本發明涉及一種生物降解添加劑，其能夠賦予難以生物降解的塑料包裝材料以良好的生物降解性能，本發明還涉及采用該添加劑制備而成的食品包裝用塑料制品，特別是添加該生物降解添加劑制備而成的聚乙烯薄膜材料。
背景技術：
：塑料制品因價廉物美，經久耐用且抗菌性能好，廣泛用于食品包裝領域。然而，隨著以塑料方便袋、塑料薄膜等塑料制品的廣泛使用，“白色污染”問題也日益凸顯。這是由于塑料制品的內在壽命(從制得成品到完全自然分解)遠遠長于其使用壽命。塑料內在的耐久性，導致如不對其進行處理則長久存在于自然界并越積越多。目前解決這一問題的方法主要有深埋和焚燒等。深埋占用耕地，污染地下水原，改變土壤結構，影響植物正常生長，且成本較高；焚燒是目前使用最為廣泛的白色污染治理方法，速度快，成本低，但顯著缺點是帶來了額外的大氣污染。已經提出了可生物降解塑料的技術方案，由于可生物降解塑料能夠在自然條件如紫外線、雨水等的影響下自然降解，且降解之后不產生污染物，因此能夠從根本上解決這一問題。目前已開發的可生物降解塑料有聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚己內酯、聚乙烯醇、聚-β-羥基丁酸酯、聚羥基烷酸酯、脂肪族芳香族共聚物等。雖然生物可降解塑料具有降解后體積減小，不用焚燒，可制成堆肥回歸自然。但是，可生物降解塑料的成本偏高，物理力學性能差，抗菌性能差，導致難以在食品包裝領域中大范圍推廣。鑒于此，提出了以下課題：如何使普通塑料的內在壽命和使用壽命有效地結合起來，即，使不能降解的塑料在使用時各項性能指標符合要求，在使用壽命結束之后能夠迅速分解，以避免白色污染的出現。技術實現要素：針對上述問題，本發明的目的是提供一種能夠賦予傳統的塑料制品生物降解性能的生物降解添加劑、制備該生物降解添加劑的方法、添加該生物降解添加劑制備而成的塑料制品，特別是適用于食品行業的聚乙烯薄膜。為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：根據本發明的一個具體實施方式，提供了一種生物降解添加劑，其由低密度聚乙烯、超細鐵粉、硅烷偶聯劑和鈦酸酯偶聯劑組成，各組分的配比如下：超細鐵粉5～10質量％、硅烷偶聯劑0.01～0.20質量％、鈦酸偶聯劑0.02～0.40質量％，余量為低密度聚乙烯。根據本發明的一個實施例的生物降解添加劑，其中，所述超細鐵粉粒徑為5微米以下，用量為8質量％。根據本發明的一個實施例的生物降解添加劑，其中，所述硅烷偶聯劑為乙烯基三乙氧基硅烷。根據本發明的一個實施例的生物降解添加劑，其中，所述鈦酸偶聯劑為異丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)鈦酸酯。根據本發明的一個具體實施方式，提供了一種制備上述的生物降解添加劑的方法，包含以下步驟：步驟一：按比例稱量各組分，然后用硅烷偶聯劑和鈦酸偶聯劑對所述超細鐵粉進行表面處理；步驟二：將在所述步驟一中所得的所述超細鐵粉和聚乙烯放入高速混料設備攪拌混合，制得混合均勻的物料；步驟三：將通過所述步驟二獲得的物料加入雙螺桿造粒機內造粒。根據本發明的一個實施例，提供了一種制備上述生物降解添加劑的方法，其中，在所述步驟二中，所述高速混料設備的轉速為500rpm，溫度為60℃，混合時間為10分鐘。根據本發明的一個實施例，提供了一種制備上述生物降解添加劑的方法，其中，在所述步驟三中，所述雙螺桿造粒機的長徑比為40，將其二區溫度設定為最高溫度，即180℃并保持設定的溫度，將一區溫度設為比二區溫度低10℃，將三區、四區溫度設為與二區相同，從五區開始直至機頭以梯度逐漸降低，保持機頭溫度為恒定溫度(130～150℃范圍內)。根據本發明的一個具體實施方式，提供了一種食品包裝材料，其包含上述生物降解添加劑1～3質量％。根據本發明的一個具體實施方式，提供了一種聚乙烯薄膜，其包含上述的生物降解添加劑1～3質量％。本發明的生物降解添加劑能夠賦予各種塑料制品以生物降解性能，即，添加本發明的生物降解添加劑之后，不能降解的常規塑料在使用時各項性能指標符合要求，在使用壽命結束之后能夠迅速分解，從而避免了白色污染的出現。采用該生物降解添加劑制備而成的食品包裝用塑料制品例如聚乙烯薄膜符合國家對食品行業的要求，能夠用于食品包裝。具體實施方式為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，下面結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。