CN111621073A

CN111621073A - 一种生物基降解环保袋的制备方法

Info

Publication number: CN111621073A
Application number: CN202010318559.4A
Authority: CN
Inventors: 沈金良
Original assignee: Hangzhou Kechuang Air Hose Co ltd
Current assignee: Hangzhou Kechuang Air Hose Co ltd
Priority date: 2020-04-21
Filing date: 2020-04-21
Publication date: 2020-09-04

Abstract

本发明公开了一种生物基降解环保材料，所述生物基降解环保材料是以聚乙烯和淀粉为原料，通过自在反应体系中加入热塑性聚氨酯，然后用双焊杆挤出机造粒为母料烘干养护而成。该生物基降解环保材料，配制合成科学工艺简单，实验过程中使用到的反应器相对较少，且整个实验过程都是在常压下进行的，原料不会释放出毒性气体和废水。综合考虑风险较小。同时主要原料为淀粉和聚乳酸、聚乙烯，价廉易购，产品有极好的耐水、耐油等性能；有适宜的保质期，不易变质；废弃后极易降解；使用过程中不释放气体和其他物质，采用本发明的材料制成的环保产品，可以使该生物基降生物碳含量达到25%以上。

Description

一种生物基降解环保袋的制备方法

技术领域

本发明属于环保技术领域，具体涉及一种生物基降解环保材料，可替代PE。

背景技术

塑料工业是一门制品工业，又是一门新兴的材料工业。近年来，随着因民经济特别是石油化学工业的迅速发展塑料工业发展很快。1998年合成树脂的表现消费量约为14940万吨，塑料制品为1427.6万吨。塑料材料和产品作为一种重要工业资材和消费资材，已广泛应用于工业、农业、包装业和高科技领域以及人民生活的各个方面，它已和钢铁，木材、水泥并列成为四大支柱材料。在促进国民经济备部门的技术进步和满足人民生活需要方面发挥着越来越重要的作用。近年来，中国包装用塑料约400万吨，其中难以回收利用的一次性塑料包装约占30%则每年产生的塑料包装废弃物约120万吨;塑料地膜40多万吨，由于较薄(8μm以下)，用后破碎在农田中并夹杂了大量的沙土，很难回收利用，难以回收利用的次性日用杂品及不宜回收利用的医疗用品约40万吨。综合以上各项次性塑科废弃物达200万吨左右。又据北京、上海、天津等城市的调查，塑料废弃物在城市固体废弃物处理***(ASW)中的质量分数约3%～7%，而体积分数则占10%～20%。由此引发的环境问题日益严重，引起了全社会的极大关注和强烈反响。对此，我国政府予以了极大的重视，正积极研究对策和措施。塑料制品在工业和日常生活中的广泛应用产生了大量难以处理的塑料垃圾，形成了严重的环境危害。减少并解决废弃塑料的环境污染问题引起了世界各国的高度重视，使用和开发生物降解性塑料已成为各国解决“白色污染”的重要手段之一。

淀粉再生快，能够完全生物降解，环境友好度高，故其作为生物降解塑料应用上的研究越来越受到重视。淀粉分子中含有较多氢键，分子间作用力较大，一般含有15%~45%的结晶成分，非晶区的玻璃化转变温度与分解温度非常接近，晶区的熔点远高于其分解温度，因此天然淀粉不具有可塑性。如果向淀粉中加入一些本身具有氢键的小分子增塑剂，这些增塑剂部分可以与淀粉之间形成氢键，通过机械隔离作用降低淀粉分子间的氢键密度，从而降低淀粉的分子间作用力，降低淀粉分子的玻璃化温度和熔点，可制备出热塑性淀粉。小分子增塑剂一般为多元醇，其中甘油使用最为广泛。然而，这种方式制备的热塑性淀粉在使用过程中可能出现“回生”现象，即由于增塑剂失效导致淀粉重新形成结晶，结晶后的淀粉变脆，失去使用性能，这是制约淀粉使用性能的一个重要因素。对淀粉进行化学改性是一种重要的替代方法，由于淀粉分子中含有大量羟基，与羟基如酯化反应等是淀粉改性的常用方法之一。在改性后的酯化淀粉中，部分羟基转化成了酯基，羟基的密度降低，链之间的氢键作用减弱，晶区的熔点降低，当其低于分解温度时，就可以在分解前实现微晶的熔融，这样的淀粉就可以具备真正的热塑性，而且酯化改性是化学键的作用，因而制成的淀粉塑料不会出现“回生”现象。此外淀粉塑料的力学性能和耐水性能差，也限制了其应用。

