阅读说明：本技术 全生物降解pe材料及其制备方法，及应用 (Full-biodegradable PE material, preparation method and application thereof ) 是由 王时民 何春燕 于 2019-09-17 设计创作，主要内容包括：本申请提供一种全生物降解PE材料及其制备方法,及应用,其中,全生物降解PE材料,以重量份计,制备原料包括PE 70～92份、生物降解剂0.5～10份、有机树脂1～5份和助剂2～15份,生物降解剂包括生物膨胀剂、谷氨酸组合物和生物酶,生物膨胀剂、谷氨酸组合物和生物酶的重量比为0.01～5:0.1～10:1,谷氨酸组合物包含谷氨酸、戊二酸和聚乳酸,助剂至少包括开口剂、爽滑剂和抗静电剂。在PE的基础上添加载体树脂有利于各个组份的均匀混合,可加快全生物降解PE材料的生物降解；加入助剂(开口剂、爽滑剂和抗静电剂)有利于弥补因聚乙烯为全碳链结构而在应用上存在的不足,如产生静电及薄膜粘结。全生物降解PE材料为全生物降解,降解速度快,降解效率高,为全碳链的聚乙烯材料提供了一种新型的降解方式。(The application provides a full-biodegradable PE material, a preparation method and an application thereof, wherein the full-biodegradable PE material comprises, by weight, 70-92 parts of PE, 0.5-10 parts of a biodegradation agent, 1-5 parts of organic resin and 2-15 parts of an auxiliary agent, the biodegradation agent comprises a biological expansion agent, a glutamic acid composition and a biological enzyme, the weight ratio of the biological expansion agent to the glutamic acid composition to the biological enzyme is 0.01-5: 0.1-10: 1, the glutamic acid composition comprises glutamic acid, glutaric acid and polylactic acid, and the auxiliary agent at least comprises an opening agent, a slipping agent and an antistatic agent. The carrier resin is added on the basis of PE, so that the components are uniformly mixed, and the biodegradation of the fully biodegradable PE material can be accelerated; the addition of the auxiliary agents (opening agents, slipping agents and antistatic agents) is beneficial to making up the defects of application, such as static generation and film adhesion, caused by the fact that polyethylene has a full carbon chain structure. The fully biodegradable PE material is fully biodegradable, has high degradation speed and high degradation efficiency, and provides a novel degradation mode for the polyethylene material with a full carbon chain.)

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本申请的全生物降解PE材料作进一步详细说明， 但其并不构成对本申请保护范围的限制。

下面将结合具体实施例对本申请的全生物降解PE材料作进一步详细说明， 但其并不构成对本申请保护范围的限制。

实施例1

一种全生物降解PE材料，以重量份计，制备原料包括：PE 81份、酚醛树 脂3份、生物降解剂4份和助剂3份，生物降解剂包括生物膨胀剂、谷氨酸组 合物和生物酶，生物膨胀剂、谷氨酸组合物和生物酶的重量比为1:1:2，谷氨酸 组合物为含量相等的谷氨酸、戊二酸和聚乳酸的混合，生物酶为含量相等的氧 化还原酶、转移酶和水解酶的混合，生物膨胀剂为重量比为1:1的聚氨酯和植物 蛋白的混合物，助剂为0.5份无定型二氧化硅、0.5份乙氧基化脂肪胺和2份油 酸酰胺。

其制备方法为：

称取配方量的PE、生物降解剂、酚醛树脂和助剂于密炼机中混合密炼，密 炼结束后挤出造粒，其中，生物降解剂在混合密炼过程中且于130℃以下加入。

实施例2

一种全生物降解PE材料，以重量份计，制备原料包括：PE 92份、酚醛树 脂4份、生物降解剂10份和助剂9份，生物降解剂包括生物膨胀剂、谷氨酸组 合物和生物酶，生物膨胀剂、谷氨酸组合物和生物酶的重量比为1:1:1，谷氨酸 组合物为含量相等的谷氨酸、戊二酸和聚乳酸的混合，生物酶为含量相等的氧 化还原酶、转移酶和水解酶的混合，生物膨胀剂为重量比为1:1的聚氨酯和植物 蛋白的混合物，助剂为2份无定型二氧化硅、2份乙氧基化脂肪胺和5份油酸酰 胺。

其制备方法为：

称取配方量的PE、生物降解剂、酚醛树脂和助剂于密炼机中混合密炼，密 炼结束后挤出造粒，其中，生物降解剂在混合密炼过程中且于130℃以下加入。

实施例3

一种全生物降解PE材料，以重量份计，制备原料包括：PE 75份、酚醛树 脂2份、生物降解剂2份和助剂5份，生物降解剂包括生物膨胀剂、谷氨酸组 合物和生物酶，生物膨胀剂、谷氨酸组合物和生物酶的重量比为1:3:1，谷氨酸 组合物为含量相等的谷氨酸、戊二酸和聚乳酸的混合，生物酶为含量相等的氧 化还原酶、转移酶和水解酶的混合，生物膨胀剂为重量比为1:1的聚氨酯和植物 蛋白的混合物，助剂为1份无定型二氧化硅、1份乙氧基化脂肪胺和3份油酸酰 胺。

