CN103289171B - 一种高强度易降解的塑料袋用母料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种塑料袋用母料的制备方法，特别是涉及高强度易降解的塑料袋用母料的制备方法，属于高分子材料技术领域。包括有按重量份计的如下组分：乙烯-丙烯酸共聚物50～60份、聚乙烯80～100份、聚乙烯醇20～30份、聚乳酸10～20份、季戊四醇30～40份、辛二酸10～20份、二苯甲烷二异氰酸酯5～10份、植物淀粉20～40份、尿素10～15份、碳酸钙10～15份、氧化钛5～10份、液体石蜡10～20份、钛酸酯偶联剂5～10份、增容剂5～10份、增塑剂5～10份、表面活性剂3～5份。本发明提供的塑料袋母料，具有光敏和生物降解特性，通过各配方的配伍，可以有效地提高机械性能。纵向拉伸强度可以达到16.5 MPa以上，横向拉伸强度可以达到15 MPa以上。

Description

一种高强度易降解的塑料袋用母料的制备方法

技术领域

本发明提供了一种塑料袋用母料的制备方法，特别是涉及高强度易降解的塑料袋用母料的制备方法，属于高分子材料技术领域。

背景技术

目前，中国塑料年产量为300万吨，消费量在600万吨以上。全世界塑料年产量为1亿吨，如果按每年15%的塑料废弃量计算，全世界年塑料废弃量就是1500万吨，中国的年塑料废弃量在100万吨以上，废弃塑料在垃圾中的比例占到40%，这样大量的废弃塑料作为垃圾被埋在地下，无疑给本来就缺乏的可耕种土地带来更大的压力。塑料在给人们的生活带来方便的同时，也给环境带来了难以收拾的后患，人们把塑料给环境带来的灾难称为“白色污染”。塑料袋的确给人们生活带来了方便，但是这一时的方便却带来长久的危害。

目前,北京每年产生废旧塑料包装垃圾14万吨，占整个生活垃圾的3%；上海每年产生废旧塑料包装垃圾19万吨，占生活垃圾总量的7%；天津每年的废旧塑料包装垃圾也超过10万吨；济南每年消耗塑料方便袋约30亿只。

一般来说，不可降解的大众塑料塑料对地球的危害包括有：1. 塑料袋回收价值较低，容易在使用过程中除了散落在城市街道、旅游区、塑料结构稳定，不易被天然微生物菌降解，在自然环境中长期不分离。这就意味着废塑料垃圾如不加以回收，将在环境中变成污染物永久存在并不断累积，会对环境造成极大危害。2. 影响农业发展。废塑料制品混在土壤中不断累积，会影响农作物吸收养分和水分。3. 抛弃在陆地上或水体中的废塑料制品，被动物当作食物吞入，导致动物死亡。青海湖畔有20户牧民共有近千只羊因此致死，经济损失约30多万元。这样的事在动物园、牧区、农村、海洋中屡见不鲜。4. 废塑料随垃圾填埋不仅会占用大量土地，而且被占用的土地长期得不到恢复，影响土地的可持续利用。进入生活垃圾中的废塑料制品如果将其填埋，200年的时间不降解。

目前，很多国家都采取焚烧（热能源再生）或再加工制造（制品再生）的办法处理废弃塑料。焚烧所产生的有害烟尘和有毒气体，会造成对大气环境造成污染。面对日益严重的白色污染问题，人们希望寻找一种能替代现行塑料性能又不造成白色污染的塑料替代品，因此可降解塑料袋应运而生。这种新型功能的塑料的特点是在达到一定使用寿命废弃后 , 在特定的环境条件下，由于其化学结构发生明显变化，引起某些性能损失及外观变化而发生降解，对自然环境无害或少害。

可降解塑料是利用植物秸杆等制成的对人体和环境友好的物品，不同于三大合成的塑料,废弃后,在生物环境的作用下，可以自行分解，无论对人还是环境都无害，属于绿色包装。可降解塑料袋是“能降解、易降解”的一种一次性购物袋。可降解塑料袋从原料和分解因素的不同，可分为两种：一种是以聚乙烯塑料为主，掺混淀粉等生物降解剂制成的塑料袋，也叫做可生物降解型塑料袋。这种塑料袋主要靠微生物作用而分解。但这种可降解塑料只能将大块的塑料降解成较小的塑料块，塑料分子的成分并没有完全消失，所以它的降解是有限度的。另一种是以聚乙烯塑料为主，掺混光降解剂和碳酸钙等矿物粉体制成的塑料袋，也叫做光降解型塑料袋。这种塑料袋是在太阳光的作用下分解。其缺点是降解时间因日照和气候变化难以预测，因而无法控制降解时间。

