阅读说明：本技术 一种易生物降解塑料及其制备方法及应用 (Easily biodegradable plastic and preparation method and application thereof ) 是由 张兆平 张乃庆 张苗苗 于 2019-11-05 设计创作，主要内容包括：本发明提供了本发明提供的本发明提供的一种易生物降解塑料组合物,其特征在于,由包括蓖麻油酸、醇胺、磷酸、水辉石制备而成,所述的蓖麻油酸和醇胺的摩尔比为1：0.5-1,最佳摩尔比为1:1；所述磷酸的有效成分重量占蓖麻油酸和醇胺重量和的30-50％；所述的水辉石重量为蓖麻油酸和醇胺重量和的3-5倍。采用本发明制备的易生物降解塑料组合物,可促进塑料制品的生物分解性能,增强淀粉基的物理强度和拉伸性能。本发明还提供了一种含上述易生物降解塑料组合物的易生物降解塑料包括以下组分制造而成：淀粉、聚丙烯易生物降解塑料组合物、尿囊素、维生素E乙酸酯。(The invention provides an easily biodegradable plastic composition, which is characterized by being prepared from ricinoleic acid, alcohol amine, phosphoric acid and hectorite, wherein the molar ratio of the ricinoleic acid to the alcohol amine is 1: 0.5-1, and the optimal molar ratio is 1: 1; the weight of the effective component of the phosphoric acid accounts for 30-50% of the sum of the weight of the ricinoleic acid and the alcohol amine; the weight of the hectorite is 3-5 times of the sum of the weight of the ricinoleic acid and the weight of the alcohol amine. The easily biodegradable plastic composition prepared by the invention can promote the biological decomposition performance of plastic products and enhance the physical strength and tensile property of starch base. The invention also provides a biodegradable plastic containing the biodegradable plastic composition, which is prepared from the following components: starch, polypropylene easily biodegradable plastic composition, allantoin and vitamin E acetate.)

一种易生物降解塑料及其制备方法及应用

技术领域

本发明属于塑料技术领域，具体地，涉及一种易降解塑料及其制备方法及应用。

背景技术

上世纪90年代以来，由于方便、价廉等原因，塑料制品应用于包装领域快速增长。而塑料制品的原料诸如PP、PE、PVC、PS等待几乎全是石油的产物，消费后弃置于环境中，无法自然降解，如何处理这些塑料废弃物成了一个全球性的难题。通过填埋处理塑料废弃物显然会对环境造成很大负担，而通过回收再处理和焚烧也会对环境造成一定的影响。

基于上述这些原因，开发绿色环保的可降解塑料材料有很大的现实意义，易降解塑料的研究和应用应该引起研发机构、企业和政府相关职能部门的关注和支持。

易生物降解塑料是指在自然环境或特定条件下，由自然界存在的微生物作用，并最终完全降解变成二氧化碳、甲烷、水和无机矿物质以及新的生物质的塑料。

发明内容

鉴于以上内容，本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种易生物降解塑料组合物。

为实现上述目的，本发明提供的一种易生物降解塑料组合物，其特征在于,由包括蓖麻油酸、醇胺、磷酸制备而成，

上述醇胺选自一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺，异丙醇胺中的一种或几种混合物。蓖麻油酸分子具备-OH和-COOH两个活性基团，可以与醇胺进行反应生成蓖麻油酰醇胺是良好的阴/非离子表面活性剂，利于在填充物表面形成活性而均匀分布于易降解塑料基中，同时由于分子结构中存在微生物生命体必需-NH-基的存在，可促进有机物的生物分解。

所述磷酸可选有效成分不小于50％的工业磷酸。磷酸可以在加工易降解塑料基材料时特别是和淀粉的-OH反应形成磷酸酯，改善易降解塑料基塑料的延展度和拉伸强度，元素P的存在也有利于微生物的降解。

本发明提供的一种易生物降解塑料组合物，其特征在于,还包括水辉石。

所述水辉石最好选择粒径不大于100nm的纳米级水辉石。水辉石可以改善可降解塑料基的结晶性和物理性能，增强可降解塑料基的抗拉伸强度。

本发明提供的一种易生物降解塑料组合物，所述的蓖麻油酸和醇胺的摩尔比为1：0.5-1，最佳摩尔比为1:1；所述磷酸的有效成分重量占蓖麻油酸和醇胺重量和的30-50％；所述的水辉石重量为蓖麻油酸和醇胺重量和的3-5倍。

