本发明涉及一种生物降解添加剂，其能够赋予难以生物降解的塑料包装材料以良好的生物降解性能，本发明还涉及采用该添加剂制备而成的食品包装用塑料制品，特别是添加该生物降解添加剂制备而成的聚乙烯薄膜材料。
背景技术：
：塑料制品因价廉物美，经久耐用且抗菌性能好，广泛用于食品包装领域。然而，随着以塑料方便袋、塑料薄膜等塑料制品的广泛使用，“白色污染”问题也日益凸显。这是由于塑料制品的内在寿命(从制得成品到完全自然分解)远远长于其使用寿命。塑料内在的耐久性，导致如不对其进行处理则长久存在于自然界并越积越多。目前解决这一问题的方法主要有深埋和焚烧等。深埋占用耕地，污染地下水原，改变土壤结构，影响植物正常生长，且成本较高；焚烧是目前使用最为广泛的白色污染治理方法，速度快，成本低，但显著缺点是带来了额外的大气污染。已经提出了可生物降解塑料的技术方案，由于可生物降解塑料能够在自然条件如紫外线、雨水等的影响下自然降解，且降解之后不产生污染物，因此能够从根本上解决这一问题。目前已开发的可生物降解塑料有聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚己内酯、聚乙烯醇、聚-β-羟基丁酸酯、聚羟基烷酸酯、脂肪族芳香族共聚物等。虽然生物可降解塑料具有降解后体积减小，不用焚烧，可制成堆肥回归自然。但是，可生物降解塑料的成本偏高，物理力学性能差，抗菌性能差，导致难以在食品包装领域中大范围推广。鉴于此，提出了以下课题：如何使普通塑料的内在寿命和使用寿命有效地结合起来，即，使不能降解的塑料在使用时各项性能指标符合要求，在使用寿命结束之后能够迅速分解，以避免白色污染的出现。技术实现要素：针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够赋予传统的塑料制品生物降解性能的生物降解添加剂、制备该生物降解添加剂的方法、添加该生物降解添加剂制备而成的塑料制品，特别是适用于食品行业的聚乙烯薄膜。为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：根据本发明的一个具体实施方式，提供了一种生物降解添加剂，其由低密度聚乙烯、超细铁粉、硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂组成，各组分的配比如下：超细铁粉5～10质量％、硅烷偶联剂0.01～0.20质量％、钛酸偶联剂0.02～0.40质量％，余量为低密度聚乙烯。根据本发明的一个实施例的生物降解添加剂，其中，所述超细铁粉粒径为5微米以下，用量为8质量％。根据本发明的一个实施例的生物降解添加剂，其中，所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷。根据本发明的一个实施例的生物降解添加剂，其中，所述钛酸偶联剂为异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯。根据本发明的一个具体实施方式，提供了一种制备上述的生物降解添加剂的方法，包含以下步骤：步骤一：按比例称量各组分，然后用硅烷偶联剂和钛酸偶联剂对所述超细铁粉进行表面处理；步骤二：将在所述步骤一中所得的所述超细铁粉和聚乙烯放入高速混料设备搅拌混合，制得混合均匀的物料；步骤三：将通过所述步骤二获得的物料加入双螺杆造粒机内造粒。根据本发明的一个实施例，提供了一种制备上述生物降解添加剂的方法，其中，在所述步骤二中，所述高速混料设备的转速为500rpm，温度为60℃，混合时间为10分钟。根据本发明的一个实施例，提供了一种制备上述生物降解添加剂的方法，其中，在所述步骤三中，所述双螺杆造粒机的长径比为40，将其二区温度设定为最高温度，即180℃并保持设定的温度，将一区温度设为比二区温度低10℃，将三区、四区温度设为与二区相同，从五区开始直至机头以梯度逐渐降低，保持机头温度为恒定温度(130～150℃范围内)。根据本发明的一个具体实施方式，提供了一种食品包装材料，其包含上述生物降解添加剂1～3质量％。根据本发明的一个具体实施方式，提供了一种聚乙烯薄膜，其包含上述的生物降解添加剂1～3质量％。本发明的生物降解添加剂能够赋予各种塑料制品以生物降解性能，即，添加本发明的生物降解添加剂之后，不能降解的常规塑料在使用时各项性能指标符合要求，在使用寿命结束之后能够迅速分解，从而避免了白色污染的出现。采用该生物降解添加剂制备而成的食品包装用塑料制品例如聚乙烯薄膜符合国家对食品行业的要求，能够用于食品包装。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。生物降解添加剂的制备本发明的生物降解添加剂由以下原料制备：粒径5微米以下的超细铁粉5～10质量％(优选8质量％)、硅烷偶联剂0.01～0.20质量％、钛酸偶联剂0.02～0.40质量％，余量为低密度聚乙烯。