本发明涉及包装材料技术领域，具体地说，涉及一种可降解可焚烧聚烯烃塑料及其制备方法。
背景技术：
随着石油化学工业的发展，聚烯烃塑料制品以其质轻、价廉、强度高、耐腐蚀性等优良特性广泛应用于日常生活及工业生产领域。至上世纪90年代初，世界塑料年产量已达1亿吨，并且以每年约30％的速度增长。塑料制品给生活带来了诸多便利的同时，也暴露出了旧塑料的填埋或焚烧造成环境污染等种种弊端。
传统的塑料具有很高的稳定性，在自然界中难以迅速降解，研究表明，普通塑料需要200-400年才能完全降解。举例来说，随着电商等新经济的发展，全国每年消耗的塑料袋的个数大约在250亿个，如果每个塑料袋中20克，则每年消耗50万吨的塑料，这些物流中的包装袋进入物资循环系统中就能给环境造成严重的污染。除污染环境外，分布在海洋、江河和野外的塑料垃圾还会影响船舶航运、农田灌溉等，另外，数据显示，每年还要相当数量的动物因塑料垃圾而死亡，极大的影响了野生动物的生存。
为了解决上述问题，越来越多的学者提倡开发和应用可降解塑料，并将之看成是解决塑料污染的解决方案。
需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现要素：
针对现有塑料难以降解造成环境污染这一问题，本发明的目的在于提供一种可降解可焚烧聚烯烃塑料及其制备方法。本发明的可降解可焚烧聚烯烃塑料，利用高含量的多种无机粉体为基材，以高分子聚合物树脂为辅料，具有成本低、成品稳定性高、燃烧性好等优点。
本发明的实施例提供了一种可降解可焚烧聚烯烃塑料，包括以下质量百分比含量的原料：
所述微孔结构无机粉体包括至少两种无机物的粉体。
本发明的一个具体实施例中，所述微孔结构无机粉体的颗粒尺寸在2um至5um之间。
本发明的一个具体实施例中，所述微孔结构无机粉体包括碳酸钙无机粉体，还包括沸石无机粉体和/或硅藻土无机粉体。
本发明的一个具体实施例中，述碳酸钙无机粉体与所述沸石无机粉体和/或所述硅藻土无机粉体的质量百比分含量分别为：
碳酸钙无机粉体80％～100％
沸石无机粉体和/或硅藻土无机粉体0％～20％。
本发明的一个具体实施例中，所述碳酸钙无机粉体的颗粒具有纳米孔洞结构。
本发明的一个具体实施例中，所述碳酸钙无机粉体通过模板法、乳状液膜法、溶剂/水热法、共沉淀法或凝胶结晶法制备获得。
本发明的一个具体实施例中，所述聚烯烃包括聚乙烯和聚丙烯。
本发明的一个具体实施例中，所述聚乙烯和所述聚丙烯的质量百分比含量分别为：
聚乙烯90％-95％
聚丙烯5％-10％。
优选地，所述聚乙烯包括以下质量百分比含量的原料：
高密度聚乙烯35％～60％
低密度聚乙烯15％～30％
茂金属线型低密度聚乙烯25％～35％。
本发明的实施例还提供了一种可降解可焚烧聚烯烃塑料的制备方法，其特征在于，用于制备上述可降解可焚烧聚烯烃塑料，包括如下步骤：
将微孔结构无机粉体加热干燥；
将偶联剂加入干燥后的所述微孔结构无机粉体；
将微孔结构无机粉体、氧化剂和聚烯烃混合后放在反应釜内反应，聚合成结晶性聚合物；
将聚烯烃、开口剂以及发泡剂与冷却后造粒成型的所述结晶性聚合物混合，得到的所述混合物送入造粒机造粒，将造粒成型的料冷却设备冷却后送入吹膜加工设备制作薄膜制品。
本发明的可降解可焚烧聚烯烃塑料具有以下优点：
a.无机粉体较聚乙烯或聚丙烯便宜，降低成本；
b.品稳定性高，不会因为保管不当而变质及老化，在一般室内环境下可以保证10年不变质；
c.塑料制品的回收利用率可达10次；
d.燃烧性好，经焚化炉焚烧过程不会产生油渍黑烟及二氧化碳等有毒气体，并可大幅降低二氧化碳及烟雾排放，焚烧后还原为不会对人体、空气、水和土壤造成污染的物质，焚烧后的物资还能再用，可彻底解决我国旧塑料产业所造成的“垃圾围城”式环境污染；
本发明的可降解可焚烧聚烯烃塑料的制备方法具有以下优点：
