专利名称：一种对环境友善降解塑料母料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种降解塑料母料，尤其是一种制作可降解塑料的母料。
背景技术：
塑料是继木材、钢铁、水泥之后应用最为广泛的材料，按体积计算已居世界首位，1998年世界塑料产量约1.5亿吨。但庞大的难以降解的“白色污染”严重污染环境。另外，生产塑料的原料是不可再生的石油资源，而石油贮存量已越来越少，据报导，全世界石油产量仅能用四十年。所以，寻找可以替代石油资源的对环境友善的新型材料迫在眉睫。在提高人们环境意识的同时，实施省资源化(减量)，再资源化(回收利用)和积极开发可环境降解塑料是重要的条件和有效手段。其中可降解塑料按其降解的机理可分为光降解塑料、生物降解塑料和光—生物双降解塑料三种。
光降解塑料(Photodegradable Plastics)发生光降解的能量主要来自于太阳光中的紫外线，在空气中氧的作用下，可使某些聚合物发生自动氧化反应。但是，一般聚合物的光降解特性并不明显，这是因为光降解特性与聚合物的结构有关。解决塑料降解的方法有二种(1)通过在聚合物上引入光敏基团，与聚合物发生共聚反应得到光降解塑料树脂。(2)在塑料加工过程中，通过添加少量光敏剂获得光降解塑料。这类光敏剂通常都带有发色基团，由于光敏剂的引发作用而产生活泼自由基，从而加快聚合物的光降解过程。光敏剂除有机化合物外，还有无机类如锰、铁、钴、镍、铜、铬等化合物，通过调节光敏剂的添加量，可以调控聚合物制品的使用期和光降解反应完成所需时间。但光降解塑料由于其对光线照射强度和照射时间长短的依赖性较大，降解时间的可控性较差，其埋地部分和进入垃圾系统的废弃物不可降解。
生物降解塑料(Biodegradation Polymers)多数是使用淀粉或改性淀粉、聚己内酯(PCL)等生物降解材料加入添加助剂制成。生物降解塑料虽可完全降解，但这类天然高分子材料与合成树脂相比仍有很多缺点，它们大都不具有加热，可熔的热塑性，难以用常规塑料加工方法成型，加工难度大，工艺复杂，其物理力学性能差，而且强度在干燥和潮湿环境中有很大差异，不可回收利用，成本高。
CN1273252发明专利公开了一种“无机基料复合降解塑料母料”，该塑料母料的组合包括无机复合基料、复合聚烯烃、润滑助剂和偶联助剂。该塑料母料除了生产工艺简单，加工成本低廉，产品理化性能优良外，所制成的塑料制品降解彻底，降解诱导期可控。但该无机基料复合降解塑料同时存在以下缺点；(1)生物降解主要靠诺喱什反应I的反应产物 中的羟基被微生物侵蚀，其反应式如下 经测定I和II反应的量子产率，结果表明这两种产物都可能得到，但常温下反应I量子产率仅为反应II的1/100，所以生物降解的可能较小。(2)无生物活性促降剂，不能加速残膜的降解。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种原料易得，生产工艺简单，加工成本低廉，降解快而彻底，对环境无污染的降解塑料母料。
本发明所提供的环境友善降解塑料母料是由草浆造纸厂白泥或蔗糖白泥作基料，石油付产品聚烯烃为载体树脂，加入光增感引发剂、生物活性促降剂、偶联剂和加工助剂，经大长径比高剪切双螺杆挤出机挤出造粒而成，各组份按重量配比如下造纸白泥或蔗糖白泥60～85份，聚烯烃10～30份，光增感引发剂1～3份，生物活性促降剂0.1～0.3份，加工助剂0.5～2.5份，偶联剂0.5～2.5份。
上述组份中的白泥是草浆造纸厂排放废渣时，主要成分为碳酸钙(约占85～90％)，白泥经烘干、筛分便可使用，其中无有害重金属，为环境友善材料，要求白度大于85％，其中含有少量木质素、纤维素、半纤维素，可被微生物侵蚀。
聚烯烃包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)，是作为载体树脂使用。不同型号的聚烯烃，可将其中的一种或几种配比使用。
光增感引发剂为具活性金属离子或羰基化合物。如硬脂酸的金属盐或锐钛型二氧化钛或碳酸钙或具有如下光增感基团的物质-CH-CH-、-CH2-、-C≡C-、 -N＝N-、-NH-、-NH-NH-、-S-。
生物活性促降剂为含元素(N)、磷(P)、钾(K)的化学物质，如尿素、氯化钾、磷酸钙或以EVA(乙烯/醋酸乙烯共聚物)、LDPE(低密度聚乙烯)为基料的缓释化肥。
加工助剂为硬脂酸及其盐类中的一种或几种协同使用。如硬脂酸钙为内润滑剂、硬脂酸为外润滑剂的协同使用，同时兼具热稳定作用。
偶联剂为铝钛复合型偶联剂或稀士偶联剂。
为了增加白泥和聚烯烃两种截然不同组分的相容性，本发明采用铝钛复合型偶联剂对白泥首先进行活化，方法是将白泥先在高速混合机中搅拌热烘干10分钟(温度为90～110℃)，然后分三次加入计量的偶联剂，每次间隔2分钟，从加入偶联剂至出料，总时间为10分钟。
纯的聚烯烃一般吸收紫外线的速率很小，也很难被紫外线降解，如聚乙烯(PE)的光降解量子效率就很小。
PE的光降解量子效率
