生物可分解材料的制作方法

1.本发明涉及一种生物可分解的材料，尤其涉及一种生物可分解且燃烧也不产生戴奥辛的材料。


背景技术：

2.聚氯乙烯(polyvinyl chloride,pvc)目前的全球产能已接近6,000万公吨，几乎可算是全球产量最大的泛用塑料之一，其耐酸碱、阻燃以及加工性良好等特性，被广泛应用于建筑材料、工业制品以及民生用品等领域中。
3.然而，聚氯乙烯虽然应用性极佳，但随着近年来环保意识的抬头，此种材料无法被环境分解以及焚化时会产生致癌污染物戴奥辛(或称二恶英、二恶英、dioxin)等环境污染或人体伤害等问题，都使其应用受到限制。
4.为了改善聚氯乙烯无法被环境分解的问题，逐渐发展出通过添加一些天然全生分解材料，例如淀粉或植物纤维粉体，来达到减少聚氯乙烯使用量的目的，但是添加大量的天然生分解材料却会导致聚氯乙烯原本的物性与机械性质下降，甚至随着生分解材料降解后所衍生塑料微粒环境污染的问题，还可能导致环境生态及食物链的改变，最终使人体吸收影响健康。
5.因此，现阶段有必要开发一种不仅具有生物可分解特性且燃烧时不产生戴奥辛或含量极低，并同时可以维持聚氯乙烯物性与机械性质的新兴材料，顺应市场需要并同时达到环境保护的诉求。