其制备方法为：

称取配方量的PE、生物降解剂、酚醛树脂和助剂于密炼机中混合密炼，密 炼结束后挤出造粒，其中，生物降解剂在混合密炼过程中且于130℃以下加入。

实施例4

一种全生物降解PE材料，以重量份计，制备原料包括：PE 81份、酚醛树 脂3份、生物降解剂4份和助剂3份，生物降解剂包括生物膨胀剂、谷氨酸组 合物和生物酶，生物膨胀剂、谷氨酸组合物和生物酶的重量比为1:1:2，谷氨酸 组合物为含量相等的谷氨酸、戊二酸和聚乳酸的混合，生物酶为含量相等的氧 化还原酶、转移酶和水解酶的混合，生物膨胀剂为重量比为1:1的聚氨酯和植物 蛋白的混合物，助剂为0.5份硅藻土、0.5份乙氧基化脂肪胺和2份油酸酰胺。

其制备方法为：

称取配方量的PE、生物降解剂、酚醛树脂和助剂于密炼机中混合密炼，密 炼结束后挤出造粒，其中，生物降解剂在混合密炼过程中且于130℃以下加入。

实施例5

一种全生物降解PE材料，以重量份计，制备原料包括：PE 81份、酚醛树 脂3份、生物降解剂4份和助剂3份，生物降解剂包括生物膨胀剂、谷氨酸组 合物和生物酶，生物膨胀剂、谷氨酸组合物和生物酶的重量比为1:1:2，谷氨酸 组合物为含量相等的谷氨酸、戊二酸和聚乳酸的混合，生物酶为含量相等的氧 化还原酶、转移酶和水解酶的混合，生物膨胀剂为重量比为1:1的聚氨酯和植物 蛋白的混合物，助剂为0.5份无定型二氧化硅、0.5份烷基醚磷酸酯铵盐和2份 油酸酰胺。

其制备方法为：

称取配方量的PE、生物降解剂、酚醛树脂和助剂于密炼机中混合密炼，密 炼结束后挤出造粒，其中，生物降解剂在混合密炼过程中且于130℃以下加入。

实施例6

一种全生物降解PE材料，以重量份计，制备原料包括：PE 81份、酚醛树 脂3份、生物降解剂4份和助剂3份，生物降解剂包括生物膨胀剂、谷氨酸组 合物和生物酶，生物膨胀剂、谷氨酸组合物和生物酶的重量比为1:1:2，谷氨酸 组合物为含量相等的谷氨酸、戊二酸和聚乳酸的混合，生物酶为含量相等的氧 化还原酶、转移酶和水解酶的混合，生物膨胀剂为重量比为1:1的聚氨酯和植物 蛋白的混合物，助剂为0.5份无定型二氧化硅、0.5份乙氧基化脂肪胺和2份芥 酸酰胺。

其制备方法为：

称取配方量的PE、生物降解剂、酚醛树脂和助剂于密炼机中混合密炼，密 炼结束后挤出造粒，其中，生物降解剂在混合密炼过程中且于130℃以下加入。

实施例7

一种全生物降解PE材料，以重量份计，制备原料包括：PE 81份、酚醛树 脂3份、生物降解剂4份和助剂12份，生物降解剂包括生物膨胀剂、谷氨酸组 合物和生物酶，生物膨胀剂、谷氨酸组合物和生物酶的重量比为1:1:2，谷氨酸 组合物为含量相等的谷氨酸、戊二酸和聚乳酸的混合，生物酶为含量相等的氧 化还原酶、转移酶和水解酶的混合，生物膨胀剂为重量比为1:1的聚氨酯和植物 蛋白的混合物，助剂为0.5份无定型二氧化硅、0.5份乙氧基化脂肪胺、2份油 酸酰胺、6份碳酸钙和3份色粉。

其制备方法为：

称取配方量的PE、生物降解剂、酚醛树脂和助剂于密炼机中混合密炼，密 炼结束后挤出造粒，其中，生物降解剂在混合密炼过程中且于130℃以下加入。

对比例1

将81份PE、3份酚醛树脂和助剂3份于密炼机中混合密炼，密炼结束后挤 出造粒，助剂为0.5份无定型二氧化硅、0.5份乙氧基化脂肪胺和2份油酸酰胺。

对比例2

一种PE材料，以重量份计，制备原料包括：PE 81份、酚醛树脂3份、生 物降解剂4份和助剂3份，生物降解剂包括生物膨胀剂和谷氨酸组合物，生物 膨胀剂和谷氨酸组合物的重量比为1:1，谷氨酸组合物为含量相等的谷氨酸、戊 二酸和聚乳酸的混合，生物膨胀剂为重量比为1:1的聚氨酯和植物蛋白的混合物， 助剂为0.5份无定型二氧化硅、0.5份乙氧基化脂肪胺和2份油酸酰胺。

