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CN107828087A - 一种可降解塑料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可降解塑料，包括以下重量份计的组分：聚乙烯醇45‑60份、藕淀粉40‑70份、蜜胺‑甲醛树脂10‑35份、热塑性魔芋葡甘聚糖10‑20份、五水硫酸铜4‑8份、水母蛋白粉10‑20份、蚕丝蛋白5‑8份、纳米二氧化硅4‑8份、钨酸钠3‑8份、羟基磷灰石4‑7份、水镁石纤维5‑8份、甘蔗渣4‑7份、醋酸丁酸纤维素3‑6份、虾壳粉2‑5份。本发明的可降解塑料具有较高的拉伸强度以及塑料降解率，且耐水性能好；应用范围广，在包装、医药、化工、农业及环保等领域具有广泛的推广应用前景。

Description

一种可降解塑料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种塑料，具体是一种可降解塑料及其制备方法。
背景技术
随着塑料工业技术的迅速发展，日益增多的塑料制品给环境带来了近乎毁灭的灾难；大量的塑料垃圾被遗弃在社会环境中，所制造的“白色污染”已经成为当前各国最棘手的问题。但从消费终端治理“白色污染”收效甚微，要从根本上解决废塑料的环境污染问题，就应该用能降解、易降解的塑料制品代替现形的塑料制品。可降解塑料中的脂肪族聚酯及其共聚物具有良好的可生物降解特性和优良的力学强度，然而，其生产成本高，因此其实际应用受到限制。且现有的可降解塑料存在拉伸强度低、降解率低的缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可降解塑料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种可降解塑料，包括以下重量份计的组分：聚乙烯醇45-60份、藕淀粉40-70份、蜜胺-甲醛树脂10-35份、热塑性魔芋葡甘聚糖10-20份、五水硫酸铜4-8份、水母蛋白粉10-20份、蚕丝蛋白5-8份、纳米二氧化硅4-8份、钨酸钠3-8份、羟基磷灰石4-7份、水镁石纤维5-8份、甘蔗渣4-7份、醋酸丁酸纤维素3-6份、虾壳粉2-5份。
作为本发明进一步的方案：包括以下重量份计的组分：聚乙烯醇52份、藕淀粉55份、蜜胺-甲醛树脂28份、热塑性魔芋葡甘聚糖16份、五水硫酸铜5份、水母蛋白粉12份、蚕丝蛋白6份、纳米二氧化硅5份、钨酸钠6份、羟基磷灰石5份、水镁石纤维6份、甘蔗渣6份、醋酸丁酸纤维素5份、虾壳粉4份。
作为本发明进一步的方案：所述热塑性魔芋葡甘聚糖是脱乙酰基葡甘聚糖通过丙烯酸甲酯接枝改性制备而成。
作为本发明进一步的方案：所述热塑性魔芋葡甘聚糖包括下列步骤：将10-15份魔芋葡甘聚糖，溶胀于pH 8-11的65-75％的乙醇水溶液150-220份中，控温55-60℃进行脱乙酰基1-1.3小时，过滤、洗涤至中性，在40-45℃干燥5-10小时，再溶胀于150-220份水中，控温78-80℃，加入过硫酸铵0.2-0.4份，丙烯酸甲酯32-40份，接枝共聚2-3小时，过滤清洗后，在25-30℃干燥5-18小时制得热塑性魔芋葡甘聚糖。
作为本发明进一步的方案：所述甘蔗渣粒径为250-350目。
一种可降解塑料的制备方法，制备步骤具体为：
A.在反应釜中加入藕淀粉和100-200份去离子水配置成浆液，在90-105℃温度下糊化10-25min；
B.将醋酸丁酸纤维素、虾壳粉、水母蛋白粉、蚕丝蛋白、纳米二氧化硅、羟基磷灰石、水镁石纤维和甘蔗渣加入到反应釜中，在70-85℃下混合1-2h；
