专利名称：可降解聚乙烯组合物及其制备方法
技术领域：
本发明涉及可降解聚乙烯组合物及其制备方法。本发明组合物可用来制备 薄膜制品、管材、注射成型制品、电线包裹层以及中空容器等。
背景技术：
塑料，由于其低价格低廉，物理性能优良，而被作为金属的取代材料大量 应用于日常生活和工业领域，给工农业生产和人们的日常生活带来了极大的方便。聚乙烯作为常见塑料的一种，其英文名称Polyethylene,简称PE，是由 乙烯(CH2=CH2)经过加成聚合反应得到。聚乙烯的性能取决于它的聚合方式。 在中等压力(15 30个大气压)和有机化合物催化条件下，经Ziegler-Natta法 聚合而成的是高密度聚乙烯(简称HDPE) 。 HDPE适用于生产各类适宜盛装液 态或粉末状物品的中空容器，如牛奶瓶、果汁瓶、化装品容器、药瓶、洗涤剂 容器以及食品容器、工业品容器等。用于生产中空容器制品的HDPE密度一般 在0. 947 0. 967g/cm3，熔点范围为132 135°C。在工业品容器领域，生产用于盛装激光打印着色剂的容器，例如碳粉瓶， 是HDPE的一种十分常见的应用方式。这种碳粉瓶容器，其瓶体腔壁通常都具 有0.1 0.2mm的厚度。在其内容装的碳粉被转移到激光打印机的显影装置中 之后，对中空的碳粉瓶瓶体通常都会加以回收利用。但是，仍然会有部分空瓶 体被丢弃于自然环境中，形成塑料垃圾，进而对土壤结构、植被环境、水体生 态等逐渐形成难于恢复的严重破坏。对付这部分废弃容器的方法除了进一步回收利用外，还有焚化和掩埋等。 但是，焚化和掩理方式并不能从根本上解决残留塑料的污染问题，例如采用焚 烧处理聚乙烯塑料废弃物时，聚乙烯塑料将产生有害的灰尘和有毒气体，造成 对大气的二次污染；掩埋聚乙烯塑料废弃物时，其分子量从20000以上降低到 2000以下就需要大约200年左右的时间。针对残留塑料问题，环保效应较好的 解决方式是开发可以自然降解的塑料。自二十世纪八十年代开始，美国、加拿 大、日本等国家率先开始研制可降解塑料，并取得一定的应用成果，可降解塑 料己成为世界各国着力研究的热点问题。我国也把降解塑料列入了 "八五"、 "九五"重点科技攻关项目。各种可降解的聚乙烯塑料产品相继问世。《塑 料》杂志1991年第1期刊载的"填充淀粉聚乙烯薄膜的研究" 一文，报导了 添加乙烯——丙烯酸聚合物作为聚乙烯与淀粉的增容剂，并用铝酸酯偶联剂将 淀粉进行疏水处理后制得淀粉PE母粒。其中，乙烯——丙烯酸共聚物和铝酸醋偶联剂的加入均是为了改善淀粉与聚乙烯的相容性，使淀粉与聚乙烯共混时，淀粉能均匀分散在聚乙烯的基体中。在这类PE母粒中，淀粉与聚乙烯只 是经过机械混合，两者之间不产生化学反应，因此淀粉的混合量低于50%，所 得聚乙烯塑料力学性能不稳定，致使其应用受到很大限制。发明内容本发明目的是提供一种能够自然降解的聚乙烯组合物，其降解速率较快， 降解完全，其降解产物为水和其它能够被自然环境微生物所吸收利用的低分子量有机物质。本发明的另一个目的是提供前述目的所涉聚乙烯组合物的制备方法。按照上述目的一，本发明的可降解聚乙烯组合物由以下组分构成聚乙烯、石蜡、聚乙醇酸和淀粉，该组合物中各组分的重量比为聚乙烯石蜡聚 乙醇酸淀粉二ioo : o.5 o.6 : 3 5 : 2 3。其中，聚乙烯的分子量分布于40000 300000之间。根据本发明目的二，实现上述目的一所涉可降解聚乙烯组合物的制备方法包括下列顺序工艺步骤① 搅拌聚乙烯母料使其充分混匀。接着，② 保持步骤①所涉聚乙烯母料的温度为70 80°C，并在此温度条件下把石蜡加入其中，充分混匀。随后，③ 保持步骤②所得物料的温度为50 60°C，并在此温度条件下把聚乙醇 酸加入其中，充分混匀。