一种可降解的塑料花盆及其制备方法

技术领域

本发明属于塑料技术领域，涉及一种可降解的塑料及其制备方法。

背景技术

随着社会的快速发展、人民生活水平的不断提高，各种花卉越来越受人们的欢迎；而且随着城市化进程加快以及商业活动的需要，大量盆栽鲜花用于城市绿化美观。这些花盆大多采用不可降解黑色塑料花盆，在丢弃之后，经过多达十年的填埋也难以降解，极大危害环境，各大节日时，街头都会摆放大量鲜花，以示庆贺，花盆的需求量极大，因此开发可降解塑料花盆很有必要，使得花盆遗弃后可自行降解，不会对环境产生污染，还可作为肥料滋养土壤。

同时，我国是农业大国，伴随着粮食的生产，大量秸秆、葵花油饼粕、花生壳等副产物会随着产出，这些副产物通常只能废弃处理，经常会将其进行焚烧，然而随之产生的大量的烟雾中含有大量有害气体和悬浮颗粒，导致空气质量下降，危害人民身体健康，严重时烟雾会阻碍交通，导致事故频发，如能将将这些废弃的副产物加以利用，不仅能带来经济效益，也能避免环境污染。另外，我国是一个白酒酿造大国，白酒酒糟是酿酒业的副产物，据统计，我国年产白酒酒糟达 2100万吨，量大而集中，如果不及时加以处理，就会腐败变质，不仅造成资源的浪费，还会严重污染周围环境，因此，酒糟的综合利用对我国的资源开发和环境保护也具有十分重要的意义。

目前，国内针对可堆肥降解塑料的相关标准的具体要求项包括生物降解性能和崩解性能；美国可堆肥降解塑料的相关标准的具体要求项包括生物降解性能、崩解性能以及生态毒理性能；日本、澳大利亚、欧盟则在这三者的基础上还再加上了化学物质的限制。市面上出现的可降解花盆主要有三大类，第一类为采用废弃秸秆如麦秆、玉米秸秆、棉花杆等为主要原料，再结合各种助剂制得；第二类为采用木塑复合材料，如聚乙烯等树脂与木屑、麦秆等加工制得；第三类为采用葵花油饼粕、大豆油饼粕、花生油饼粕等榨油废弃物为主要原料，再结合各种助剂制得。然而以上三类方法制得的可降解塑料花盆虽能达到国内可堆肥降解相关标准，但由于原材料和助剂特性及配比等问题，不能达到欧盟可堆肥降解塑料标准，不便于相关企业产品走向国际化市场。

发明内容

为解决背景技术中的所述问题，本发明提出了一种可降解的塑料花盆及其制备方法，所制得的塑料花盆可达到欧盟可堆肥降解塑料的相关标准。

一种可降解的塑料花盆，包括按质量份计的如下原料制成：胶粘剂100份，植物纤维粉30-50份，填充剂30-50份，柠檬酸三乙酯10- 20份，钛酸酯偶联剂0.2-0.4份；所述的胶粘剂为聚乳酸、氧化淀粉、聚乙烯醇、聚己内酯中的至少一种；所述的植物纤维粉为葵花秸杆、葵花油饼粕、酒糟、花生壳、麦麸、玉米淀粉中的至少一种植物纤维干燥粉碎制得。

所述的胶粘剂为质量比1:1的聚乙烯醇和聚己内酯。

所述的植物纤维粉为质量比1:1的葵花油饼粕和玉米淀粉的植物纤维干燥粉碎制得。

所述的植物纤维粉为50份。

所述的钛酸酯偶联剂为异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酷氧基) 钛酸酯或异丙基三(二辛基焦磷酸酷氧基)钛酸酯。

进一步地，所述的填充剂为轻质碳酸钙、碳酸钙、重质碳酸钙中的至少一种。

本发明优选的技术方案为：质量比1：1的聚乙烯醇和聚己内酯 100重量份作为混合胶粘剂，质量比1:1的葵花油饼粕和玉米淀粉50 重量份作为混合植物纤维粉，柠檬酸三乙酯20重量份，填充剂30重量份，钛酸酯偶联剂0.2-0.4重量份。

