可生物降解的塑料製品及其製造方法
2023-06-11 09:46:16
專利名稱：可生物降解的塑料製品及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種多降解功能的塑料製品及其製造方法。
現有的塑料製品，由於經濟實用、易於加工，應用十分廣泛。但傳統的合成望料由於其本身的性質難以為生物所降解。即不會黴變腐爛。因此，塑料垃圾的汙染問題日益嚴重，引起了全世界的關注。
在現有的不能為生物所降解的合成高分子材料中加入一定比例的、能為生物所降解的天然高分子材料，如澱粉、纖維素、蛋白質、甲殼質等，所得的產品就能被生物所降解。但這類天然高分子材料都是高度親水的，而常用的合成高分子材料都是高度疏水的。兩者之間相容性極差，共混後機械強度大大下降。為了增加相容性各國科學家曾採用過許多方法例如使澱粉矽烷化或者使之與異氰酸酯處理；或者在澱粉上接枝共聚一層丙烯酸酯或醋酸乙烯酯，但這些方法有的相當昂貴，有的效果不佳，看來改性後的澱粉疏水性仍然不足。
我們將澱粉或含大量澱粉的糧食原粉經疏水化處理而得到高疏水性澱粉質材料。其疏水性大為改善，與合成高分子相容性較好。為了改進它的光降解性和化學催化降解性能，我們還加入了脂肪酸酯、改性劑和氫化促進劑以及一些其它添加劑。其主要成分為(重量比)合成高分子材料40-88％高疏水性澱粉質材料10-40％脂肪酸酯 0.5-5％改性劑0-5氫化促進劑0-0.5％我們所用的合成高分子材料有聚乙烯(包括高密度與低密度聚乙烯)、聚丙烯、聚苯乙烯和聚氯乙烯。我們所用的高疏水性澱粉質材料是用玉米澱粉、土豆澱粉、紅薯澱粉、小麥澱粉和大米澱粉，以及主要成分為澱粉的糧食原粉如玉米粉、大米粉、小麥粉經流水化處理而得的疏水性很好的產物。
我們所用的脂肪酸酯是C12-C22的飽和或不飽和脂肪酸的甲酯、乙酯、甘油單酯、甘油三酯、各種天然植物油及其加氫產物、卵磷脂以及它們中兩種或多種的混合物。
我們所用的改性劑是有機過氧化合物。如過氧苯甲酸、雙過氧鄰二甲酸、過氧化二苯甲醯和過氧化氫異丙苯等。
我們所用的氧化促進劑是錳、鐵、鋅、鈷的硬脂酸鹽、油酸鹽或環烷酸鹽。除了上述主要成份外，組成中有時還有常用的潤滑劑、脫模劑以及含硼化合物等其它助劑。
根據需要還可在上述組成中再加入填料、增望劑和著色劑，這些成分的量未計入上述的配比中。
本發明的產品可以是無色或接近無色的半透明狀，也可根據需要加入填料和著色劑來改變其顏色和透明度。隨著成分的改變它可以是柔軟而有良好彈性的薄膜，也可以製成具有固定形狀的器皿或管、棒、板等型材。
本發明的產品在較乾燥且無陽光直射的條件下可以反覆使用而強度基本不變。一旦丟棄而與溼潤的土壤接觸就會先發生黴變、繼而破碎，終於完全分解而消失，且不生成任何有害成分。如果不接觸溼潤的土壤而是在日光下曝曬也會慢慢地降解。因此，無論在地上或地下它都不會造成汙染。
本發明的產品還有一個優點是無毒，所以其製品可用於食品包裝。
以下結合實施例對本發明的技術作進一步的說明，但本發明的不僅限於下列實施例而應以權利要求書為準。例1聚低密度聚乙烯11公斤，高疏水性玉米澱粉11公斤，棉籽油500克，卵磷脂100克，硬脂酸鋅100克，石臘1公斤，甘油400克，硬脂酸100克，硼砂10克混合。先用高速攪拌機在常溫攪拌15分鐘。將此混合料轉入雙螺杆擠出機中造粒螺杆長(L)徑(D)比即L/D＝25/1～30/1螺杆轉速200～250rpm溫度130～180℃壓力30—70kg/cm2在上述條件下擠出、熱切、風冷即得2.5毫米大小的粒料，即為母料。
取此母料1公斤加入低密度聚乙烯2公斤。用雙螺杆注塑機注塑成杯。模頭溫度為130℃。此望料杯含高疏水性澱粉15.2％。將此杯埋在潮溼的土中兩星期後，其表面的大部分長了黴斑。例2取例1的母料2公斤，加入低密度聚乙烯1公斤。用雙螺杆注塑機注塑成杯。模頭溫度130℃。此杯含高疏水玉米澱粉30.3％。埋在溼潤的土壤中兩周後，幾乎全部表面長滿黴斑。例3取聚丙烯6公斤，高疏水性土豆澱粉1.5公斤，氫化油200克，硬脂酸錳10克，石臘200克，硬脂酸50克，硼砂30克和滑石粉1.5公斤，放入高速攪拌機中在130℃條件下高攪20—30分鐘，稍冷按前述條件，用雙螺杆擠出機製成2.5毫米的顆粒料—母料。用此顆粒以單螺杆注塑機製成飯盒。此產品含高疏水性澱粉材料15.8％，具有較強的硬度。埋在溼潤的土壤中兩星期後，表面的大部分長了黴班。例4取聚苯乙烯2公斤，高疏水性大米粉800克，精製豆油100克，卵磷脂20克，過苯甲酸50克，及環烷酸鐵5克，在高速攪拌機中攪拌30分鐘，溫度達到130℃時，稍冷按前述方法用雙螺杆擠出機製成約2.5毫米的顆粒料—母料。