随即，④ 把淀粉加入步骤③所得物料中，充分混匀后，经过常规的已知混炼、 造粒工艺处理，即可得到上述目的一所涉可降解聚乙烯组合物。上述制备可降解聚乙烯组合物的方法，最好在实施步骤②之后，采取步骤 ③之前，于室温下静置步骤②所得物料10 15分钟。本发明的可降解聚乙烯组合物，采用分子量介于40000 300000范围内的 聚乙烯混合料作为主要基材，石蜡作为附着剂，聚乙醇酸作为生物降解剂，淀 粉作为辅助降解剂，其中，生物降解剂聚乙醇酸在50 6(TC的温度下软化至接 近微熔的状态下渗入到石蜡中，再经过后续的常规混炼、造粒工艺处理后，连 同辅助降解剂淀粉一起，与聚乙烯基材混融为可降解的聚乙烯组合物。本发明 可降解聚乙烯组合物的上述混合方式，可以使有效降解成份即生物降解剂聚乙 醇酸和辅助降解剂淀粉长时间地而且均匀地附着于聚乙烯表面，有利于增大有 效降解成份同待降解物聚乙烯的接触面积，从而提高降解效率。实验表明，本 发明可降解聚乙烯组合物的降解效率高，其聚乙烯分子量从40000 300000万降解到2000以下仅需耗用3 5年的时间，降解完全，其降解产物为水和其它 能够被自然生态环境中的微生物所吸收利用的低分子量有机物质。本发明所提 供的制备该可降解聚乙烯组合物的方法具有流程简捷，生产周期短，生产设备 简单，设备和生产成本均低廉的特点。
具体实施方式
实施例一采用下列顺序的工艺步骤生产聚乙烯组合物(1) 把重量100kg、略呈椭圆形、粒径1.0 2.5ram，分子量为40000 100000的聚乙烯颗粒状混合母料倒入张家港市振华塑料机械厂生产的SHR型高 速混合机中，在大约200转/分钟转速下搅拌前述母料20分钟，使聚乙烯母料 混合均匀。接着，(2) 加热步骤(l)的聚乙烯母料至温度为70°C，并且在此温度下把重量 0.5kg的石蜡加入升温后的聚乙烯母料中，进而于相同温度和高速混合机大约 200转/分钟转速下搅拌所得混合料10分钟，使物料充分混合均匀。然后，(3) 室温下静置步骤②所得物料10分钟。随即，(4) 加热步骤(3)所得物料至温度为5(TC后，在此温度条件下把重量3kg的 聚乙醇酸加入其中，并在此温度条件和高速混合机大约200转/分钟转速下搅 拌所得混合料约10分钟，使物料充分混合均匀。之后，(5) 把重量2kg的淀粉加入步骤(4)所得物料中，在高速混合机大约200转/ 分钟转速下搅拌所得混合料约5分钟，使物料充分混合均匀，最后，经过常规 的已知混炼、造粒工艺处理，即可得到本发明可降解聚乙烯组合物。本实施例所得可降解聚乙烯组合物在模仿自然环境的条件下，分子量为 40000 100000的聚乙烯混合物降解为水和其它能够被自然生态环境中的微生 物所吸收利用的低分子量有机物质的时间约为3年。实施例二采用下列顺序的工艺步骤生产聚乙烯组合物(1) 把重量100kg、略呈椭圆形、粒径1 2.5mm、分子量为100000 200000的聚乙烯颗粒状混合母料倒入张家港市振华塑料机械厂生产的SHR型高 速混合机中，在大约400转/分钟转速下搅拌前述母料25分钟，使聚乙烯母料 混合均匀。接着，(2) 加热步骤(l)的聚乙烯母料至温度为75°C，并且在此温度下把重量 0.55kg的石蜡加入升温后的聚乙烯母料中，进而于相同温度和高速混合机大约 400转/分钟转速下搅拌所得混合料13分钟，使物料充分混合均匀。然后，(3) 室温下静置步骤②所得物料12分钟。随即，(4) 加热步骤(3)所得物料至温度为55'C后，在此温度条件下把重量4kg的 聚乙醇酸加入其中，并在此温度条件和高速混合机大约400转/分钟转速下搅 拌所得混合料12分钟，使物料充分混合均匀。