一种生物降解塑料及其降解方法与流程

1.本发明涉及降解塑料领域，特别是涉及一种生物降解塑料，还涉及所述生物降解塑料的降解方法。


背景技术：

2.塑料是一种密度小、强度高、耐腐蚀的高分子材料，被广泛应用于工农业生产和国防工业。然而，随着塑料应用范围和消费量的日益增大，自然界中的普通塑料制品废弃物正以每年2500万吨的速度累积，其中大多数是一次性包装用品，它们重量轻、体积大、难以降解，回收利用比较困难且不经济，严重威胁和破坏人类和动植物的生存环境。随着人类环保意识的加强，可从源头解决白色污染问题的可降解塑料已越来越受到重视。因此，急需生物可降解型的塑料来克服上述问题。


技术实现要素：

3.基于此，有必要针对当下塑料废弃物难以降解、回收不便以及环境污染大的问题，提供一种生物降解塑料及其降解方法。
4.一种生物降解塑料，所述塑料具有以下组分：改性降解原料200-230份、植物纤维素10-12份、钛白粉4-7份、相容剂3-5份、抗氧剂4-6份、润滑剂3-5份、增韧剂10-15份、增容剂3-5份、扩链剂11-14份、导电纤维6-8份、竹炭纤维6-8份；其中，所述导电纤维和所述竹炭纤维的重量份配比为1：1；采用pbat、pha和淀粉经共混改性得到所述改性降解原料；其中，所述改性降解原料的重量份组成如下：pbat 100-120份、pha10-12份、淀粉30-40份。
5.上述生物降解塑料，可克服采用单一pbat进行制作所存在的洁净度差和熔体强度低的问题，促进塑料的降解进程并降低基础料成本，推广前景优异，此外，具备防静电和抗菌的效果，应用前景优异。
6.在其中一个实施例中，采用天然植物纤维和聚合物热熔纤维制得纤维套，于所述纤维套中填充导电介质得到所述导电纤维；所述导电介质采用碳纤维纺制得到。
7.在其中一个实施例中，所述润滑剂采用eva 蜡或甘油；所述增韧剂采用聚丙烯酸酯、苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。
8.在其中一个实施例中，所述扩链剂采用三羟甲基丙烷和二羟甲基丙酸中的任意一种。
9.在其中一个实施例中，所述塑料具有以下组分：改性降解原料220份、植物纤维素11份、钛白粉6份、相容剂4份、抗氧剂5份、润滑剂4份、增韧剂12份、增容剂4份、扩链剂12份、导电纤维7份、竹炭纤维7份；所述改性降解原料的重量份组成如下：pbat 110份、pha 11份、淀粉35份。
10.在其中一个实施例中，所述塑料的制作工艺，其操作如下：共混处理得到改性降解原料。
11.依次于所述改性降解原料中加入植物纤维素、钛白粉、相容剂和抗氧剂，搅拌处理1-2h，得到混合物，备用；取润滑剂、增韧剂、增容剂、扩链剂、导电纤维和竹炭纤维加入水中混匀，得到分散液；将所述分散液加入所述混合物中，一并置于高速混合机混合，后经挤出机挤出，得到塑料。
12.一种生物降解塑料的降解方法，包括以下步骤：s1提供塑料和过硫酸盐溶液；s2对所述塑料进行等离子体轰击处理，获得活化塑料；所述活化塑料中具备活性位点，其降低塑料的降解壁垒，处进塑料的降解进程；s3将所述活化塑料置于所述过硫酸盐溶液中，进行水热处理，获得塑料降解液；所述过硫酸盐溶液在水热处理过程中活化产生硫酸根自由基和羟基自由基；其中，所述硫酸根自由基和羟基自由基与所述活性位点结合进行降解。
13.上述降解方法采用等离子轰击获得缺陷位点 高温活化的降解处理模式，可获得化学结构被破坏的塑料，并且基于上述处理使得塑料具备活性位点，从而有效降低塑料的降解壁垒，促进塑料的降解进程，提高生物降解塑料的降解转化率。
14.在其中一个实施例中，所述等离子体轰击处理的方法，其具体操作如下：s21提供石英舟和等离子体刻蚀机；s22将所述塑料置于石英舟中，后将石英舟连同塑料一并置于所述等离子体刻蚀机中；s23所述等离子体刻蚀机发射等离子体轰击所述塑料，获得化学结构被破坏的塑料，即活化塑料。
15.在其中一个实施例中，所述水热处理于水热反应釜中进行；其中，所述水热反应釜的运行温度为120-160℃，反应时间为5-7h。
16.在其中一个实施例中，所述降解方法应用于所述的一种生物降解塑料的降解处理中。
17.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明，采用pbat pha 淀粉的复配模式作为降解塑料的基础料，基于三者共混改性以克服采用单一pbat进行制作所存在的洁净度差和熔体强度低的问题，此外，采用来源广成本低的淀粉进行共混，促进塑料的降解进程并降低基础料成本，推广前景优异。