注量子效率指每吸收一个量，最终形成分解的分子数目。其值越大，表示降解速率越快。
当聚烯烃中引入过渡金属离子、羰基化合物等光增感引发剂，并在氧的存在下，如硬脂酸的金属盐，锐钛型二氧化钛，碳酸钙或具有如下光增感基团的物质-CH-CH-、-CH2-、-C≡C-、
-N＝N-、-NH-、-NH-NH-、-S-，并在氧的存在下，它们可以吸收紫外线中的光量子(hγ)从基态(S)跃迁到激发态(S*)激发的(S*)会将能量传递给聚烯烃的高分子(RH)，使其生成高分子自由基R·(一级自由基)
这种自由基不能产生光解作用，它能和空气中的氧作用生成高分子过氧化自由基ROO·
ROO·通过链反应生成二级自由基R·
二级自由基(R·)具光解作用，降解诱导期的长短取决于产生的二级自由基达到光解浓度所需时间。因此，通过选择不同种类的光增感引发剂或改变其加入量，就可调控降解诱导期的长短，实现光降解的可控性。
白泥中的木质素、纤维素、半纤维素是天然生物降解材料。在光氧化反应所得低分子量产物的末端含有羧基，即CH2-CH2COOH中的(COOH)是可被微生物侵蚀的，能产生生物降解功能，而在本发明中添加的生物活性促降剂，如尿素、氯化钾、磷酸钙或以EVA(乙烯/醋酸乙烯共聚物)，LDPE(低密度聚乙烯)为基料的缓释化肥等，可促进微生物的活力，有助于生物降解，因此本降解塑料具有明显的生物降解特征，这就保证降解塑料在当成垃圾填埋时具有良好的生物降解性能。
本发明降解塑料母料中使用了加工助剂，如某些金属的硬脂酸盐，如硬脂酸钙(C17H35COOaOCC17H35)的分子是由两个长碳链通过一个极性基团连接而成。由于硬脂酸盐对钙离子有较强的亲和性，能将白泥中主要成分碳酸钙表面覆盖，阻碍了光增感引发过程的发生，这就保证了降解塑料在一般保管期内性能不变、不发生降解。
本发明所提供的降解塑料母料与现有技术相比，具有以下优点1、原料为工厂的废料，容易取得。2、生产工艺简单，加工成本低廉。3、主要原料白泥中含有木质素、纤维素、半纤维素，是天然生物降解材料，本身即有生物降解功能，同时组分配方合理，因而产品既降解快且彻底，降解后，其中添加的生物活性降解物质还能提高土壤肥力。4、对环境无污染。
具体实施例方式
实施例1按照本说明书中的制备方法制备，各组分配比如下LDPE(1F7B) 10份白泥85份铝钛复合偶联剂OL-AT1618 1份HSt 2份CaSt1份光亮剂XH-202B 1份尿素0.1份实施例2按照本说明书中的制备方法制备，各组分配比如下无规PP 15份白泥85份铝钛复合偶联剂OL-AT1618 1.5份HSt 1份CaSt1份光亮剂XH-202B 1份氯化钾 磷酸钙 0.1份实施例3按照本说明书中的制备方法制备，各组分配比如下HDPE(MI10-15) 25份白泥70份稀土偶联剂XL-9551份HSt 2份FeSt1份光亮剂XH-202B 1份缓释复合肥 0.1份
权利要求
1.一种对环境友善降解塑料母料，其特征在于该降解塑料母料是按以下重量份的配比组分配合而成造纸白泥或蔗糖白泥60～85份，聚烯烃10～30份，光增感引发剂1～3份，生物活性促降剂0.1～0.3份，加工助剂0.5～2.5份，偶联剂0.5～2.5份。
2.按照权利要求1所述的降解塑料母料，其特征在于所述白泥中含85％～90％的碳酸钙成分，白度大于85％，含少量木质素、纤维素和半纤维素。
3.按照权利要求1所述的降解塑料母料，其特征在于所述聚烯烃为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯中的一种或几种。
4.按照权利要求1所述的降解塑料母料，其特征在于所述光增感引发剂为具活性金属离子或羰基化合物。
5.按照权利要求1或4所述降解塑料母料，其特征在于所述光增感引发剂为硬脂酸的金属盐或锐钛型二氧化钛或碳酸钙或具有如下光增感基团的物质-CH-CH-、-CH2-、-C≡C-、 -N＝N-、-NH-、-NH-NH-、-S-。
6.按照权利要求1所述降解塑料母料，其特征在于所述生物活性促降剂为含元素氮、磷、钾的化学物质，如尿素、氯化钾、磷酸钙、以乙烯/醋酸乙烯共聚物、低密度聚乙烯为基料的缓释化肥中的一种或几种协同使用。
7.按照权利要求1所述降解塑料母料，其特征在于所述加工剂为硬脂酸及其盐类中的一种或几种协同使用。
8.按照权利要求1所述降解塑料母料，其特征在于所述偶联剂为铝钛复合型偶联剂或稀土偶联剂。
全文摘要
本发明涉及一种制作可降解塑料的母料。该降解塑料母料是按以下重量份的配比组分配合而成造纸白泥或蔗糖白泥60～85份，聚烯烃10～30份，光增感引发剂1～3份，生物活性促降剂0.1～0.3份，加工助剂0.5～2.5份，偶联剂0.5～2.5份。本降解塑料母料原料易得，生产工艺简单，加工成本低廉，加工成塑料制品降解快而彻底，对环境无污染。
文档编号C08K3/00GK1396199SQ0213884
公开日2003年2月12日 申请日期2002年7月26日 优先权日2002年7月26日
发明者刘承龙 申请人:广西南宁三山环保科技发展有限公司, 刘承龙