目前国内研究出了一种新的可降解塑料，其成分是聚乙烯醇加淀粉再加光敏剂合成的，聚乙烯醇本来就比聚乙烯容易降解，添加光敏剂可以通过吸收阳光来加速塑料的降解，淀粉则可以促进塑料在土壤中生物降解的速度。因此这种新型可降解塑料相对于前种更容易降解，而且它降解后塑料成分分解成碳和水等简单分子结构的物质，比较环保。光、生物双降解塑料比光降解型塑料和生物降解型塑料有了很大的改进，迄今为止具有工业规模的光—生物双降解塑料是在普通非降解聚烯烃塑料中添加光降解剂（如铁盐类光敏剂）和微生物营养剂（如淀粉，纤维素，甲壳质等）掺混性光—生物双降解塑料。降解时间：双降解塑料完全分解为二氧化碳和水是需要很长时间的，一般而言2-12个月内。制品失去了原形变成小的碎片即可认为降解已基本完成。

目前尽管有关降解塑料的研究和报道较多，但许多具体问题不能解决，可降解塑料袋色泽暗淡发黄，透明度低，给人一种不够清洁和难看之感，用起来不放心。另外可降解塑料袋承重能力低，不能满足顾客多装东西和反复使用的要求；含淀粉的降解塑料耐水性都不好，湿强度差，一遇水则力学性能大降。

发明内容

本发明的目的是提高塑料袋材料的机械强度，采用的技术方案是：

一种高强度易降解的塑料袋用母料，包括有按重量份计的如下组分：乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)50～60份、聚乙烯80～100份、聚乙烯醇20～30份、聚乳酸10～20份、季戊四醇30～40份、辛二酸10～20份、二苯甲烷二异氰酸酯5～10份、植物淀粉20～40份、尿素10～15份、碳酸钙10～15份、氧化钛5～10份、液体石蜡10～20份、钛酸酯偶联剂5～10份、增容剂5～10份、增塑剂5～10份、表面活性剂3～5份。

所述的聚乙烯的粘度最好是控制在100000～20000 Pa·s；

所述的植物淀粉可以是玉米淀粉、小麦淀粉、大米淀粉、甘薯淀粉中的一种或者几种混合物。

所述的增塑剂可以是乙二醇、丙二醇、山梨醇或者甘油中的一种或者几种。

所述的交联剂可以是甲醛、多聚甲醛、乙醛、多聚乙醛或者环氧氯丙烷中的一种或者几种。

所述的钛酸酯偶联剂可以采用TC-114、TC-27、TC-201、TC-130中的一种或几种。

所述的增容剂是乙烯丙烯酸共聚物、乙烯丙烯酸乙酯、马来酸酐接枝乙烯醋酸乙烯共聚物中的一种。

所述的表面活性剂可以采用十二烷基硫酸钠、脂肪酰二乙醇胺、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠中的一种或几种混合物。

制备方法是：

取季戊四醇、辛二酸、聚乳酸，混合均匀，在惰性气氛下，于150～180℃下进行缩聚反应2～4小时，再加入乙烯-丙烯酸共聚物、聚乙烯、聚乙烯醇放冷后，加入1～3 mol/L的NaOH溶液将反应物洗涤至中性，固液分离后，将所得的固体连同二苯甲烷二异氰酸酯、植物淀粉、尿素、碳酸钙、氧化钛、液体石蜡、钛酸酯偶联剂、增容剂、增塑剂、表面活性剂混合均匀后，放入挤出机中，挤出机的螺杆旋转速度控制在40～50 rpm，挤出温度控制在140～150℃，再进行造粒即可。

惰性气氛可以是常规的氮气、氩气、氦气。

有益效果

本发明提供的塑料袋母料，具有光敏和生物降解特性，通过各配方的配伍，可以有效地提高机械性能。纵向拉伸强度可以达到16.5 MPa以上，横向拉伸强度可以达到15 MPa以上。

