非淀粉生物降解塑料制造技术

本发明专利技术非淀粉生物降解塑料，是一种不含天然生物降解物质，利用低分子量烃类物质（碳氢化合物）做生物降解剂，含有１０％这种生物降解剂的塑料，其生物降解失重率，在２８天内可达到６％以上。本发明专利技术是这样体现的，它分别由以下各重量份数的组份组成：聚乙烯７０～８０，低分子量烃类物质５～２０、分散剂ＳＢＳ５～２０、催化剂０．４～０．５。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及到一种降解塑料，确切地说是一种非淀粉生物降解塑料。我们采用天然生物易降解物质与塑料共混的方法，研究了生物降解塑料母料，是用玉米淀粉与聚乙烯共混制成。该母料中淀粉含量为65％，将此母料制成了试样测试性能，结果是拉伸强度7.6Mpa、断裂伸长率27％，熔体指数2.4g/10min；将该母料添加到聚乙烯中，淀粉含量调到31％时，配方中未添加增容剂，测试材料强度，结果是拉伸强度11.9Mpa、断裂伸长率458％、融体指数0.78g/10min说明母料是成功的。但是，发现淀粉生物降解塑料弊病很多，一是工艺繁琐而造价高。淀粉是强极性聚合物，它与非极性聚乙烯是不能相容的，如果不改变它的大分子链上的羟基(-OH)，是不能与非极性聚合物共混的，所谓改性淀粉就是做这个羟基(-OH)地文章(如酯化或羧化)，但是这个文章是很不好做的，即使用昂贵的助剂将其改性了，它与聚乙烯的相容性仍然不够好，尚须添加所谓的增容剂才能确保材料的基本强度，而且能起到这种增容剂作用的物质范围很窄，它价高物少国内不产。淀粉含水量高达10～12％，在加热过程中要脱水，它又是一种高结晶性聚合物，加热过程中要产生相变，因此它又是一种热不稳定聚合物，如果对它处理不好，在较高一点温度下它就会脱水、分解、变黄、焦化；如果用于吹塑薄膜，还需要对淀粉进行细化处理，一般市售淀粉粒度较粗100～200目，需要用特殊方法细化到400目以上。二是淀粉基生物降解塑料，测出的生物降解失重率，是分散在塑料中的淀粉颗粒被细菌“吃掉”的重量，并不是塑料被生物降解的失重率，塑料能不能被生物降解或何时能被生物降解，并没有可靠的实验数据。研究者认为，微生物将塑料中的淀粉分解消化，破坏了塑料的形状，降低了塑料的性能，增大了塑料与环境的接触面积，在光作用下添加的光敏剂发挥作用，破坏了塑料大分子链，降低分子量，直至能被微生物消化吸收。从机理上思索，这种观点有进一步探索的必要。微生物利用高分子材料的方式一是微生物将酶释放到周围介质中，酶菌发挥作用，将材料分解为同化分子；二是微生物为了生长或存活，微生物必须具有一个最低数量的酶，这些酶同材料紧密接触，使酶发挥作用，酶是生物与周围环境进行物质交换的催化剂，许多微生物能够合成专为分解某种化合物所使用的酶，然后才能同化分解这种化合物。已被证明，分解淀粉的微生物是淀粉酶。淀粉酶能不能去同化分解烃类的聚乙烯呢？如果不能降解塑料部分，这种降解塑料用于地膜，危害将更大，因为小碎片更难于清除。三是淀粉基生物降解塑料，可加工性都不够好，多数只能用于注塑、挤塑或热压成型，少数可用于吹塑薄膜，尚须用配有排气螺杆的挤出机。考察国内外生物降解塑料的状况，除在探索研究中的合成结构型生物降解塑料外，具有现实性和实用性的基本都是淀粉与塑料共混的添加型生物降解塑料，如美国农业部研究中心开发的凝胶淀粉添加母料、加拿大Stlawrence淀粉公司的“Eco-star”淀粉母料、意大利Montedison公司的“Mater-bi”淀粉降解塑料，我国北京理工大学研制的淀粉降解树脂以及我国应用最多的光—生物双降解塑料中的生物降解剂，都是用淀粉。本专利技术的目的是为人们提供一种非淀粉生物降解塑料，该种塑料不含天然生物降解物质，它的制造工艺简单，材料的强度基本不受影响，材料工艺性好，可在一般的塑料加工设备上进行各种加工成型，材料的降解效果显著，造价低，不增加成本。