一种可降解塑料及其制备方法与流程

本发明涉及可降解塑料制品领域，尤其涉及可降解塑料母料、塑料膜及其制备方法。

背景技术：

1、塑料是由合成树脂及填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等添加剂组成的高分子材料，由于塑料制品有极强的稳定性，在自然环境状态下需上百年甚至几百年才能降解。全球每年塑料产量超过3.5亿吨，产生超过1亿吨塑料垃圾。塑料垃圾随意丢弃会污染环境，深埋会侵占土地，污染土壤，烧毁则会污染空气。被丢弃至水体环境中的塑料垃圾，被动物当做食物吞入，导致动物死亡的事故屡见不鲜。

2、可降解塑料是指在特定的环境条件下，可将塑料的高分子聚合物分解成分，或可被进一步分解为二氧化碳、水等物质的塑料。它除具有可降解性外，还应有易于加工及满足使用要求的性能。现在有多种类型的降解母料：光降解型、水降解型、生物降解型、光-生物双降解型、天然高分子降解型等。但光降解型塑料虽然加工简单、成本低，只能降解为单体，无法彻底降解成二氧化碳和水实现完全降解；而生物降解型塑料制造工艺复杂，生产成本高，无法实现工业规模生产、获得广泛应用；天然高分子降解塑料虽然有良好的生物降解性，但不易加工，原料通常来自农作物，占用粮食资源。由于上述产品有很多的局限性，因此生产一种易于降解、成型性好、便于加工、质优价廉的可降解母料就成为当前塑料生产行业的迫切需要。

3、混合型降解塑料，是将可降解的天然高分子与通用型树脂共混或共聚以制取具有良好物理机械性能和加工性能的可降解材料。常用的通用型热塑性塑料有pe、pp、pva、pvc等，天然高分子则多选用淀粉。但由于淀粉分子中含有大量-oh具有较强极性，因此给共混带来了较大困难。因此，通常采用物理或化学的方法处理的改性淀粉与通用塑料共混。而对淀粉的改性方法、及其与其他共混成分的相互作用又进一步影响了可降解塑料的可降解性、可加工性、产品强度、以及生产成本。

技术实现思路

1、本发明提供一种可降解塑料母料、制备方法和塑料。

2、本发明一方面提供一种可降解塑料母料，以重量份计包括：天然高分子聚合物15-20份，聚合物树脂20-40份，碱金属或碱土金属的无机盐或氧化物30-55，润滑剂5-10份，偶联剂1-5份，光敏剂0.5-2份。其中，所述天然高分子聚合物包括淀粉、纤维素、木质素、甲壳质等天然高分子聚合物中的一种或几种按比例混合；所述聚合物树脂选自聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚乳酸、聚己内酯中的一种或多种。

3、所述可降解塑料母料的制备方法，包括以下步骤：

4、(1)将天然高分子聚合物以10-30％重量比与水混合，加入5-15％的盐酸或硫酸，加热至60-90℃，搅拌2-12小时，冷却至室温，过滤；

5、(2)将水洗干燥后的固体再次以10-30％重量比与水混合，加入聚合物树脂，搅拌下加入环氧丙烷混合，加热至40-80℃，搅拌滴加5-15％的氢氧化钠溶液，反应1-4h，过滤，干燥得到固体粉末；所述反应可以在密闭的压力容器中进行，或在回流条件下进行，优选的，所述反应在密闭的压力容器中进行；

6、(3)将步骤(2)的固体粉末与经过磨粉机进行细化的碱金属或碱土金属的无机盐或氧化物、润滑剂、偶联剂、光敏剂按比例配制的原料放入密炼机或混合机进行预混合，转速设定在每分钟100到1200之间，90-110℃下活化，再将混合好的材料放入单螺杆或双螺杆或多螺杆挤出机，在高于150℃的温度下塑化，10-15mpa的压力下挤出，热切风冷成型后成为降解母料，其中所述塑料母料为颗粒状。

