[發明專利]一種非金屬摻雜二氧化鈦、及其制備方法與可降解塑料薄膜

無效

• 申請號: 201310310503.4
• 申請日: 2013-07-23
• 公開（公告）號: CN103408793A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 羅穎;梁文耀;宋霜霜;禹筱元;董先明
• 申請（專利權）人: 華南農業大學
• 主分類號: C08K9/00
• 分類號: C08K9/00;C08K3/22;C08L23/06;C08L23/12;C08L25/06;C08L27/06
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

技術領域

本發明涉及可降解塑料薄膜技術領域，更為具體地，涉及一種非金屬摻雜二氧化鈦、及其制備方法與可降解塑料薄膜。

背景技術

隨著“白色污染”的日益嚴重，人們在不斷尋找有效解決問題的方法，經過不斷的努力，各種降解塑料相繼問世。當前，最為有效、經濟的降解技術應該是氧化-生物降解。氧化-生物降解包括兩個階段：第一階段氧化破裂，第二階段生物降解。而且，生物降解過程的速度取決于助氧化劑誘發的氧化破裂階段，這些添加的助氧化劑能在光和熱的作用下促進聚合物與空氣中的氧發生氧化反應而使高分子鏈斷裂，使相對分子量從幾十萬下降到幾千，當分子量小到一定程度后，將會被自然界的細菌及微生物當作碳氫的來源而吸收分解，最后降解成為二氧化碳、水及腐殖質。

近年來，國內外很多高校和研究所相繼開展了氧化-生物降解塑料的研究，在通用塑料中添加不同的助氧化劑，制備復合塑料，研究助氧化劑的品種、結構與降解活性、氧化降解產物的種類及其被微生物的后續生物降解以及降解機理方面取得很多有價值的成果。

納米TiO₂粒子具有高的光催化活性、無毒、價格低廉和化學穩定等優點，目前，將納米TiO₂粒子作為助氧化劑引入到聚合物，利用其光催化活性使廢棄聚合物在陽光的作用下自然降解成為當前的一個研究熱點。但是TiO₂帶隙較寬(3.2eV)，只吸收太陽光譜3%~5%的紫外光（波長小于等于387.5nm），這是TiO₂光催化的一個瓶頸，未經改性的納米TiO₂粒子直接引入到聚合物中，TiO₂對自然光的利用率不高，降低TiO₂的光催化效率，因此如何提高其對可見光的利用率是制備高效光氧化-生物降解復合塑料的關鍵。

????非金屬摻雜是提高二氧化鈦對自然光利用率的有效手段，當前主要通過溶膠-凝膠法、高溫焙燒法、磁控濺射法、脈沖激光沉淀法等方法，這些方法都存在原料成本高，制備過程復雜，需要儀器設備精密。最近，高能球磨摻雜非金屬有較大的進展，這是一種操作簡單，生產效率高，成本較低，有較大的發展空間，可直接用于工業化生產。

????將高催化性能的非金屬摻雜二氧化鈦作為助氧化劑添加到聚烯烴里，制備可降解塑料薄膜，通過調節不同配方，實現塑料薄膜使用期穩定，廢棄后迅速降解，為解決當前塑料薄膜“白色污染”的理想途徑之一，其技術可以推廣到其他塑料制品，從而為解決塑料污染這一世界難題提供有力的支持。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術中塑料污染的問題，提供一種可對塑料薄膜進行改性的非金屬摻雜二氧化鈦，從而使塑料薄膜具有可降解性。

本發明的另一個目的是提供一種非金屬摻雜二氧化鈦的制備方法。

本發明的另一個目的是提供一種由非金屬摻雜二氧化鈦制備得到的可降解塑料薄膜。

本發明的另一個目的是提供一種可降解塑料薄膜的制備方法。

為了實現上述目的，本發明是通過以下技術方案實現的：

一種非金屬摻雜二氧化鈦，由非金屬元素和二氧化鈦組成，非金屬元素的重量是鈦元素重量的0.1~5.0%。依不同薄膜產品降解的需要，可調整不同非金屬元素摻雜比例。所述非金屬元素為碳、氮或硫。

一種非金屬摻雜二氧化鈦的制備方法為高能球磨法，選用30~300納米二氧化鈦為原料，可制得不同活性非金屬摻雜二氧化鈦。依不同的摻雜元素，可以選用不同摻雜源，如碳粉，活性碳，甲苯，六次甲基四胺，碳酸銨，尿素，三聚氰胺，氯化銨，氨氣，硫脲，硫磺，硫化氫，二氧化硫等中任一種或多種。

優選地，所述非金屬摻雜二氧化鈦的制備方法為將粒徑為30~300nm的納米二氧化鈦、非金屬摻雜源和鋼球密封好，在球磨機上，轉速為300~400?r/min，球磨1~4小時，取出研磨后的粉末，磨細，400~500℃煅燒1~2小時，即得粉末狀的非金屬摻雜二氧化鈦。

一種可降解塑料薄膜，由非金屬摻雜二氧化鈦和聚烯烴樹脂組成，非金屬摻雜二氧化鈦的重量為聚烯烴樹脂重量的0.1~10.0%。

優選地，所述非金屬摻雜二氧化鈦的重量為聚烯烴樹脂重量的0.5~3.0%。

聚烯烴樹脂優選聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯或聚氯乙烯。薄膜誘導期為1個月到1年不等，脆化期及完全降解期大大縮短為12個月、6個月、1個月等，以適應不同用途的薄膜產品的需要。