一种高强度易降解改性聚乙烯薄膜及其制备方法技术

一种高强度易降解改性聚乙烯薄膜及其制备方法，属于易降解改性聚乙烯薄膜技术领域。本发明专利技术配方包括聚乙烯、超高分子量聚乙烯、玻璃纤维、亲水改性聚脲包覆的纳米氧化铜模拟酶、磷酸八钙、纳米氧化锌、N，N‑亚甲基双丙烯酰胺、三乙烯四胺、环氧基硅烷偶联剂、聚乙烯基醚、没食子酸丙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝辛烯乙烯共聚物、马来酸酐、聚乳酸、羧甲基淀粉、柠檬酸、双(3,4‑二甲基苯亚甲基)山梨醇、甘油和增塑剂；通过对聚乙烯、纳米粉体进行绿色低能耗的相容性、亲水性、增强增韧、光催化和热氧化促进改性，通过一步冷磨改性和多次熔融共挤进一步改性的技术手段，制备改性聚乙烯，所得改性聚乙烯具有同步增强的力学性能和良好的降解性能，工艺简单、成本低廉、易于工业化生产。

A High Strength Degradable Modified Polyethylene Film and Its Preparation Method

The invention relates to a high strength degradable modified polyethylene film and a preparation method thereof, belonging to the technical field of degradable modified polyethylene film. The formulation of the invention includes polyethylene, ultra-high molecular weight polyethylene, glass fiber, nano-copper oxide mimetic enzyme coated with hydrophilic modified polyurea, octacalcium phosphate, nano-zinc oxide, N, N, N methylene bisacrylamide, triethylenetetramine, epoxy silane coupling agent, polyvinyl ether, propyl gallate, glycidyl methacrylate grafted octene copolymer, maleic acid. Acidic anhydride, polylactic acid, carboxymethyl starch, citric acid, bis (3,4-dimethylphenylene methylene) sorbitol, glycerol and plasticizer; Modified polyethylene (PE) and nano-powders were prepared by one-step cold milling modification and Multi-melt co-extrusion through green low energy compatibility, hydrophilicity, toughening, photocatalysis and thermal oxidation. The modified polyethylene has the advantages of synchronously reinforcing mechanical properties and good degradation performance, simple process, low cost and easy industrial production.