C.将钨酸钠、五水硫酸铜、聚乙烯醇、蜜胺-甲醛树脂和热塑性魔芋葡甘聚糖加入到反应釜中，在85-95℃下混合25-35min；
D.将上步所得物干燥，然后通过双螺杆挤出吹膜机在180-220℃加工温度下进行热熔挤出吹塑成塑料膜，即得。
作为本发明进一步的方案：步骤A中加入藕淀粉和168份去离子水配置成浆液，在95℃温度下糊化15min。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的可降解塑料将五水硫酸铜和热塑性魔芋葡甘聚糖加入到反应可大大增强拉伸强度以及塑料降解率，在180天左右达到64.8％的失重率；且本发明的可降解塑料具有较佳的耐水性能；应用范围广，在包装、医药、化工、农业及环保等领域具有广泛的推广应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种可降解塑料，包括以下重量份计的组分：聚乙烯醇45份、藕淀粉70份、蜜胺-甲醛树脂10份、热塑性魔芋葡甘聚糖20份、五水硫酸铜4份、水母蛋白粉20份、蚕丝蛋白5份、纳米二氧化硅8份、钨酸钠3份、羟基磷灰石7份、水镁石纤维5份、甘蔗渣7份、醋酸丁酸纤维素3份、虾壳粉5份。所述甘蔗渣粒径为250目。
所述热塑性魔芋葡甘聚糖是脱乙酰基葡甘聚糖通过丙烯酸甲酯接枝改性制备而成。所述热塑性魔芋葡甘聚糖包括下列步骤：将10份魔芋葡甘聚糖，溶胀于pH 11的65％的乙醇水溶液220份中，控温55℃进行脱乙酰基1.3小时，过滤、洗涤至中性，在40℃干燥10小时，再溶胀于150份水中，控温80℃，加入过硫酸铵0.2份，丙烯酸甲酯40份，接枝共聚2小时，过滤清洗后，在30℃干燥5小时制得热塑性魔芋葡甘聚糖。
一种可降解塑料的制备方法，制备步骤具体为：A.在反应釜中加入藕淀粉和100份去离子水配置成浆液，在105℃温度下糊化10min；B.将醋酸丁酸纤维素、虾壳粉、水母蛋白粉、蚕丝蛋白、纳米二氧化硅、羟基磷灰石、水镁石纤维和甘蔗渣加入到反应釜中，在85℃下混合1h；C.将钨酸钠、五水硫酸铜、聚乙烯醇、蜜胺-甲醛树脂和热塑性魔芋葡甘聚糖加入到反应釜中，在95℃下混合25min；D.将上步所得物干燥，然后通过双螺杆挤出吹膜机在220℃加工温度下进行热熔挤出吹塑成塑料膜，即得。
实施例2
一种可降解塑料，包括以下重量份计的组分：聚乙烯醇60份、藕淀粉40份、蜜胺-甲醛树脂35份、热塑性魔芋葡甘聚糖10份、五水硫酸铜8份、水母蛋白粉10份、蚕丝蛋白8份、纳米二氧化硅4份、钨酸钠8份、羟基磷灰石4份、水镁石纤维8份、甘蔗渣4份、醋酸丁酸纤维素6份、虾壳粉2份。所述甘蔗渣粒径为350目。
所述热塑性魔芋葡甘聚糖是脱乙酰基葡甘聚糖通过丙烯酸甲酯接枝改性制备而成。所述热塑性魔芋葡甘聚糖包括下列步骤：将15份魔芋葡甘聚糖，溶胀于pH 8的75％的乙醇水溶液150份中，控温60℃进行脱乙酰基1小时，过滤、洗涤至中性，在45℃干燥5小时，再溶胀于220份水中，控温78℃，加入过硫酸铵0.4份，丙烯酸甲酯32份，接枝共聚3小时，过滤清洗后，在25℃干燥18小时制得热塑性魔芋葡甘聚糖。
一种可降解塑料的制备方法，制备步骤具体为：A.在反应釜中加入藕淀粉和200份去离子水配置成浆液，在90℃温度下糊化25min；B.将醋酸丁酸纤维素、虾壳粉、水母蛋白粉、蚕丝蛋白、纳米二氧化硅、羟基磷灰石、水镁石纤维和甘蔗渣加入到反应釜中，在70℃下混合2h；C.将钨酸钠、五水硫酸铜、聚乙烯醇、蜜胺-甲醛树脂和热塑性魔芋葡甘聚糖加入到反应釜中，在85℃下混合35min；D.将上步所得物干燥，然后通过双螺杆挤出吹膜机在180℃加工温度下进行热熔挤出吹塑成塑料膜，即得。
实施例3
