一種高阻隔性生物可降解地膜及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高阻隔性生物可降解地膜及其制備方法，涉及高分子材料領(lǐng)域。原料由聚乳酸樹脂、增韌劑、熱穩(wěn)定劑、紫外線吸收劑、擴(kuò)鏈劑、抗氧劑和開口劑等組成，采用吹膜機(jī)組生產(chǎn)薄膜。本發(fā)明是一種高阻隔性生物可降解地膜，在富氧及微生物的作用下會(huì)自動(dòng)分解，對(duì)環(huán)境不產(chǎn)生任何污染，較相同厚度的LDPE薄膜阻隔性能提高1.5?2.0倍，滿足農(nóng)作物保水、保墑、增產(chǎn)功能，本發(fā)明生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說明】
一種高阻隔性生物可降解地膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及高分子材料領(lǐng)域，具體涉及一種生物可降解地膜及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 完全生物降解高分子材料產(chǎn)業(yè)化建設(shè)是近幾年針對(duì)資源和環(huán)境而發(fā)展起來的，就 其產(chǎn)業(yè)整體來說，還處于初期階段。
[0003] 由于傳統(tǒng)石油基材料難降解本身的特性，將其制成地膜時(shí)，殘留土壤時(shí)間長(zhǎng)，土壤 板結(jié)嚴(yán)重影響農(nóng)作物生長(zhǎng)，導(dǎo)致減產(chǎn)。
[0004]農(nóng)用地膜是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要生產(chǎn)資料，不僅具有保濕、保水、保肥、防蟲、抑草 等功能，還可以保持土壤水分、提高水分利用率，同時(shí)改善農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境，提高農(nóng)作物產(chǎn) 量及農(nóng)業(yè)效益，因此應(yīng)用較為廣泛。
[0005] 地膜覆蓋大幅度提高了作物產(chǎn)量和品質(zhì)，國外生產(chǎn)的地膜厚度一般為0.011-0.015mm，為節(jié)約地膜覆蓋成本，我國地膜厚度標(biāo)準(zhǔn)是厚度不小于0.008mm，地膜的長(zhǎng)期使用 給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來巨大收益，但地膜殘留對(duì)土壤的污染也日趨嚴(yán)重，造成了農(nóng)作物的大幅減 產(chǎn)。大力推廣使用可降解的地膜，這是有效解決上述問題的根本途徑。
[0006] 生物降解地膜機(jī)械性能不如傳統(tǒng)地膜，主要表現(xiàn)在拉伸強(qiáng)度等方面。由于生物降 解地膜機(jī)械強(qiáng)度不夠，在一些以機(jī)械作業(yè)為主進(jìn)行覆膜的區(qū)域無法進(jìn)行上機(jī)覆膜作業(yè)，致 使其應(yīng)用受限。
[0007] 降解可控性表現(xiàn)出不足，有的生物降解地膜破裂和降解可控性差，難以滿足作物 對(duì)地膜覆蓋功能要求。
[0008] 增溫保墑功能不如傳統(tǒng)地膜。根據(jù)目前測(cè)試結(jié)果，生物降解地膜在增溫保墑方面 較普傳統(tǒng)地膜差異較大，尤其在旱區(qū)應(yīng)用時(shí)需要特別慎重，生物降解地膜增溫保墑性能需 要進(jìn)一步加強(qiáng)。
[0009] 生物降解地膜保水性能與地膜差距也很大，較好生物降解地膜的保水性只能達(dá)到 傳統(tǒng)地膜保水性能的10%。生物降解地膜應(yīng)滿足降解時(shí)間70天，適合機(jī)械播種的拉伸強(qiáng)度， 保水性能達(dá)到傳統(tǒng)地膜的50%。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明提供一種高阻隔性生物可降解地膜及其制備方法，以解決可降解地膜存在 的拉伸強(qiáng)度、保水性能不足的問題。