一种可降解的塑料花盆的制备方法，包括以下步骤：

(1)将植物纤维置于60-80℃下干燥18-30h，再粉碎至50-100 目，再置于50-70℃干燥1.5-3h，得到植物纤维粉；

(2)将植物纤维粉、胶粘剂、柠檬酸三乙酯、填充剂和钛酸酯偶联剂投入高速混合机中，以2000-4000rpm的转速混合6-10min，使其分散均匀，得到混合物；

(3)将混合物用双螺杆挤出机在160-200℃下以100-140r/s的速度挤出造粒得到塑料粒子；

(4)将塑料粒子用注塑机注射成型得到可生物降解的塑料花盆。

本发明与现有技术相比，采用植物纤维粉与胶粘剂以及其它塑料助剂共混制备可降解复合材料的塑料粒子，采用注塑成型制备塑料花盆，加工简单，生产效率极高。采用的胶粘剂和植物纤维粉均为可生物降解的材料；采用的植物纤维粉原材料中葵花秸杆纤维强度高，为花盆结构提供支撑；葵花油饼粕和玉米淀粉粘度高，可以起到粘结剂的作用，可以减少胶粘剂的添加量，控制成本；酒糟可以加速花盆降解，进一步缩短花盆降解时间；花生壳、麦麸在花盆埋入土中后，会快速吸收土壤中的水分并膨胀，使花盆结构疏松，加快降解速度。本发明在组分中加入的胶粘剂在花盆中起到粘结原料和助剂的作用，而且胶粘剂本身是可降解材料，环保无污染。本发明在组分中加入填充剂如碳酸钙，可提高花盆的强度，避免在运输过程中破碎。本发明在组分中加入钛酸酯偶联剂，可以使碳酸钙均匀的分散在原料中，提高塑料的热稳定性，改善塑料的机械性能和加工性能，加强了材料间结合力，减少胶粘剂的使用，增加花盆的光泽度。本发明在组分中加入柠檬酸三乙酯作为胶粘剂的增塑剂，用它增塑的塑料具有良好的耐油性、耐光性和抗霉性，从而提高花盆的可塑性，有利于个性化花盆产业的发展。

本发明所制备的塑料花盆在生物降解性能测试中，在180天内有机碳降解率可达到90％以上，崩解性能测试中，有机物干重剩余率不超过10％，生态毒理性能测试中，塑料花盆堆肥后的实验中，植物的发芽率达到90％以上，植物生物质量均为优，均为空白堆肥实验植物种植出芽率与植物生物质量的90％以上，化学物质限制测试中，标准中各种限制的化学物质均未检出，测试结果表面所制备的塑料花盘的生物降解性能、崩解性能、生态毒理性能、化学物质限制均符合相关标准要求，符合欧盟可堆肥降解塑料的相关标准。特别是当可降解塑料花盆采用质量比1:1的聚乙烯醇和聚己内酯作为混合胶粘剂，采用质量比1:1的葵花油饼粕和玉米淀粉干燥粉碎制得的植物纤维粉50 重量份作为混合植物纤维粉，采用柠檬酸三乙酯重量20份，填充剂30重量份时，所制得的塑料花盆在生物降解性能测试中，在180天内有机碳降解率可达到96％，崩解性能测试中，有机物干重剩余率可达到2％，生态毒理性能测试中，塑料花盆堆肥后的实验中，植物的发芽率达到95％，其堆肥降解的综合性能最佳。

本发明所制备的塑料花盆加工简单，生产效率高，经济可行，并且可生物降解并变成肥料，作为堆肥的原料，实现了废弃物的资源化利用，避免了传统塑料花盆对环境的破坏，环境友好，具有很大的产业化应用前景。