制备所述的易生物降解塑料组合物过程时，最好加入组合物总重量的2-3倍水。

本发明还提供了一种易生物降解塑料组合物的制备方法：称取蓖麻油酸、醇胺在容器中混合搅拌均匀后和磷酸、水辉石加入研磨机或均质机中，研磨或均质搅拌30-60分钟，使组合物形成粘稠状物，即为一种淀粉基可生物降解塑料组合物。

或称取蓖麻油酸、醇胺在容器中混合搅拌均匀后和磷酸、水辉石、水加入研磨机或均质机中，研磨或均质搅拌30-60分钟，使组合物形成相对稳定的悬浊液，即为一种可生物降解塑料组合物。

上述制备方法中为了使悬浊液更加稳定，搅拌过程中还可以加入蓖麻油酸、醇胺、磷酸、水辉石总重量的1-2％的非离子表面活性剂。

所述的非离子表面活性剂优选脂肪醇聚氧乙烯醚，更优选商品AEO-9、AEO-10、AEO-12、AEO-15中的一种或几种混合物。

另外，本发明还提供了一种含上述易生物降解塑料组合物的易生物降解塑料，其特征在于，由以下重量份数比的组分制造而成：

所述的淀粉可以选择玉米淀粉、红薯淀粉、马铃薯淀粉中的一种或几种，优选玉米淀粉。

所述的尿囊素无任何毒副作用；具有良好的螯合作用，可以使组分，特别是淀粉和聚丙烯混合分散均匀；同时尿囊素本身可以在自然界中快速的解为尿素和小分子C-O化合物，而尿素是重要的微生物营养素，可以促使组分(特别是PP)的分解。

所述维生素E乙酸酯提供优良的增塑功能。

此外，本发明提供了上述易生物降解塑料组合物制备的易生物降解塑料的制备方法：将淀粉、易生物降解塑料组合物、尿囊素加入去离子水(去离子水用量一般为淀粉重量的2-3倍，以能浸润淀粉为宜)中加热到85-95℃中搅拌糊化约60分钟，加入聚丙烯、维生素E乙酸酯搅拌后，使用螺杆挤出机挤出(挤出端温度一般控制在175-185℃)，经冷却、粉碎、造粒后，即为一种易生物降解塑料。

此外，本发明提供了上述易生物降解塑料组合物制备的易生物降解塑料的使用方法：将易生物降解塑料直接或加入其他塑料(如PP或PE)注入模具中可以制备快餐盒，一次性水杯、方便食品包装盒等。

发明的作用与效果

采用本发明制备的易生物降解塑料组合物,可促进塑料制品的生物分解性能，增强淀粉基的物理强度和拉伸性能。

淀粉来源广泛，可降解性能好，不足之处为抗拉伸强度差，物理弹性较差，抗酸碱性较差，需要加入其他组分加强其理化性能。

在本发明中的多元醇是良好的增塑改性助剂，可以改善淀粉基可生物降解塑料的性能。

在本发明中尿囊素具有良好的螯合作用，可以使组分，特别是淀粉和聚丙烯混合分散均匀；同时尿囊素本身可以在自然界中快速的解为尿素和小分子C-O化合物，而尿素是重要的微生物营养素，可以促使组分(特别是PP)的分解。

在本发明中维生素E乙酸酯提供优良的增塑功能。

在本发明的配方中，上述各组分混合后，基于其各自的结构特点，可发生分子间弱键作用力，经相溶相促后，提高和激发彼此的抗拉伸性，物理强度、耐腐蚀性，生物可降解性等性能。

具体实施方式

实施例一

称取蓖麻油酸298.46g(1mol)、一乙醇胺61.08g(1mol)在容器中混合搅拌均匀后,和磷酸175g、水辉石1770g加入研磨机中，研磨搅拌60分钟，使组合物形成粘稠状物，即为一种淀粉基可生物降解塑料组合物。

将上述制备的易生物降解塑料组合物300g、淀粉10000g、尿囊素50g加入去离子水30000g中加热到95℃中搅拌糊化约60分钟，加入聚丙烯颗粒3000g、维生素E乙酸酯50g搅拌后，使用双螺杆挤出机挤出(挤出端温度控制在185℃)，经冷却、粉碎、造粒后，即为一种易生物降解塑料。

