一種塑料薄膜降解母粒及其製備方法與應用與流程

2023-09-17 19:24:25

本發明屬於塑料薄膜技術領域，特別涉及一種塑料薄膜降解母粒及其製備方法與在製備塑料降解薄膜中的應用。

背景技術：

農用塑料薄膜主要是棚膜和地膜，另外還包括遮陽網、防蟲網、飼草用膜以及農用無紡布等。塑料薄膜被廣泛用作日光溫室、塑料大棚及各種塑料小拱棚的覆蓋材料。塑料薄膜的用量日益增加，長其降解時間長達200～300年，其使用給我國生態環境造成了嚴重的「白色汙染「。目前世界上解決塑料薄膜白色汙染的途徑有兩個，一是回收塑料薄膜，二是開發可降解農膜。但由於我國地膜用量和覆蓋面積大，回收困難，因此更切實可行的途徑是對降解塑料薄膜的開發與應用。

目前國內已進入中試或批量生產可降解塑料製品的品種主要有澱粉基、碳酸鈣填加型、改性PVA等十幾種降解塑料。申請號為201410493794.X的中國專利公開報導了一種耐高溫耐光老化可降解PE膜及其製備方法，PE膜包括以下組分：PE、抗氧劑、輔助抗氧劑、光穩定劑、聚酯纖維、矽膠粉、植物油、鈦酸丁酯、山梨酸、羥丙基澱粉、羥丙基甲基纖維素。先通過雙螺杆擠出機擠出造粒，得到母粒，最後將母粒採用塑料吹膜機擠出吹膜，得到耐高溫耐光老化可降解PE膜。申請號為201310110935的中國專利公開報導了一種隔氧且可降解的塑料薄膜，其原料組分及重量分別為：低密度聚乙烯100份，PBM母料50～70份，普魯蘭多糖20～40份，抗氧劑2～4份，紫外線吸收劑0.5～1份。在雙螺杆擠出機中擠出造粒，得到母粒，母粒與PBM降解材料混合，採用塑料吹膜機擠出吹膜，即得產品。上述發明專利報導的PE母粒只適用於某一種特定的基材，至今尚無通過製備結合雙親型高分子相容劑和降解結合在一起製備一種塑料薄膜降解母粒，用於不同基材的報導。

技術實現要素：

為了克服上述現有技術的缺點與不足，本發明的首要目的在於提供一種塑料薄膜降解母粒。

本發明另一目的在於提供一種上述塑料薄膜降解母粒的製備方法。

本發明再一目的在於提供上述塑料薄膜降解母粒在製備塑料降解薄膜中的應用。

本發明的目的通過下述方案實現：

一種塑料薄膜降解母粒，包括以下質量百分數的組分：

在其中一個實施例中，所述的基體樹脂可為線性低密度聚乙烯、超低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、中密度聚乙烯和高密度聚乙烯中的任意一種或其組合；優選為低密度聚乙烯。

在其中一個實施例中，所述的反應型相容劑為Et-MAH-EA三元共聚物、酸酐改性SEBS和馬來酸酐接枝聚苯烯(MAH-g-PS)中的任意一種或其組合；優選為酸酐改性SEBS。本發明採用的反應型相容劑是一種同非極性高分子主鏈Pc及活性基團組成的聚合物。由於其非極性高分子主體能與共混物中的非極性聚合物相容，而極性基團又能與共混物的極性聚合物的活性基團反應或健合，故能起到很好的相容作用。非極性側鏈和母粒的聚乙烯基體樹脂有良好的相容性，同時該相容劑的極性基團還可以與尼龍、聚酯等工程塑料的極性基團發生化學反應，提高母粒與極性工程塑料的相容性。

本發明所述的分散劑優選為TAS-2A新型潤滑分散劑。

聚β-羥丁酸(PHB)為熱塑性聚酯，具有貯藏能量、碳源和降低細胞內滲透壓等作用，化學結構規整，結晶度高達60～80％，相對密度大、透氧率低、抗紫外線照射、具光學活性，但易脆、易斷裂。為此，本發明採用矽烷偶聯劑表面處理過的多壁碳納米管(MWCNT)對PHB加以改性。MWCNT改性PHB與硬脂酸鐵的協同下，發揮了母粒生物降解和光降解性能，避免了塑料薄膜暴露在土壤表面而生物降解速度慢，或埋於土壤中部分見不到陽光不能分解的情況。

本發明所述的增塑劑優選為鄰苯二甲酸酯類增塑劑，如可為鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)、鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)等。

本發明所述的MWCNT改性PHB可由包括以下步驟方法製備得到：先利用矽烷偶聯劑對多壁碳納米管(MWCNT)進行表面處理，再與PHB共混擠出，得到MWCNT改性PHB。

