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      可生物降解的地膜和制備該地膜的方法

      文檔序號(hào):3655844閱讀:125來源:國(guó)知局
      專利名稱:可生物降解的地膜和制備該地膜的方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明涉及一種可生物降解的地膜和制備該地膜的方法。

      背景技術(shù)
      目前,塑料因其質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、化學(xué)性能穩(wěn)定及廉價(jià)等優(yōu)點(diǎn)而在許多領(lǐng)域廣泛發(fā) 展,比如農(nóng)用地膜。但由于用過的塑料地膜尚沒有妥善的處理方法,塑料垃圾對(duì)自然環(huán)境 的污染越來越嚴(yán)重,對(duì)人類生存的危害也越來越嚴(yán)重。非降解塑料地膜大多是由低密度聚 乙烯(LDPE)和線性低密度聚乙烯(LLDPE)制成的,其次是由高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯 (PP)、聚苯乙烯(PS)和聚氯乙烯(PVC)制成的,這些塑料地膜一般都作為固體廢料處理掉, 致使在空氣中形成酸雨等污染物,對(duì)我們的生活造成危害。具體的說,塑料等固體垃圾的丟 棄會(huì)污染環(huán)境,深埋會(huì)侵占土地,燒毀則會(huì)污染空氣。而且在自然環(huán)境中,聚乙烯塑料自身 難以分解,散落在土壤和自然環(huán)境中,破壞了土壤結(jié)構(gòu),對(duì)農(nóng)田造成危害和污染,使地力逐 年減弱、農(nóng)作物產(chǎn)量降低。

      發(fā)明內(nèi)容
      為了解決傳統(tǒng)非降解塑料地膜污染環(huán)境,破壞土壤結(jié)構(gòu)的問題,本發(fā)明的第一個(gè) 目的在于提供一種生物降解性好并且應(yīng)用性能好的可生物降解的地膜。本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提供一種可生物降解的地膜的制備方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是采用可以降解的聚烴基脂肪酸酯 (PHA)生物降解塑料為基本原料,添加有機(jī)質(zhì),經(jīng)過特殊工藝制成可生物降解的地膜。該地 膜可以被數(shù)種水生細(xì)菌降解成水、二氧化碳和有機(jī)質(zhì),所以不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。具體地說 該生物降解地膜以熱塑性淀粉、可生物降解聚合物和輔助性成分為原料,經(jīng)螺旋擠出設(shè)備 和制膜設(shè)備加工而成。按照本發(fā)明的一個(gè)方面,本發(fā)明提供了一種可生物降解的地膜,包含5-70% (重量)的熱塑性淀粉;15-40% (重量)的可生物降解聚合物;3-8% (重量)的相容改性成分;3-6% (重量)的納米無機(jī)增強(qiáng)成分;2-15% (重量)的復(fù)合增塑成分;5-20% (重量)的潤(rùn)滑成分;0-3% (重量)的活性劑。按照本發(fā)明的另一方面,本發(fā)明提供了一種制備可生物降解的地膜的方法,該方 法包括以下步驟(1)將相容改性成分、復(fù)合增塑成分、潤(rùn)滑成分及活性劑高速混合機(jī)中攪拌10-15 分鐘,混合成均勻的混溶體,并控制其Ph值在10. 5-13之間。