專利名稱：可生物降解的塑料制品及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多降解功能的塑料制品及其制造方法。
現(xiàn)有的塑料制品，由于經(jīng)濟(jì)實(shí)用、易于加工，應(yīng)用十分廣泛。但傳統(tǒng)的合成望料由于其本身的性質(zhì)難以為生物所降解。即不會(huì)霉變腐爛。因此，塑料垃圾的污染問題日益嚴(yán)重，引起了全世界的關(guān)注。
在現(xiàn)有的不能為生物所降解的合成高分子材料中加入一定比例的、能為生物所降解的天然高分子材料，如淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)、甲殼質(zhì)等，所得的產(chǎn)品就能被生物所降解。但這類天然高分子材料都是高度親水的，而常用的合成高分子材料都是高度疏水的。兩者之間相容性極差，共混后機(jī)械強(qiáng)度大大下降。為了增加相容性各國(guó)科學(xué)家曾采用過許多方法例如使淀粉硅烷化或者使之與異氰酸酯處理；或者在淀粉上接枝共聚一層丙烯酸酯或醋酸乙烯酯，但這些方法有的相當(dāng)昂貴，有的效果不佳，看來改性后的淀粉疏水性仍然不足。
我們將淀粉或含大量淀粉的糧食原粉經(jīng)疏水化處理而得到高疏水性淀粉質(zhì)材料。其疏水性大為改善，與合成高分子相容性較好。為了改進(jìn)它的光降解性和化學(xué)催化降解性能，我們還加入了脂肪酸酯、改性劑和氫化促進(jìn)劑以及一些其它添加劑。其主要成分為(重量比)合成高分子材料40-88％高疏水性淀粉質(zhì)材料10-40％脂肪酸酯 0.5-5％改性劑0-5氫化促進(jìn)劑0-0.5％我們所用的合成高分子材料有聚乙烯(包括高密度與低密度聚乙烯)、聚丙烯、聚苯乙烯和聚氯乙烯。我們所用的高疏水性淀粉質(zhì)材料是用玉米淀粉、土豆淀粉、紅薯淀粉、小麥淀粉和大米淀粉，以及主要成分為淀粉的糧食原粉如玉米粉、大米粉、小麥粉經(jīng)流水化處理而得的疏水性很好的產(chǎn)物。
我們所用的脂肪酸酯是C12-C22的飽和或不飽和脂肪酸的甲酯、乙酯、甘油單酯、甘油三酯、各種天然植物油及其加氫產(chǎn)物、卵磷脂以及它們中兩種或多種的混合物。
我們所用的改性劑是有機(jī)過氧化合物。如過氧苯甲酸、雙過氧鄰二甲酸、過氧化二苯甲酰和過氧化氫異丙苯等。
我們所用的氧化促進(jìn)劑是錳、鐵、鋅、鈷的硬脂酸鹽、油酸鹽或環(huán)烷酸鹽。除了上述主要成份外，組成中有時(shí)還有常用的潤(rùn)滑劑、脫模劑以及含硼化合物等其它助劑。
根據(jù)需要還可在上述組成中再加入填料、增望劑和著色劑，這些成分的量未計(jì)入上述的配比中。
本發(fā)明的產(chǎn)品可以是無色或接近無色的半透明狀，也可根據(jù)需要加入填料和著色劑來改變其顏色和透明度。隨著成分的改變它可以是柔軟而有良好彈性的薄膜，也可以制成具有固定形狀的器皿或管、棒、板等型材。
本發(fā)明的產(chǎn)品在較干燥且無陽光直射的條件下可以反復(fù)使用而強(qiáng)度基本不變。一旦丟棄而與濕潤(rùn)的土壤接觸就會(huì)先發(fā)生霉變、繼而破碎，終于完全分解而消失，且不生成任何有害成分。如果不接觸濕潤(rùn)的土壤而是在日光下曝曬也會(huì)慢慢地降解。因此，無論在地上或地下它都不會(huì)造成污染。
本發(fā)明的產(chǎn)品還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是無毒，所以其制品可用于食品包裝。
