【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及全生物降解膜。更具体地，涉及一种生物质填充的快速降解垃圾袋及其制备方法。
技术介绍
1、生物降解塑料是解决塑料污染的重要方案之一，然而现今降解原料不仅大部分都是石油基的，价格过高，而且降解速度也不足够快，这些都影响了生物降解塑料的推广应用，因此研发低成本，快速降解的一次性包装膜袋(如厨余垃圾袋)迫在眉睫。
2、为了寻找可快速降解材料，将可生物降解聚合物与可快速降解的填料(如淀粉)共混是一种简单且低成本的方法。例如cn116731491a公开的一种快速降解的环保塑料及其制备方法，其采用淀粉和聚乳酸复合作为基材，并用蛭石作为促进两种材料亲和性的助剂。由于淀粉的添加，该材料在土壤中掩埋30天质量损失可达到50-55％，但还是会面临淀粉对环境湿度非常敏感进而影响力学性能的问题，这需要对淀粉改性提出更高要求，从而增加工艺难度和成本。因此，如何开发兼具使用性和快速降解性的低成本一次性包装膜袋材料仍是当前关键技术难题。
技术实现思路
1、本专利技术的一个目的在于提供一种生物质填充的快速降解垃圾袋。本专利技术提供的快速降解垃圾袋成本较低、力学性能优异，其拉伸强度＞20mpa，断裂伸长率＞250％，且当处于湿度在85rh％以上的高湿环境中(例如垃圾场)能够在7天之内崩解，90天内完全堆肥降解，降解率达到90％以上，达到快速降解的目的。
2、本专利技术的另一个目的在于提供一种制备如上所述的快速降解垃圾袋的制备方法。
3、为达到上述第一个目的，本专利技术
4、
5、其中，所述生物质快速降解剂的原料包括生物质秸秆和碳酸氢盐。
6、在本专利技术中，通过在生物质秸秆与碳酸氢盐共混影响下，使得到的快速降解垃圾袋具有成本较低、力学性能优异、降解速率快等特点。具体地，生物质快速降解剂中的生物质秸秆含有大量纤维，可以对聚合物基体进行增强，提高力学强度，而碳酸氢盐可以在高湿环境下，一方面在碳酸氢根(hco3-)水解下使水溶液呈弱碱性，催化可降解聚合物基体水解；另一方面，由于秸秆粉富含羟基和羧基，易与碳酸氢根反应生成水和二氧化碳，从而有利于在可降解聚合物基体中形成气体通路并留下微孔，促进生物质秸秆的吸水膨胀和破碎，进而使膜袋整体崩解，达到快速降解的目的。
7、进一步，所述生物质秸秆和碳酸氢盐的重量比为100：1-10；示例性地，所述生物质秸秆和碳酸氢盐的重量比可以为100：1、100：2、100：3、100：4、100：5、100：6、100：7、100：8、100：9、100：10等。
8、进一步，所述生物质秸秆中包含有纤维和多反映官能团(例如羟基和羧基)，包括但不限于芦苇秆、棉花秸秆、玉米秸秆、花生秆、小麦秆、水稻秆、树木枝叶和椰棕类材料等生物质材料中的一种或多种的超细粉末，其d90为300-800目，含水量控制在5-30％。
9、进一步，所述碳酸氢盐选自碳酸氢钾、碳酸氢钙、碳酸氢钠、碳酸氢镁中的一种或多种。
10、进一步，所述可降解聚合物包括但不限于聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯(pbat)、聚丁二酸丁二醇酯(pbs)、聚丁二酸-己二酸丁二酯(pbsa)、聚乙烯醇(pva)、聚乳酸(pla)、聚乙醇酸(pga)、聚己内酯(pcl)中的一种或多种。
11、进一步，所述快速降解助剂选自碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙、海泡石、硅藻土中的一种或多种。
12、进一步，所述表面改性剂包括但不限于油酸酰胺、芥酸酰胺、硬脂酸钙、硬膜酸锌、硬脂酸酰胺、n,n'-亚乙基双硬脂酰胺中的一种或多种。
13、进一步，所述生物质快速降解剂按照如下步骤制备得到：
14、将生物质秸秆和碳酸氢盐按比例混合均匀，得到生物质快速降解剂反应原料；
15、在搅拌下，将生物质快速降解剂反应原料加热到35-65℃，密闭搅拌器，搅拌反应2-5h，然后升温到85-90℃，打开搅拌器顶盖，继续在加热状态下搅拌，使部分水气蒸发，当搅拌器内的物料含水量达到5-10％时，停止加热和搅拌，自然冷却后得到生物质快速降解剂。
16、进一步，所述快速降解垃圾袋的拉伸强度＞20mpa，断裂伸长率＞250％，且处于湿度在85rh％以上的高湿环境中，在7天内完成崩解，90天内完全堆肥降解，降解率达到90％以上。
17、为达到上述第二个目的，本专利技术公开一种制备如上所述的快速降解垃圾袋的制备方法，包括如下步骤：
18、s1：将重量份为100份的可降解聚合物、重量份为5-20份的生物质快速降解剂、重量份为1-5份的快速降解助剂和重量份为1-2份的表面改性剂添加至搅拌器中，在室温中混合15-20min，再升温至90-120℃继续混合25-30min，得预混料；
19、s2：将预混料添加到双螺杆挤出机中，在螺杆转速为50-95rpm，125-160℃下进行熔融挤出，得到生物质快速降解膜袋专用料；