(2)通過計(jì)量泵和失重式計(jì)量喂料器將步驟(1)得到的混溶體組分、熱塑性淀粉、可生物降解聚合物加入雙螺桿擠出機(jī)中,進(jìn)行混煉和擠出。具體的步驟是該混合物在雙螺 桿擠出機(jī)中的喂料區(qū)、熔融共混區(qū)、共混剪切區(qū)、共混捏合區(qū)、塑化推進(jìn)區(qū)以及增壓擠出區(qū) 中分別被輸送、分散、匯合、加熱熔融、剪切粉碎、擠壓捏合、接枝共混、排揮、增稠、以及增壓 輸出。其中喂料區(qū)的溫度控制在95-150°C,熔融共混區(qū)的溫度控制在130-175°C,共混剪切 區(qū)的溫度控制在140-195°C,共混捏合區(qū)的溫度控制在130-185°C,塑化推進(jìn)區(qū)的溫度控制 在110-180°C,增壓擠出區(qū)的溫度控制在115-185°C。經(jīng)模頭部分?jǐn)D出的物料條經(jīng)水冷、風(fēng) 冷,用切粒機(jī)制得生物降解塑料粒子。(3)將 制得的粒料在吹膜機(jī)組上吹塑成膜,機(jī)筒段溫度控制在160-200°C,模頭擠 出溫度控制在180-220°C。本發(fā)明的有益效果是,該地膜具有良好的保溫性,保濕性,可以使農(nóng)產(chǎn)品增產(chǎn)幅度 達(dá)到10% -20%。該地膜在完成正常保墑功能后,完全被水生細(xì)菌降解為二氧化碳,水和有 機(jī)質(zhì),不但能提高土壤肥力,而且不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。


      下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
      具體實(shí)施例方式具體地,本發(fā)明涉及一種可生物降解的地膜,包括5-70% (重量)的熱塑性淀粉;15-40% (重量)的可生物降解聚合物;3-8% (重量)的相容改性成分;3-6% (重量)的納米無機(jī)增強(qiáng)成分;2-15% (重量)的復(fù)合增塑成分;5-20% (重量)的潤(rùn)滑成分;0-3% (重量)的活性劑。按照本發(fā)明,所述的熱塑性淀粉為細(xì)度大于100的普通工業(yè)淀粉,包括玉米淀粉、 馬鈴薯淀粉、紅薯淀粉和木薯淀粉,以及改性淀粉。按照本發(fā)明,所述的可生物降解聚合物為聚羥基脂肪酸酯(PHA)。按照本發(fā)明,所述的相容性成分為馬來酸酐;改性成分為有機(jī)硅純硅酮。按照本發(fā)明,所述的納米無機(jī)增強(qiáng)成分為納米碳酸鈣(Nano-CaCO3)、納米氧化鋁 (Nano-Al2O3)。按照本發(fā)明,所述的復(fù)合增塑成分為鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯、磷酸 三甲酚酯等。按照本發(fā)明,所述的潤(rùn)滑成分為硬脂酸及其鈣鎂鹽。按照本發(fā)明,所述的離子活性劑為烷基磺酸鹽類、烷基苯磺酸類活性劑;非離子活 性劑為脂肪酸聚氧乙烯酯類、烷基酚聚氧乙烯醚類活性劑。本發(fā)明的可生物降解地膜具有如下長(zhǎng)處(a)易于加工成型以通用塑料加工設(shè)備吹膜,工藝易于控制,制備方法簡(jiǎn)單、靈活,加工成型性能好。 (b)機(jī)械性能好物理機(jī)械性能與各種相應(yīng)的地膜相近。(c)降解性能好由于熱塑性淀粉含量高及其他可降解的添加劑比例大,生物降 解的性能非常優(yōu)越。(d)由于各組分均勻分散,在淀粉與PHA被降解后,殘余物變成水、二氧化碳和有 機(jī)質(zhì)。因此,殘余物不會(huì)破壞土壤的毛細(xì)作用,相反還會(huì)增加土壤的透氣性,增加土壤的肥 力。