[发明专利]低温有氧/无氧环境下热—生物降解塑料薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，更明确的说是一种可在低温有氧/无氧环境下可热—生物降解塑料薄膜的制备方法，采用该发明制备的降解薄膜可应用于聚烯烃类薄膜类材料领域，如一次性塑料制品、食品或工业包装材料、农林水产用薄膜等。

背景技术

塑料薄膜广泛应用于农用地膜、购物袋等一次性塑料制品，但由于其使用材料化学结构稳定，在自然环境下难以自发降解，大量废弃的塑料薄膜对生态环境造成了很大的危害。

可降解塑料薄膜的制备可减少塑料制品对环境造成的污染，目前可降解塑料分为光降解塑料、光/生物降解塑料和全生物降解塑料。中国专利“光氧化—生物降解塑料薄膜”（201410104064.6）报道了在紫外光或可见光下可降解的塑料薄膜，这类降解薄膜在光照暴露下可发生降解，但当薄膜废弃后，由于垃圾的堆积导致无光照时无法降解，存在降解条件苛刻、降解不完全的问题。中国专利“一种热氧—生物双降解塑料及其制造方法”（201210526855.9）报道了由过渡金属酸酸盐和粘土类生物活性剂制备的可热氧—生物双降解的塑料薄膜，可利用热和氧完成对塑料薄膜的降解，但当在垃圾填埋或堆肥条件下，存在氧浓度较低或无氧条件下塑料薄膜无法降解缺点。塑料薄膜在废弃后最终将大量流向生活垃圾处理厂，热—生物降解塑料薄膜利用生活垃圾在填埋、堆肥处理过程中由于垃圾的腐烂、微生物的发酵积累的热量和微生物的分解作用发生自发降解，其降解过程可分为两个阶段：第一阶段，降解功能助剂在热能作用下产生过氧化氢自由基，从而引发聚合物的分子链断裂，使聚合物分子量的不断减小；第二阶段，当分子量降低到一定程度时，在生物活性剂的作用下，自然界中的细菌、微生物作为重要的碳氢来源而吸收分解，聚合物被降解为CO₂、H₂O及腐殖质，塑料薄膜最终得到完全生物降解。

发明内容

本发明是可在低温有氧/无氧环境下热—生物降解塑料薄膜的制备方法，本发明制备的降解塑料薄膜具有成本低、加工简单、机械力学性能高、降解完全等优点。通常的光氧/生物降解塑料对光照条件要求较高，存在塑料薄膜制品光照条件有限的情况下降解不完全的现象，同时全生物降解塑料薄膜由于其原材料成本高、加工条件苛刻、力学性能和热性能差等问题，限制了其在市场上的推广使用。

1.本发明所述的一种低温有氧/无氧环境下热—生物降解塑料薄膜的制备方法，具体是首先将二氧化钛溶胶、热降解促进剂、热降解活性剂、生物活性剂、粉末聚乙烯微粉按照重量比0～50：1～10：0～10：:0～100：0～50经高速混合机混合均匀，干燥除水后，再经过挤出机熔融造粒，值得降解功能母粒，然后将降解功能母粒与聚烯烃树脂按照质量比1～10：99～90混合均匀，再经挤出设备吹塑成型。

2.本发明所述的一种可在低温有氧/无氧环境下热—生物降解塑料薄膜的制备中优选降解功能母粒重量比为5：3：1：6：35，优选的降解功能母粒与聚烯烃树脂重量比为2:98。

3.本发明所述的一种可在低温有氧/无氧环境下热—生物降解塑料薄膜的制备中所述的二氧化钛溶胶为溶胶溶液，其主要成分为二氧化钛、二氧化硅、聚丙烯酸酯，其中二氧化钛重量含量为0.5～4%，二氧化硅0.5～10%，聚丙烯酸酯0.1～4%，其余为蒸馏水，溶胶溶液pH为5～7。二氧化钛溶胶主要作用是增强塑料薄膜的降解性能。

4本发明所述的一种可在低温有氧/无氧环境下热—生物降解塑料薄膜的制备中所述的热降解促进剂为钴、锰、铁、锌、钒、铈的硬脂酸盐，通过金属的氧化还原反应产生具有强氧化能力的自由基，进攻聚烯烃分子链，从而产生分子链的断裂或在分子链中引入羰基、羟基等易氧化降解官能团，促进塑料薄膜的降解。

5. 本发明所述的一种可在低温有氧/无氧环境下热—生物降解塑料薄膜的制备中所述的热降解活性剂为有机酸，为硬脂酸、油酸、亚油酸、柠檬酸、酒石酸、衣康酸、苯甲酸的一种或数种组合。

6. 本发明所述的一种可在低温有氧/无氧环境下热—生物降解塑料薄膜的制备中所述生物活性剂为粘土类矿物质，优选碳酸钙、煅烧高岭土、蒙脱土的一种或数种组合。生物活性剂为矿物质类物质，一方面可提高降解薄膜机械力学性能；另一方面可作为微生物培养基，可使微生物更易附着在降解薄膜表面，提高薄膜生物降解效率。

7. 本发明所述的一种可在低温有氧/无氧环境下热—生物降解塑料薄膜的制备中所述聚烯烃树脂为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙烯—醋酸乙烯酯的一种或数种组合。