20、s3：用吹膜机对生物质快速降解膜袋专用料进行吹膜，在螺杆转速为15-30rpm，吹膜温度为155-180℃下，制备得到快速降解垃圾袋。
21、进一步，步骤s2中在双螺杆挤出机运行时，螺杆转速为75-85rpm，熔融挤出温度为140-155℃。
22、进一步，步骤s3中在吹膜机运行时，螺杆转速为20-25rpm，吹膜温度为165-175℃。
23、本专利技术的有益效果如下：
24、本专利技术公开一种快速降解垃圾袋，该快速降解垃圾袋成本较低、力学性能优异，其拉伸强度＞20mpa，断裂伸长率＞250％，且当处于湿度在85rh％以上的高湿环境中(例如垃圾场)能够在7天之内崩解，90天内完全堆肥降解，降解率达到90％以上，达到快速降解的目的。
25、本专利技术提供的快速降解垃圾袋还有5-20份的生物质快速降解剂，所述生物质快速降解剂包括生物质秸秆和碳酸氢盐，其中，生物质秸秆含有大量纤维，可以对聚合物基体进行增强，提高力学强度，碳酸氢盐可以在高湿环境下发生水解，使水溶液呈弱碱性，催化可降解聚合物基体水解，并且还可以与生物质秸秆反应生成水和二氧化碳，从而有利于在可降解聚合物基体中形成气体通路并留下微孔，促进生物质秸秆的吸水膨胀和破碎，进而使膜袋整体崩解，达到快速降解的目的。
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1.一种生物质填充的快速降解垃圾袋，其特征在于，按重量份数计，包括
2.根据权利要求1所述的快速降解垃圾袋，其特征在于，所述生物质秸秆和碳酸氢盐的重量比为100：1-10。
3.根据权利要求1所述的快速降解垃圾袋，其特征在于，所述生物质秸秆选自芦苇秆、棉花秸秆、玉米秸秆、花生秆、小麦秆、水稻秆、树木枝叶和椰棕类材料中的一种或多种的超细粉末，其D90为300-800目，含水量控制在5-30％；
4.根据权利要求1所述的快速降解垃圾袋，其特征在于，所述可降解聚合物选自聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚丁二酸-己二酸丁二酯、聚乙烯醇、聚乳酸、聚乙醇酸、聚己内酯中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的快速降解垃圾袋，其特征在于，所述快速降解助剂选自碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙、海泡石、硅藻土中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的快速降解垃圾袋，其特征在于，所述表面改性剂选自油酸酰胺、芥酸酰胺、硬脂酸钙、硬膜酸锌、硬脂酸酰胺、N,N'-亚乙基双硬脂酰胺中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的快速降解
8.根据权利要求1所述的快速降解垃圾袋，其特征在于，所述快速降解垃圾袋的拉伸强度＞20MPa，断裂伸长率＞250％，且处于湿度在85RH％以上的高湿环境中，在7天内完成崩解，90天内完全堆肥降解，降解率达到90％以上。
9.如权利要求1-8任一项所述的快速降解垃圾袋的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中在双螺杆挤出机运行时，螺杆转速为75-85rpm，熔融挤出温度为140-155℃；
...【技术特征摘要】
1.一种生物质填充的快速降解垃圾袋，其特征在于，按重量份数计，包括
2.根据权利要求1所述的快速降解垃圾袋，其特征在于，所述生物质秸秆和碳酸氢盐的重量比为100：1-10。
3.根据权利要求1所述的快速降解垃圾袋，其特征在于，所述生物质秸秆选自芦苇秆、棉花秸秆、玉米秸秆、花生秆、小麦秆、水稻秆、树木枝叶和椰棕类材料中的一种或多种的超细粉末，其d90为300-800目，含水量控制在5-30％；
4.根据权利要求1所述的快速降解垃圾袋，其特征在于，所述可降解聚合物选自聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚丁二酸-己二酸丁二酯、聚乙烯醇、聚乳酸、聚乙醇酸、聚己内酯中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的快速降解垃圾袋，其特征在于，所述快速降解助剂选自碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙、海泡石、硅藻土中的一种或多种。...
【专利技术属性】
技术研发人员：甄志超，季君晖，王格侠，黄丹，王萍丽，卢波，赵阳，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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