按照本發(fā)明的另一方面,本發(fā)明涉及一種制備可生物降解的地膜的方法,該方法 包括以下步驟(1)將相容改性成分、復(fù)合增塑成分、潤(rùn)滑成分及活性劑在高速混合機(jī)中攪拌 10-15分鐘,混合成均勻的混溶體,并控制其ph值在10. 5-13之間。(2)通過計(jì)量泵和失重式計(jì)量喂料器將步驟(1)得到的混溶體組分、熱塑性淀粉、 可生物降解聚合物加入雙螺桿擠出機(jī)中,進(jìn)行混煉和擠出。具體的步驟是該混合物在雙螺 桿擠出機(jī)中的喂料區(qū)、熔融共混區(qū)、共混剪切區(qū)、共混捏合區(qū)、塑化推進(jìn)區(qū)以及增壓擠出區(qū) 中分別被輸送、分散、匯合、加熱熔融、剪切粉碎、擠壓捏合、接枝共混、排揮、增稠、以及增壓 輸出。其中喂料區(qū)的溫度控制在95-150°C,熔融共混區(qū)的溫度控制在130-175°C,共混剪切 區(qū)的溫度控制在140-195°C,共混捏合區(qū)的溫度控制在130-185°C,塑化推進(jìn)區(qū)的溫度控制 在110-180°C,增壓擠出區(qū)的溫度控制在115-185°C。經(jīng)模頭部分?jǐn)D出的物料條經(jīng)水冷、風(fēng) 冷,用切粒機(jī)制得生物降解塑料粒子。(3)將制得的粒料在吹膜機(jī)組上吹塑成膜,機(jī)筒段溫度控制在160-200°C,模頭擠 出溫度控制在180-220°C。按照本發(fā)明方法,所述的熱塑性淀粉為細(xì)度大于100的普通工業(yè)淀粉,包括玉米 淀粉、馬鈴薯淀粉、紅薯淀粉和木薯淀粉,以及改性淀粉。按照本發(fā)明方法,所述的可生物降解聚合物為聚羥基脂肪酸酯(PHA)。按照本發(fā)明方法,所述的相容性成分為馬來酸酐;改性成分為有機(jī)硅純硅酮。按照本發(fā)明方法,所述的納米無機(jī)增強(qiáng)成分為納米碳酸鈣(Nano-CaCO3)、納米氧 化鋁(Nano-Al2O3)。按照本發(fā)明方法,所述的復(fù)合增塑成分為鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯、 磷酸三甲酚酯等。按照本發(fā)明方法,所述的潤(rùn)滑成分為硬脂酸及其鈣鎂鹽。按照本發(fā)明方法,所述的離子活性劑為烷基磺酸鹽類、烷基苯磺酸類活性劑;非離 子活性劑為脂肪酸聚氧乙烯酯類、烷基酚聚氧乙烯醚類活性劑。為了更好地試驗(yàn)本發(fā)明的PHA降解組合物的降解效果,采用得到的本發(fā)明的PHA 組合物粒子吹塑成薄膜作為地膜(以下稱為降解膜),與普通地膜進(jìn)行如下試驗(yàn)。(1)保溫性測(cè)定以普通膜作為對(duì)照,觀測(cè)地表下15cm處的地溫。并觀測(cè)覆蓋本發(fā)明的降解膜和 露地的地溫。結(jié)果是降解膜的保溫性和普通膜相比,地溫溫差在0-0. 6°C之間,差異不大; 降解膜和普通膜相比,早晨未出太陽時(shí),保溫效果在0. 8-4. 5°C之間,中午時(shí)的保溫效果在 5. 6-11. 2°C之間。
      (2)保水性測(cè)定測(cè)定地下0-15cm處的含水量,結(jié)果是降解膜為14. 65%,普通膜為11. 88%,露地 是 8. 5%。(3)降解膜的自然降解試驗(yàn)A、暴露于地表的降解試驗(yàn) 降解66天后,地膜崩裂成大塊,大的約為12. 2X10cm2,小的約為5. 2X3. 2cm2,強(qiáng) 度約降低75%。降解98天后,地膜變成大小不一的碎片,大的約為2.5X1.6cm2,小的約為 0.5X0. 3cm2,強(qiáng)度很弱無法檢測(cè)。降解128天后,碎片尺寸變化不大,但變得更薄,手輕輕用力就會(huì)裂成更小的碎 片。B、埋入士里7cm處的降解試驗(yàn)降解98天后,膜表面變皺,被土壤中的水生細(xì)菌降解成大小不一的孔洞,大的約 14 X 12mm2,小的如針眼。