[发明专利]可控型光/生物双降解塑料材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种可控型光/生物双降解塑料材料，属于国际专利分类C08J5/00“含有高分子物质的制品或成型材料的制造”技术领域。

背景技术

随着塑料用量与日俱增，产生大量的塑料废弃物。由于其难以降解(普通塑料在200～400年的时间里才能完全降解)，白色污染已成为当前危害社会环境的世界性公害，严重阻碍了社会经济和环境的可持续性发展。为了解决这一严重的社会问题，越来越多的学者提倡开发和应用降解塑料，并将它看作是解决这一世界难题的理想途径。目前已成为世界各国竞相开发的热点，许多发达国家，如美国、日本、德国等都先后制定了限用或禁用非降解塑料的法规，不少国家还制定了降解塑料的研究开发计划和措施，因而使降解塑料在这些地区得到了迅速发展，在北美以每年17％的速度增长；在欧洲则以每年59％的速度增长。在中国，有关部门也正考虑政策上的支持并在部分地区开始实行降解塑料替代普通塑料的试行政策，如武汉、广州、深圳等地。

目前世界上研究的降解塑料可分为四类，光降解塑料，生物降解塑料，光生物降解塑料及水降解塑料。

生物降解塑料是指在一定条件下，能在微生物或酶的作用下而分解的塑料材料。其特点是：贮存运输方便，要保持干燥，需避光，应用范围广，不但可以用于农用地膜，还可用于医药领域。生物降解塑料的降解机理，即生物降解塑料被细菌、霉菌等作用消化吸收的过程，是生物物理和生物化学反应。微生物侵蚀塑料制品组份后，由于生物细胞的增长使聚合物组份水解、电离或质子化从而发生机械性破坏，分裂成低聚物碎片，聚合物分子结构不变，这是聚合物的生物物理作用而发生的降解过程。真菌或细菌分泌的酶使非水溶性聚合物分解或氧化降解成水溶性碎片，生成新的小分子化合物直至最终分解成二氧化碳和水，这种降解方式属生物化学降解方式。

目前研究较多的有淀粉基塑料：其制造方法主要有两种：一是共混。由于淀粉与高聚物结构和极性相差太大，因而相容性差，需对淀粉进行处理后再与聚合物共混而得到淀粉基塑料。如淀粉与聚乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯、聚苯乙烯混合，可以制造农膜和包装材料。加拿大St.Lawreace淀粉公司研究生产了一种改性淀粉Ecostar母粒，可与聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙烯醇和聚氨酯共混制成生物降解塑料，而且可以通过调节Ecostar母粒的含量来控制降解时间，如该公司制得的含15％Ecostar的聚乙烯膜，降解只需六个月，而含6％Ecostar的聚乙烯膜，其降解时间则需3～5年。美国农业部开发的淀粉基塑料是将含水40％～60％的胶化淀粉加到EAA(乙烯-丙烯酸)中，混合而制成农用地膜。二是淀粉与不饱和单体如苯乙烯、乙烯、丙烯、丙烯腈、丙烯酸及其酯类等共聚而得到的降解料。目前开发的淀粉基塑料主要有：淀粉接枝丙烯酸甲酯，丙烯酸丁酯，苯乙烯等。美国Purde大学开发淀粉接枝聚苯乙烯采用阳离子聚合反应，分子量和物性均能有效控制，其中含淀粉20％～30％的淀粉接枝聚合物具有通常聚苯乙烯类似的性质，可以用做瓶子、薄膜等。

发明内容

本发明的目的是提供一种易于生物降解，并能够有效光降解的可控型光/生物双降解塑料材料，克服现有技术的不足。

本发明实现过程如下：

一种可控型光/生物双降解塑料材料，由高分子组合物制成，其特征在于高分子组合物各组分及重量份为：

聚乙烯醇             20-40

多元醇               5-25

硼砂                 0-10

乙烯-丙烯酸共聚物    20-40

有机醛化合物         5-15

光敏剂               0.05-0.5

所述聚乙烯醇醇解度为85％～100％。

所述多元醇选自丙三醇、山梨醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、二甘醇或三甘醇。

所述乙烯-丙烯酸共聚物中AA的含量10％～30％。

所述有机醛化合物选自甲醛、乙醛、丙醛、丁醛或乙二醛。

所述光敏剂选自二苯甲酮、乙酰基丙酮钴、新癸酸锆、邻苯二甲酸氢铈或硬脂酸盐，硬脂酸盐如铁盐、稀土盐、铈盐等。

本发明的优点与积极效果：(1)本发明充分发挥生物降解与光降解双重作用，对于不易生物降解的乙烯-丙烯酸共聚物主要应用光降解进行处理，而对于聚乙烯醇，主要进行生物降解。通过双重降解处理，达到消除“白色”污染，保护环境的作用。(2)本发明添加乙烯-丙烯酸共聚物，可改善降解塑料的耐水性能及强度。(3)本发明工艺简单，降解效果明显，易于工业化生产。

具体实施方式