一种能引发多重环境因子降解的绿色高分子包装膜及其制备方法技术

一种能引发多重环境因子降解的绿色高分子包装膜及其制备方法，属于高分子新材料的制备技术领域。本发明专利技术通过纳米铁酸盐的制备、球磨改性高分子、降解母粒的制备和吹塑制备得到能引发多重环境因子降解的绿色高分子包装膜。本发明专利技术利用高能球磨粉碎的机理和方法对高分子、纳米粉体进行绿色低能耗的相容性改性，制备所得新材料具有良好的机械性能和加工性能，兼具水蒸气、热氧化、紫外光和可见光、生物降解多重降解能力，成本低廉，生产工艺简单，使用期能保持稳定、优良的性能，使用期过后能迅速在自然环境中降解。所得的环保高分子新材料可以直接吹膜制得成品使用；也可以作为母料添加进其它的高分子基体中去，实现混合高分子材料的多重降解功能。

Green polymer packaging film capable of causing degradation of multiple environmental factors and preparation method thereof

A green polymer packaging film which can cause degradation of multiple environmental factors and a preparation method thereof belong to the technical field of preparation of new polymer materials. The invention is prepared by the preparation of the nanoscale ferrite, the preparation of the ball milling modified polymer, the degrading masterbatch and the blow molding to obtain the green polymer packaging film that can lead to the degradation of multiple environmental factors. The invention makes use of the mechanism and method of high energy ball milling to modify the compatibility of high polymer and nano powder with low energy consumption. The new material has good mechanical and processing properties, and has the ability of water vapor, thermal oxidation, ultraviolet and visible light and biodegradation, and the production workers are low cost. It is simple in technology, stable in use and excellent in performance, and can rapidly degrade in natural environment after use. The new material of environmental protection polymer can be directly blown by the film to produce the finished product, and can also be added into other polymer matrix as the masterbatch to realize the multiple degradation function of the mixed polymer material.

【技术实现步骤摘要】
一种能引发多重环境因子降解的绿色高分子包装膜及其制备方法
本专利技术涉及一种能引发多重环境因子降解的绿色高分子包装膜及其制备方法，具体涉及易降解绿色聚乙烯包装材料
，属于高分子新材料的制备