其制备方法为：称取配方量的各组分，先将PE、酚醛树脂和助剂进行密炼 处理且再130℃以下加入生物膨胀剂和谷氨酸组合物，于挤出机中进行混合挤出 造粒。

对比例3

一种PE材料，以重量份计，制备原料包括：PE 81份、酚醛树脂3份和生 物降解剂4份和助剂3份，生物降解剂包括谷氨酸组合物和生物酶，谷氨酸组 合物和生物酶的重量比为1:2，谷氨酸组合物为含量相等的谷氨酸、戊二酸和聚 乳酸的混合，生物酶为含量相等的氧化还原酶、转移酶和水解酶的混合物，助 剂为0.5份无定型二氧化硅、0.5份乙氧基化脂肪胺和2份油酸酰胺。

其制备方法为：称取配方量的各组分，先将PE、酚醛树脂和助剂进行密炼 处理且再130℃以下加入谷氨酸组合物和生物酶，于挤出机中进行混合挤出造粒。

对比例4

一种PE材料，以重量份计，制备原料包括：PE 81份、酚醛树脂3份和生 物降解剂4份和助剂3份，生物降解剂包括生物膨胀剂和生物酶，生物膨胀剂 和生物酶的重量比为1:2，生物酶为含量相等的氧化还原酶、转移酶和水解酶的 混合，生物膨胀剂为重量比为1:1的聚氨酯和植物蛋白的混合物，助剂为0.5份 无定型二氧化硅、0.5份乙氧基化脂肪胺和2份油酸酰胺。

其制备方法为：称取配方量的各组分，先将PE、酚醛树脂和助剂进行密炼 处理且再130℃以下加入生物膨胀剂和生物酶，于挤出机中进行混合挤出造粒。

将实施例1～7的全生物降解PE材料和对比例1～4的PE材料制作成PE制 品，填埋于模拟垃圾土壤填埋环境1537天后，并按ASTM-D5511标准进行降解 率测试，其降解结果如表1所示。

表1实施例1～4和对比例1～4中的降解率测试结果

由表1可知，开口剂为无定型二氧化硅、爽滑剂为油酸酰胺、抗静电剂为 乙氧基化脂肪胺时，其制品的降解率更高。

将实施例7的PE制品在降解1537天后进行成分检测，其结果如表2所示。

表2实施例7的PE制品的降解结果

降解后成分	实施例7
		总气体体积(mL)	13363.7
CH<sub>4</sub>含量(％)	50.4
		CH<sub>4</sub>体积(mL)	6734.5
CO<sub>2</sub>含量(％)	46.1
		CO<sub>2</sub>体积(mL)	6076.1

由表2可知，本申请中的全生物降解PE材料填埋后可降解为甲烷和二氧化 碳，甲烷可作为新型能源再生利用。

本申请的全生物降解PE材料，在不影响传统PE的各项物理及化学性能、 不改变原有的加工工艺及机器设备的基础上，在配方技术上做了改良，制作出 一种新型的全生物降解PE配方，比传统PE降解效率快200倍(传统降解时长 为1000年，本申请中降解时长约1537天)。

本申请提供的全生物降解PE材料中，在PE材料的基础上添加载体树脂， 载体树脂有利于各个组份的均匀混合，可加快全生物降解PE材料的生物降解； 加入助剂(开口剂、爽滑剂和抗静电剂)有利于弥补因聚乙烯为全碳链结构而 在应用上存在的不足，如产生静电及薄膜粘结。本申请提供的全生物降解PE材 料，当将PE材料在厌氧条件中或者进行填埋后，其中含有的谷氨酸组合物和生 物酶能够吸引土壤中的微生物附着于全生物降解PE材料，当材料周围的微生物 达到一定数量时，周围的pH值会受微生物影响，将周围的氧转化为二氧化碳和 水。随着填埋后土壤温度的升高，材料内部的生物膨胀剂受外部条件影响，使 材料中分子变大，分子外层越来越薄，与此同时，微生物菌群汲取材料中的谷 氨酸组合物以及生物酶为养分，分泌出的酶或酸性物质将大分子逐渐分解为小 分子，直至降解过程结束。本申请提供的全生物降解PE材料，其为全生物降解， 降解速度快，降解效率高，为全碳链的聚乙烯材料的降解提供了一种新型方式， 对于聚乙烯材料行业的可持续性发展具有重要的意义。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发 明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普 通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不 脱离本发明技术方案的实质和范围。