7、所述天然高分子聚合物先通过水解解聚降低聚合度，再与环氧丙烷、聚合物树脂交联共聚，可以有效提升交联取代度，具有更好的相容性与聚合物树脂共混。所述天然高分子聚合物的解聚可通过酸处理、碱处理、酶水解处理、离子液体或有机溶剂体系中降解；本发明优选的，所述天然高分子聚合物可通过无机酸处理条件下的水解实现解聚，所述无机酸为盐酸或硫酸。

8、所述天然高分子聚合物与环氧丙烷、聚合物树脂在碱性条件下以一步法(one-pot)的方式交联共聚，可同时进行天然高分子聚合物的改性交联反应和聚合物树脂的嵌段共聚反应，并且，上述反应产物可进一步发生醚化或形成醚化中间体，本发明令人惊奇地发现，与传统的天然高分子聚合物先交联改性、再与聚合物树脂及其他组分混合挤出制备母料的方法相比，本发明方法可以使天然高分子聚合物(如淀粉、纤维素)与聚合物树脂具有更好的相容性，制备的可降解塑料膜材料具有更优异的降解性能，该制备方法简化，工艺适宜工业化规模生产，减少了促降解助剂的种类和用量，可使配方大大简化。

9、本发明的可降解塑料母料按一定比例配制的天然高分子聚合物、聚合物树脂、碱金属或碱土金属的无机盐或氧化物共混母料，以碱金属或碱土金属的无机盐或氧化物为主要组分，降低成本，同时还可以进一步提升制备的可降解塑料膜的降解能力。母料中碱金属或碱土金属的无机盐或氧化物可以和塑料分子高度、充分相容，同时其分子又具有很强的逃逸性，在其逃逸后，大大增加了塑料分子比表面积，使塑料制品出现无数小孔，最终形成无数微小的碎片实现制品的初步降解，同时在塑料制品内部的光敏催化剂的作用下进一步反应，直至将塑料制品分解成微生物可吞噬、消耗的低分子物的塑料，从而达到完全降解的目的。其中所述碱金属或碱土金属的无机盐或氧化物包括无水氯化钠、无水硫酸钠、硫酸钙、氧化钙中的一种或多种。

10、同时，母料中的碱金属或碱土金属的无机盐或氧化物分散性好、成型性强、便于加工，且价格低廉、原料易得，价格远远低于塑料原料的价格，因而能大大降低塑料制品的生产成本。

11、碱金属或碱土金属的无机盐或氧化物颗粒的尺寸越小则降解时制品被分散的尺寸就越小，但尺寸太小则在制备过程中容易发生团聚，不易分散均匀。因此，优选碱金属或碱土金属的无机盐或氧化物颗粒尺寸为600-2000目，更优选为1000-2000目，最优选为1500-1800目。

12、根据本发明的一实施方式，所述润滑剂选自聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、液体石蜡中的至少一种；所述偶联剂选自钛酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂、磷酸酯偶联剂中的至少一种；所述光敏剂包括本领域所熟知的羰基甲基酮、过渡金属络合物、蒽醌等光敏剂。

13、本发明的降解母料可作为生产降解地膜、包装袋、日用方便袋、垃圾袋、一次性餐具等降解塑料制品的添加原料。生产过程中可根据对塑料制品降解周期的需要，选取上述母料中的任意一种或几种，酌量添加。

14、进一步地优选的，本发明提供一种可降解塑料，由包含上述塑料母料制成。将母料颗粒与塑料配比经吹塑机吹膜成型。所述塑料可以为与母料中的聚合物树脂相同或不同的高分子聚合物。优选的，所述塑料可以为与母料中的聚合物树脂相同的高分子聚合物。所述母料与塑料的配比可根据需要添加；进一步优选的，所述母料配比占重量份40-80％。所述吹塑机在150-180℃，15-20mpa压力下吹膜成型。进一步优选的，

15、本发明克服了现有技术中存在的上述缺点，提供了具有光和生物多重降解功能的母料及其制备方法。本发明方法制备的母料，提升了天然高分子聚合物与聚合物树脂的相容性，便于加工、质优价廉，适宜工业化规模生产，所述母料为原料制备的塑料膜产品具有更优异的降解性能，在光照条件下易于降解、成型性好、拉伸强度大，可生产降解彻底性、降解可控性和产品稳定性极好的塑料制品。