之后，(5) 把重量2.5kg的淀粉加入步骤(4)所得物料中，在高速混合机大约400 转/分钟转速下搅拌所得混合料约5分钟，使物料充分混合均匀，最后，经过 常规的已知混炼、造粒工艺处理，即可得到本发明可降解聚乙烯组合物。本实施例所得可降解聚乙烯组合物在模仿自然环境的条件下，分子量为 100000 200000的聚乙烯混合物降解为水和其它能够被自然生态环境中的微生 物所吸收利用的低分子量有机物质的时间约为4年。实施例三采用下列顺序的工艺步骤生产聚乙烯组合物(1) 把重量100kg、略呈椭圆形、粒径1 2. 5mm、分子量为200000 300000的聚乙烯颗粒状混合母料倒入张家港市振华塑料机械厂生产的SHR型高 速混合机中，在大约600转/分钟转速下搅拌前述母料30分钟，使聚乙烯母料 混合均匀。接着，(2) 加热步骤(l)的聚乙烯母料至温度为80°C,并且在此温度下把重量 0.6kg的石蜡加入升温后的聚乙烯母料中，进而于相同温度和高速混合机大约 600转/分钟转速下搅拌所得混合料15分钟，使物料充分混合均匀。然后，(3) 室温下静置步骤②所得物料15分钟。随即，(4) 加热步骤(3)所得物料至温度为6(TC后，在此温度条件下把重量5kg的 聚乙醇酸加入其中，并在此温度条件和高速混合机大约600转/分钟转速下搅 拌所得混合料15分钟，使物料充分混合均匀。之后，(5) 把重量3kg的淀粉加入步骤(4)所得物料中，在高速混合机大约600转/ 分钟转速下搅拌所得混合料约5分钟，使物料充分混合均匀，最后，经过常规 的已知混炼、造粒工艺处理，即可得到本发明可降解聚乙烯组合物。本实施例所得可降解聚乙烯组合物在模仿自然环境的条件下，分子量为 200000 300000的聚乙烯混合物降解为水和其它能够被自然生态环境中的微生 物所吸收利用的低分子量有机物质的时间约为5年。
权利要求
1.可降解聚乙烯组合物，由以下组分构成聚乙烯、石蜡、聚乙醇酸和淀粉，所述组合物中各组分的重量比为聚乙烯∶石蜡∶聚乙醇酸∶淀粉＝100∶0.5～0.6∶3～5∶2～3，所述聚乙烯的分子量为40000～300000。
2. 根据权利要求1所述可降解聚乙烯组合物的制备方法，包括下列顺序 工艺步骤① 搅拌聚乙烯母料使其充分混匀，接着，② 保持步骤①所述聚乙烯母料的温度为70 8(TC,并把石蜡加入其中，充分混匀，随后，③ 保持步骤②所得物料的温度为50 6(TC，并把聚乙醇酸加入其中，充 分混匀，随即， 把淀粉加入步骤③所得物料中，充分混匀后，经常规混炼、造粒工艺 处理，即可得所述可降解聚乙烯组合物。
3. 根据权利要求2所述制备方法，其特征在于实施所述步骤②之后，采 取所述步骤③之前，室温下静置步骤②所得物料10 15分钟。
全文摘要
本发明是可降解聚乙烯组合物及其制备方法。该组合物的组分重量比为聚乙烯∶石蜡∶聚乙醇酸∶淀粉＝100∶0.5～0.6∶3～5∶2～3，其中聚乙烯的分子量为40000～300000。其制备方法包括下列顺序工艺步骤①充分混匀聚乙烯颗粒母料后，②在聚乙烯母料温度70～80℃下把石蜡加入其中并充分混匀，接着③在步骤②所得物料的温度为50～60℃下把聚乙醇酸加入其中并充分混匀，之后④把淀粉加入步骤③所得物料中并充分混匀后，经常规的混炼、造粒工艺处理，可得可降解聚乙烯组合物。该组合物降解效率高，其制备方法成本低廉。
文档编号B29B7/00GK101250296SQ20081002686
公开日2008年8月27日 申请日期2008年3月14日 优先权日2008年3月14日
发明者兵 伍, 宋道权 申请人:珠海天威飞马打印耗材有限公司