具体实施方式

下面结合具体实施例详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅做举例而已，同时通过说明，将更加清楚地理解本发明的优点。本领域的普通的技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。实施例中其他未详细说明的部分均为现有技术。

必须说明，所述的钛酸酯偶联剂，异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酷氧基)钛酸酯即为NDZ101，或异丙基三(二辛基焦磷酸酷氧基) 钛酸酯即为NDZ201。

实施例1

采用以下质量份的原料生产可降解塑料花盆：聚乳酸100份，葵花秸秆粉30份，柠檬酸三乙酯10份，碳酸钙30份，钛酸酯偶联剂 NDZ101 0.2份。

生产步骤如下：

(1)将葵花秸秆切成3厘米小段置于60℃下干燥18h，再粉碎至50目，再置于50℃烘1.5h，得到葵花秸秆粉；

(2)将葵花秸秆粉、聚乳酸、柠檬酸三乙酯、碳酸钙和钛酸酯偶联剂NDZ101投入高速混合机中，以2000rpm的转速混合6min，使其分散均匀，得到混合物；

(3)将混合物用双螺杆挤出机在160℃下以100r/s的速度挤出造粒，得到塑料粒子；

(4)将塑料粒子用注塑机注射成型得到可生物降解的塑料花盆。

实施例2

采用以下质量份的原料生产可降解塑料花盆：氧化淀粉100份，葵花油饼粕粉35份，柠檬酸三乙酯11份，碳酸钙35份，钛酸酯偶联剂NDZ101 0.3份。

生产步骤如下：

(1)将葵花油饼粕置于65℃下干燥19h，再粉碎至55目，再置于55℃烘1.6h，得到葵花油饼粕粉；

(2)将葵花油饼粕粉、氧化淀粉、柠檬酸三乙酯、碳酸钙和钛酸酯偶联剂NDZ101投入高速混合机中，以2100rpm的转速混合7min，使其分散均匀，得到混合物；

(3)将混合物用双螺杆挤出机在170℃下以110r/s的速度挤出造粒，得到塑料粒子；

(4)将塑料粒子用注塑机注射成型得到可生物降解的塑料花盆。

实施例3

采用以下质量份的原料生产可降解塑料花盆：聚乙烯醇100份，酒糟40份，柠檬酸三乙酯12份，重质碳酸钙30份，钛酸酯偶联剂 NDZ101 0.3份。

生产步骤如下：

(1)将酒糟置于70℃下干燥20h，再粉碎至60目，再置于60℃烘1.7h，得到酒糟粉；

(2)将酒糟粉、聚乙烯醇、柠檬酸三乙酯、碳酸钙和钛酸酯偶联剂NDZ101作为原料投入高速混合机中，以2500rpm的转速混合 8min，使其分散均匀，得到混合物；

(3)将混合物用双螺杆挤出机在180℃下以120r/s的速度挤出造粒，得到塑料粒子；

(4)将塑料粒子用注塑机注射成型得到可生物降解的塑料花盆。

实施例4

采用以下质量份的原料生产可降解塑料花盆：聚己内酯100份，花生壳45份，柠檬酸三乙酯13份，轻质碳酸钙45份，钛酸酯偶联剂NDZ201 0.3份。

生产步骤如下：

(1)将花生壳置于75℃下干燥21h，再粉碎至65目，再置于 65℃烘1.8h，得到花生壳粉；

(2)将花生壳粉、聚己内酯、柠檬酸三乙酯、碳酸钙和钛酸酯偶联剂NDZ201作为原料投入高速混合机中，以3000rpm的转速混合9min，使其分散均匀，得到混合物；

(3)将混合物用双螺杆挤出机在190℃下以130r/s的速度挤出造粒，得到塑料粒子；

(4)将塑料粒子用注塑机注射成型得到可生物降解的塑料花盆。

实施例5

采用以下质量份的原料生产可降解塑料花盆：质量比1：1的聚乳酸和氧化淀粉100份，麦麸50份，柠檬酸三乙酯14份，轻质碳酸钙35份，钛酸酯偶联剂NDZ201 0.2份。