[0011]本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:它是由以下重量份的原料制成的：
[0012] 聚乳酸樹脂PLA 10-50份，增韌劑60-90份，增塑劑0.5-2.5份，熱穩(wěn)定劑0.5-1.0 份，紫外線吸收劑〇. 2-1.0份，擴(kuò)鏈劑0.4-1.0份，抗氧劑0.1-1.0份，開□劑0.5-2.0份。 [0013] 本發(fā)明所述的聚乳酸樹脂為(Nature Works 4032D、2003D)，所述的聚乳酸平均分 子量為4~150萬，玻璃化溫度范圍為40~60°C。所述的增韌劑為聚已二酸對(duì)苯二甲酸丁二 醇酯PBAT、二氧化碳共聚物PPC中的一種或兩種。
[0014] 本發(fā)明所述的增塑劑為檸檬酸三丁酯、聚乙二醇、甘油、環(huán)氧大豆油的一種或兩 種。
[0015] 本發(fā)明所述的熱穩(wěn)定劑為磷酸三甲酯、磷酸三苯酯、硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、磷酸三 丁酯中的一種或兩種。
[0016] 本發(fā)明所述的紫外線吸收劑為雙癸二酸酯、2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-6-叔 丁基-4-甲基苯酚、鄰羥基苯甲酸苯酯中的任意一種。
[0017] 本發(fā)明所述的擴(kuò)鏈劑為巴斯夫公司ADR-4370、巴斯夫公司ADR-4368、TMP-6000、 HY-3525G、KL-E中的任意一種。
[0018]本發(fā)明所述的抗氧劑為四季戊四醇酯、甲苯酸丁酸酯、三亞磷酸酯、丙酸十八碳醇 酯中的一種。
[0019] 本發(fā)明所述的開口劑為油酸酰胺、乙撐雙硬脂酰胺、高油酸酰胺或芥酸酰胺中的 一種。
[0020] 本發(fā)明所述的一種高阻隔性生物可降解地膜的制備方法，其特征在于，包括下列 步驟：
[0021] (1)原料的配制:按配方將聚乳酸樹脂、增韌劑、增塑劑、熱穩(wěn)定劑、紫外線吸收劑、 擴(kuò)鏈劑、抗氧劑、開口劑混合均勻后，通過雙螺桿擠出機(jī)熔融造粒，得到顆粒狀樹脂復(fù)合材 料，顆粒狀樹脂復(fù)合材料經(jīng)干燥處理后密閉保存，防止受潮；
[0022] (2)吹膜:采用步驟（1)制備的顆粒狀樹脂復(fù)合材料吹膜，擠出機(jī)料筒溫度采用六 段控制，分別為 160°(：、165°(：、170°(：、175°(：、180°(：、175°(：，模頭溫度170~180°(：，吹脹比為 3.0~4.0，螺桿轉(zhuǎn)速20~40r/min，牽引速度30~50m/min。
[0023] 本發(fā)明還包括旋轉(zhuǎn)均膜步驟，通過旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使膜的厚度變的更均勻。
[0024] 本發(fā)明生產(chǎn)的可降解地膜具有完全可生物降解的特性，可以用于地膜制品的生 產(chǎn)，在使用后廢棄于自然環(huán)境中達(dá)到完全的生物分解，使生物降解地膜能夠批量生產(chǎn)和得 到推廣普及。
[0025] 本發(fā)明生產(chǎn)的可降解地膜具有良好的力學(xué)性能、隔氧性和可降解性，薄膜整體性 好。生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高、工業(yè)化實(shí)施容易。
[0026]本發(fā)明的實(shí)施對(duì)生態(tài)環(huán)保將產(chǎn)生重大的進(jìn)步和顯著的效果，主要體現(xiàn)在:本發(fā)明 可降解地膜在替代傳統(tǒng)難以降解回收的塑料地膜，不僅同樣起到地膜對(duì)土壤保墑、保溫的 作用，而且避免了 "白色污染"的產(chǎn)生。此外留在沙土、土壤表面的固結(jié)層，進(jìn)入沙土、土壤還 有利于增加團(tuán)粒結(jié)構(gòu)和透氣性，促進(jìn)沙土、土壤改良和植物生長(zhǎng)。本發(fā)明所用原料，安全環(huán) 保、無毒無害，對(duì)植物、動(dòng)物、微生物均無危害，不產(chǎn)生任何二次污染。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體的描述，有必要在此指出的是以下實(shí)施例只用 于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，在不背離本發(fā)明精神 和實(shí)質(zhì)的情況下，對(duì)本發(fā)明方法、步驟或條件所作的修改或替換，均屬于本發(fā)明的范圍。 [0028] 各實(shí)施例所采用的聚乳酸樹脂為(Nature Works 4032D、2003D)，所述的聚乳酸平 均分子量為4~150萬，玻璃化溫度范圍為40~60°C。