用此顆粒用注塑機製成盤子。將此盤埋在潤溼的土壤中兩星期後表面大部分長了黴斑。八個月後已破碎，碎片成黑色。另外放置在室外的盤子八個月後也破碎，碎片成灰色，一碰就碎，不再有機械強度。例5取高密度聚乙烯8.6公斤，高疏水性小麥澱粉1.2公斤，菜籽油50克，硬脂酸10克，環烷酸錳10克，在高速攪拌機中於130-140℃攪拌30分鐘。銷冷轉入擠出機中於170℃擠出造粒。風冷熱切約2毫米的顆粒料。用此顆粒料在普通吹製成厚度為25微米的膜。經測試其縱向拉伸強度為15MPa，縱向斷裂伸長率為130％；橫向拉伸強度為11MPa，橫向斷裂伸長率為520％。埋在溼潤的土壤中兩星期後，黴斑面積佔總面積的48％。六個月後，僅能找到一些小殘片。例6取低密度聚乙烯8.13公斤，高疏水性玉米澱粉1.6公斤，硬脂酸甲酯100克，卵磷脂20克，環烷酸鈷20克，石臘80克，硬脂酸20克，硼砂10克。在高速攪拌機中溫度達130℃，稍冷，轉入擠出機中，按上述擠出條件製成約2毫米大小的顆粒料—母料。用此顆粒料在普通吹膜上吹製成厚25微米的膜。測得其縱向拉伸強度為12MPa，縱向斷裂伸長率為110％，橫向拉伸強度為10MPa，橫向斷裂伸長率為370％。埋在溼潤的土壤中兩星期後，黴斑面積佔總表面積的68％，六個月後完全消失。
本發明的優點是1.本發明製得的產品能為生物所降解，化學降解，也能在強光下慢慢分解。解決了現有塑料的環境汙染問題。
2.性能優良，能耐沸水，耐低溫，又無毒，應用很廣泛。
3.原材料來源豐富，價格低廉，製造工藝簡單，有很高的經濟效益和社會效益。
權利要求
1.一種被微生物、紫外光、化學催化劑所降解的塑料製品，其特徵在於，它的主要成分為合成高分子材料、高疏水性澱粉質材料、脂肪酸酯、改性劑和氧化促進劑。它們的重量百分比為合成高分子材料40-88％高疏水性澱粉質材料10-40％脂肪族聚酯0.5-5％改性劑0.0-5％氧化促進劑0.0-0.5％
2.一種如權利要求1所述的塑料製品，其特徵在於在潤溼的土壤中能被微生物所降解先發生黴變，繼而破碎，最終完全消失於環境中。同時也能在強光照耀下慢慢分解。所以對環境無汙染。
3.一種如權利要求1所述的塑料製品，其特徵在於所用的合成高分子材料為聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯或聚氯乙烯等。
4.一種如權利要求1所述的塑料製品，其特徵在於所用的高疏水性澱粉質材料，為各種不同來源的澱粉或以澱粉為主要成分的糧食原粉，經疏水化處理而得的產物。
5.一種如權利要求1所述的塑料製品，其特徵在於所用的脂肪族酯為C12-C22的飽和或不飽和脂肪酸的甲酯、乙酯、甘油單酯、甘油三酯，天然植物油或其加氫產物，卵磷酯以及它們中兩種或多種的混合物。
6.一種如權利要求1所述的塑料製品，其特徵在於其改性劑為有機過氧化合物，如過氧苯甲酸、雙過氧鄰苯二甲酸、過氧化二苯甲醯、異丙苯過氧化氫及其混合物。
7.一種如權利要求1所述的塑料製品，其特徵在於其中的氧化促進劑為鐵、錳、鋅、鈷的硬脂酸鹽、油酸鹽或環烷酸鹽。
8.一種如權利要求1所述的塑料製品，其特徵在於先將組成原料按比例混合，然後用雙螺杆擠出機、造粒製成母料。再將母料與一定比例的合成高分子混合後，用吹塑、注塑、擠出、壓延、壓膜、真空成型等方法加工成所需形狀的塑料製品，或具有各式用途的薄膜產品。
全文摘要
本發明涉及一種新型塑料製品及其製造方法,它的主要成分為合成高分子,高疏水性澱粉質材料、脂肪酸酯、改性劑及氧化促進劑等。將上述組成及其它輔助材料混合,熔融擠出造粒,再用吹塑、壓延、真空成型等方法加工成各種形狀的產品或薄膜。本發明產品無毒,可用於農膜、食品及其它包裝材料。本產品用後丟棄於自然環境中,能為日光、水、土壤中微生物所降解,克服了現有塑料垃圾引起的環境汙染問題。
文檔編號C08L101/00GK1173515SQ9611090
公開日1998年2月18日 申請日期1996年8月13日 優先權日1996年8月13日
發明者柏柳青 申請人:柏柳青, 沈雨生