一种可降解塑料，包括以下重量份计的组分：聚乙烯醇52份、藕淀粉55份、蜜胺-甲醛树脂28份、热塑性魔芋葡甘聚糖16份、五水硫酸铜5份、水母蛋白粉12份、蚕丝蛋白6份、纳米二氧化硅5份、钨酸钠6份、羟基磷灰石5份、水镁石纤维6份、甘蔗渣6份、醋酸丁酸纤维素5份、虾壳粉4份。所述甘蔗渣粒径为300目。
所述热塑性魔芋葡甘聚糖是脱乙酰基葡甘聚糖通过丙烯酸甲酯接枝改性制备而成。所述热塑性魔芋葡甘聚糖包括下列步骤：将12份魔芋葡甘聚糖，溶胀于pH 9的70％的乙醇水溶液180份中，控温58℃进行脱乙酰基1.2小时，过滤、洗涤至中性，在43℃干燥7小时，再溶胀于180份水中，控温79℃，加入过硫酸铵0.3份，丙烯酸甲酯35份，接枝共聚2.4小时，过滤清洗后，在26℃干燥12小时制得热塑性魔芋葡甘聚糖。
一种可降解塑料的制备方法，制备步骤具体为：A.在反应釜中加入藕淀粉和168份去离子水配置成浆液，在95℃温度下糊化15min；B.将醋酸丁酸纤维素、虾壳粉、水母蛋白粉、蚕丝蛋白、纳米二氧化硅、羟基磷灰石、水镁石纤维和甘蔗渣加入到反应釜中，在75℃下混合1.2h；C.将钨酸钠、五水硫酸铜、聚乙烯醇、蜜胺-甲醛树脂和热塑性魔芋葡甘聚糖加入到反应釜中，在88℃下混合30min；D.将上步所得物干燥，然后通过双螺杆挤出吹膜机在195℃加工温度下进行热熔挤出吹塑成塑料膜，即得。
对比例1
一种可降解塑料，包括以下重量份计的组分：聚乙烯醇52份、藕淀粉55份、蜜胺-甲醛树脂28份、热塑性魔芋葡甘聚糖16份、水母蛋白粉12份、蚕丝蛋白6份、纳米二氧化硅5份、钨酸钠6份、羟基磷灰石5份、水镁石纤维6份、甘蔗渣6份、醋酸丁酸纤维素5份、虾壳粉4份。所述甘蔗渣粒径为300目。所述热塑性魔芋葡甘聚糖的制备方法与实施例3相同。
一种可降解塑料的制备方法，制备步骤具体为：A.在反应釜中加入藕淀粉和168份去离子水配置成浆液，在95℃温度下糊化15min；B.将醋酸丁酸纤维素、虾壳粉、水母蛋白粉、蚕丝蛋白、纳米二氧化硅、羟基磷灰石、水镁石纤维和甘蔗渣加入到反应釜中，在75℃下混合1.2h；C.将钨酸钠、聚乙烯醇、蜜胺-甲醛树脂和热塑性魔芋葡甘聚糖加入到反应釜中，在88℃下混合30min；D.将上步所得物干燥，然后通过双螺杆挤出吹膜机在195℃加工温度下进行热熔挤出吹塑成塑料膜，即得。
对比例2
一种可降解塑料，包括以下重量份计的组分：聚乙烯醇52份、藕淀粉55份、蜜胺-甲醛树脂28份、五水硫酸铜5份、水母蛋白粉12份、蚕丝蛋白6份、纳米二氧化硅5份、钨酸钠6份、羟基磷灰石5份、水镁石纤维6份、甘蔗渣6份、醋酸丁酸纤维素5份、虾壳粉4份。所述甘蔗渣粒径为300目。
一种可降解塑料的制备方法，制备步骤具体为：A.在反应釜中加入藕淀粉和168份去离子水配置成浆液，在95℃温度下糊化15min；B.将醋酸丁酸纤维素、虾壳粉、水母蛋白粉、蚕丝蛋白、纳米二氧化硅、羟基磷灰石、水镁石纤维和甘蔗渣加入到反应釜中，在75℃下混合1.2h；C.将钨酸钠、五水硫酸铜、聚乙烯醇和蜜胺-甲醛树脂加入到反应釜中，在88℃下混合30min；D.将上步所得物干燥，然后通过双螺杆挤出吹膜机在195℃加工温度下进行热熔挤出吹塑成塑料膜，即得。
实验例1
对实施例3和对比例1-2制备的可降解塑料进行吸水率和拉伸能力测试。耐水性通过塑料薄膜的吸水率来反应，吸水率越低耐水性越好，吸水率的测试方法为：剪取尺寸为50cm×50cm大小的试样，称重为m1，置于干净自来水中常温下浸泡24h，将试样取出用滤纸擦干称重为m2。每个待测样品取3个试样测量，结果取平均值。采用GB/T 1040-1992塑料拉伸性能实验方法，测试材料的拉力强度。此方法的实验原理是将待检测样品用特定的切割机，切割成同样宽度的小条，将切好的样品夹在拉力试验机上，以恒定的速度拉伸，直到样品断裂时，样品所能承受的力。测试结果如下表。