[0029] 實(shí)施例1
[0030] 它是由以下重量份的原料制成的： 聚乳酸樹脂PLA 2003D 10份
[0031] 聚己二酸對(duì)苯二甲酸丁二醇酯PBAT 45份 二氧化碳共聚物PPC 45份 檸檬酸三丁酯 Q. 5份 磷酸三甲酯 0.5份
[0032]紫外線吸收劑雙癸二酸酯 0.2份 擴(kuò)鏈劑巴斯夫公司ADR-4368 0. 4份 抗氧劑四季戊四醇酯 （X 1份 芥酸酰胺 CL 5份
[0033] (1)先將聚乳酸樹脂PLA、聚己二酸對(duì)苯二甲酸丁二醇酯PBAT、聚碳酸亞丙酯樹脂 PPC、用低速混料機(jī)混勻、結(jié)晶干燥，制得混合物1;在混料機(jī)中添加紫外線吸收劑雙癸二酸 酯、擴(kuò)鏈劑ADR-4368、抗氧劑四季戊四醇酯、芥酸酰胺進(jìn)行攪拌混合，后可制得混合物2;最 后將混合物1、2共同加入至雙螺桿擠出機(jī)中熔融共混，雙螺桿造粒系統(tǒng)處各區(qū)溫度依次為 160 Γ、200 Γ、200 Γ、200 Γ、200 Γ、195 Γ、195 Γ、195 Γ、195 Γ、180 Γ、170 Γ、170 Γ，經(jīng)過 水下切粒，脫水、篩分得到顆粒狀樹脂復(fù)合材料，在50°C下干燥，去除多余的水分，選用的雙 螺桿擠出機(jī)的螺桿長(zhǎng)徑比為50:1，密閉保存，防止受潮；
[0034] (2)吹膜:采用吹膜設(shè)備，擠出機(jī)料筒溫度采用六段控制，分別為160 °C、165 °C、170 °(：、175°(：、180°(：、175°(：;吹脹比為3.0，螺桿轉(zhuǎn)速2(^/1^11，牽引速度3〇111/1^11。
[0035] 還包括旋轉(zhuǎn)均膜步驟，通過旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使膜的厚度變的更均勻。
[0036] 實(shí)施例2
[0037]由以下重量份的原料制成的： PLA 2003D 50'i分 ΡΒΑΤ 30 份 ppc 份 環(huán)氧大豆油 2. 5份
[0038]紫外線吸收劑2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮 1.0份 硬脂酸鋅 1. 0份 擴(kuò)鏈劑巴斯夫公司ADR-437Q L 0份 抗氧劑甲苯酸丁酸酯 1 0份 乙撐雙硬脂酰胺 2.0份。
[0039] (1)先將聚乳酸樹脂PLA、聚己二酸對(duì)苯二甲酸丁二醇酯PBAT、聚碳酸亞丙酯樹脂 PPC、用低速混料機(jī)混勻、結(jié)晶干燥，制得混合物1;在混料機(jī)中添加紫外線吸收劑雙癸二酸 酯、擴(kuò)鏈劑ADR-4368、抗氧劑四季戊四醇酯、芥酸酰胺進(jìn)行攪拌混合，后可制得混合物2;最 后將混合物1、2共同加入至雙螺桿擠出機(jī)中熔融共混，雙螺桿造粒系統(tǒng)處各區(qū)溫度依次為 160 Γ、200 Γ、200 Γ、200 Γ、200 Γ、195 Γ、195 Γ、195 Γ、195 Γ、180 Γ、170 Γ、170 Γ，經(jīng)過 水下切粒，脫水、篩分得到顆粒狀樹脂復(fù)合材料，在55°C下干燥，去除多余的水分，選用的雙 螺桿擠出機(jī)的螺桿長(zhǎng)徑比為50:1，密閉保存，防止受潮；
[0040] (2)吹膜:采用吹膜設(shè)備，擠出機(jī)料筒溫度采用六段控制，分別為160 °C、165 °C、170 °C、175 °C、180 °C、175 °C ;吹脹比為3.5，螺桿轉(zhuǎn)速30r/min，牽引速度40m/min。
[0041 ]還包括旋轉(zhuǎn)均膜步驟，通過旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使膜的厚度變的更均勻。
[0042] 實(shí)施例3