生产步骤如下：

(1)将麦麸置于80℃下干燥22h，再粉碎至75目，再置于60℃烘2h，得到酒糟粉；

(2)将麦麸粉、混合胶粘剂、柠檬酸三乙酯、碳酸钙和钛酸酯偶联剂NDZ201作为原料投入高速混合机中，以3500rpm的转速混合8min，使其分散均匀，得到混合物；

(3)将混合物用双螺杆挤出机在195℃下以120r/s的速度挤出造粒，得到塑料粒子；

(4)将塑料粒子用注塑机注射成型得到可生物降解的塑料花盆。

实施例6

采用以下质量份的原料生产可降解塑料花盆：质量比1：1的聚乳酸和聚乙烯醇100份作为混合胶粘剂，玉米淀粉45份，柠檬酸三乙酯15份，轻质碳酸钙30份，钛酸酯偶联剂NDZ201 0.3份。

生产步骤如下：

(1)将玉米淀粉置于75℃下干燥25h，再粉碎至85目，再置于 55℃烘2.5h，得到玉米淀粉；

(2)将玉米淀粉、混合胶粘剂、柠檬酸三乙酯、碳酸钙和钛酸酯偶联剂NDZ201作为原料投入高速混合机中，以3700rpm的转速混合7min，使其分散均匀，得到混合物；

(3)将混合物用双螺杆挤出机在180℃下以110r/s的速度挤出造粒，得到塑料粒子；

(4)将塑料粒子用注塑机注射成型得到可生物降解的塑料花盆。

实施例7

采用以下质量份的原料生产可降解塑料花盆：质量比1：1的聚乳酸和聚己内酯100份作为混合胶粘剂，质量比1：1的葵花秸杆和葵花油饼粕40份作为混合植物纤维，柠檬酸三乙酯16份，重质碳酸钙50份，钛酸酯偶联剂NDZ201 0.4份。

生产步骤如下：

(1)将混合植物纤维置于80℃下干燥30h，再粉碎至100目，再置于70℃烘3h，得到混合植物纤维粉；

(2)将混合植物纤维粉、混合胶粘剂、柠檬酸三乙酯、碳酸钙和钛酸酯偶联剂NDZ201作为原料投入高速混合机中，以4000rpm的转速混合10min，使其分散均匀，得到混合物；

(3)将混合物用双螺杆挤出机在200℃下以140r/s的速度挤出造粒，得到塑料粒子；

(4)将塑料粒子用注塑机注射成型得到可生物降解的塑料花盆。

实施例8

采用以下质量份的原料生产可降解塑料花盆：质量比1：1的氧化淀粉和聚乙烯醇100份作为混合胶粘剂，质量比1：1的酒糟和花生壳35份作为混合植物纤维，柠檬酸三乙酯17份，质量比1：1的轻质碳酸钙和重质碳酸钙45份，钛酸酯偶联剂NDZ101 0.3份。

生产步骤如下：

(1)将混合植物纤维置于75℃下干燥23h，再粉碎至70目，再置于65℃烘1.9h，得到混合植物纤维粉；

(2)将混合植物纤维粉、混合胶粘剂、柠檬酸三乙酯、混合填充剂和钛酸酯偶联剂NDZ101作为原料投入高速混合机中，以 2600rpm的转速混合9min，使其分散均匀，得到混合植物纤维粉/混合胶粘剂混合物；

(3)将混合植物纤维粉/混合胶粘剂混合物用双螺杆挤出机在 185℃下以135r/s的速度挤出造粒，得到塑料粒子；

(4)将塑料粒子用注塑机注射成型得到可生物降解的塑料花盆。

实施例9

采用以下质量份的原料生产可降解塑料花盆：质量比1：1的氧化淀粉和聚己内酯100份作为混合胶粘剂，质量比1：1的麦麸和玉米淀粉45份作为混合植物纤维，柠檬酸三乙酯15份，质量比1：1 的碳酸钙和轻质碳酸钙30份作为混合填充剂，钛酸酯偶联剂NDZ1010.2份。