技术实现要素：

6.为了克服现有聚氯乙烯材料无法被环境分解与焚化时会产生致癌污染物戴奥辛的缺点，以及添加天然全生分解材料会导致物性与机械性质下降等种种问题，本发明提供一种生物可分解材料，其包含：聚氯乙烯粉(polyvinyl chloride,pvc)100phr；可塑剂40～160phr；酶0.5～4phr；以及该生物可分解材料于无氧环境下的降解率为90％以上。
7.其中，该可塑剂为不含苯环的可塑剂。
8.较佳地，该可塑剂为不含苯环且化学结构为线性的可塑剂。
9.更佳地，该可塑剂包含大豆油。
10.其中，该酶包含酯类酶。
11.较佳地，该酯类包含无机酸与醇合成的酯类、油脂与醇合成的酯类、羧酸氯化衍生物的酯类或上述三种酯类的混合物。
12.更佳地，该无机酸包含磷酸或硫酸。
13.其中，该生物可分解材料中进一步包含一填充料20phr以下。
14.较佳地，该填充料包含碳酸钙。
15.通过上述说明可知，本发明具有以下优点：
16.1.本发明于无氧环境中通过厌氧菌食用塑料材料达到降解的效果，因此利用本发
明所制得的产品在一般环境中/含氧环境中不产生降解，可维持良好的质量，待废弃品回收时再营造无氧环境使材料降解；经测试，本发明样品相较于传统pvc材质，不仅所含戴奥辛含量低于标准，且具有高度降解能力，且焚化后樣品中戴奥辛含量仅国际标准含量的千分之一，远低于国际规定的标准值。
17.2.本发明利用可塑剂与少量酶成分，达到整体塑料材料高度可降解的特性，且因其中未添加任何天然全生分解材料，例如淀粉或植物纤维粉体，因此不会导致产品的物性或机械性质下降，是一新颖且创新的材料。
附图说明
18.图1为本发明各实施例的气体累积含量测试；
19.图2为本发明各实施例的降解测试。
具体实施方式
20.为能详细了解本发明的技术特征以及实用功效，并可依照说明书的内容来实施，进一步如附图所示的较佳实施例，详细说明如下。
21.本发明提供一种生物可分解材料，其包含：
22.聚氯乙烯粉(polyvinyl chloride,pvc)100phr；
23.可塑剂40～160phr；以及
24.酶0.5～4phr。
25.其中，上述该可塑剂较佳是化学结构中不含苯环的可塑剂，更佳的是不含苯环且化学结构为线性的可塑剂，例如大豆油。
26.该酶(或可称为酵素)则主要为酯类材料。所谓的酯类包含无机酸(例如以磷酸或硫酸等)与醇合成的酯类、油脂(官能基:rcoor”)与醇合成的酯类、羧酸氯化衍生物的酯类或上述三种酯类的混合物。该可塑剂与该酶的搭配提供本发明达到生物可分解的功效。本发明所谓的生物可分解指得是利用本发明材料所制得的产品，其整体(包含聚氯乙烯塑料成分)在一段时间内可达到高度(至少90％)或甚至是完全降解。
27.本发明利用不含苯环且化学结构为线性的该可塑剂以及酯类酶所产生的降解机制，主要是两者产生的添加，可使本发明进行酶分解进而诱使环境中大量厌氧菌食用塑料成分材料，并逐步消化分解成数种气体，达到降解的功效。
28.进一步地，本发明可添加填充料20phr或以下，例如碳酸钙、硅酸钙、硫酸钙、滑石粉或二氧化钛等，达到降低成本的效果，且不影响本发明降解与不产生戴奥辛的效果。
29.请参考下表1，其为证实本发明确效性的相关测试样品参数：
30.表1
[0031][0032]
表1中本发明代号1565的样品中，可塑剂较佳为大豆油，酶则较佳为无机酸(例如以磷酸或硫酸等)与醇合成的酯类，更可进一步包含碳酸钙20phr或1.5～5phr的安定剂，作为填充或加工添加助剂，但经本发明实验确认，添加此些填充或加工添加助剂并不影响本发明的降解与不产生戴奥辛的效果。另外，上述表1中的实施范例仅为本发明最佳样品效果呈现，并非用以限定本发明仅包含该实施例或仅该范围能实施，上述本发明所指的各成分范围或其他可选用成分皆已经实验证明其确效性。
[0033]
请参考下表2、图1以及图2，本发明利用上述样品以既有膜片材制程得片材测试样品(每份片材样品的厚度1.15mm，单位重量686g/m2)形式进行降解测试，采用无氧环境astm d5511-12的厌氧菌生物降解测试作为测试标准，进行为期一年的降解测试。自表2与图1的气体含量测试，本发明的样品所累积产生的气体相较于其他组别所累积产生的气体最多，可证实本发明1565样品具有降解的效果，且本发明相较于positive可全生分解的样品于一定时间内所产生的气体量更多，可证实本发明有加速塑料降解的功能，而negetive与编号1566对照组两个样品则几乎没有气体产生，无降解的迹象。表2与图2可看出为期一年的降解试验，本发明1565样品具有降解的效果，且降解率可达近100％，甚至高于positive可全生分解的样品的降解率，而negetive与编号1566对照组两个样品则无法降解或降解率极低。
[0034]
表2
[0035][0036][0037]
进一步地，本发明将上述表1本发明所制得的样品片材(编号1565样本)进行焚化，所得的灰渣利用niea m801.13b进行戴奥辛检测测试，此测试标准依据现行国际法规戴奥辛含量大于1.0ng i-teq/g为有检出(其中ng：奈克10-9公克、i-teq：戴奥辛国际毒性当量)，但本发明的灰渣中戴奥辛及呋喃仅测得0.001ng i-teq/g，低于国际环保标准，是一环保又质量优异的产品。进一步地，本发明将上述表1中negetive样品，即一般全pvc材质的样品进行相同检测，检测结果为灰渣中戴奥辛及呋喃测得0.242ng i-teq/g，显示本发明相较于既有pvc材质确实具有戴奥辛含量下降的功效。
[0038]
值得注意的是，一般而言戴奥辛的产生包含燃烧前样品中的戴奥辛含量、燃烧后灰渣中与燃烧过程废气的戴奥辛。其中，针对燃烧前样品中的戴奥辛含量本发明低于标准值，且通过本发明配方中使用不含苯环且化学结构为线性的该可塑剂，其燃烧后不会形成戴奥辛或其衍生物结构，达到燃烧后灰渣中也不含戴奥辛或其衍生污染物的大量生成。而针对燃烧过程废气的部分，依据燃烧过程所使用的温度会有所不同，若是采用低温燃烧(250℃～500℃)法可能产生较多的戴奥辛，在处理上可以继续使用更高温(800℃以上)来消除，也就是燃烧后空气中的戴奥辛含量可由燃烧温度操控，因此本发明较为着重于燃烧前后的样品与灰渣中是否含有超量戴奥辛为主，且经检测，本发明的样品与灰渣中所含的戴奥辛都远低于国际标准。
[0039]
请参考表3，其为本发明利用表1所述1565样品片材所测试的物性与机械性质数。
经测试，本发明在具有高度降解特性下，依然维持有良好的机械性质，更相较于一般无法分解的塑料差异不大。
[0040]
表3
[0041][0042][0043]
本发明所提供的材料配方可应用于制造建筑材料、工业制品以及民生用品，特别是因材料具有弹性，特别适用于制造人造皮革的产品。
[0044]
上述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明主张的权利范围，凡其它未脱离本发明所揭示的精神所完成的等效改变或修饰，均应包括在本发明的主张范围内。