可降解EVA材料及其制备方法，及应用与流程

本发明属于可降解材料
技术领域：
，具体涉及一种可降解eva材料。
背景技术：
：塑料制品及合成橡胶制品在工业上被大批量生产，并且同时被广泛地用于日常生活和工业领域中。许多塑料制品或合成橡胶制品在自然环境中不降解或降解时间过长，因此，造成越来越严重的环境污染。在众多塑料制品或合成橡胶制品中，鞋材是其中生产量较大的生活用品。近几年，中国每年生产各种鞋超过100亿双，占全球制鞋总量的66％，是世界最大的鞋类制造基地，同时，也是世界上鞋子消耗最大的国家之一。根据数据显示，塑料制品及合成橡胶制品所需要降解时间为1000年。所以通过各种技术和手段去解决这些不环保的行为就成了一种鞋子设计领域的全新趋势，当生态与技术相结合、与创意相碰撞，就成了解决人们生活所需的可观资源，而不是造成垃圾围城困境的难题。而环保理念的注入可能也会为制鞋领域的未来。eva树脂的共混发泡制品具有柔软、弹性好、耐化学腐蚀等性能，因此被广泛应用于中高档运动鞋、休闲鞋、登山鞋、拖鞋、凉鞋及鞋底和内饰材料中。另外，这种材料还用于电子产品保护套、隔音板、瑜珈垫和密封材领域。但目前，eva制品多为难降解材料，在丢弃后，容易造成材料堆积、环境污染，因此，亟需发明一种可降解且降解速度快的eva材料。技术实现要素：本发明目的在于提供一种降解速度快，且降解率高的可降解eva材料。为实现上述目的，本发明提供一种可降解eva材料，以重量份计，包括：醋酸乙烯共聚物45～90份、生物膨胀剂1～5份、谷氨酸组合物0.3～2份和生物复合酶0.5～3份，所述谷氨酸组合物包含谷氨酸、戊二酸和聚乳酸，所述生物复合酶为氧化还原酶、转移酶、水解酶、裂解酶和连接酶中的一种或多种。较佳地，所述可降解eva材料还包含木质素和载体树脂，以重量份计，所述木质素的含量为0.2～0.8份，所述载体树脂的含量为0.2～3份。木质素在eva材料制品中，可显著提高eva材料的力学性能，且木质素价格低廉，可降低生产成本。本发明中木质素与醋酸乙烯共聚物混合，其中木质素是生物可降解材料，随着木质素的降解，可降解eva材料的比表面积逐渐增大，从而有效提高本发明中可降解eva材料的降解率。载体树脂有利于各个组份的均匀混合，可加快本发明中可降解eva材料的生物降解。较佳地，所述可降解eva材料还包括无机阻燃剂、耐磨剂、快速剂、增塑剂、润滑剂、架桥剂和添加剂，以重量份计，所述无机阻燃剂的含量为4～8份，所述耐磨剂的含量为5～8份，所述快速剂的含量为0.5～5份，所述增塑剂的含量为0.5～1份，所述润滑剂的含量为0.2～3份，所述架桥剂的含量为0.5～0.7份，所述添加剂的含量为3～19.8份。本发明中提供的可降解eva材料具有较强的稳定性、耐磨性和柔韧性，在生产eva制品(如鞋材、滑板、模具等)中具有重要的应用价值。其中，无机阻燃剂价格低廉、性质稳定、不挥发且抑烟效果好；快速剂也称固化剂，可助于后期制作eva制品时的加速成型；增塑剂可增强材料的柔韧性，用于鞋材有助于提高鞋底的舒适度；润滑剂和架桥剂有利于材料的均匀混合和eva制品的生产。本申请中提供的可降解eva材料可用于多种生活用品的生产，这些制品不仅使用性能佳，且可降解，不易造成环境污染。较佳地，所述添加剂包含硬脂酸和氧化锌。氧化锌单独使用有助于提高本发明中可降解eva材料的耐磨性和耐撕裂强度，此外，氧化锌也具有一定的着色作用。硬脂酸是硫化活性剂，与氧化锌混合后，有利于氧化锌的溶解和扩散，另外，硬脂酸与氧化锌发生反应，形成氧化锌与硬脂酸的络合体，促进硫化，对制得eva制品具有重要意义。较佳地，所述无机阻燃剂选自氢氧化铝阻燃剂、氢氧化镁阻燃剂和红磷阻燃剂中的一种或多种。较佳地，所述可降解eva材料还包括抗静电剂和流动剂。