塑料薄膜是人们重要的生产、生活资料，聚乙烯塑料薄膜是人们不可缺少的生产、生活资料，它与人们的生产、生活息息相关，也是社会发展和进步的具体体现。农用塑料薄膜，已经是农业生产不可缺少的也是不可替代的生产资料；走进南北方的集贸市场或商店首先可以看到，对于菜、肉、海产海鲜的方便群众的包装袋，商店购买商店的包装，食品店冷热食品的包装，已经是不可缺少也是不可替代的人们的生活资料。而且，随着人们生活水平的提高和节奏的加快，以聚乙烯薄膜制作的包装袋、食品袋以其迅猛之势极为广泛地应用于蔬菜、瓜果、各类生热食品、服装、药品、卫生用品、饮料、牛奶、酱油、醋等的包装，极大的方便了人们的生活，适应了社会经济发展的需要。

我国经济迅速发展，而发展速度愈来愈快，城镇高楼林立，农村的城市化建设同步向前，极大的改善了广大群众的生活条件和居住条件，然而，这些发展也给人们带来倾倒生活垃圾的困难，居民已开始形成用塑料垃圾袋下楼送垃圾的习惯，有关部门亦在呼吁提倡垃圾袋装化，我国的大小城市已经在逐步用行政措施推行此法，开辟了新的塑料膜的市场需求。

任何事物都有双重性，有利必有弊。聚乙烯薄膜也不例外。由于长时期大量依赖性越来越大的使用薄膜，使聚乙烯塑料薄膜危害性的积累逐渐从量的积累引起质的变化，已在世界范围内给人类开始造成恶性循环的严重后果。废弃塑料袋在环境中存在时间长又到处都是，影响了人们的生活环境，所以人们称它是“白色污染”，很明显，问题并不在塑料袋本身，而是它废弃后在环境中存在时间太长，实质上是个“时间问题”；废弃的纸袋没有污染，是因为它在环境中被雨淋湿，失去强度，变成粉状而消失，有谁关心它是不是都被细菌吃掉、是不是全降解呢？是不是全降解又有什么必要呢？如果废弃的纸袋在环境中也像塑料那样长时间存在，到处是纸团，既使它能全降解，不也是“白色污染”吗！然而，专家们在谈塑料降解技术和制定降解塑料标准时，从来不强调降解时间，甚至不谈降解时间，多是讲降解后羰基含量增加多少、分子量降低多少、生物降解失重率多少、是不是全降解等，发表的降解塑料科研成果有的提到降解时间是200天，300天；现在还花费大量的人力、物力去研制全降解塑料，如聚乳酸、聚己内酯、聚羟基烷酸酯等，这些科研成果虽然也称叫塑料，但它已经失去了塑料本身特有的性质了，实际上它们不是塑料，如它们耐植物油、耐水、耐热都不能与塑料相比，失去了塑料的根本特点，用这种材料制造的簿膜、快餐盒，盛热菜热饭，很快就渗油渗水、强度降低导致破坏。这种材料再采取防油防水防热措施，那它一定再不是全降解的材料了；用这种材料制成的塑料袋被废弃后在自然环境中仍然存在很长时间，比如“PLA-GX”改性聚乳酸制品塑料袋在自然环境土壤中6到12月降解(引自中国塑协论文资料集08.5)，废弃在自然环境中的塑料袋谁去埋昵？在自然环境中多长时间降解没说，时间会更长一点，那么这叫不叫“白色污染”昵？能不能因为它能全降解就不叫“白色污染”搞精神胜利昵？在这些科研成果中，都没有报导用这些全降解塑料作的制品，在自然环境中多长时间降解。因此，用这种全降解塑料就等于用“全降解白色污染”去代替现在的“白色污染”。不仅白费人力财力物力，还将成为一个笑柄。

本发明认为，“白色污染”即然是废弃塑料袋在自然环境中存在时间长的问题，就应该从让废弃塑料袋在自然环境中存在时间短下手解决。如果本发明能够实现，废弃塑料袋在28天到38天变成粉末，茫茫大地，一点降解薄膜的粉末落在上面微乎其微，能算做污染吗？何况这种粉末又是碳氢化合物、又有生物降解功能，可起肥料作用。30天变成粉末，所有的塑料袋都用这样技术，在环境中废弃的塑料袋能存在吗？

发明概要：本发明“快速降解塑料簿膜”的目的是为人们找到一种降解速度快、降解效果好、降解条件宽的塑料簿膜。降解速度快是在28天到38天开始降解，降解效果好是指降解后呈粉末状，降解条件宽是指废弃塑料袋随便丢弃在自然环境中就能降解。该种塑料簿膜不含天然生物降解物质，簿膜的强度基本不受影响，可在一般的吹塑塑料簿膜的加工设备上进行加工成型，簿膜造价低，不增加成本。