生产步骤如下：

(1)将混合植物纤维置于70℃下干燥24h，再粉碎至80目，再置于60℃烘2.3h，得到混合植物纤维粉；

(2)将混合植物纤维粉、混合胶粘剂、柠檬酸三乙酯、混合填充剂和钛酸酯偶联剂NDZ101作为原料投入高速混合机中，以 3400rpm的转速混合8min，使其分散均匀，得到混合物；

(3)将混合物用双螺杆挤出机在175℃下以125r/s的速度挤出造粒，得到塑料粒子；

(4)将塑料粒子用注塑机注射成型得到可生物降解的塑料花盆。

实施例10

采用以下质量份的原料生产可降解塑料花盆：质量比1:1的聚乙烯醇和聚己内酯100份作为混合胶粘剂，质量比1:1的葵花油饼粕和玉米淀粉50份作为混合植物纤维，柠檬酸三乙酯20份，质量比1： 1的碳酸钙和重质碳酸钙30份作为混合填充剂，钛酸酯偶联剂NDZ101 0.3份。

生产步骤如下：

(1)将混合植物纤维置于75℃下干燥25h，再粉碎至85目，再置于55℃烘2.5h，得到混合植物纤维粉；

(2)将混合植物纤维粉、混合胶粘剂、柠檬酸三乙酯、混合填充剂和钛酸酯偶联剂NDZ101作为原料投入高速混合机中，以 3700rpm的转速混合7min，使其分散均匀，得到混合物；

(3)将混合物用双螺杆挤出机在180℃下以110r/s的速度挤出造粒，得到塑料粒子；

(4)将塑料粒子用注塑机注射成型得到可生物降解的塑料花盆。

将实施例1-10得到的10个塑料花盆样品分别进行欧盟可堆肥降解塑料的相关标准测试，测试方法如下：

生物降解性能测试：通过堆肥实验测定放出的CO

崩解性能测试：将本发明制备的可降解塑料花盆在受控堆肥实验中进行84天后，使用孔径2mm的筛子将堆肥筛选，有机物干重剩余不超过10％则认为该产品达到标准要求。

生态毒理性能测试：依照OECD 208进行测试，将可降解塑料花盆实验样品堆肥后，将特选植物种植在堆肥后的材料中，观察出芽率与植物生物质量，并设置空白堆肥实验进行对比，实验样品堆肥的植物种植出芽率与植物生物质量相对于空白堆肥实验需达到90％以上。

化学物质限制测试：依照EN 13432标准进行测试，将本发明的可降解塑料花盆进行堆肥实验，并对堆肥后材料进行元素分析，确定堆肥后材料的元素含量是否符合标准。

经过以上方法的测试，生物降解性能、崩解性能和生态毒理性能的测试结果见表1，化学物质限制的测试结果见表2。

由表中结果可知，生物降解性能测试中，当实验周期为180天时，所有实施例的塑料花盆的降解率均达到了90％以上，特别是实施例 10的塑料花盆的降解率达到了95.7％；崩解性能测试中，所有实施例的塑料花盆的有机物干重剩余率均不超过10％，特别是实施例10的塑料花盆的有机物干重剩余率达到了6.3％；生态毒理性能测试中，空白堆肥实验中，植物的发芽率为98％，植物生物质量为优，实施例的塑料花盆堆肥后的实验中，植物的发芽率达到90％以上，植物生物质量均为优，均为空白堆肥实验植物种植出芽率与植物生物质量的90％以上，特别是实施例10的塑料花盆堆肥后的实验中，植物的发芽率达到了95.％；化学物质限制测试中，标准中的化学物质均未检测出。可知本发明的可降解塑料花盆均符合欧盟可堆肥降解塑料的相关标准。

表1性能测试结果

表2化学物质测试结果

备注：ND.表示Not Detected，未检测出。

以上结合具体实施例详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。