[0043]是由以下重量份的原料制成的： PLA 1032D 30 份 PB1T 40 份 PPC 35 份 聚乙二醇 1.5份
[0044] 紫外線吸收劑2-6-叔丁基-4-甲基苯酚 0. 6份 擴(kuò)鏈劑TMP-6000 Q. 7份 抗氧劑三亞磷酸酯 €. 5份 高油酸酰胺 1. 2份;：
[0045] (1)先將聚乳酸樹脂PLA、聚己二酸對(duì)苯二甲酸丁二醇酯PBAT、聚碳酸亞丙酯樹脂 PPC、用低速混料機(jī)混勻、結(jié)晶干燥，制得混合物1;在混料機(jī)中添加紫外線吸收劑雙癸二酸 酯、擴(kuò)鏈劑ADR-4368、抗氧劑四季戊四醇酯、芥酸酰胺進(jìn)行攪拌混合，后可制得混合物2;最 后將混合物1、2共同加入至雙螺桿擠出機(jī)中熔融共混，雙螺桿造粒系統(tǒng)處各區(qū)溫度依次為 160 Γ、200 Γ、200 Γ、200 Γ、200 Γ、195 Γ、195 Γ、195 Γ、195 Γ、180 Γ、170 Γ、170 Γ，經(jīng)過 水下切粒，脫水、篩分得到顆粒狀樹脂復(fù)合材料，在60°C下干燥，去除多余的水分，選用的雙 螺桿擠出機(jī)的螺桿長(zhǎng)徑比為50:1，密閉保存，防止受潮；
[0046] (2)吹膜:采用吹膜設(shè)備，擠出機(jī)料筒溫度采用六段控制，分別為160 °C、165 °C、170 °C、175 °C、180 °C、175 °C ;吹脹比為4.0，螺桿轉(zhuǎn)速40r/min，牽引速度50m/min。
[0047]還包括旋轉(zhuǎn)均膜步驟，通過旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使膜的厚度變的更均勻。實(shí)施例4 [0048]是由以下重量份的原料制成的： PLA 4032D 40 份 PBAT 45 份 PPC 15 份 硬脂酸鈣 0 6份
[0049] 聚乙二醇 1.5份 I1Y-3525G 0. 6 份 抗氧劑丙酸十八碳醇酯 Q. 2份 油酸酰胺 0/7份:。
[0050] 實(shí)施例5
[0051 ]是由以下重量份的原料制成的： PLA 4032D 20份 PBAT 80 份 檸檬酸三丁酯 1. 0份 擴(kuò)鏈劑KL-E 0 7份
[0052] 磷酸三丁酯 0 6份 紫外線吸收劑鄰羥基苯甲酸苯酯 0. 2份 抗氧劑甲苯酸丁酸酯 0. 3份 硬脂酰胺 a. s份
[0053] 實(shí)施例6
[0054] 是由以下重量份的原料制成的： PU 2Q03D 20 份 PPC 80 份 甘油 1. 5份
[0055] 紫外線吸收劑UV-531 0.8份 擴(kuò)鏈劑ADR-4370 0. 4份 抗氧劑四季戊四醇酯 0.2份 乙撐雙硬脂酰胺 0.7份。
[0056] 實(shí)施例7
[0057]是由以下重量份的原料制成的： PLA 4032D 15份 PRAT 85 份 環(huán)氧大豆油 1, 5份
[0058] 硬脂酸鈣 0. 8份 擴(kuò)鏈劑ADR-4368 0,5份 抗氧劑甲苯酸丁酸酯 0. 3份 芥酸酰胺 1,0份。
[0059] 實(shí)施例8
[0060]是由以下重量份的原料制成的： PLA 200))1 丨 15 份
[0061 ] PBAT 30 份 PPC 55 份 磷酸三甲酯 1.0份 擴(kuò)鏈劑ADR-4368. 0. 4份
[0062] 抗氧劑三亞磷酸酯 0. 2份 乙撐雙硬脂酸酰胺 0. 7份n
[0063] 對(duì)實(shí)施例1~8提供的樹脂顆粒進(jìn)行吹膜試驗(yàn)，測(cè)試薄膜水蒸氣透過率、崩解周期、 物理性能指標(biāo)其測(cè)試結(jié)果如表1所示。
[0064] 表1薄膜水蒸氣透過率、崩解周期、物理性能指標(biāo)其測(cè)試結(jié)果
[0065]
