[發明專利]一種光-熱氧雙降解塑料薄膜及其制造方法

無效

• 申請號: 201210090830.9
• 申請日: 2012-03-31
• 公開（公告）號: CN102634094A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 法文君;王杰;郭莉莉;楊風嶺;張艷鴿;鄭直;李品將;陳艷麗;郭銳
• 申請（專利權）人: 許昌學院
• 主分類號: C08L23/00
• 分類號: C08L23/00;C08L23/06;C08L23/12;C08L25/06;C08K13/02;C08K3/22;C08K13/06;C08K9/04;C08K9/06;C08K5/098;C08J3/22
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 張安國;伍見

技術領域

本發明涉及一種可在自然環境中發生降解的塑料薄膜及其制造方法，具體為一種光-熱氧雙降解塑料薄膜及其制造方法，它主要用于制造包裝材料、一次性塑料用品、農用地膜等系列產品，屬化學化工領域。

背景技術

聚烯烴類塑料由于其經濟、方便和穩定性好，被廣泛用于國民經濟和人類生活的各個方面。由于該類聚合物結構非常穩定，在自然條件下難以降解，大量一次性塑料制品，如塑料地膜、垃圾袋、購物袋等的使用在給人們帶來方便的同時也給生態環境造成了嚴重的污染。據估計全球塑料廢物正以每年4000萬噸的速度在環境中積累，中國約為200萬噸。如何治理“白色污染”已經成為一個全球性的問題。目前處理這些廢棄塑料的主要辦法有填埋、熱解液化和焚燒，回收再加工等。然而這些辦法不是在處理垃圾的同時帶來了新的環境問題，就是以其高昂的成本和過低的回報率讓人望而卻步。對該類聚合物材料進行適當處理，使其在廢棄后可以被自然降解是人們迫切希望的。

發展新型的易生產且在環境中易降解的塑料是我國重點發展的產業之一，也是解決目前嚴重的“白色污染”引起的環境問題的重要途徑。當前廣泛研發的降解塑料主要有生物解塑料和光降解塑料等。

生物降解塑料主要是用淀粉、纖維素等易生物降解的材料加工而成，這類塑料雖然能夠生物降解，但由于成本高、技術含量高、機械強度差及耐熱、耐水性弱等缺點限制了其大規模市場化發展。

光降解塑料主要是在聚合物中添加有光學活性的無機或有機光敏劑，在光的作用下引發自由基反應，從而加快降解速率。其中最具代表性的是納米TiO₂基復合塑料，這類光降解塑料主要是利用納米TiO₂的光催化作用降解，如中國專利“光降解納米TiO₂-聚乙烯復合塑料的制備方法(200410060618.3)，“利用二氧化鈦為催化劑制備紫外光光催化降解塑料的方法(02146778.1)”等都證實了納米TiO₂作為光催化劑能夠有效的促進聚合物薄膜的光降解。然而這類塑料產品被廢棄后，通常只有最初會暴露在陽光下，隨著垃圾的堆積，這些廢棄塑料逐漸被填埋在下層，從而失去了光降解機會。另一方面由于光降解效率比較低，導致聚合物在光降解后殘余物分子量仍然比較高，很難被生物降解。

近年來，將光催化劑和生物降解劑混合作為助劑，來制備光-生物雙降解塑料薄膜的研究也很多。如中國專利“雙降解塑料薄膜及其生產方法(ZL02150992.1)”，其生產原料包括聚乙烯、降解淀粉、光降解添加劑、甘油和乙丙烯共聚物。光降解添加劑可以是N，N-二烷基二硫代氨基甲酸的金屬鹽、二氧化鈦或者氧化鈣中的任一種。該發明中降解淀粉的比例為5-33%，淀粉基生物塑料已經被證實在生物降解過程中淀粉被降解，而聚烯烴被崩解成碎片散落在土壤中，反而增加了回收處理的難度。該降解塑料光降解后斷裂伸長率保留值為縱向29%，橫向12%，此時聚烯烴的分子量仍舊較大，其殘余物不能作為微生物的碳源被繼續生物降解。而塑料薄膜被廢棄后的自然規律是先暴露在陽光下，隨著垃圾的積累被逐漸填埋堆肥，產生熱量。利用垃圾堆肥產生的熱量進行熱氧降解的塑料制品目前還未見報道。

本發明將聚烯烴塑料與具有光催化性質的納米TiO₂、具有自氧化性的過渡金屬羧酸鹽結合，制備出光-熱氧雙降解塑料，既能夠在陽光照射下光降解，而且能夠在堆肥過程中產生的熱能促進下氧化降解。另外，參照國標(GB/T?19276.2-2003)的方法對薄膜光-熱氧降解殘余物在水性培養液中材料最終需氧生物分解能力進行了測定，證實了該類聚烯烴塑料薄膜的降解殘余物能夠繼續被微生物降解。

發明內容

本發明所要解決的問題是：單純的以納米TiO₂以及其表面改性產物為催化劑的納米TiO₂基-聚烯烴光降解塑料只能夠被紫外線或者太陽光等光降解，由于這類一次性塑料制品被廢棄后，隨著垃圾的不斷積累，逐漸被填埋在地下后光降解即刻結束。因此其被暴露在光線照射下的時間有限，降解程度有限。大部分產品的光降解殘余物分子量仍舊較高，不能滿足微生物降解的要求，因此仍舊會造成環境污染和負擔。

本發明對要解決的問題所采取的技術方案是：在無機納米粉體光催化劑的基礎上，添加-過渡金屬羧酸鹽等作為熱氧降解促進劑，使制備的塑料薄膜不僅能夠在太陽光照射下進行光催化降解，而且能利用垃圾堆積積累的熱量進行氧化降解，因此提高了其降解性能。其光降解或者熱降解殘余物都能夠繼續被微生物吞噬，從而達到最終完全降解的目的。