e.整个生产过程中无废水、无粉尘排出；
f.生产过程中产生的少量固体废弃物可回收循环使用；
g.生产效率高，节省电力资源
具体实施方式
本发明提到的特征，或实施例提到的特征可以任意组合。
本发明人经过广泛而深入的研究，通过改进制备工艺，利用多段式螺杆挤出机获得一种可降解可焚烧聚烯烃塑料，该聚烯烃塑料包括以下质量百分比含量的原料：
优选地，所述微孔结构无机粉体包括碳酸钙无机粉体，还包括沸石无机粉体和/或硅藻土无机粉体。即本发明优选的实施例中，微孔结构无机粉体包括至少两种无机物的粉体，可以是碳酸钙/沸石、碳酸钙/硅藻土或碳酸钙/沸石/硅藻土混合无机粉体。
优选地，本发明的碳酸钙无机粉体与所述沸石无机粉体和/或所述硅藻土无机粉体的质量百比分含量分别为：
碳酸钙无机粉体80％～100％
沸石无机粉体和/或硅藻土无机粉体0％～20％。
无机粉体由于属于亲水憎油性，在本发明的制备方法中，利用偶联剂使其变成亲油性。偶联剂可以是有机硅烷偶联剂，其结构通式可表示为yrsix3，式中x为硅原子上结合的可水解基团，最常见的是烷氧基，但也可以是氯代基、乙酰氧基等，作为偶联剂使用时，x首先水解成硅醇，然后再与无机填料表面上的羟基反应，y系与聚合物分子有亲合力或反应能力的活性官能团(如氨基、巯基乙烯基、环氧基、甲基丙稀酰氧基等。本发明实施例中的沸石或硅藻土无机粉体用有机硅烷偶联剂处理，而碳酸钙无机粉体则可以采用钛酸酯偶联剂处理。
本发明中微孔结构无机粉体－偶联剂－聚烯烃相结合，形成粘结强度较好的复合材料。微孔结构无机粉体作为填料，理论上来书，填料的粒径要尽可能的小，填料颗粒尺寸越小，其比表面越大，与聚烯烃间的作用点就越多。但是，当无机粉体的颗粒尺寸在纳米量级是，无机粉体的颗粒不可避免地趋向于团聚，许多球形的纳米粒子团聚在一起，球体和球体之间有一定的空隙，在外力的作用下，这些团聚体容易破碎，这种团聚粒子在复合材料中就成为拉伸薄弱点，在较小的拉伸应力的作用下就容易发生断裂，极大地降低了制备的聚烯烃塑料的拉伸强度。因此，本发明的实施例中，优选地，所述微孔结构无机粉体的颗粒尺寸在2um至5um之间。
本发明中，碳酸钙无机粉体、沸石无机粉体、硅藻土无机粉体的颗粒均具有微孔结构结构，即粉体颗粒的尺寸在微米量级，但是，在单个颗粒上还具有纳米尺寸的微孔洞，优选地，所述碳酸钙无机粉体的颗粒具有纳米孔洞结构，这种具有纳米孔洞结构的碳酸钙无机粉体可以通过模板法、乳状液膜法、溶剂/水热法、共沉淀法或凝胶结晶法制备获得。
本申请中，微孔结构无机粉体包括两种无机物的粉体，两种粉体均经过偶联剂处理，微孔结构无机粉体与聚烯烃间形成了较好的界面结合，相当于在基体中起到很好的物理交联点的作用，微孔结构无机粉体与聚烯烃形成结晶性聚合物。采用适当的表面处理剂的微孔结构无机粉体与聚烯烃的结晶性聚合物具有“核-壳”结构，其中微孔结构无机粉体为“核”，聚烯烃为“壳”，从而有利于加强界面处的网络密度，增强界面处的粘接从而使耐热性能有明显的提高。
需要说明的是，由于从耐热角度来分析来说，聚丙烯的熔融温度比聚乙烯高出约40％-50％，约为160-170℃，即聚丙烯的耐热性要高于聚乙烯，本发明中，优选地，聚烯烃包括聚乙烯和聚丙烯，且所述聚乙烯和所述聚丙烯的质量百分比含量分别为：
聚乙烯90％-95％
聚丙烯5％-10％。
进一步地，茂金属催化剂具有优异的催化共聚能力，它能使大多数共聚体与乙烯共聚，并且能够使极性单体催化聚合，本发明的聚乙烯包括了茂金属线型低密度聚乙烯，以下为各种聚乙烯的质量百分比含量：
高密度聚乙烯35％～60％
低密度聚乙烯15％～30％
茂金属线型低密度聚乙烯25％～35％。
本发明中的开口剂和发泡剂均可直接选优市场采购的成品。
在本发明的具体实施例中，采用如下制备方法制备可降解可焚烧聚烯烃塑料：
s100：将微孔结构无机粉体加热干燥，一般地，加热温度在190℃～200℃，烘干时间视粉体的含水量而定；