较佳地，所述可降解eva材料还包括硬脂酸锌。硬质酸锌具有硫化活性剂和软化剂等功能。较佳地，所述增塑剂为邻苯二甲酸酯类或脂肪族二元酸酯类。本发明还提供一种上述可降解eva材料的制备方法，称取配方量的所述可降解eva材料中的各个组分于密炼机中混合密炼，其中，所述生物膨胀剂、所述谷氨酸组合物和所述生物复合酶在混合密炼过程中加入，密炼结束后挤出造粒，制得所述可降解eva材料。较佳地，所述混合密炼的温度为130～140℃。本发明还提供一种上述可降解eva材料在eva制品中的应用。与现有技术相比，本发明提供的可降解eva材料，当将eva材料在厌氧条件或者填埋后，其中含有的谷氨酸组合物和生物复合酶能够吸引土壤中的微生物附着于可降解eva材料，当材料周围的微生物达到一定数量时，周围的ph值会受微生物影响，将周围的氧转化为二氧化碳和水。随着填埋后土壤温度的升高，材料内部的生物膨胀剂受外部条件影响，使材料中分子变大，分子外层越来越薄，与此同时，微生物菌群汲取材料中的谷氨酸组合物以及生物复合酶为养分，分泌出的酶或酸性物质将大分子逐渐分解为小分子，直接降解过程结束。本发明提供的可降解eva材料，降解速度快，降解效率高，增加成本低、具有很高的社会效益和经济效益。附图说明图1为本发明可降解eva材料的生物降解过程示意图。具体实施方式为更好地说明本发明的目的、技术方案和有益效果，下面将结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明。需说明的是，下述实施所述方法是对本发明做的进一步解释说明，不应当作为对本发明的限制。本发明提供一种可降解eva材料，以重量份计，包括醋酸乙烯共聚物45～90份，具体可以为45份、50份、55份、57份、59份、60份、63份、65份、67份、70份、75份、80份和90份；生物膨胀剂1～5份，具体可以为1份、1.2份、1.5份、2份、2.2份、2.7份、3份、4份、4.5份、5份；谷氨酸组合物0.3～2份，具体可以为0.3份、0.5份、0.55份、0.6份、0.7份、0.75份、0.8、1份、1.5份、2份；生物复合酶0.5～3份，具体可以为0.5份、0.55份、1份、1.5份、1.75份、2份、2.5份、2.8份、3份，谷氨酸组合物包含谷氨酸、戊二酸和聚乳酸，谷氨酸参与微生物体内的众多反应，是微生物代谢的重要营养物质，可吸引土壤中的微生物聚集。生物复合酶包含氧化还原酶、转移酶、水解酶、裂解酶、连接酶中的一种或多种。生物复合酶促进自然界中物质的分解代谢，其中，氧化还原酶催化氧化还原反应，转移酶催化化学功能团转移，水解酶催化水解反应，裂解酶催化增加双键反应，异构酶催化异构反应，连接酶催化使用atp形成新建。生物复合酶为蛋白质，在某些情况下可水解为氨基酸，作为营养物质被吸收利用。下面将结合具体实施例进一步详细说明。实施例1本实施例中可降解eva材料包括以重量份计的醋酸乙烯共聚物90份，生物膨胀剂5份，谷氨酸组合物2份，生物复合酶3份。将醋酸乙烯共聚物先称好于密炼机中混合密炼，再将生物膨胀剂、谷氨酸组合物和生物复合酶在混合密炼过程中加入，密炼温度为140℃，密炼结束后，经挤出机挤出造粒，制得本实施例中的可降解eva材料。实施例2本实施例中可降解eva材料包括以重量份计的醋酸乙烯共聚物87.4份，生物膨胀剂5份，谷氨酸组合物2份，生物复合酶3份，木质素0.6份，载体树脂2份。将上述原料按份称好于密炼机中混合密炼，其中，醋酸乙烯共聚物、木质素和载体树脂在混合密炼前加入密炼机中，生物膨胀剂、谷氨酸组合物和生物复合酶在混合密炼过程中加入，密炼温度为140℃，密炼结束后，经挤出机挤出造粒，制得本实施例中的可降解eva材料。