表1实施例3和对比例1-2制备的可降解塑料拉伸能力测试结果
项目 实施例3 对比例1 对比例2
拉伸强度N/mm 95.6 38.7 46.2
吸水率％ 30.8 38.5 36.1
从测试结果可以看出，本发明将五水硫酸铜和热塑性魔芋葡甘聚糖加入到反应可大大增强拉伸强度；且本发明的可降解塑料具有较佳的耐水性能。
实验例2
对实施例3和对比例1-2制备的可降解塑料进行降解性能测试。降解性能测试是根据GB/T 20197-2006进行的，其结果见下表。
表2实施例3和对比例1-2制备的可降解塑料降解性能测试结果
从测试结果可以看出，本发明将五水硫酸铜和热塑性魔芋葡甘聚糖加入到反应可大大增强降解率。随着降解时间的延长，降解率逐渐增大，在30到180天期间，降解率增长明显，在180天左右达到64.8％的失重率。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (7)

1.一种可降解塑料，其特征在于，包括以下重量份计的组分：聚乙烯醇45-60份、藕淀粉40-70份、蜜胺-甲醛树脂10-35份、热塑性魔芋葡甘聚糖10-20份、五水硫酸铜4-8份、水母蛋白粉10-20份、蚕丝蛋白5-8份、纳米二氧化硅4-8份、钨酸钠3-8份、羟基磷灰石4-7份、水镁石纤维5-8份、甘蔗渣4-7份、醋酸丁酸纤维素3-6份、虾壳粉2-5份。
2.根据权利要求1所述的可降解塑料，其特征在于，包括以下重量份计的组分：聚乙烯醇52份、藕淀粉55份、蜜胺-甲醛树脂28份、热塑性魔芋葡甘聚糖16份、五水硫酸铜5份、水母蛋白粉12份、蚕丝蛋白6份、纳米二氧化硅5份、钨酸钠6份、羟基磷灰石5份、水镁石纤维6份、甘蔗渣6份、醋酸丁酸纤维素5份、虾壳粉4份。
3.根据权利要求1所述的可降解塑料，其特征在于，所述热塑性魔芋葡甘聚糖是脱乙酰基葡甘聚糖通过丙烯酸甲酯接枝改性制备而成。
4.根据权利要求3所述的可降解塑料，其特征在于，所述热塑性魔芋葡甘聚糖包括下列步骤：将10-15份魔芋葡甘聚糖，溶胀于pH 8-11的65-75%的乙醇水溶液150-220份中，控温55-60℃进行脱乙酰基1-1.3小时，过滤、洗涤至中性，在40-45℃干燥5-10小时，再溶胀于150-220份水中，控温78-80℃，加入过硫酸铵0.2-0.4份，丙烯酸甲酯32-40份，接枝共聚2-3小时，过滤清洗后，在25-30℃干燥5-18小时制得热塑性魔芋葡甘聚糖。
5.根据权利要求3所述的可降解塑料，其特征在于，所述甘蔗渣粒径为250-350目。
6.一种如权利要求1-5任一所述的可降解塑料的制备方法，其特征在于，制备步骤具体为：
A.在反应釜中加入藕淀粉和100-200份去离子水配置成浆液，在90-105℃温度下糊化10-25min；
B.将醋酸丁酸纤维素、虾壳粉、水母蛋白粉、蚕丝蛋白、纳米二氧化硅、羟基磷灰石、水镁石纤维和甘蔗渣加入到反应釜中，在70-85℃下混合1-2h；
C．将钨酸钠、五水硫酸铜、聚乙烯醇、蜜胺-甲醛树脂和热塑性魔芋葡甘聚糖加入到反应釜中，在85-95℃下混合25-35min；
D．将上步所得物干燥，然后通过双螺杆挤出吹膜机在180-220℃加工温度下进行热熔挤出吹塑成塑料膜，即得。
7.根据权利要求6所述的可降解塑料的制备方法，其特征在于，步骤A中加入藕淀粉和168份去离子水配置成浆液，在95℃温度下糊化15min。
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