将上述制备的易生物降解塑料注入模具中进行热塑成型，制备一种快餐食品盒。

实施例二

称取蓖麻油酸298.46g(1mol)、二乙醇胺105.14g(1mol)在容器中混合搅拌均匀后,和磷酸125g、水辉石1250g、水3600g、加入研磨机中，研磨搅拌30分钟，使组合物形成相对稳定的悬浊液，即为一种淀粉基可生物降解塑料组合物。

将上述制备的易生物降解塑料组合物400g(含水)、玉米淀粉10000g、尿囊素20g加入去离子水20000g中加热到85℃中搅拌糊化约60分钟，加入聚丙烯颗粒1000g、维生素E乙酸酯20g搅拌后，使用双螺杆挤出机挤出(挤出端温度控制在175℃)，经冷却、粉碎、造粒后，即为一种易生物降解塑料。

按重量百分比将上述制备的易生物降解塑料注入模具中进行热塑成型，制备一种一次性水杯。

实施例三

称取蓖麻油酸298.46g(1mol)、三乙醇胺149.19g(1mol)在容器中混合搅拌均匀后,和磷酸180g、水辉石1800g、水7000g、25g脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-9加入均质机中，均质搅拌40分钟，使组合物形成相对稳定的悬浊液，即为一种淀粉基可生物降解塑料组合物。

将上述制备的易生物降解塑料组合物800g(含水)、红薯淀粉10000g、尿囊素30g加入去离子水25000g中加热到90℃中搅拌糊化约60分钟，加入聚丙烯颗粒2000g、维生素E乙酸酯30g搅拌后，使用螺杆挤出机挤出(挤出端温度控制在180℃)，经冷却、粉碎、造粒后，即为一种易生物降解塑料。

按重量百分比将上述制备的易生物降解塑料90％，聚乙烯(PE)10％混合后，注入模具中进行热塑成型，制备一种方便食品包装盒。

实施例四

称取蓖麻油酸298.46g(1mol)、异丙醇胺75.11g(1mol)在容器中混合搅拌均匀后,和磷酸150g、水辉石1600g、水5000g、40g脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-10加入均质机中，均质搅拌60分钟，使组合物形成相对稳定的悬浊液，即为一种淀粉基可生物降解塑料组合物。

将上述制备的易生物降解塑料组合物700g(含水)、马铃薯淀粉10000g、尿囊素40g加入去离子水25000g中加热到90℃中搅拌糊化约60分钟，加入聚丙烯颗粒2500g、维生素E乙酸酯40g搅拌后，使用双螺杆挤出机挤出(挤出端温度控制在180℃)，经冷却、粉碎、造粒后，即为一种易生物降解塑料。

上述制备的易生物降解塑料性能测试如下：熔融温度173℃；断裂伸长率389％；拉伸强度42MPa。

实施例五

称取蓖麻油酸298.46g(1mol)、一乙醇胺30.54g(0.5mol)在容器中混合搅拌均匀后,和磷酸100g、水辉石1300g、水5500g、30g脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-12加入均质机中，均质搅拌60分钟，使组合物形成相对稳定的悬浊液，即为一种淀粉基可生物降解塑料组合物。

将上述制备的易生物降解塑料组合物600g(含水)、淀粉10000g、尿囊素35g加入去离子水26000g中加热到90℃中搅拌糊化约60分钟，加入聚丙烯颗粒2100g、维生素E乙酸酯45g搅拌后，使用双螺杆挤出机挤出(挤出端温度控制在180℃)，经冷却、粉碎、造粒后，即为一种易生物降解塑料。

实施例六

称取蓖麻油酸298.46g(1mol)、一乙醇胺30.54g(0.5mol)、异丙醇胺37.56(0.5mol)在容器中混合搅拌均匀后,和磷酸140g、水辉石1500g、水5000g、35g脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-15加入均质机中，均质搅拌60分钟，使组合物形成相对稳定的悬浊液，即为一种淀粉基可生物降解塑料组合物。

将上述制备的易生物降解塑料组合物500g(含水)、淀粉10000g、尿囊素25g加入去离子水25000g中加热到90℃中搅拌糊化约60分钟，加入聚丙烯颗粒2600g、维生素E乙酸酯25g搅拌后，使用双螺杆挤出机挤出(挤出端温度控制在180℃)，经冷却、粉碎、造粒后，即为一种易生物降解塑料。

上述制备的淀粉基可生物降解塑料性能测试如下：熔融温度173℃；断裂伸长率392％；拉伸强度46MPa。

上述制备的易生物降解塑料经测试符合GB/T27868-2011(可生物降解淀粉树脂)国家标准。