发明内容

为了克服现有技术中存在的问题，本发明提供了一种制备简单、可生物降解且机械性能优异的生物基可降解环保材料。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种生物基降解环保材料，其特征在于：具体包括以下步骤：

S1、将30-40份淀粉，10-20份聚乳酸， 15-20份热塑性聚氨酯进行高速混合2h，将1-2份助剂加入上述混合物中继续进行混合1h，得到改性淀粉；

S2、将上述改性淀粉加热至110°C，向该改性淀粉中加入5-8份偶联剂，搅拌混合2h，烘干后在双滚筒开炼机进行混合1h，使改性淀粉与偶联剂之间进行交联增塑，生成改性淀粉初配混合物；

S3、向S2步骤中得到的改性淀粉初配混合物中加入18-25份甘油进行混合搅拌2h,使混合物之间进行充分的分散润滑，有效调节混合物的粘稠度；

S4、在混合物中加入50-60份聚乙烯、1-2份抗水解剂混合均匀后送入双焊杆挤出机造粒成品。

在上述的生物基降解环保材料中，S2步骤中的偶联剂为铝酸酯偶联剂。

在上述的生物基降解环保材料中，S4步骤中的添加剂为：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、聚己内酯（PCL）、聚羟基脂肪酸酯。

在上述的生物基降解环保材料中，S1步骤中的助剂为轻质钙粉或者纳米二氧化硅颗粒。

在上述的生物基降解环保材料中，S2步骤中烘干温度为70°C～90°C。

与现有技术相比，本发明的先进性是：该生物基降解环保材料，配方科学合成路线工艺简单，实验过程中使用到的反应器相对较少，且整个实验过程都是在常压下进行的；本制备方法是以聚乙烯和淀粉为原料，通过自在反应体系中加入热塑性聚氨酯，可以有效地提高聚乙烯/淀粉生物基环保袋的柔韧性和耐磨性；另一方通过在反应体系中加入防水解剂可以有效提高聚乙烯/淀粉生物基环保材料的机械性能，提高了该环保材料的耐水性；本发明的生物基降解环保材料中，主要以聚乙烯、廉价易得的淀粉为原料，通过向反应体系中加入偶联剂、助剂以及增塑剂等，可以提高该生物基降解环保材料的生物碳含量，目前市场上生物基降解环保材料的生物碳含量一般为18%以下，采用本发明的制备方法，可以使该生物基降解环保袋的生物碳含量达到25%以上，与传统的生物基降解环保材料相比，本发明的生物基降解环保材料中的生物碳含量得到极大的提高和极好的改善。

使用本发明所述的生物基降解环保材料具有以下优点；

1、有极好的耐水、耐油等性能；

2、有适宜的保质期，不易变质；

3、废弃后极易降解，燃烧后无有害物质和气体释放；

4、使用过程中不释放气体和其他物质；

5、生物碳含量高达25%以上。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，虽然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合具体实施例，对本发明进行详细阐述：

具体实施例一：

S1、将30份淀粉，10份聚乳酸， 15份热塑性聚氨酯进行高速混合2h，将1份轻质钙粉加入上述混合物中继续进行混合1h，得到改性淀粉；

S2、将上述改性淀粉加热至110°C，向该改性淀粉混合物中加入5份铝酸酯偶联剂，搅拌混合2h，在80°C环境中烘干后在双滚筒开炼机进行混合1h，使改性淀粉与铝酸酯偶联剂之间进行交联增塑，得到改性淀粉初配混合物；

S3、向S2步骤中得到的改性淀粉初配混合物中加入18份甘油进行混合搅拌2h,使混合物之间进行充分的分散润滑，有效调节混合物的粘稠度；

S4、在混合物中加入50份聚乙烯、1份抗水解剂混合均匀后送入挤出焊杆机造粒，烘干成品。

将该生物基降解环保材料，质保期后在堆肥试验条件下30天，失重率可达10%，在土埋试验条件下60天，失重率可达40%，180天内可生物降解80%，生物碳含量约为20%。