技术介绍
塑料由于质轻、价廉、强度高而广为使用。其中占塑料总量60%的聚乙烯塑料，由于其分子结构的特殊性，自然环境下降解非常困难，制品的内在寿命远远长于其使用寿命。因此，随意遗弃的塑料制品导致了严重的环境污染，成为二十一世纪困扰人类生存与发展的重大难题之一。纯聚乙烯薄膜的降解时间长达上百年，长期使用给我国生态环境造成了严重的“白色污染”。目前世界上解决塑料薄膜白色污染的途径主要有：回收、填埋、焚烧和开发可降解塑料。塑料回收主要存在难以将废弃塑料和其他可降解的固体废弃物分离的问题；其次是回收产品性能达不到要求，回收塑料制品的质量和应用范围有限，导致回收产生的经济效益不明显；另外，焚烧和填埋则会导致严重的环境问题。因此，解决聚乙烯材料降解难题的有效、低成本的方法是改性聚乙烯，使其易降解。高分子的降解机理表明：可降解的高分子结构中要有含氧官能团，以利于微生物的消化降解；其次，要具有一定的亲水性、热敏感度和合理的结构孔隙度，以利于水蒸气、氧气和光的进入，从而易于引发亲水降解、热降解、光催化降解和氧化降解，使高分子结构降解为大量含氧、亲水的小分子片段，从而形成适宜微生物生长的微环境，通过微生物的消化作用，即微生物降解作用，将这些小分子片段进一步完全降解为二氧化碳和水，进而完成高分子的全降解过程。因此，能够完全降解的高分子材料，一般需要这些降解因子的全面协同、共同作用，才能在需要的诱导降解期内完全降解。在具备这些多因子协同功能的基础上，新型降解高分子材料还需要满足材料的力学性能、加工性能和使用期的稳定性能，现有的可降解聚乙烯复合材料多为单因素活化降解，如光降解、生物降解等，且多数存在降解不完全、降解期过长、达不到使用要求的问题；存在机械性能和加工性能达不到要求、成本过高、加工过程过于复杂、难以实际使用等不足。固相力化学反应，亦称机械力化学或力化学，是利用机械能诱发化学反应和诱导材料组织、结构和性能的变化，来制备新材料或对材料进行表面改性处理的一种技术。机械力作用于固体物质时，不仅能引发劈裂、折断、变形、颗粒微细化等物理变化，而且随颗粒的尺寸逐渐变小、比表面积不断增大，通过能量转换，其内部结构、物理性质以及化学反应活性也会相应地发生变化。利用固相应力场的作用，可以诱导、引发常规方法难以或无法进行的化学反应，制备一般化学方法和加工手段不能得到的具有特殊性能的材料，特点如下：（1）机械力作用可以诱发产生一些利用热能难于或无法进行的化学反应；（2）有些物质的机械化学反应与热化学反应有不同的反应机理；（3）与热化学相比机械化学可在室温下进行；（4）机械化学反应可沿常规条件下热力学不可能发生的方向进行。固相力化学反应是一种高效、环保且成本低廉的高分子材料的改性手段，可实现超细粉碎与表面改性的同步进行。该方法具有产品纯净、无溶剂、操作方便、效率高、节能、无污染的优点，成为高分子材料改性的重要方法之一。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术存在的不足，利用高能球磨粉碎的机理和方法对高分子、纳米粉体进行绿色低能耗的相容性改性，制备一种能引发多重环境因子降解的绿色高分子包装膜及其制备方法，实现高分子新材料在使用期内保持稳定优良的性能，使用期过后能迅速在自然环境中降解的功能。本专利技术的技术方案，一种能引发多重环境因子降解的绿色高分子包装膜，按质量比计配方如下：聚乙烯︰壳聚糖︰纳米铁酸盐︰乙烯-醋酸乙烯酯共聚物︰磷酸八钙︰纳米碳酸钙︰马来酸酐接枝聚乙烯︰丙烯酸接枝聚乙烯︰硬脂酸钙︰混合多元醇︰混合多元酸︰相容剂︰增塑剂︰抗氧化剂的质量比为：10～30︰1～2︰0.001～0.005︰0.1～0.3︰1～2︰1︰0.1～0.5︰0.1～0.5︰0.1～0.5︰2～5︰2～5︰1～3︰1～5︰0.001～0.003。进一步地，所述聚乙烯为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯或线性低密度聚乙烯；进一步地，所述混合多元醇为等摩尔量的乙二醇、丙二醇、山梨醇、异山梨醇和麦芽糖醇的混合物；进一步地，所述混合多元酸为等摩尔量的丁二酸、己二酸、柠檬酸和二羟甲基丙酸的混合物；进一步地，所述相容剂为等摩尔量的甲基丙烯酸缩水甘油酯和硅烷偶联剂KH-560（g-（2,3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷）的混合物；进一步地，所述增塑剂为甘油︰环氧大豆油质量比为2︰1的混合物；进一步地，所述抗氧化剂为2,6-二叔丁基对甲酚︰三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯质量比为1︰1的混合物；进一步地，所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物为醋酸乙烯酯含量小于20wt%的共聚物；进一步地，所述纳米铁酸盐为纳米铁酸锌、纳米铁酸铜或纳米铁酸锰。所述能引发多重环境因子降解的绿色高分子包装膜的制备方法，步骤如下：（1）纳米铁酸盐的制备：按其它金属硝酸盐：硝酸铁：水：柠檬酸钠的摩尔比为1︰2～3︰10～15︰1进行配比，先将其他金属硝酸盐和硝酸铁溶于水中配成混合盐溶液，再将所需摩尔量的柠檬酸钠的饱和溶液边搅拌边滴加至所述混合盐溶液中，滴加完毕后得络合盐混合液，将所述络合盐混合液置于水热反应釜中，于100～120℃反应8～12h，离心分离，水洗，60～80℃真空干燥，得微晶纳米铁酸盐粉末；所述其他金属硝酸盐为硝酸锌、硝酸铜或硝酸锰；（2）球磨改性高分子：将原料组分按质量比配料，聚乙烯︰壳聚糖︰纳米铁酸盐︰乙烯-醋酸乙烯酯共聚物︰磷酸八钙︰纳米碳酸钙︰马来酸酐接枝聚乙烯︰丙烯酸接枝聚乙烯︰硬脂酸钙︰混合多元醇︰混合多元酸︰相容剂︰增塑剂︰抗氧化剂的质量比为：10～30︰1～2︰0.001～0.005︰0.1～0.3︰1～2︰1︰0.1～0.5︰0.1～0.5︰0.1～0.5︰2～5︰2～5︰1～3︰1～5︰0.001～0.003；将除纳米铁酸盐以外的组分在高速搅拌机中，以800～1000r/min充分混合10min，得混合料，将混合料加入到行星球磨机中，在料球比1︰2～5和1︰1.2的转速比下振磨混合反应30～60min后，加入纳米铁酸盐，继续振磨30～60min制得改性高分子；（3）降解母粒的制备：将步骤（2）所得改性高分子在双螺杆挤出机中进行熔融改性，操作温度140～180℃，螺杆转速60～80r/min下，熔融共混挤出造粒，得降解母粒；（4）吹塑：将步骤（3）所得降解母粒送入单螺杆挤出吹膜机，在170～185℃下热熔挤出吹塑成膜，得所述能引发多重环境因子降解的绿色高分子包装膜。步骤（3）中双螺杆挤出机直径为20mm，长径比L/D为36︰1；步骤（4）中单螺杆挤出吹膜机直径为25mm，长径比L/D为28︰1。本专利技术的有益效果：本专利技术利用高能球磨粉碎的机理和方法对高分子、纳米粉体进行绿色低能耗的相容性改性，制得一种能引发多重环境因子协同降解的环保高分子新材料，具有良好的机械性能和加工性能，兼具水蒸气、热氧化、紫外光和可见光、生物降解多重降解能力，成本低廉，生产工艺简单，使用期能保持稳定、优良的性能，使用期过后能迅速在自然环境中降解。所得的环保高分子新材料可以直接吹膜制得成品使用；也可以作为母料添加进其它的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种能引发多重环境因子降解的绿色高分子包装膜，其特征在于按质量份计配方如下：聚乙烯10～30份，壳聚糖1～2份，纳米铁酸盐0.001～0.005份，乙烯‑醋酸乙烯酯共聚物0.1～0.3份，磷酸八钙1～2份，纳米碳酸钙1份，马来酸酐接枝聚乙烯0.1～0.5份，丙烯酸接枝聚乙烯0.1～0.5份，硬脂酸钙0.1～0.5份，混合多元醇2～5份，混合多元酸2～5份，相容剂1～3份，增塑剂1～5份，和抗氧化剂为0.001～0.003份。