具体实施方式

照表1所示的重量备制各实施例的原料。

表1 实施例1～实施例3的重量配比

                                                                 重量(Kg)

                                                                 实施例1           实施例2           实施例3

乙烯-丙烯酸共聚物                                50                      55                      60

聚乙烯                                                     80                      90                      100

聚乙烯醇                                                 20                      25                      30

聚乳酸                                                     10                      15                      20

季戊四醇                                                 30                      35                      40

辛二酸                                                     10                      15                      20

二苯甲烷二异氰酸酯                             5                        7                        10

植物淀粉                                                 20                      30                      40

尿素                                                         10                      12                      15

碳酸钙                                                     10                      12                      15

氧化钛                                                     5                        7                        10

液体石蜡                                                 10                      15                      20

钛酸酯偶联剂                                         5                        7                        10

增容剂                                                     5                        8                        10

增塑剂                                                     5                        7                        10

表面活性剂                                             3                        4                        5

以上实施例中，植物淀粉采用玉米淀粉，聚乙烯的粘度15000 Pa·s，增塑剂是乙二醇，交联剂是甲醛，钛酸酯偶联剂采用TC-114，增容剂是乙烯丙烯酸共聚物，表面活性剂采用十二烷基硫酸钠。

制备方法是：

取季戊四醇、辛二酸、聚乳酸，混合均匀，在氮气气氛下，于170℃下进行缩聚反应3小时，再加入乙烯-丙烯酸共聚物、聚乙烯、聚乙烯醇放冷后，加入2 mol/L的NaOH溶液将反应物洗涤至中性，固液分离后，将所得的固体连同二苯甲烷二异氰酸酯、植物淀粉、尿素、碳酸钙、氧化钛、液体石蜡、钛酸酯偶联剂、增容剂、增塑剂、表面活性剂混合均匀后，放入挤出机中，挤出机的螺杆旋转速度控制在45 rpm，挤出温度控制在145℃，再进行造粒即可。

性能试验

将以上实施例所得的塑料母料吹塑成约0.05 mm厚的塑料膜，进行性能试验。结果如下所示。

表2 实施例1～实施例3的性能测试数据

测试参数	实施例1	实施例2	实施例3
				拉伸强度(纵向) MPa	16.9	16.9	17.5
拉伸强度(横向) MPa	15.1	15.5	16.2
				透光率%	79.5	80.1	75.3
失重 (30d)	13.5	13.8	13.4
				失重 (120d)	40.1	39.9	39.4

Claims (1)

1.一种高强度易降解的塑料袋用母料，包括有按重量份计的如下组分：乙烯-丙烯酸共聚物60份、聚乙烯100份、聚乙烯醇30份、聚乳酸20份、季戊四醇40份、辛二酸20份、二苯甲烷二异氰酸酯10份、植物淀粉40份、尿素15份、碳酸钙15份、氧化钛10份、液体石蜡20份、钛酸酯偶联剂10份、增容剂10份、增塑剂10份、表面活性剂5份；植物淀粉是玉米淀粉，聚乙烯的粘度15000 Pa·s，增塑剂是乙二醇，交联剂是甲醛，钛酸酯偶联剂是TC-114，增容剂是乙烯丙烯酸共聚物，表面活性剂是十二烷基硫酸钠；所述的高强度易降解的塑料袋用母料制备方法是：取季戊四醇、辛二酸、聚乳酸，混合均匀，在氮气气氛下，于170℃下进行缩聚反应3小时，再加入乙烯-丙烯酸共聚物、聚乙烯、聚乙烯醇放冷后，加入2 mol/L的NaOH溶液将反应物洗涤至中性，固液分离后，将所得的固体连同二苯甲烷二异氰酸酯、植物淀粉、尿素、碳酸钙、氧化钛、液体石蜡、钛酸酯偶联剂、增容剂、增塑剂、表面活性剂混合均匀后，放入挤出机中，挤出机的螺杆旋转速度控制在45 rpm，挤出温度控制在145℃，再进行造粒即可；所述的塑料袋用母料经过吹塑制成0.05mm厚的塑料膜后，所述的塑料膜的纵向拉伸强度是17.5 MPa，横向拉伸强度是16.2MPa，透光率是75.3%。