1.发明机理：“在太阳光照射的引发下”是指必须有太阳光的照射，原因是为了在避光的仓库中，产品能够保存，不见光不降解。

该种降解簿膜所含的生物降解剂，是一种低分子量烃类物质，它与聚乙烯化学组成和分子结构相似，属于同类分子结构；该种烃类物质由于分子量低，其端基就多，在有催化剂存在下，在日光照射下它易被氧化，在小分子链上会形成含有羰基的亲水基因，这不但能为酶菌侵入创造条件，也是产生自由基的活性点，成为加速光降解的一个重要因素，加速光降解降低塑料分子量，又为生物降解创造了条件，二者相辅相成，最终达到使塑料完成生物降解的目的。试验完全证实了上面判断。生物降解首先是热氧化降解，没有温度是不可能发生生物降解的，如冬天。在春天地气上升农民沤粪，将大量的秸杆和垃圾进行堆肥处理，将粪堆中间埋入一引发热源，过一段时间后大量的秸秆及垃圾就都变成粉状肥料，这种是在自然环境中以热降解为先导的生物降解实例，没有温度条件下，是不能产生生物降解的。普通链烷中C-C键的最低离解能约80千卡/克分子、C-H键平均键离解能100千卡/克分子，可见在常温下这些键是不可能发生热裂解。但是，聚合物链上一旦形成自由基后，自由基相邻碳原子上的C-H键C-C键就容易发生断裂，打开这些键所需要的能量变得非常低，有人测试表明：有的可降低到6千卡/克分子。所以，在常温下亦可发生热氧化降解。而且，这种反应是一个自催化的放热反应。上述光降解产生自由基与生物降解相辅相成，就是这个道理。

金属离子型催化剂具有催化氢过氧化物分解的能力，从而加速自由基的形成，自由基又去敏化氧化聚乙烯的大分子，加速了材料的氧化降解。过程是：

金属离子M⁺⁺⁺(铁离子)+氢过氧化物ROOH→M⁽ⁿ⁺¹⁾⁺+RO·+HO^-

自由基

M⁽ⁿ⁺¹⁾⁺+ROOH→Mⁿ⁺+RO₂·+HO^-

自由基

RO₂·+RH→ROOH+R·

聚乙烯大分子

R·+O₂→RO₂·

周而复始，使氧化降解反应自动催化按自由基链式反应不断进行。

2.本发明是这样体现的：

降解母料配方：它分别由以下各重量份数的组份组成；热氧化促进剂20～30份、超细CaCO₃ 20～30份、低分子量烃类30～40份、离子型催化剂1.5～2份环氧大豆油1.5～2份

降解塑料配方：降解母料30份+高密度聚乙烯70份。用此复合材料吹膜。

3.本发明各组分的性能及作用如下：

·低分子量烃类材料。

该物质是石油副产品的一种，由石蜡烃与环烷烃的饱和成分所组，无色，无味，无毒。市场上易购易买。该物质与聚乙烯的化学组成和分子结构相近，该物质由于分子量低，端基多，在有催化剂存在下，在自然环境中它易被氧化，观察即由无色变为黄色，在小分子链上会形成含有羰基(＞C＝O)的亲水基团，这时这些烃类物质可溶于水，这不但能为酶菌侵入创造条件.也是产生过氧化自由基的活性点，成为加速光降解或热氧化降解的一个重要因素，加速光降解或热氧化降解，又为生物降解创造了条件，这就基本上创造了与天然可生物降解物质所具有的可降解条件，而且，能够引入同化分解这种烃类的酶菌，对光和热氧化降解后的聚乙烯分子，也有同化的能力.

·热氧化降解促进剂(SBS热塑性丁苯弹性体).

该物质与聚乙烯与低分子量烃类材料都有很好的相容性。该物质是丁二烯和苯乙烯嵌段共聚的弹性体，它的主链和支链上都有双键，它在自然环境中没有聚乙烯那样稳定，容易产生光氧化、热氧化、臭氧氧化，耐湿环境也不如聚乙烯，因此它在聚乙烯中也是一个比较好的促降剂.。

·催化剂.。含有过渡金属离子的有机化合物硬脂酸铁Fe(St)₃。作用如上述机理中所述。

·环氧大豆油

它是用大豆油经双氧水氧化有甲酸硫酸存在制造的，是聚氯乙烯的增塑剂，它无毒无味，含有蛋白质和碳水化合物，易被微生物侵袭，具有可生物降解性。它含有环氧基

环氧基与聚乙烯有一定的相容性因此用它活化处里碳酸钙，能够提高碳酸钙与聚乙烯的相容性，同时能将可生物降解物质环氧大豆油带到材料各处分散。

·超细碳酸钙(1250目，粒径10μm)

超细碳酸钙加入聚乙烯，有利于聚乙烯光降解和降解后易粉化，使簿膜降解后无强度的小碎片很易变成粉末。

下面结合实例对本发明做进一步说明。

实施例一

配料：按配方秤料

热氧化促进剂30份碳酸钙30份低分子量烃类37份催化剂2份环氧大豆油1份

混料：将碳酸钙用环氧大豆油活化处理10分钟，然后将上面称好的原料放在高速混合器内混合均匀后出料。

造粒：将上面混合好的原料放入造粒机内进行造粒。造成的颗粒即为降解母料。造粒机可选用双螺杆挤塑造粒机，也可选用单螺杆挤塑造粒机。

制造吹膜原料：母料30份+高密度聚乙烯HDPE 70份。

吹塑簿膜：将原料放在一般吹膜机组上吹膜，膜厚1-1.5道(10～15μm)

实施例二

配料：按配方秤料。

热氧化促进剂26.5份 碳酸钙30份  低分子量烃类40份  环氧大豆油2份催化剂1.5份

工艺与实施例一同。

Claims (2)

1.本发明“快速降解塑料簿膜”的技术特征是：

降解母料配方：它分别由以下各重量份数的组份组成；热氧化促进剂20～30份、超细CaCO₃ 20～30份、低分子量烃类30～40份、离子型催化剂1.5～2份、环氧大豆油1.5～2份。

2.降解塑料配方：降解母料30份+高密度聚乙烯70份。用此复合材料吹膜。