[0066] 以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但其只是作為范例，本發(fā)明并不限 制于以上描述的具體實(shí)施例。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對(duì)本發(fā)明進(jìn)行的等同修改和 替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和 修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高阻隔性生物可降解地膜，其特征在于它是由以下重量份的原料制成的：聚乳 酸樹脂PLA 10-50份，增韌劑60-90份，增塑劑0.5-2.5份，熱穩(wěn)定劑0.5-1.0份，紫外線吸收 劑0.2-1.0份，擴(kuò)鏈劑0.4-1.0份，抗氧劑0.1-1.0份，開□劑0.5-2.0份。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高阻隔性生物可降解地膜，其特征在于，所述的增韌劑為 聚已二酸對(duì)苯二甲酸丁二醇酯PBAT、二氧化碳共聚物PPC中的一種或兩種。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高阻隔性生物可降解地膜，其特征在于，所述的增塑劑為 檸檬酸三丁酯、聚乙二醇、甘油、環(huán)氧大豆油的一種或兩種。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高阻隔性生物可降解地膜，其特征在于，所述的熱穩(wěn)定劑 為磷酸三甲酯、磷酸三苯酯、硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、磷酸三丁酯中的一種或兩種。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高阻隔性生物可降解地膜，其特征在于，所述的紫外線吸 收劑為雙癸二酸酯、2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-6-叔丁基-4-甲基苯酚、鄰羥基苯甲酸 苯酯中的任意一種。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高阻隔性生物可降解地膜，其特征在于，所述的擴(kuò)鏈劑為 巴斯夫公司ADR-4370、巴斯夫公司六01?-4368、了]^-6000、冊(cè)-35256、1^4中的任意一種。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高阻隔性生物可降解地膜，其特征在于，所述的抗氧劑為 四季戊四醇酯、甲苯酸丁酸酯、三亞磷酸酯、丙酸十八碳醇酯中的一種。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高阻隔性生物可降解地膜，其特征在于，所述的開口劑為 油酸酰胺、乙撐雙硬脂酰胺、高油酸酰胺或芥酸酰胺中的一種。9. 如權(quán)利要求1~8任一項(xiàng)所述的一種高阻隔性生物可降解地膜的制備方法，其特征在 于，包括下列步驟： (1) 原料的配制:按配方將聚乳酸樹脂、增韌劑、增塑劑、熱穩(wěn)定劑、紫外線吸收劑、擴(kuò)鏈 劑、抗氧劑、開口劑混合均勻后，通過雙螺桿擠出機(jī)熔融造粒，得到顆粒狀樹脂復(fù)合材料，顆 粒狀樹脂復(fù)合材料經(jīng)干燥處理后密閉保存，防止受潮； (2) 吹膜:采用步驟（1)制備的顆粒狀樹脂復(fù)合材料吹膜，擠出機(jī)料筒溫度采用六段控 制，分別為 160°C、165°C、170°C、175°C、180°C、175°C，模頭溫度 170~180°C，吹脹比為3 · 0~ 4.0，螺桿轉(zhuǎn)速20~40r/min，牽引速度30~50m/min。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種高阻隔性生物可降解地膜的制備方法，其特征在于，還 包括旋轉(zhuǎn)均膜步驟，通過旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使膜的厚度變的更均勻。
【文檔編號(hào)】C08L67/04GK106046725SQ201610505462
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年7月1日
【發(fā)明人】佟毅, 李義, 吳延?xùn)|, 白嵐, 葉新建, 劉志剛, 關(guān)陽, 王金枝, 武麗達(dá), 房亮, 武英娜
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