以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)作進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明的不僅限于下列實(shí)施例而應(yīng)以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。例1聚低密度聚乙烯11公斤，高疏水性玉米淀粉11公斤，棉籽油500克，卵磷脂100克，硬脂酸鋅100克，石臘1公斤，甘油400克，硬脂酸100克，硼砂10克混合。先用高速攪拌機(jī)在常溫?cái)嚢?5分鐘。將此混合料轉(zhuǎn)入雙螺桿擠出機(jī)中造粒螺桿長(zhǎng)(L)徑(D)比即L/D＝25/1～30/1螺桿轉(zhuǎn)速200～250rpm溫度130～180℃壓力30—70kg/cm2在上述條件下擠出、熱切、風(fēng)冷即得2.5毫米大小的粒料，即為母料。
取此母料1公斤加入低密度聚乙烯2公斤。用雙螺桿注塑機(jī)注塑成杯。模頭溫度為130℃。此望料杯含高疏水性淀粉15.2％。將此杯埋在潮濕的土中兩星期后，其表面的大部分長(zhǎng)了霉斑。例2取例1的母料2公斤，加入低密度聚乙烯1公斤。用雙螺桿注塑機(jī)注塑成杯。模頭溫度130℃。此杯含高疏水玉米淀粉30.3％。埋在濕潤(rùn)的土壤中兩周后，幾乎全部表面長(zhǎng)滿霉斑。例3取聚丙烯6公斤，高疏水性土豆淀粉1.5公斤，氫化油200克，硬脂酸錳10克，石臘200克，硬脂酸50克，硼砂30克和滑石粉1.5公斤，放入高速攪拌機(jī)中在130℃條件下高攪20—30分鐘，稍冷按前述條件，用雙螺桿擠出機(jī)制成2.5毫米的顆粒料—母料。用此顆粒以單螺桿注塑機(jī)制成飯盒。此產(chǎn)品含高疏水性淀粉材料15.8％，具有較強(qiáng)的硬度。埋在濕潤(rùn)的土壤中兩星期后，表面的大部分長(zhǎng)了霉班。例4取聚苯乙烯2公斤，高疏水性大米粉800克，精制豆油100克，卵磷脂20克，過苯甲酸50克，及環(huán)烷酸鐵5克，在高速攪拌機(jī)中攪拌30分鐘，溫度達(dá)到130℃時(shí)，稍冷按前述方法用雙螺桿擠出機(jī)制成約2.5毫米的顆粒料—母料。
用此顆粒用注塑機(jī)制成盤子。將此盤埋在潤(rùn)濕的土壤中兩星期后表面大部分長(zhǎng)了霉斑。八個(gè)月后已破碎，碎片成黑色。另外放置在室外的盤子八個(gè)月后也破碎，碎片成灰色，一碰就碎，不再有機(jī)械強(qiáng)度。例5取高密度聚乙烯8.6公斤，高疏水性小麥淀粉1.2公斤，菜籽油50克，硬脂酸10克，環(huán)烷酸錳10克，在高速攪拌機(jī)中于130-140℃攪拌30分鐘。銷冷轉(zhuǎn)入擠出機(jī)中于170℃擠出造粒。風(fēng)冷熱切約2毫米的顆粒料。用此顆粒料在普通吹制成厚度為25微米的膜。經(jīng)測(cè)試其縱向拉伸強(qiáng)度為15MPa，縱向斷裂伸長(zhǎng)率為130％；橫向拉伸強(qiáng)度為11MPa，橫向斷裂伸長(zhǎng)率為520％。埋在濕潤(rùn)的土壤中兩星期后，霉斑面積占總面積的48％。六個(gè)月后，僅能找到一些小殘片。例6取低密度聚乙烯8.13公斤，高疏水性玉米淀粉1.6公斤，硬脂酸甲酯100克，卵磷脂20克，環(huán)烷酸鈷20克，石臘80克，硬脂酸20克，硼砂10克。在高速攪拌機(jī)中溫度達(dá)130℃，稍冷，轉(zhuǎn)入擠出機(jī)中，按上述擠出條件制成約2毫米大小的顆粒料—母料。用此顆粒料在普通吹膜上吹制成厚25微米的膜。測(cè)得其縱向拉伸強(qiáng)度為12MPa，縱向斷裂伸長(zhǎng)率為110％，橫向拉伸強(qiáng)度為10MPa，橫向斷裂伸長(zhǎng)率為370％。埋在濕潤(rùn)的土壤中兩星期后，霉斑面積占總表面積的68％，六個(gè)月后完全消失。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1.本發(fā)明制得的產(chǎn)品能為生物所降解，化學(xué)降解，也能在強(qiáng)光下慢慢分解。解決了現(xiàn)有塑料的環(huán)境污染問題。