该种生物降解塑料所含的生物降解剂，是一种低分子量烃类物质，它与聚乙烯化学结构相同，属于同类分子结构，只是分子量大小不同，能够引入同化分解这种烃类的酶菌，对光降解后的聚乙烯分子，也应该有同化性；该种烃类物质由于分子量低，其端基就多，在有催化剂存在下，它易被氧化，在小分子键上会形成含有羰基( ＝O)的亲水基因，如有的低分子量烃类物质可溶于水。这不但能为酶菌侵入创造条件，也是产生自由基的活性点，成为加速光降解的一个重要因素，加速光降解降低塑料分子量，又为生物降解创造了条件，二者相辅相成，最终达到使塑料完成生物降解的目的。试验完全证实了上面判断。本专利技术是这样体现的，它分别由以下各重量份数的组份组成聚乙烯70～80、低分子生烃类物质A 5～20、分散剂B 5～20、催化剂C 0.4～0.5。本专利技术各组分的性能及作用如下①、A是低分子量烃类物质。它是一种碳氢化合物，它的分子量低，不需要对它做什么处理，在有分散B存在下它与聚乙烯就有较好的相容性。因此，添加20％以下时，对聚乙烯的强度基本没有影响。A也是一种价格很便宜的常见物质。②、B是分散剂。它是一种共聚弹性体(SBS苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)，是A物质良好的分散剂。它还能提高材料的断裂伸长率和撕裂强度，能够祢补由于低分子量物质加入产生的强度下降。③、C是催化剂。它是一种含有过渡金属离子的有机盐类，对光降解具有很强的催化作用。下面结合实施例对本专利技术做进一步证明。实施例聚乙烯 80％A物质 10％B分散剂 10％C催化剂0.4％按配方枰料，放入高速混合器内混合均匀后出料。再用造粒机组造成颗粒。将颗粒料用一般吹膜设备吹塑成厚15～50μm的薄膜，用此薄膜做降解试验。降解试验结果如下表 生物降解试验测试结果上面降解试验结果，是由省级监测部门作出的，数据是可靠的。降解断裂伸长保留率为0％，说明薄膜已经是没有强度的粉末状态，因为聚乙烯不是脆性材料，伸长率为0％表明聚乙烯柔性大分子已降解为分子量相当小的小分子了。降解断裂伸长保留率为0％，对于用于地膜是非常有用的，表明是不会有小碎片留在土壤中了。证明了该种降解塑料的实用性。从实施例的测试结果看，含有A物质10％时，生物降解失重率达到6.2％，生物降解效果是显著的，说明低分子量烃类物质，在一定条件下，是可以被微生物降解的，同时，说明该种生物降解剂，也是一种能够促进光降解的物质，二种降解剂在降解效果上是相辅相成的。从实施例的测试结果看，在降解的效果上比一般光—生物降解塑料的降解效果好的多，说明在共混物中保持共混物强度的聚乙烯已经产生生物降解。因为，光降解是分子断链，生物降解是分子被酶菌同化变质，所以降解效果是显著的。从实施例还可以看出，配方简单，工艺简单，简单易行。权利要求本专利技术非淀粉生物降解塑料，其特征在于，它不含天然生物降解物质，它是利用低分子量烃类物质做生物降解剂，并以以下各重量份数的组份组成聚乙烯70～80份、低分子量烃类物质5～20份、分散剂SBS5～20份、催化剂0.4～0.5。全文摘要本专利技术非淀粉生物降解塑料,是一种不含天然生物降解物质,利用低分子量烃类物质(碳氢化合物)做生物降解剂,含有10%这种生物降解剂的塑料,其生物降解失重率,在28天内可达到6%以上。本专利技术是这样体现的,它分别由以下各重量份数的组份组成:聚乙烯70～80,低分子量烃类物质5～20、分散剂SBS5～20、催化剂0.4～0.5。文档编号C08L23/06GK1388164SQ0210979公开日2003年1月1日 申请日期2002年6月4日 优先权日2002年6月4日专利技术者刘永丰 申请人:刘永丰本文档来自技高网...

【技术保护点】
本专利技术非淀粉生物降解塑料，其特征在于，它不含天然生物降解物质，它是利用低分子量烃类物质做生物降解剂，并以以下各重量份数的组份组成：聚乙烯７０～８０份、低分子量烃类物质５～２０份、分散剂ＳＢＳ５～２０份、催化剂０．４～０．５。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘永丰，
申请(专利权)人：刘永丰，
类型：发明
国别省市：21[中国|辽宁]