s200：将偶联剂加入干燥后的所述微孔结构无机粉体；
s300：将微孔结构无机粉体、氧化剂和聚烯烃混合后放在反应釜内反应，聚合成结晶性聚合物，此步骤的聚烯烃可以是为聚丙烯和/或高密度聚乙烯；优选地，反应釜的温度在150℃至220℃之间，
s400：将聚烯烃、开口剂以及发泡剂与冷却后造粒成型的所述结晶性聚合物混合，得到的所述混合物送入造粒机造粒，将造粒成型的料冷却设备冷却后送入吹膜加工设备制作薄膜制品。所述的造粒机为多段式螺杆挤出机，此处的多段式螺杆挤出机指的是螺杆主体包括连接段、进料端、压缩段、多个均化段和混炼段，多段式螺杆挤出机可以使得产品成分分布更均匀一致，从而提高产品的质量。优选地，造粒温度在170℃至220℃之间，所述冷却设备可以是油风冷式冷却设备。
s400步骤中，聚烯烃与结晶性聚合物的比例按照薄膜制品的需要而设定，获得的降解可焚烧聚烯烃塑料，其中聚烯烃的重量比在25％至55％之间，而微孔结构无机粉体的含量高达40％至70％。
需说明的是，本发明中的原料按照质量百分比进行称量配比。上述的降解可焚烧聚烯烃塑料可根据需要进行分切加工，得到所需的包装袋或薄膜等。
实施例1
称量干燥后的碳酸钙无机粉体24kg、沸石无机粉体3kg、硅藻土无机粉体3kg、乙烯基三乙氧基硅烷0.5kg、氧化钙0.4kg、聚丙烯2kg；
将上述材料混合后，放入反应釜内，反应釜的温度为180℃，反应聚合的时间为1h，冷却；
将经反应釜聚合后的化合物与高密度聚乙烯10kg、低密度聚乙烯4kg、茂金属线型低密度聚乙烯6kg、开口剂0.5kg以及发泡剂0.5kg送入造粒机造粒，造粒温度在190℃，将造粒成型的料冷却设备冷却后送入吹膜加工设备制作薄膜制品。
实施例2
称量干燥后的碳酸钙无机粉体22kg、硅藻土无机粉体4kg、乙烯基三乙氧基硅烷0.4kg、氧化钙0.4kg、聚丙烯2kg、高密度聚乙烯3kg；
将上述材料混合后，放入反应釜内，反应釜的温度为200℃，反应聚合的时间为1h，冷却；
将经反应釜聚合后的化合物与高密度聚乙烯10kg、低密度聚乙烯5kg、茂金属线型低密度聚乙烯7kg、开口剂0.5kg以及发泡剂1kg送入造粒机造粒，造粒温度在180℃，将造粒成型的料冷却设备冷却后送入吹膜加工设备制作薄膜制品。
实施例3
称量干燥后的碳酸钙无机粉体20kg、沸石无机粉体4kg、乙烯基三乙氧基硅烷0.3kg、氧化钙0.4kg、聚丙烯3kg、高密度聚乙烯3kg；
将上述材料混合后，放入反应釜内，反应釜的温度为190℃，反应聚合的时间为1h，冷却；
将经反应釜聚合后的化合物与高密度聚乙烯8kg、低密度聚乙烯7kg、茂金属线型低密度聚乙烯8kg、开口剂0.6kg以及发泡剂1kg送入造粒机造粒，造粒温度在190℃，将造粒成型的料冷却设备冷却后送入吹膜加工设备制作薄膜制品。
综上所述，本发明提供了一种可降解可焚烧聚烯烃塑料及其制备方法，所述聚烯烃塑料包括以下质量百分比含量的原料：聚烯烃25％-55％、微孔结构无机粉体40％-70％、偶联剂0.5％-2.0％、氧化剂0.5％-1.0％、开口剂0.5％-2.0％和发泡剂1.0％-3.0％。
本发明提供的可降解可焚烧聚烯烃塑料为一种有机-无机纳米复合材料，通过对微孔结构无机粉体进行表面处理，增加了其与聚烯烃之间的浸润性，增加了黏合面，减少了界面上留下的空隙，从而改善了材料的性能，可兼具无机材料和有机材料的特征和性质，如抗冲击性能、热稳定性、低热膨胀系数以及有机聚合物的韧性、延展性和可加工性等；传统塑料的燃点高，燃烧时有毒气、燃烧时间短，且不能完全燃烧，本发明的可降解可焚烧聚烯烃塑料燃点低，燃烧时无毒气、燃烧时间快，且可以完全燃烧。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本申请内。