具体实施例二：

S1、将40份淀粉，20份聚乳酸，20份热塑性聚氨酯进行混合2h，将2份纳米二氧化硅颗粒加入上述混合物中继续进行混合1h，得到改性淀粉混合物；

S2、将上述改性淀粉混合物加热至110°C，向该改性淀粉混合物中加入8份铝酸酯偶联剂，搅拌混合2h，在80°C烘干后在双滚筒开炼机进行混合1h，使改性淀粉混合物与铝酸酯偶联剂之间进行交联增塑，得到改性淀粉初配混合物；

S3、向S2步骤中得到的改性淀粉初配混合物中加入25份甘油进行混合搅拌2h,使混合物之间进行充分的分散润滑，有效调节混合物的粘稠度；

S4、在混合物中加入60份聚乙烯、2份抗水解剂混合均匀后送入挤出机造粒，烘干成品。

将该生物基降解环保材料，质保期后在堆肥试验条件下30天，失重率可达15%，在土埋试验条件下60天，失重率可达30%，180天内可生物降解75%，生物碳含量约为25%。

具体实施例三：

S1、将30份淀粉，10份聚乳酸， 20份热塑性聚氨酯进行混合2h，将1份纳米二氧化硅颗粒加入上述混合物中继续进行混合1h，得到改性淀粉混合物；

S2、将上述改性淀粉混合物加热至110°C，向该改性淀粉混合物中加入5份铝酸酯偶联剂，搅拌混合2h，在90°C烘干后在双滚筒开炼机进行混合1h，使改性淀粉混合物与铝酸酯偶联剂之间进行交联增塑，得到改性淀粉初配混合物；

S4、在混合物中加入60份聚乙烯、1份抗水解剂混合均匀后送入挤出机造粒，烘干养护而成。

该生物基降解环保材料，质保期后，在堆肥试验条件下30天，失重率可达15%，在土埋试验条件下60天，失重率可达29%，180天内可生物降解78%，生物碳含量约为22%。

结合实施例一、实施例二和实施例三，本发明的生物基降解环保材料具有以下优点；

1、1、有极好的耐水、耐油等性能；

2、有适宜的保质期，不易变质；

3、废弃后极易降解；

4、使用过程中不释放气体和其他物质；

5、生物碳含量高达20%-25%以上。

本发明的生物基降解环保材料中，主要以聚乙烯、廉价易得的淀粉为原料，通过向反应体系中加入偶联剂、助剂以及增塑剂等，可以提高该生物基降解环保材料的生物碳含量，目前市场上生物基降解环保材料的生物碳含量一般为18%-20%，采用本发明后，可以使该生物基降解环保材料的生物碳含量达到25%左右，与传统的生物基降解环保材料相比，本发明的材料生物碳含量得到了极大的提高。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims

1.一种生物基降解环保材料，其特征在于：具体包括以下步骤：

S1、将50-60份淀粉，10-20份聚乳酸， 15-20份热塑性聚氨酯进行混合2h，将1-2份助剂加入上述混合物中继续进行混合1h，得到改性淀粉混合物；

S2、将上述改性淀粉混合物加热至110°C，向该改性淀粉混合物中加入5-8份偶联剂，搅拌混合2h，烘干后在双滚筒开炼机进行混合1h，使改性淀粉混合物与偶联剂之间进行交联增塑，得到改性淀粉初配混合物；

S4、在混合物中加入30-40份聚乙烯、1-2份抗水解剂混合均匀后送入双焊杆挤出机造粒，烘干而成。

2.根据权利要求1所述的生物基降解环保材料，其特征在于：所述S2步骤中的偶联剂为铝酸酯偶联剂。

3.根据权利要求1所述的生物基降解环保材料，其特征在于：所述S4步骤中的添加剂为：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、聚己内酯（PCL）、聚羟基脂肪酸酯。

4.根据权利要求1所述的生物基降解环保材料，其特征在于：所述S1步骤中的助剂为轻质粉或者纳米二氧化硅颗粒。

5.根据权利要求1所述的生物基降解环保材料，其特征在于：所述S2步骤中烘干温度为60°C～80°C。