实施例3至实施例7的组分含量请参见表1，在所有实施例中无机阻燃剂选用氢氧化铝阻燃剂，增塑剂选用邻苯二甲酸酯类，润滑剂选用滑石粉，添加剂为氧化锌和硬脂酸的混合物。对比例1eva材料包括醋酸乙烯共聚物95份，谷氨酸组合物2份，生物复合酶3份。对比例2eva材料包括醋酸乙烯共聚物95份，生物膨胀剂2份，生物复合酶3份。对比例3eva材料包括醋酸乙烯共聚物95份，生物膨胀剂2份，谷氨酸组合物3份。对比例1至对比例3的eva材料的制备方法同实施例1。表1各实施例组分含量表对上述实施例和对比例中的eva材料制作成鞋底，并按astm-d5511标准进行降解率测试，结果如表2所示。表2各实施例及对比例降解率测试结果实施例降解率％实施例110实施例242.6实施例343.8实施例441.2实施例520.3实施例650.5实施例752.8对比例14.8对比例25对比例35.1表2为上述各个鞋底填埋于模拟垃圾土壤填埋环境457天后，各个鞋底的降解率测试结果。由实施例1和实施例2的测试数据可以看出，添加木质素和载体树脂有助于提高本发明中可降解eva材料的降解率。实施例7中制得的鞋底在降解后的成分，结果如表3所示。表3实施例7降解结果降解后成分含量总气体体积(ml)9495.2ch4含量(％)56.0ch4体积(ml)5321.8ch4质量(g)3.8co2含量(％)42.1co2体积(ml)4002.1co2质量(g)7.86测试样品质量(g)10理论样品质量(g)8.2生物降解质量(g)4.99降解率(％)52.8本发明中的可降解eva材料填埋后可降解为甲烷和二氧化碳，甲烷可作为新型能源再生利用。此外，对实施例7制得的鞋底物性进行测试，包括硬度、比重、din耐磨、曲折、c型撕裂、拉力和延伸，结果如表4所示。表4鞋底物性测试结果测试项目测试方法结果hardness(shorea)硬度satratm20542gravity比重satratm1340.26abrasionresistance(din)din耐磨satratm174304flex(曲折)satratm9240000tearstrengthdiec(c型撕裂)astmd62412tensilestrengthkg/cm2(拉力)satratm1372.2breakingelongation％(延伸)satratm137260本发明提供的可降解eva材料制得的鞋底，性能优异，具有实用价值。需要说明的是，本发明中提供的可降解eva材料可用于制作杯垫、鞋底、包装同桶、电子产品保护套等多种生活用品。本发明本着低碳环保，减少合成橡胶及塑料制品的固体废物污染，研发出一种比传统eva快769倍(传统降解时长为1000年，本申请中降解时长约460天)降解效率的，全生物降解eva配方。本发明所设计之配方，在不影响传统eva的各项物理及化学性能、不改变原有的加工工艺及机器设备的基础上，在配方技术上做了改良，制作出一种新型的高效低成本全生物降解eva配方。本发明提供的可降解eva材料，当将eva材料在厌氧条件下或者垃圾填埋后，其中含有的谷氨酸组合物和生物复合酶能够吸引土壤中的微生物附着于可降解eva材料，当材料周围的微生物达到一定数量时，周围的ph值会受微生物影响，将周围的氧转化为二氧化碳和水。随着填埋后土壤温度的升高，材料内部的生物膨胀剂受外界条件影响，使材料中分子变大，分子外层越来越薄，与此同时，微生物菌群汲取材料中的谷氨酸组合物以及生物复合酶为养分，分泌出的酶或酸性物质将大分子逐渐分解为小分子，直接降解过程结束，具体降解过程请参见图1。本发明提供的可降解eva材料，降解速度快，降解效率高，增加成本低，具有很高的社会效益和经济效益。最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。当前第1页12