具體可包括以下步驟：

將矽烷偶聯劑的無水乙醇溶液加熱至50～65℃，加入MWCNT，攪拌，過濾得到改性MWCNT；與PHB共混後，熔融擠出，得到MWCNT改性PHB。

本發明還提供一種上述塑料薄膜降解母粒的製備方法，通過將所述組分按比例混合，熔融擠出即可。

所述的混合優選為在高速混合機中混合10～30min。

所述的熔融擠出的溫度優選為120～160℃。

本發明的母粒不但與聚乙烯、聚丙烯等非極性聚合物有良好的相容性，同時能夠應用於聚酯、聚碳酸酯、ABS等極性聚合物中，因此可應用於製備塑料降解薄膜中。具體可通過將本發明的塑料薄膜降解母粒與聚乙烯、聚酯或聚碳酸酯等聚合物混合，採用塑料吹膜機擠出吹膜，即得不同基材的可降解塑料薄膜。

本發明塑料薄膜降解母粒具備光降解和生物降解性能，並可用於不同基材，使得塑料薄膜在富氧及微生物或自然光照下會自動分解，廢棄後的薄膜能夠被降解消化，最終生成二氧化碳和水。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限於此。

下列實施例中使用的試劑均可從商業渠道獲得。

實施例1：

(1)MWCNT改性PHB的處理：用矽烷偶聯劑對多壁碳納米管(MWCNT)進行表面有機化處理。首先將矽烷偶聯劑的無水乙醇溶液在水浴中加熱到55℃，攪拌均勻後加入計量的MWCNT，攪拌處理後趁熱過濾，乾燥後即得改性MWCNT。將PHB和改性MWCNT按質量比以98：2的比例混合後，熔融擠出得到MWCNT改性PHB。

(2)將低密度聚乙烯、Et-MAH-EA三元共聚物、TAS-2A分散劑、MWCNT改性PHB、硬脂酸鐵、增塑劑(DOP)以50:6:5:30:4:5的質量百分比比例配好，在高速混合機中混合30分鐘，然後在120～160℃密煉機中熔融共混，混合均勻後出料而制的所述母粒。

(3)將步驟(2)得到的塑料薄膜可降解母粒2％添加到聚酯中製備的塑料薄膜，室溫下埋於土壤中10天後的降解率為79％。

實施例2：

(1)MWCNT改性PHB的處理同實施例1。

(2)將線性低密度聚乙烯和低密度聚乙烯質量比1：1混合的組合物、酸酐改性SEBS、TAS-2A分散劑、MWCNT改性PHB、硬脂酸鐵、增塑劑(DOP)以80:2:1:14:2:1的質量百分比比例配好，在高速混合機中混合30分鐘，然後在120～160℃密煉機中熔融共混，混合均勻後出料而制的所述母粒。

(3)將步驟(2)得到的塑料薄膜可降解母粒以2％添加到聚酯中製備的塑料薄膜，室溫下埋於土壤中10天後的降解率為85％。

實施例3：

(1)MWCNT改性PHB的處理同實施例1。

(2)將低密度聚乙烯和高密度聚乙烯質量比1：1混合的組合物、MAH-g-PS、TAS-2A分散劑、MWCNT改性PHB、硬脂酸鐵、增塑劑(DBP)以60:10:5:20:3:2的質量百分比比例配好，在高速混合機中混合30分鐘，然後在120～160℃密煉機中熔融共混，混合均勻後出料而制的所述母粒。

(3)將步驟(2)得到的塑料薄膜可降解母粒以2％添加到聚碳酸酯中製備的塑料薄膜，室溫下埋於土壤中10天後的降解率為82％。

實施例4：

(1)MWCNT改性PHB的處理同實施例1。

(2)將中密度聚乙烯、Et-MAH-EA三元共聚物和酸酐改性SEBS以質量比1：1混合的組合物、TAS-2A分散劑、MWCNT改性PHB、硬脂酸鐵、增塑劑(DBP)以70:6.5:0.5:14:7:2的質量百分比比例配好，在高速混合機中混合30分鐘，然後在120～160℃密煉機中熔融共混，混合均勻後出料而制的所述母粒。

(3)將步驟(2)得到的塑料薄膜可降解母粒以2％添加到聚乙烯中製備的塑料薄膜，室溫下埋於土壤中10天後的降解率為89％。

實施例5：

(1)MWCNT改性PHB的處理同實施例1。

(2)將低低密度聚乙烯、Et-MAH-EA三元共聚物和MAH-g-PS質量比1：1混合的組合物、TAS-2A分散劑、MWCNT改性PHB、硬脂酸鐵、增塑劑(DOP)以65:5:3:20:5:2的質量百分比比例配好，在高速混合機中混合30分鐘，然後在120～160℃密煉機中熔融共混，混合均勻後出料而制的所述母粒。

(3)將步驟(2)得到的塑料薄膜可降解母粒以2％添加到ABS中製備的塑料薄膜，室溫下埋於土壤中10天後的降解率為84％。

上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式並不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護範圍之內。