降解128天后,孔洞數(shù)量增加,大的約24X9mm2,小的如針眼,且有許多Imm2左右 的孔洞。降解150天后,孔洞數(shù)量增加,大的約30X 10mm2,并出現(xiàn)局部連續(xù)孔洞。降解188天后,地膜明顯變薄,孔洞數(shù)量增加,大的約32X 12mm2。由以上各項(xiàng)試驗(yàn)可以看出,本發(fā)明的PHA生物降解塑料制成的地膜的保溫性和保 水性達(dá)到了一般地膜的效果,并且還具有良好的自然降解效果,這一點(diǎn)是普通地膜不具備 的。以下將通過實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明。實(shí)施例1按如下配方制備熱塑性淀粉降解組合物成分用量(克)熱塑性淀粉67磷酸三甲酚酯0.5聚羥基脂肪酸酯30. 4納米碳酸鈣2硬脂酸鋅0. 1總計(jì)100將熱塑性淀粉、納米碳酸鈣、硬脂酸鋅用高速攪拌機(jī)均勻攪拌后,再用真空吸料將 料置入粉料喂料機(jī),通過失重式計(jì)量喂料機(jī)加入雙螺桿擠出機(jī)。將聚羥基脂肪酸酯置入 粉料喂料機(jī),通過失重式計(jì)量喂料機(jī)加入雙螺桿擠出機(jī)。將磷酸三甲酚酯、相容劑、改性 齊U、活性劑均勻混合后通過計(jì)量泵將制得的液體加入到雙螺桿擠出機(jī)中。雙螺桿擠出機(jī)轉(zhuǎn) 速為120-560rpm,扭矩為450_3600Nm,控制各區(qū)溫度為其中喂料區(qū)的溫度為95_150°C, 熔融共混區(qū)的溫度為130-175°C,共混剪切區(qū)的溫度為140-195°C,共混捏合區(qū)的溫度為 130-185°C,塑化推進(jìn)區(qū)的溫度為110-180°C,增壓擠出區(qū)的溫度為115_185°C。經(jīng)模頭部分 擠出的物料條經(jīng)水冷、風(fēng)冷,用切粒機(jī)制得淺黃色至白色的半透明粒子,其各種性能標(biāo)列于
      權(quán)利要求
      1.一種可生物降解的地膜,包含 5-70% (重量)的熱塑性淀粉; 15-40% (重量)的可生物降解聚合物; 3-8% (重量)的相容改性成分; 3-6% (重量)的納米無機(jī)增強(qiáng)成分; 2-15% (重量)的復(fù)合增塑成分; 5-20% (重量)的潤(rùn)滑成分;0-3% (重量)的活性劑。
      2.如權(quán)利要求1所述的地膜,其中所述的熱塑性淀粉為細(xì)度大于100的普通工業(yè)淀粉, 包括玉米淀粉、馬鈴薯淀粉、紅薯淀粉和木薯淀粉,以及改性淀粉。
      3.如權(quán)利要求1所述的地膜,其中所述的可生物降解聚合物為聚羥基脂肪酸酯(PHA)。
      4.如權(quán)利要求1所述的地膜,其中所述的相容性成分為馬來酸酐;改性成分為有機(jī)硅純硅酮。
      5.如權(quán)利要求1所述的地膜,其中所述的納米無機(jī)增強(qiáng)成分為納米碳酸鈣 (Nano-CaCO3)、納米氧化鋁(Nano-Al2O3)。
      6.如權(quán)利要求1所述的地膜,其中所述的復(fù)合增塑成分為鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二 甲酸二辛酯、磷酸三甲酚酯等。
      7.如權(quán)利要求1所述的地膜,其中所述的潤(rùn)滑成分為硬脂酸及其鈣鎂鹽。
      8.如權(quán)利要求1所述的地膜,其中所述的活性劑包括離子性活性劑和非離子性活性劑。
      9.如權(quán)利要求8所述的地膜,其中所述的離子活性劑為烷基磺酸鹽類、烷基苯磺酸類 活性劑;非離子活性劑為脂肪酸聚氧乙烯酯類、烷基酚聚氧乙烯醚類活性劑。