18.本发明，掺入1:1混配的导电纤维和竹炭纤维来改善塑料熔体的化学性能，使得基于该熔体制作得到的塑料具备防静电和抗菌的效果，应用前景优异。
19.本发明，采用等离子轰击获得缺陷位点 高温活化的降解处理模式，可获得化学结构被破坏的塑料，并且基于上述处理使得塑料具备活性位点，从而有效降低塑料的降解壁垒，促进塑料的降解进程，提高生物降解塑料的降解转化率。
20.附图说明：图1所示为采用本发明的一种生物降解塑料的降解方法的降解试验图，图中横轴指示降解时间/h，纵轴指示降解转化率/%。
21.图2所示为采用传统堆肥降解方法的降解试验图，图中横轴指示降解时间/h，纵轴
指示降解转化率/%。
具体实施方式
22.下面对本发明进行详细的描述。
23.本发明提供了一种生物降解塑料，其具有以下组分：改性降解原料200-230份、植物纤维素10-12份、钛白粉4-7份、相容剂3-5份、抗氧剂4-6份、润滑剂3-5份、增韧剂10-15份、增容剂3-5份、扩链剂11-14份、导电纤维6-8份、竹炭纤维6-8份，其中，所述导电纤维和所述竹炭纤维的重量份配比为1：1。采用天然植物纤维和聚合物热熔纤维制得纤维套，于所述纤维套中填充导电介质得到所述导电纤维，所述导电介质采用碳纤维纺制得到。
24.本实施例，掺入1:1混配的导电纤维和竹炭纤维来改善塑料熔体的化学性能，使得基于该熔体制作得到的塑料具备防静电和抗菌的效果，应用前景优异。
25.采用pbat、pha和淀粉经共混改性得到所述改性降解原料，其中，所述改性降解原料的重量份组成如下：pbat 100-120份、pha10-12份、淀粉30-40份。本实施例中，采用pbat pha 淀粉的复配模式作为降解塑料的基础料，基于三者共混改性以克服采用单一pbat进行制作所存在的洁净度差和熔体强度低的问题，此外，采用来源广成本低的淀粉进行共混，促进塑料的降解进程并降低基础料成本，推广前景优异。所述润滑剂采用eva 蜡或甘油。所述增韧剂采用聚丙烯酸酯、苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。所述扩链剂采用三羟甲基丙烷和二羟甲基丙酸中的任意一种。
26.实施例1本实施例提供一种生物降解塑料，其具有以下组分：改性降解原料200份、植物纤维素10份、钛白粉4份、相容剂3份、抗氧剂4份、eva 蜡3份、聚丙烯酸酯10份、马来酸酐3份、三羟甲基丙烷11份、导电纤维6份、竹炭纤维6份。
27.采用pbat、pha和淀粉经共混改性得到所述改性降解原料，其中，所述改性降解原料的重量份组成如下：pbat 100份、pha10份、淀粉30份。
28.本实施例的生物降解塑料，其制作工艺如下：步骤一、取pbat、pha和淀粉置于反应釜中进行共混处理，得到呈胶状的改性降解原料。
29.步骤二、依次于改性降解原料中加入植物纤维素、钛白粉、相容剂和抗氧剂，搅拌处理1-2h，得到混合物，备用；步骤三、取eva 蜡、聚丙烯酸酯、马来酸酐、三羟甲基丙烷、导电纤维和竹炭纤维加入水中混匀，得到分散液；步骤四、将分散液加入混合物中，一并置于高速混合机混合，后经挤出机挤出，得到塑料。
30.实施例2本实施例提供一种生物降解塑料，其具有以下组分：改性降解原料220份、植物纤维素11份、钛白粉6份、相容剂4份、抗氧剂5份、甘油4份、苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体12份、马来酸酐4份、三羟甲基丙烷12份、导电纤维7份、竹炭纤维7份。
31.采用pbat、pha和淀粉经共混改性得到所述改性降解原料，其中，所述改性降解原料的重量份组成如下：pbat 120份、pha 12份、淀粉40份。
32.本实施例的生物降解塑料，其制作工艺如下：步骤一、取pbat、pha和淀粉置于反应釜中进行共混处理，得到呈胶状的改性降解原料。
33.步骤二、依次于改性降解原料中加入植物纤维素、钛白粉、相容剂和抗氧剂，搅拌处理1-2h，得到混合物，备用；步骤三、取甘油、苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体、马来酸酐、三羟甲基丙烷、导电纤维和竹炭纤维加入水中混匀，得到分散液；步骤四、将分散液加入混合物中，一并置于高速混合机混合，后经挤出机挤出，得到塑料。