【技术实现步骤摘要】
一种高强度易降解改性聚乙烯薄膜及其制备方法
本专利技术涉及一种高强度易降解改性聚乙烯薄膜及其制备方法，属于易降解改性聚乙烯薄膜

技术介绍
塑料包括由碳、氢、氧组成的合成和半合成的高分子，因其易得、高强度、轻质、韧性而广为使用，由此产生的废弃物的量也非常巨大。塑料的随意废弃导致了严重的水源和土壤污染。其中聚乙烯广泛用于制作塑料袋、牛奶容器、饮料瓶、食品包装膜、玩具和灌溉水管等，为最常见的固体废弃物，约占总塑料袋产量的60%。聚乙烯由于其分子量大、且疏水和无生物可降解的官能团，不易降解，可在自然环境中稳定存在相当长的时间。因此，无限制地随意废弃会导致严重的环境污染。回收是一种解决塑料废弃物污染环境的方法，目前，塑料回收中的主要问题是难以和其他可降解的固体废弃物分离，其次是回收产品性能达不到要求，应用范围有限，导致回收产生的经济效益不明显；焚烧处理则会导致严重的环境问题。目前由天然可降解高分子材料生产的塑料，存在的问题为成本高、强度不够，因此开发低成本、力学性能和降解性能均衡的新型塑料产品，是解决塑料污染的最好的办法。一般而言，可降解的高分子结构中要有含氧官能团，以利于微生物的消化降解；其次，要具有一定的亲水性、热敏感度和合理的结构孔隙度，以利于水蒸气、氧气和光的进入，从而易于引发亲水降解、热降解、光催化降解和氧化降解，使高分子结构降解为大量含氧、亲水的小分子片段，从而形成适宜微生物生长的微环境，通过微生物的消化作用，完全转化成二氧化碳和水。固相力化学反应，是利用机械能诱发材料组织、结构和性能的变化继而发生化学反应来制备新材料或对材料进行表面改性处理的一种技术。固相力化学反应，无溶剂、清洁无污染、低能高效。利用固相应力场的作用，可以诱导引发常规化学方法难以或无法进行的化学反应，制备一般化学方法和加工手段不能得到的具有特殊性能的材料。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述不足之处，提供一种高强度易降解改性聚乙烯薄膜及其制备方法，其对聚乙烯、纳米粉体进行绿色低能耗的相容性、亲水性、增强增韧、光催化和热氧化促进改性，通过一步冷磨改性和多次熔融共挤进一步改性的技术手段，使得改性聚乙烯具有同步增强的力学性能和良好的降解性能。本专利技术的技术方案，一种高强度易降解改性聚乙烯薄膜及其制备方法，可通过以下技术方案实现：以聚乙烯为高分子基体，通过添加少量超高分子量聚乙烯和玻璃纤维，提高强度；添加亲水改性聚脲包覆的纳米氧化铜模拟酶和磷酸八钙进行多孔改性和提供生物酶降解活性及微生物营养促进作用；纳米氧化锌填料起增强改性作用和可见光降解促进作用；N，N-亚甲基双丙烯酰胺、三乙烯四胺和环氧基硅烷偶联剂共同起到适度的网状交联亲水改性的作用，同时氨基和环氧基可提高热氧化降解性；聚乙烯基醚和没食子酸丙酯起反应性光解促进剂的作用；甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝辛烯乙烯共聚物和马来酸酐接枝聚乳酸起交联增韧剂和应力释放剂的作用；羧甲基淀粉和柠檬酸提供路易斯酸催化作用和生物降解性；乙酰柠檬酸三正丁酯和新戊基多元醇多元酯混合物作为增塑剂；双(3,4-二甲基苯亚甲基)山梨醇和甘油作为增透增柔改性调理剂，通过一步冷磨改性和多次熔融共挤进一步改性的技术手段，制得高强度易降解改性聚乙烯薄膜，具有同步增强的力学性能、外观性能和良好的降解性能。一种高强度易降解改性聚乙烯薄膜，其特征在于按质量比计配方如下：双(3,4-二甲基苯亚甲基)山梨醇︰甘油︰聚乙烯︰超高分子量聚乙烯︰玻璃纤维︰亲水改性聚脲包覆的纳米氧化铜模拟酶︰磷酸八钙︰纳米氧化锌︰N，N-亚甲基双丙烯酰胺︰三乙烯四胺︰环氧基硅烷偶联剂︰聚乙烯基醚︰没食子酸丙酯︰甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝辛烯乙烯共聚物︰马来酸酐︰聚乳酸︰羧甲基淀粉︰柠檬酸︰增塑剂比例为0.002～0.005︰0.02～0.08︰10～30︰1～2︰1～5︰0.02～0.05︰1︰1～2︰0.1～0.5︰0.1～0.5︰0.1～0.5︰0.2～0.5︰0.002～0.008︰1～3︰1～2︰1～5︰1～3︰2～5︰1～3；进一步地，所述聚乙烯为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯或线性低密度聚乙烯；进一步地，所述环氧基硅烷偶联剂为KH-560，即γ-（2,3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷；进一步地，所述增塑剂为乙酰柠檬酸三正丁酯︰新戊基多元醇酯质量比为1︰1的混合物；所述高强度易降解改性聚乙烯薄膜的制备方法，步骤如下：（1）纳米氧化铜模拟酶的制备：按硝酸铜︰水︰柠檬酸钠的摩尔比为1︰10～15︰1进行配比，先将硝酸铜和水配成溶液，再将所需摩尔量的柠檬酸钠的饱和溶液边搅拌边滴加至所述硝酸铜溶液中，滴加完毕后得络合盐溶液，将所述络合盐溶液置于水热反应釜中，于100～120℃反应8～12h，6000～8000r/min离心分离20～40min，水洗，真空度为5～20kPa、60～80℃真空干燥30～60min，得纳米氧化铜模拟酶；（2）亲水改性聚脲包覆的纳米氧化铜模拟酶的制备：按照甲苯-2,4-二异氰酸酯︰三乙烯四胺︰纳米氧化铜模拟酶︰水︰丙酮质量比为5～8︰1︰5～12︰3～5︰4～9比例配料，100～200r/min的条件下，25℃水浴，分别将甲苯-2,4-二异氰酸酯和三乙烯四胺慢慢滴加到纳米氧化铜模拟酶的水和丙酮的混合溶液中去，40～60min内滴加完毕，反应1h后，6000～8000r/min，离心分离20～40min，真空度为5～20kPa，40～60℃真空干燥30～60min，得亲水改性聚脲包覆的纳米氧化铜模拟酶；（3）冷磨改性聚乙烯的制备：将原料组分按质量比配料，双(3,4-二甲基苯亚甲基)山梨醇︰甘油︰聚乙烯︰超高分子量聚乙烯︰玻璃纤维︰亲水改性聚脲包覆的纳米氧化铜模拟酶︰磷酸八钙︰纳米氧化锌︰N，N-亚甲基双丙烯酰胺︰三乙烯四胺︰环氧基硅烷偶联剂︰聚乙烯基醚︰没食子酸丙酯︰甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝辛烯乙烯共聚物︰马来酸酐︰聚乳酸︰羧甲基淀粉︰柠檬酸︰增塑剂的质量比为：0.002～0.005︰0.02～0.08︰10～30︰1～2︰1～5︰0.02～0.05︰1︰1～2︰0.1～0.5︰0.1～0.5︰0.1～0.5︰0.2～0.5︰0.002～0.008︰1～3︰1～2︰1～5︰1～3︰2～5︰1～3；将除亲水改性聚脲包覆的纳米氧化铜模拟酶以外的组分在高速搅拌机中，以800～1000r/min充分混合10min，得混合料，将混合料加入到行星球磨机中，在料球比1︰2～5和1︰2的转速比下振磨混合反应30～60min后，加入亲水改性聚脲包覆的纳米氧化铜模拟酶，继续振磨30～60min，制得改性聚乙烯；（4）高强度易降解改性聚乙烯薄膜的制备：将步骤（3）所述改性聚乙烯在双螺杆挤出机中进行熔融改性，双螺杆挤出机的操作温度为150～180℃，螺杆转速60～80r/min下，熔融共混挤出，相同的操作条件下，重复熔融共混挤出2～3次，造粒，得到复合母粒；将所述复合母粒送入单螺杆挤出吹膜机，在180～200℃下热熔挤出吹塑成膜，得所述高强度易降解改性聚乙烯薄膜。进一步地，所述高强度易降解改性聚乙烯薄膜的制备方法，其中步骤（4）中双螺杆挤出机直径Φ为20mm，长径比L/D为36︰1；步骤（4）中单螺杆挤出吹膜机直径Φ为25mm，长径比L/D为28︰1。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度易降解改性聚乙烯薄膜，其特征在于按质量比计配方如下：双(3,4‑二甲基苯亚甲基)山梨醇︰甘油︰聚乙烯︰超高分子量聚乙烯︰玻璃纤维︰亲水改性聚脲包覆的纳米氧化铜模拟酶︰磷酸八钙︰纳米氧化锌︰N，N‑亚甲基双丙烯酰胺︰三乙烯四胺︰环氧基硅烷偶联剂︰聚乙烯基醚︰没食子酸丙酯︰甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝辛烯乙烯共聚物︰马来酸酐︰聚乳酸︰羧甲基淀粉︰柠檬酸︰增塑剂比例为0.002～0.005︰0.02～0.08︰10～30︰1～2︰1～5︰0.02～0.05︰1︰1～2︰0.1～0.5︰0.1～0.5︰0.1～0.5︰0.2～0.5︰0.002～0.008︰1～3︰1～2︰1～5︰1～3︰2～5︰1～3。