【技术特征摘要】
1.一种能引发多重环境因子降解的绿色高分子包装膜，其特征在于按质量份计配方如下：聚乙烯10～30份，壳聚糖1～2份，纳米铁酸盐0.001～0.005份，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物0.1～0.3份，磷酸八钙1～2份，纳米碳酸钙1份，马来酸酐接枝聚乙烯0.1～0.5份，丙烯酸接枝聚乙烯0.1～0.5份，硬脂酸钙0.1～0.5份，混合多元醇2～5份，混合多元酸2～5份，相容剂1～3份，增塑剂1～5份，和抗氧化剂为0.001～0.003份。2.根据权利要求1所述能引发多重环境因子降解的绿色高分子包装膜，其特征在于：所述聚乙烯为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯或线性低密度聚乙烯。3.根据权利要求1所述能引发多重环境因子降解的绿色高分子包装膜，其特征在于：所述混合多元醇为等摩尔量的乙二醇、丙二醇、山梨醇、异山梨醇和麦芽糖醇的混合物；所述混合多元酸为等摩尔量的丁二酸、己二酸、柠檬酸和二羟甲基丙酸的混合物。4.根据权利要求1所述能引发多重环境因子降解的绿色高分子包装膜，其特征在于：所述相容剂为等摩尔量的甲基丙烯酸缩水甘油酯和硅烷偶联剂KH-560，即g-（2,3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷的混合物。5.根据权利要求1所述能引发多重环境因子降解的绿色高分子包装膜，其特征在于：所述增塑剂为甘油︰环氧大豆油质量比为2︰1的混合物。6.根据权利要求1所述能引发多重环境因子降解的绿色高分子包装膜，其特征在于：所述抗氧化剂为2,6-二叔丁基对甲酚︰三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯质量比为1︰1的混合物。7.根据权利要求1所述能引发多重环境因子降解的绿色高分子包装膜，其特征在于：所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物为醋酸乙烯酯含量小于20wt%的共聚物。8.根据权利要求1所述能引发多重环境因子降解的绿色高分子包装膜，其特征在于：所述纳米铁酸盐为纳米铁酸锌、纳米铁酸铜或纳米铁酸锰。9.权利要求1-8之一所述能引发多重环境因子降解的绿色高分子包装膜的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：方波，顾文秀，何志毅，邹路易，孙余凭，顾瑾，滕跃，
申请(专利权)人：无锡市方成彩印包装有限公司，江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32