      10.可生物降解的地膜的制備方法,包括以下步驟(1)將相容改性成分、復(fù)合增塑成分、潤(rùn)滑成分及活性劑在高速混合機(jī)中攪拌10-15分 鐘,混合成均勻的混溶體,并控制其Ph值在10. 5-13之間。(2)通過計(jì)量泵和失重式計(jì)量喂料器將步驟(1)得到的混溶體組分、熱塑性淀粉、可 生物降解聚合物加入雙螺桿擠出機(jī)中,進(jìn)行混煉和擠出。具體的步驟是該混合物在雙螺桿 擠出機(jī)中的喂料區(qū)、熔融共混區(qū)、共混剪切區(qū)、共混捏合區(qū)、塑化推進(jìn)區(qū)以及增壓擠出區(qū)中 分別被輸送、分散、匯合、加熱熔融、剪切粉碎、擠壓捏合、接枝共混、排揮、增稠、以及增壓輸 出。其中喂料區(qū)的溫度控制在95-150°C,熔融共混區(qū)的溫度控制在130-175°C,共混剪切區(qū) 的溫度控制在140-195°C,共混捏合區(qū)的溫度控制在130-185 ,塑化推進(jìn)區(qū)的溫度控制在 110-180°C,增壓擠出區(qū)的溫度控制在115-185°C。經(jīng)模頭部分?jǐn)D出的物料條經(jīng)水冷、風(fēng)冷, 用切粒機(jī)制得生物降解塑料粒子。(3)將制得的粒料在吹膜機(jī)組上吹塑成膜,機(jī)筒段溫度控制在160-200°C,模頭擠出溫 度控制在180-220°C。
      11.如權(quán)利要求10所述的方法,其中所述的熱塑性淀粉為細(xì)度大于100的普通工業(yè)淀 粉,包括玉米淀粉、馬鈴薯淀粉、紅薯淀粉和木薯淀粉,以及改性淀粉。
      12.如權(quán)利要求10所述的方法,其中所述的可生物降解聚合物為聚羥基脂肪酸酯 (PHA)。
      13.如權(quán)利要求10所述的方法,其中所述的相容性成分為馬來酸酐;改性成分為有機(jī)硅純硅酮。
      14.如權(quán)利要求10所述的方法,其中所述的納米無機(jī)增強(qiáng)成分為納米碳酸鈣 (Nano-CaCO3)、納米氧化鋁(Nano-Al2O3)。
      15.如權(quán)利要求10所述的方法,其中所述的復(fù)合增塑成分為鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯 二甲酸二辛酯、磷酸三甲酚酯等。
      16.如權(quán)利要求10所述的方法,其中所述的潤(rùn)滑成分為硬脂酸及其鈣鎂鹽。
      17.如權(quán)利要求10所述的方法,其中所述的離子活性劑為烷基磺酸鹽類、烷基苯磺酸 類活性劑;非離子活性劑為脂肪酸聚氧乙烯酯類、烷基酚聚氧乙烯醚類活性劑。
      全文摘要
      本發(fā)明涉及一種可生物降解的地膜,以熱塑性淀粉、可生物降解聚合物和輔助性成分為原料,經(jīng)螺旋擠出設(shè)備和制膜設(shè)備加工而成。包含25-70%(重量)的熱塑性淀粉;15-40%(重量)的可生物降解聚合物;3-8%(重量)的相容改性成分;3-6%(重量)的納米無機(jī)增強(qiáng)成分;2-15%(重量)的復(fù)合增塑成分;5-20%(重量)的潤(rùn)滑成分;0-3%(重量)的活性劑;本發(fā)明還涉及制備該地膜的方法。
      文檔編號(hào)C08K3/22GK102140185SQ20101011736
      公開日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2010年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月1日
      發(fā)明者于瑞德 申請(qǐng)人:于瑞德
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