一种可控光生物降解聚烯烃树脂母料及其制备方法 本发明涉及的是可控光生物降解聚烯烃树脂母料及其制备方法，适用于生产可降解性塑料制品，尤其适用于生产可降解性塑料薄膜和包装材料。
近几年来，随着石油化工的发展，合成高分子材料因其各种优异的性能和低廉的价格，不仅大量和广泛地取代着天然材料，而且还在不断寻求新的应用领域，特别是塑料制品，已成为人们日常生活中的必需品。其中又以农用薄膜及包装材料用量最大。另一方面，人民生活水平的提高及消费量的增加，生活中的废弃物也日益增多，合成高分子的废弃量与年俱增。这些越来越多的废弃物只部分回收利用。有的进行焚烧处理，产生大量的有毒气体；有的进行填埋处理，填埋场地是一个大问题，填埋后的废弃物不能分解，也给土壤带来危害；有的则有意无意地抛弃到河流、海洋、山野、公园中，对城市、农村和大自然造成严重污染，从而引起社会的极大关注。
另外，这此废弃物本身也是对自然资源的极大浪费，因为这些高分子材料中的绝大部分是以石油为原料制成的。
众所周知，塑料的主要成分是树脂，如果在树脂中加入特殊地配合剂，成为可降解性树脂，用这样的树脂制成的塑料制品使用废弃后，在有光或生物存在的条件下会自然降解成非毒性的碳质土壤，最终生成二氧化碳和水而回归于大自然。因此，为了防止高分子废弃物所造成的公害，谋求其自然还原分解，使其用毕寿终，这样就可以解决废弃物造成的环境污染问题，保护了大自然，为人类献出一份爱。
如在树脂中加入光敏剂，树脂中的光敏剂粒子则可强烈地吸收阳光中的紫外线，其吸收和释放的能量足以切断高分子的分子链，而导致光降解反应，由这样的降解树脂制成的产品在自然条件下降解以达到自然还原。
降解树脂的研究是从七十年代开始的，其降解途径是以二茂铁有机物做光敏剂，但由于二茂铁光敏剂的成本高，制成的产品有毒，同时在使用过程中，产品的诱导期很难控制，因而在本发明中提供了可克服二茂铁上述缺点的新的光敏剂。
本发明的目的在于提供一种可控光生物降解聚烯烃树脂母料及制备方法，该母料使用一种新的光敏剂，这种光敏剂可以是无机金属化合物，另外还使用一种有机镍化合物做光稳定剂，这两种化合物的混合物即可与聚烯烃树脂及其他配合剂制成可控光生物降解母料，其最终制品，如薄膜在使用中的降解物对农作物无毒副作用，有效地控制产品诱导期，可保护生态环境，提高农作物产量，并能解决面临的石油危机。
本发明所提供的可控光生物降解聚烯烃树脂母料包括聚烯烃树脂、光敏剂、光稳定剂。
本发明所提供的可控光生物降解聚烯烃树脂母料还包括其它配合剂。所述的配合剂包括抗氧剂及紫外线吸收剂。
本发明所提供的可控光生物降解聚烯烃树脂母料还可以再包括淀粉基降解母料。
本发明所提供的可控光生物降解聚烯烃树脂母料中，所述的光敏剂包括金属铁、镍、钴、锰、锆、铈或锇的化合物。所述的金属化合物是金属氧化物或盐。
本发明所提供的可控光生物降解聚烯烃树脂母料中，所述的光稳定剂是有机镍化合物。
本发明所提供的可控光生物降解聚烯烃树脂母料中，所述的各组分的配比为0.36-0.52重量份光敏剂、光稳定剂：100重量分聚烯烃树脂。所述的光敏剂、光稳定剂的重量比为1-1.4∶1。
本发明所提供的可控光生物降解聚烯烃树脂母料中，所述的淀粉基降解母料占重量份的三分之二。所述的淀粉基降解母料中，100重量份的聚烯烃树脂中加入5-40重量份的淀粉。
本发明所提供的可控光生物降解聚烯烃树脂母料中，所述的抗氧剂的用量为100重量份的聚烯烃树脂中有1-5重量份抗氧剂；所述的紫外线吸收剂的用量为0.02-1.6重量份紫外线吸收剂：100重量份聚烯烃树脂。
本发明的可控光生物降解聚烯烃树脂母料中的聚烯烃树脂可以是聚乙烯、聚丙烯等基料。
本发明的可控光生物降解聚烯烃树脂母料中的光敏剂是某些金属的化合物，这些金属是铁(Fe)、锰(Mn)、钴(Co)、铜(Cu)、锆(Zr)、铈(Ce)、锇(Os)，它们的化合物可以是氧化物或盐类，如Fe2O3、Fe3O3、Mn3O3、MnO2、MnO3、Co2O3、CoO3、CuO、Zr2O3、ZrO2、Ce2O3、Ce2O4、Os2O3、OsO2、OsO3、OsO4、KMnO4、Mn(SO4)2、Co(SO4)2、CoMnO4及Co(ClO4)2等，而以使用不溶于水的金属化合物为最好。
本发明的可控光生物降解聚烯烃树脂母料中的光稳定剂是有机镍化合物，它们是：C1-80烷基硫基镍、C1-80烷基氧基镍和镍的有机盐，其中C1-80烷基中有不含或含有一个或多个杂原子，例如氧、硫、氮、磷等，优选的有机镍化合物是：N，N-双十八烷基氨基二十四烷氧基镍、N，N-双十八烷基氨基二十四烷硫基镍、双(3，5-二叔丁基-4-羟基磷酸单乙酯)镍、2，2′-硫代双(4-叔辛基酚氧基)镍-2-乙基己胺络合物，2，2′-硫代双(4-叔十八烷基酚氧基)镍，N，N′-二C1-80烷基二硫代氨基甲酸镍(其中的C1-80烷基可不含或含有一个或多个杂原子，如氧、硫、氮、磷等)以及树脂酸镍和环烷酸镍等。