在一个进一步的实施例中，所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷，所述钛酸偶联剂为异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯，所述低密度聚乙烯采用熔点较低的低密度聚乙烯，其用量为91.4～92.97质量％。本发明的生物降解添加剂由以下步骤制备而成：步骤一：称取上述质量百分数的各成分，并用硅烷偶联剂和钛酸偶联剂对超细铁粉进行表面处理；步骤二：将经步骤一的表面处理之后的超细铁粉和聚乙烯放入高速混料设备中进行搅拌混合，其中，将高速混料设备的转速设为500rpm，温度设为60℃，混合时间设为10分钟；步骤三：将通过步骤二获得的均匀混合后的物料加入双螺杆造粒机内，制成和聚乙烯塑料粒子具有相同颗粒大小的粒子，即，制成生物降解添加剂。其中双螺杆造粒机的长径比为40，双螺杆造粒机的温度控制非常重要，设定二区温度是最高温度(180℃)，保持设定的温度，使一区比二区温度低10℃左右，使三区、四区温度与二区基本相同，从五区开始直至机头按梯度逐渐降低，保持机头温度为恒定温度(130～150℃)。实施例1表1：生物降解添加剂1的组成组分含量(质量％)超细铁粉8硅烷偶联剂0.01钛酸偶联剂0.2低密度聚乙烯91.79首先采用表1中的重量百分数的硅烷偶联剂和钛酸偶联剂对预定含量的超细铁粉进行表面处理；然后将表面处理之后的超细铁粉和低密度聚乙烯一起放入搅拌机进行混合；将混合后的材料加入到双螺杆造粒机内，制成和聚乙烯塑料粒子形状相同，大小类似的颗粒。实施例2表2：生物降解添加剂2的组成除质量百分数不同之外(如表2所示)，采用与实施例1中的制备方法制备生物降解添加剂。实施例3表3：生物降解添加剂3的组成组分含量(质量％)超细铁粉8硅烷偶联剂0.2钛酸偶联剂0.4低密度聚乙烯91.4除质量百分数不同之外(如表3所示)，采用与实施例1中的制备方法制备生物降解添加剂。本发明的生物降解添加剂适用于食品包装材料的添加剂，以赋予其生物降解性能，由此，当使用期间，该食品包装材料能够表现充分的物理性能，当受用完毕之后，在自然条件如紫外线照射下发生如光氧化分解和热氧化分解，迅速降解而不对环境造成不利影响。通过上述实施例1～3获得的生物降解添加剂的颗粒可直接按1～3质量％的比例添加到聚乙烯塑料中，赋予常规的塑料制品以生物降解性能。不仅限于聚乙烯塑料，该项技术还适合用于生产环保型包装材料、一次性塑料制品、农用一次性薄膜(特别是地膜制品)等薄膜类塑料制品。这些制品在自然环境下，发生氧化反应，引起羧酸基团增加，使不能生物降解的塑料制品获得生物降解性能。这些环保类塑料制品最终降解为二氧化碳、水和腐殖质。生物降解聚乙烯薄膜的制备将实施例1～3所得的生物降解添加剂1、2和3以2质量％，低密度聚乙烯88质量％，线性低密度聚乙烯10质量％材料充分混合后，加入单螺杆挤出机(挤出机的长径比通常为20～30)，吹成厚度为25微米薄膜。将生成的三种聚乙烯薄膜分别命名为聚乙烯薄膜A、B和C。生物降解性能测试采用发射340纳米的紫外灯作为紫外光光源，强度为0.78±0.02W/m2·mm对通过上述步骤获得的聚乙烯塑料薄膜A、B和C进行紫外线照射处理。另外，在70℃下对聚乙烯塑料薄膜A、B和C进行热氧化处理。实验结果如表4所示，掺了环保新型材料的聚乙烯薄膜在光或热的作用下，伸长率明显降低，发生了光热降解。表4：聚乙烯薄膜A、B和C进行紫外线照射前后的纵向伸长率变化食品包装材料可行性测试对于通过上述步骤获得的聚乙烯薄膜A、B和C，按照食品与药品管理法规FDA21CFR177.1520(d)(3)(ii)进行萃取物含量测试和按FDA21CFR177.1520(d)(4)(ii)进行可溶物含量测试。萃取物含量试验使用的介质为正己烷，萃取时间为2小时，温度为50℃，规定最大萃取物允许值为5.5质量％。可溶物含量测试使用介质为二甲苯，试验温度为25℃，规定最大可溶物含量允许值为11.3质量％。表5为本发明的聚乙烯薄膜A、B和C的萃取物和可溶物的试验值。表5：聚乙烯薄膜A、B和C的萃取物和可溶物含量聚乙烯薄膜A聚乙烯薄膜B聚乙烯薄膜C萃取物含量(质量％)2.52.92.8可溶物含量(质量％)<0.5<0.5<0.5由表5可知，结果显示，本发明的三中可生物降解的聚乙烯薄膜A、B和C均符合国家规定，可用于食品包装。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；如果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换，均应涵盖在本发明权利要求的保护范围当中。当前第1页1 2 3