生物降解添加劑的制備本發明的生物降解添加劑由以下原料制備：粒徑5微米以下的超細鐵粉5～10質量％(優選8質量％)、硅烷偶聯劑0.01～0.20質量％、鈦酸偶聯劑0.02～0.40質量％，余量為低密度聚乙烯。在一個進一步的實施例中，所述硅烷偶聯劑為乙烯基三乙氧基硅烷，所述鈦酸偶聯劑為異丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)鈦酸酯，所述低密度聚乙烯采用熔點較低的低密度聚乙烯，其用量為91.4～92.97質量％。本發明的生物降解添加劑由以下步驟制備而成：步驟一：稱取上述質量百分數的各成分，并用硅烷偶聯劑和鈦酸偶聯劑對超細鐵粉進行表面處理；步驟二：將經步驟一的表面處理之后的超細鐵粉和聚乙烯放入高速混料設備中進行攪拌混合，其中，將高速混料設備的轉速設為500rpm，溫度設為60℃，混合時間設為10分鐘；步驟三：將通過步驟二獲得的均勻混合后的物料加入雙螺桿造粒機內，制成和聚乙烯塑料粒子具有相同顆粒大小的粒子，即，制成生物降解添加劑。其中雙螺桿造粒機的長徑比為40，雙螺桿造粒機的溫度控制非常重要，設定二區溫度是最高溫度(180℃)，保持設定的溫度，使一區比二區溫度低10℃左右，使三區、四區溫度與二區基本相同，從五區開始直至機頭按梯度逐漸降低，保持機頭溫度為恒定溫度(130～150℃)。實施例1表1：生物降解添加劑1的組成組分含量(質量％)超細鐵粉8硅烷偶聯劑0.01鈦酸偶聯劑0.2低密度聚乙烯91.79首先采用表1中的重量百分數的硅烷偶聯劑和鈦酸偶聯劑對預定含量的超細鐵粉進行表面處理；然后將表面處理之后的超細鐵粉和低密度聚乙烯一起放入攪拌機進行混合；將混合后的材料加入到雙螺桿造粒機內，制成和聚乙烯塑料粒子形狀相同，大小類似的顆粒。實施例2表2：生物降解添加劑2的組成除質量百分數不同之外(如表2所示)，采用與實施例1中的制備方法制備生物降解添加劑。實施例3表3：生物降解添加劑3的組成組分含量(質量％)超細鐵粉8硅烷偶聯劑0.2鈦酸偶聯劑0.4低密度聚乙烯91.4除質量百分數不同之外(如表3所示)，采用與實施例1中的制備方法制備生物降解添加劑。本發明的生物降解添加劑適用于食品包裝材料的添加劑，以賦予其生物降解性能，由此，當使用期間，該食品包裝材料能夠表現充分的物理性能，當受用完畢之后，在自然條件如紫外線照射下發生如光氧化分解和熱氧化分解，迅速降解而不對環境造成不利影響。通過上述實施例1～3獲得的生物降解添加劑的顆粒可直接按1～3質量％的比例添加到聚乙烯塑料中，賦予常規的塑料制品以生物降解性能。不僅限于聚乙烯塑料，該項技術還適合用于生產環保型包裝材料、一次性塑料制品、農用一次性薄膜(特別是地膜制品)等薄膜類塑料制品。這些制品在自然環境下，發生氧化反應，引起羧酸基團增加，使不能生物降解的塑料制品獲得生物降解性能。這些環保類塑料制品最終降解為二氧化碳、水和腐殖質。生物降解聚乙烯薄膜的制備將實施例1～3所得的生物降解添加劑1、2和3以2質量％，低密度聚乙烯88質量％，線性低密度聚乙烯10質量％材料充分混合后，加入單螺桿擠出機(擠出機的長徑比通常為20～30)，吹成厚度為25微米薄膜。將生成的三種聚乙烯薄膜分別命名為聚乙烯薄膜A、B和C。生物降解性能測試采用發射340納米的紫外燈作為紫外光光源，強度為0.78±0.02W/m2·mm對通過上述步驟獲得的聚乙烯塑料薄膜A、B和C進行紫外線照射處理。另外，在70℃下對聚乙烯塑料薄膜A、B和C進行熱氧化處理。實驗結果如表4所示，摻了環保新型材料的聚乙烯薄膜在光或熱的作用下，伸長率明顯降低，發生了光熱降解。表4：聚乙烯薄膜A、B和C進行紫外線照射前后的縱向伸長率變化食品包裝材料可行性測試對于通過上述步驟獲得的聚乙烯薄膜A、B和C，按照食品與藥品管理法規FDA21CFR177.1520(d)(3)(ii)進行萃取物含量測試和按FDA21CFR177.1520(d)(4)(ii)進行可溶物含量測試。萃取物含量試驗使用的介質為正己烷，萃取時間為2小時，溫度為50℃，規定最大萃取物允許值為5.5質量％。可溶物含量測試使用介質為二甲苯，試驗溫度為25℃，規定最大可溶物含量允許值為11.3質量％。表5為本發明的聚乙烯薄膜A、B和C的萃取物和可溶物的試驗值。表5：聚乙烯薄膜A、B和C的萃取物和可溶物含量聚乙烯薄膜A聚乙烯薄膜B聚乙烯薄膜C萃取物含量(質量％)2.52.92.8可溶物含量(質量％)<0.5<0.5<0.5由表5可知，結果顯示，本發明的三中可生物降解的聚乙烯薄膜A、B和C均符合國家規定，可用于食品包裝。以上所述僅為本發明的較佳實施例，并非用來限定本發明的實施范圍；如果不脫離本發明的精神和范圍，對本發明進行修改或者等同替換，均應涵蓋在本發明權利要求的保護范圍當中。當前第1頁1 2 3