CN102050962A - 快速降解塑料薄膜 - Google Patents
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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
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。
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CN2009101882573A CN102050962A (zh) | 2009-10-29 | 2009-10-29 | 快速降解塑料薄膜 |
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Cited By (3)
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CN111117283A (zh) * | 2019-12-24 | 2020-05-08 | 山东胜伟盐碱地科技有限公司 | 一种盐碱地用薄膜及其制备方法 |
JP7468954B1 (ja) | 2023-08-25 | 2024-04-16 | 株式会社Tbm | 樹脂組成物及び成形品 |
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- 2009-10-29 CN CN2009101882573A patent/CN102050962A/zh active Pending
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