【技术特征摘要】
2018.02.05 CN 20181010906431.一种高强度易降解改性聚乙烯薄膜，其特征在于按质量比计配方如下：双(3,4-二甲基苯亚甲基)山梨醇︰甘油︰聚乙烯︰超高分子量聚乙烯︰玻璃纤维︰亲水改性聚脲包覆的纳米氧化铜模拟酶︰磷酸八钙︰纳米氧化锌︰N，N-亚甲基双丙烯酰胺︰三乙烯四胺︰环氧基硅烷偶联剂︰聚乙烯基醚︰没食子酸丙酯︰甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝辛烯乙烯共聚物︰马来酸酐︰聚乳酸︰羧甲基淀粉︰柠檬酸︰增塑剂比例为0.002～0.005︰0.02～0.08︰10～30︰1～2︰1～5︰0.02～0.05︰1︰1～2︰0.1～0.5︰0.1～0.5︰0.1～0.5︰0.2～0.5︰0.002～0.008︰1～3︰1～2︰1～5︰1～3︰2～5︰1～3。2.根据权利要求1所述高强度易降解改性聚乙烯薄膜，其特征在于：所述聚乙烯为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯或线性低密度聚乙烯。3.根据权利要求1所述高强度易降解改性聚乙烯薄膜，其特征在于：所述环氧基硅烷偶联剂为KH-560，即γ-（2,3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷。4.根据权利要求1所述高强度易降解改性聚乙烯薄膜，其特征在于：所述增塑剂为乙酰柠檬酸三正丁酯︰新戊基多元醇酯质量比为1︰1的混合物。5.权利要求1-4之一所述高强度易降解改性聚乙烯薄膜的制备方法，其特征在于步骤如下：（1）纳米氧化铜模拟酶的制备：按硝酸铜︰水︰柠檬酸钠的摩尔比为1︰10～15︰1进行配比，先将硝酸铜和水配成溶液，再将所需摩尔量的柠檬酸钠的饱和溶液边搅拌边滴加至所述硝酸铜溶液中，滴加完毕后得络合盐溶液，将所述络合盐溶液置于水热反应釜中，于100～120℃反应8～12h，6000～8000r/min离心分离20～40min，水洗，真空度为5～20kPa、60～80℃真空干燥30～60min，得纳米氧化铜模拟酶；（2）亲水改性聚脲包覆的纳米氧化铜模拟酶的制备：按照甲苯-2,4-二异氰酸酯︰三乙烯四胺︰纳米氧化铜模拟酶︰水︰丙酮质量比为5～8︰1︰5～12︰3～5︰4～9比例配料，100～2...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾文秀，邹路易，孙余凭，方波，何志毅，周小兰，滕跃，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32