34.实施例3本实施例提供一种生物降解塑料，其具有以下组分：改性降解原料230份、植物纤维素12份、钛白粉7份、相容剂5份、抗氧剂6份、eva 蜡5份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物15份、马来酸酐5份、二羟甲基丙酸14份、导电纤维8份、竹炭纤维8份。
35.采用pbat、pha和淀粉经共混改性得到所述改性降解原料，其中，所述改性降解原料的重量份组成如下：pbat 110份、pha 11份、淀粉35份。
36.本实施例的生物降解塑料，其制作工艺如下：步骤一、取pbat、pha和淀粉置于反应釜中进行共混处理，得到呈胶状的改性降解原料。
37.步骤二、依次于改性降解原料中加入植物纤维素、钛白粉、相容剂和抗氧剂，搅拌处理1-2h，得到混合物，备用；步骤三、取eva 蜡、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、马来酸酐、二羟甲基丙酸、导电纤维和竹炭纤维加入水中混匀，得到分散液；步骤四、将分散液加入混合物中，一并置于高速混合机混合，后经挤出机挤出，得到塑料。
38.实施例4本实施例提供了一种生物降解塑料的降解方法，应用于如实施例1至3中任意一项所述的一种生物降解塑料的降解处理中。降解方法包括以下步骤：s1提供塑料和过硫酸盐溶液。
39.s2对所述塑料进行等离子体轰击处理，获得活化塑料。
40.所述等离子体轰击处理的方法，其具体操作如下：s21提供石英舟和等离子体刻蚀机。
41.s22将所述塑料置于石英舟中，后将石英舟连同塑料一并置于所述等离子体刻蚀机中。
42.s23所述等离子体刻蚀机发射等离子体轰击所述塑料，获得化学结构被破坏的塑料，即活化塑料。所述活化塑料中具备活性位点，其降低塑料的降解壁垒，处进塑料的降解进程。
43.本实施例，基于等离子体轰击使塑料的骨架上产生缺陷位点，通过破坏塑料分子的化学结构，于塑料表面构建出反应活性位点，从而可显著降低塑料降解转化的反应壁垒。
44.s3将所述活化塑料置于所述过硫酸盐溶液中，进行水热处理，获得塑料降解液。
45.活化塑料置于所述过硫酸盐溶液混合得到混合液，将混合液转移至水热反应釜中，调节溶液ph为5.0，在150℃下水热反应处理6h，获得塑料降解液。本实施例中，富含缺陷活性位点的塑料和过硫酸盐的混合进行水热反应，过硫酸盐在高温下被活化，并产生具有强氧化能力的硫酸根自由基和羟基自由基，这些自由基与等离子活化后的废塑料上的缺陷活性位点结合，从而对塑料进行进一步地降解。
46.本实施例的降解方法，采用等离子轰击获得缺陷位点 高温活化的降解处理模式，可获得化学结构被破坏的塑料，并且基于上述处理使得塑料具备活性位点，从而有效降低塑料的降解壁垒，促进塑料的降解进程，提高生物降解塑料的降解转化率。
47.下面对使用本实施例的降解方法对本实施例1-3提供的降解塑料进行降解试验，分别标记为试验组1a、试验组2a和试验组3a，再选取市售塑料，用本实施例的降解方法进行降解试验，标记为对照组a，分别计算转换率，试验结果见表1。其中，每组试验塑料的取用量均为5g。
48.使用传统的堆肥降解方法对本实施例1-3提供的降解塑料进行降解试验，分别标记为试验组1b、试验组2b和试验组3b，再选取市售塑料，用传统的堆肥降解方法进行降解试验，标记为对照组b，分别计算转换率，试验结果见表2。其中，每组试验塑料的取用量均为5g。
49.转换率=（5-降解后剩余固体干燥后的质量）/5 *100%。
50.表1： 初始塑料量（g）剩余塑料量（g）降解时间（h）降解转化率（%）试验组1a51.01080试验组2a51.21076试验组3a51.11078对照组a53.41032分析表1和图1可知，采用本发明的降解塑料，其在同等条件下，相较于市售塑料的降解而言，降解转化率为2.375-2.5倍，这说明了本发明的降解塑料，其降解壁垒打破，更利于降解。
51.表2： 初始塑料量（g）剩余塑料量（g）降解时间（h）降解转化率（%）试验组1b53.461030.8试验组2b53.391032.2试验组3b53.41032对照组b54.52109.6分析表2和图2可知，采用本发明的降解塑料，其在同等条件下，相较于市售塑料的降解而言，降解转化率为3.21-3.35倍，这说明了本发明的降解塑料，其降解壁垒打破，更利于降解。并且，结合分析表1和表2，可知，本发明的降解方法，塑料的降解进程缩短，并且生物降解塑料的降解转化率明显提高。