为要更准确地控制塑料制品的光降解过程，可按要求调节金属化合物与有机镍化合物的用量，以决定塑料制品的降解时间。对于100重量份聚烯烃树指来说，二者的总重量是3-12重量份。金属化合物与有机镍化合物的重量比是1-1.4∶1。
本发明的可控光生物降解聚烯烃树脂母料中所含有的抗氧剂组份为酚类化合物，它们是：1-羟基-3-甲基-4-异丙苯、2，6-二叔丁基对甲酚等。100重量份的聚烯烃树脂中，抗氧剂的用量为1-5重量份。
本发明的可控光生物降解聚烯烃树脂母料中所含有的紫外线吸收剂组份优选水杨酸酯、二苯甲酮、苯并三唑类化合物。对于100重量份聚烯烃树脂来说，紫外线吸收剂的用量为0.02-1.6重量份，0.1-1.5重量份为最好。本发明母料使用的紫外线吸收剂在填加到树脂中后，除有在使用期内能够吸收紫外线、抑制或减弱光降解作用外，而且在使用期后，其中的基因又可以成为对高分子光降解反应有效的光敏剂，有助于生物降解。
为了达到完全降解，本发明的可控光生物降解聚烯烃树脂母料还可以与淀粉基降解母料混合，其混合比为1∶2(重量比)。淀粉基降解母液中，100重量份的聚烯烃树脂加入5-40重量份的淀粉。
将本发明的聚烯烃树脂、光敏剂、光稳定剂、抗氧剂、紫外线吸收剂按比例配制成混合物，再进行加工即可成为本发明的可控光生物降解聚烯烃树脂母料。
本发明的可控光生物降解聚烯烃树脂母料是将上述聚烯烃树脂母料混合物通过密炼机密炼、开炼机开炼及造粒机进行造粒而成。
具体地说将按配方配好的母料混合物加入密炼机中，密机的塑炼温度保持在140℃-160℃范围内，压力控制在6-9Pa，10-20分钟后卸料，并经输送带送入开炼机的两辊筒之间，开炼机的前辊筒温度100℃-130℃，后辊筒温度控制在105℃-135℃，反复打三角包，20分钟后下片，料片的宽度控制在9-10cm，冷却至20℃-30℃，再送入造粒机中进行造粒，风冷切粒，最后制成内在质量好，外观好、色泽也好的本发明的可控光生物降解聚烯烃树脂母料。
本发明的可控光生物降解聚烯烃树脂母料的制备加工中，密炼机的作用特点是：将母料混合物进行热塑炼，使物料均匀混合；开炼机的加工是进行二次塑化混炼，并排出物料中的水份和挥发性气体，以防止造粒时，产生气泡；通过造粒机进行造粒，在造料机运转中，螺杆的转速尽量地慢些，以避免因剪切刀高而破坏造粒。
为了说明本发明的可控光生物降解聚烯烃树脂母料的效果，将不同配方的母料与聚烯烃基料混合后，再经挤出、吹膜、卷取而制成可控光生物降解聚烯烃树脂薄膜。
实施例1
在100重量份的聚乙烯树脂基料中，加入0.4重量份的1#光敏剂、3.5重量份的7#光敏剂(分别由Fe2O3、Fe3O3、Mn3O3、MnO2、MnO3、Co2O3、CoO3、CuO、Zr2O3、ZrO2、Ce2O3、Ce2O4、Os2O3、OsO2、OsO3、OsO4、KMnO4、Mn(SO4)2、Co(SO4)2、CoMnO4及Co(ClO)4组成)，3.5重量份的N，N-双十八烷基氨基二十四烷氧基镍，1重量份的二苯甲酮，1重量份的2，6-二叔丁基对甲酚，制成本发明的可控光生物降解聚烯烃树脂母料混合物。
方法为将该混合物中加入密炼机中，密炼温度为160℃，压力为8Pa，15分钟后卸料，经输送带送入开炼机，开炼机的前辊温度为110℃，后辊温度为125℃，20分钟后下片，冷却至20-30℃，送入造粒机，造粒机温度从料斗向机头方向分别为140℃、170℃、170℃、150℃、150℃，螺杆转速为40转/分，经风冷切粒，则得到本发明的可控光生物降解聚烯烃树脂母料。
用5重量份的该母粒料，95重量份的聚乙烯树脂制成的最终制品薄膜，其室外的诱导期为60-70天，室内诱导期为360天。
实施例2
在100重量份的取乙烯树脂基料中，加入4.5重量份的2#光敏剂(与实施例1相同)，3.5重量份的双(3，5-二叔丁基-4-羟基磷酸单乙酯)镍，2.5重量份的1-羟基-3-甲基-4-异丙苯，制成本发明的可控光生物降解聚烯烃树脂母料混合物。其密料、开炼、造粒工艺与实施例1相同，从而制得本发明的母料。
用5重量份的该母料，95重量份的聚乙烯树脂制成的最终品薄膜，其室外的诱导期为65-75天，室内诱导期为360天。
实施例3
母料的配方及制备方法同实施例1，用5重量份的该母料与10重量份的淀粉基降解母料、85重量份的聚乙烯树脂制成的薄膜，其室外的诱导期为55-60天，室内诱导期为360天；由实施例可看出，本发明可控光·生物降解聚烯烃树脂母料制成的薄膜不仅具有稳定可靠的降解诱导期，使用后分期成二氧化碳和水，减少了对环境的污染。