CN103242561A - 一种以马铃薯淀粉为原料制备可降解地膜的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种以马铃薯淀粉为原料制备可降解地膜的方法。本发明涉及可降解塑料领域，针对目前塑料地膜造成的环境污染问题而提出，使用马铃薯淀粉、聚乙烯醇、增塑剂、交联剂等共混、交联反应后流延成膜或挤出成膜得到可完全降解的薄膜材料；其特征在于制备过程中使用特定的条件，如原料成分、各成分重量份数比例和反应条件。本发明以马铃薯淀粉为主要原料，也可直接使用马铃薯为原料，成膜均匀，具有普通聚乙烯膜的机械性能，可用于可降级地膜材料，制备工艺简单，具有良好的推广价值。
Description
技术领域
本发明涉及可降解塑料材料技术领域，具体是以马铃薯淀粉为主要原料制备可完全降解的地膜产品的制备方法。
背景技术
由于农用地膜能有效控制土壤温度和湿度，减少水分和营养流失，防止杂草生长，为作物生长提供有利的生态环境，使用地膜是世界粮食和经济作物增产的主要有效途径之一。然而，地膜覆盖技术在给农业增产增收带来巨大经济效益的同时，由于塑料稳定难降解也严重污染了土地。可降解塑料可以解决地膜引起的白色污染问题，但是目前可降解地膜存在降解不完全、成本高、机械强度差等缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以马铃薯淀粉为主要原料制备可完全降解、制备工艺简单、成本低廉、机械强度好的农用地膜的制备工艺。
本发明提供的可完全降解地膜的制备工艺，制备时先将马铃薯淀粉、聚乙烯醇和增塑剂依次共混，然后添加交联剂使其交联并趁热流延成膜或挤出成膜，具体条件如下：
(1)按重量比例称取原料
(2)作为上述条件的进一步说明，所述组分重量比例份数优选
(3)所述淀粉为马铃薯淀粉，也可直接将表面清洗干净的马铃薯作为原料。
(4)所述聚乙烯醇平均分子量为30000-300000。
(5)所述增塑剂为甘油、乙二醇、丙三醇、尿素中的一种或多种。
(6)所述交联剂为三氯氧磷、三偏磷酸钠、三聚磷酸钠、环氧氯丙烷、戊二醛、乙醛、甲醛中的一种或多种。
马铃薯淀粉制备可降解地膜的制备工艺，其特征在于包括如下步骤
(1)马铃薯淀粉与增塑剂加水共混，70-130℃加热搅拌20-40分钟，
(2)聚乙烯醇与增塑剂加水共混，70-130℃加热搅拌20-40分钟，
(3)将(1)和(2)溶液共混，70-130℃加热搅拌20-40分钟，
(4)将交联剂加入溶液(3)中，70-130℃加热搅拌使其交联反应20-40分钟，
(5)将溶液(4)趁热流延成膜或挤出成膜。
本发明制备的马铃薯淀粉基可降解地膜，淀粉含量高，成本低廉，可塑性好，机械强度高，分散性好，无色透明，达到可完全降解地膜功能。
具体实施方式
实施例1：马铃薯淀粉和增塑剂共混物的制备
将70份马铃薯淀粉、7份甘油和3份尿素，加10-50份水，80-95℃下高速搅拌30-40分钟，使其混合均匀。
实施例2：聚乙烯醇和增塑剂共混物的制备
将30份聚乙烯醇中加入3-6份甘油研磨至无明显颗粒后，加10-30份水和3-6份尿素，80-95℃下高速搅拌30-40分钟，使其混合均匀。
实施例3：戊二醛作交联剂的反应条件
按马铃薯淀粉比聚乙烯醇质量比7∶3混合马铃薯淀粉/增塑剂溶液和聚乙烯醇/增塑剂溶液，80-95℃下高速搅拌30-40分钟，期间可适当补加水；均匀混合后，按淀粉质量5-10％比例，滴加50％浓度的戊二醛，并维持80-95℃交联反应30-40分钟。
实施例4：三偏磷酸钠作交联剂的反应条件
按马铃薯淀粉比聚乙烯醇质量比7∶3混合马铃薯淀粉/增塑剂溶液和聚乙烯醇/增塑剂溶液，80-95℃下高速搅拌30-40分钟，期间可适当补加水；均匀混合后，加适量氢氧化钠水溶液调至微碱性(pH9-11)，按淀粉质量1-5％比例，加入三偏磷酸钠，在60-80℃下交联反应30-40分钟。
实施例5：不同分子量聚乙烯醇对可降解膜性能的影响
使用不同分子量聚乙烯醇(16000-20000低黏度聚乙烯醇，110000-130000中黏度聚乙烯醇，和180000-200000高粘度聚乙烯醇)，按马铃薯淀粉∶聚乙烯醇∶增塑剂(甘油+尿素)∶水质量比7∶3∶2∶5混合，80-95℃下高速搅拌30-40分钟，期间可适当补加水使其均匀混合；按淀粉质量5-10％比例，滴加50％浓度的戊二醛，并维持80-95℃交联反应30-40分钟；交联反应后趁热流延成膜，可降解膜断裂伸长率随聚乙烯醇分子量增加显著增强。
实施例6：流延成膜制备马铃薯淀粉基可降解膜
以戊二醛为交联剂，80-95℃交联反应30-40分钟后，趁热将反应溶液平稳流出到钢质基底或玻璃基底上流延成膜，待降至室温后揭膜测试。
实施例7：挤出成膜制备马铃薯淀粉基可降解膜
以三偏磷酸钠为交联剂，交联反应后，趁热将反应溶液转移到挤出成膜机中，30-50转/分钟下挤出成膜。
以上所述实施方案仅为本发明的优选实施方案，应指出，对于本领域的技术人员而言，在未脱离本发明创作构思的前提下，作出的若干变形和改进都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种以马铃薯淀粉为原料制备可降解地膜的方法，其特征在于制备过程中的原料组分及其重量份数比例，具体如下：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于原料淀粉为马铃薯淀粉，也可直接将表面清洗干净的马铃薯作为原料制备可完全降解地膜。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于聚乙烯醇平均分子量为30000-300000。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于增塑剂为甘油、乙二醇、丙三醇、尿素中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于交联剂为三氯氧磷、三偏磷酸钠、三聚磷酸钠、环氧氯丙烷、戊二醛、乙醛、甲醛中的一种或多种。
6.一种以马铃薯淀粉为原料制备可完全降解地膜的制备工艺，其特征在于制备过程包括如下步骤：
(1)将马铃薯淀粉和增塑剂加水，加热至70-130℃搅拌20-40分钟；
(2)将聚乙烯醇和增塑剂加水，加热至70-130℃搅拌20-40分钟；
(3)将(1)和(2)溶液混合，加热至70-130℃搅拌20-40分钟；
(4)将交联剂加入溶液(3)中，70-130℃下交联反应30-60分钟；
(5)交联反应结束后，趁热流延成膜或挤出成膜。
7.根据权利要求6所述的制备工艺，其特征在于在步骤(1)中，优选条件为将马铃薯淀粉和增塑剂混合加水，85-95℃加热搅拌30分钟。
8.根据权利要求6所述的制备工艺，其特征在于在步骤(2)中，优选条件为将聚乙烯醇和增塑剂混合加水，85-95℃加热搅拌30分钟。
9.根据权利要求6所述的制备工艺，其特征在于在步骤(4)中，优选条件为加入交联剂在85-95℃交联反应40分钟。
10.根据权利要求6所述的制备工艺，其特征在于在步骤(5)中，优选条件为85-95℃交联反应后趁热流延成膜或挤出成膜。
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