2.性能優(yōu)良，能耐沸水，耐低溫，又無毒，應(yīng)用很廣泛。
3.原材料來源豐富，價(jià)格低廉，制造工藝簡(jiǎn)單，有很高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
權(quán)利要求
1.一種被微生物、紫外光、化學(xué)催化劑所降解的塑料制品，其特征在于，它的主要成分為合成高分子材料、高疏水性淀粉質(zhì)材料、脂肪酸酯、改性劑和氧化促進(jìn)劑。它們的重量百分比為合成高分子材料40-88％高疏水性淀粉質(zhì)材料10-40％脂肪族聚酯0.5-5％改性劑0.0-5％氧化促進(jìn)劑0.0-0.5％
2.一種如權(quán)利要求1所述的塑料制品，其特征在于在潤(rùn)濕的土壤中能被微生物所降解先發(fā)生霉變，繼而破碎，最終完全消失于環(huán)境中。同時(shí)也能在強(qiáng)光照耀下慢慢分解。所以對(duì)環(huán)境無污染。
3.一種如權(quán)利要求1所述的塑料制品，其特征在于所用的合成高分子材料為聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯或聚氯乙烯等。
4.一種如權(quán)利要求1所述的塑料制品，其特征在于所用的高疏水性淀粉質(zhì)材料，為各種不同來源的淀粉或以淀粉為主要成分的糧食原粉，經(jīng)疏水化處理而得的產(chǎn)物。
5.一種如權(quán)利要求1所述的塑料制品，其特征在于所用的脂肪族酯為C12-C22的飽和或不飽和脂肪酸的甲酯、乙酯、甘油單酯、甘油三酯，天然植物油或其加氫產(chǎn)物，卵磷酯以及它們中兩種或多種的混合物。
6.一種如權(quán)利要求1所述的塑料制品，其特征在于其改性劑為有機(jī)過氧化合物，如過氧苯甲酸、雙過氧鄰苯二甲酸、過氧化二苯甲酰、異丙苯過氧化氫及其混合物。
7.一種如權(quán)利要求1所述的塑料制品，其特征在于其中的氧化促進(jìn)劑為鐵、錳、鋅、鈷的硬脂酸鹽、油酸鹽或環(huán)烷酸鹽。
8.一種如權(quán)利要求1所述的塑料制品，其特征在于先將組成原料按比例混合，然后用雙螺桿擠出機(jī)、造粒制成母料。再將母料與一定比例的合成高分子混合后，用吹塑、注塑、擠出、壓延、壓膜、真空成型等方法加工成所需形狀的塑料制品，或具有各式用途的薄膜產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新型塑料制品及其制造方法,它的主要成分為合成高分子,高疏水性淀粉質(zhì)材料、脂肪酸酯、改性劑及氧化促進(jìn)劑等。將上述組成及其它輔助材料混合,熔融擠出造粒,再用吹塑、壓延、真空成型等方法加工成各種形狀的產(chǎn)品或薄膜。本發(fā)明產(chǎn)品無毒,可用于農(nóng)膜、食品及其它包裝材料。本產(chǎn)品用后丟棄于自然環(huán)境中,能為日光、水、土壤中微生物所降解,克服了現(xiàn)有塑料垃圾引起的環(huán)境污染問題。
文檔編號(hào)C08L101/00GK1173515SQ9611090
公開日1998年2月18日 申請(qǐng)日期1996年8月13日 優(yōu)先權(quán)日1996年8月13日
發(fā)明者柏柳青 申請(qǐng)人:柏柳青, 沈雨生