CN103571176A - 可完全降解的含淀粉tpu地膜及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可完全降解的含淀粉TPU地膜，以质量份计，组成为：TPU颗粒20-90份、淀粉10-80份、抗氧化剂0.05-2份、紫外线吸收剂0.05-3份、改性纳米助剂0-5份、环保增塑剂0-20份、硬脂酸钙0-3份、硬脂酸0-2份、黑色色母0-0.5份；本地膜高淀粉含量，可完全降解，且可控性强。另外，可完全降解的含淀粉TPU地膜单面可涂覆除草剂，能够起到防止虫害的作用。
Description
技术领域
本发明涉及农用地膜，具体涉及一种可完全降解的含淀粉TPU地膜及制备方法。
背景技术
干旱问题是我国农业生产中极其严峻的一个问题。在农业生产中，地膜覆盖不仅能够保持土壤水分、提高水分利用率，而且能够改善农作物的生长环境，提高农作物的产量及农业效益，因此应用极为广泛。据统计，现在农用地膜年用量达到160万吨。然而，大量使用农用地膜后所产生的废弃薄膜对农业生态环境造成的“白色污染”问题也日趋严重。这是由于目前绝大多数普通农用地膜均以聚丙烯、聚乙烯等作为原料制备的，其在土壤中不能被侵蚀分解，甚至可以在田间残留数十年不降解。连年使用导致碎膜逐年积累于土壤耕层，从而导致土壤板结，而土壤板结又会造成不透水、不透气、根系生长受阻，引起农作物产量下降和环境污染等问题。因此，发展可降解的农用地膜是十分必要，也是十分有意义的。
目前，可降解的地膜研究主要集中于光降解和生物降解。光降解地膜的缺点在于成本高，降解速度不易控制，而且埋入地下的不能发生降解。生物降解地膜可分为直接合成型和组合物型二类。直接合成型生物降解地膜是一类本身可以发生生物降解的聚合物，但成本太高，给应用造成很大的困难。组合物型生物降解地膜是将生物降解物质与不易降解物质混合加工制成的。目前，含淀粉的组合物型可降解地膜的缺点是加工工艺复杂，产品产量低下，不构成商品需求，淀粉含量低，因此成本较高，降解率和降解速度不理想。要提高降解率，需将淀粉的添加量增大，但随之而来的问题是组合物的力学性能会随着淀粉量的增加而越来越差。而且，当可降解物被消耗后，不易降解的物质依然残留在土壤中，环保问题仍得不到彻底解决。
TPU（Thermoplastic polyurethanes），热塑性聚氨酯弹性体，是一种新型的有机功能高分子合成材料。它不仅具有交联性聚氨酯的高强度、高耐磨等橡胶特性，而且具备线性高分子材料的热塑性能，从而使其应用得以扩展到塑料领域。TPU薄膜是TPU材料的一种重要应用形式，近年来随着高科技的发展和进步，也得到了越来越广泛的应用。TPU薄膜产品分子结构单纯（仅含C、H、O、N），焚化燃烧时无空气污染，埋于土壤中因受湿度及微生物作用，3-5年内自然分解。
发明内容
本发明的目的在于：为了解决现有技术存在的生物降解地膜的淀粉含量高则强度差，且环保问题得不到彻底解决的缺点，本发明提供一种可完全降解的含淀粉TPU地膜，高淀粉含量，可完全降解，且可控性强。另外，可完全降解的含淀粉TPU地膜单面可涂覆除草剂，能够起到防止虫害的作用。
本发明提供的技术方案如下：
提供一种可完全降解的含淀粉TPU地膜，以质量份计，组成为：
TPU颗粒 20-90份
淀粉 10-80份
抗氧化剂 0.05-2份
紫外线吸收剂 0.05-3份
改性纳米助剂 0-5份
环保增塑剂 0-20份
硬脂酸钙 0-3份
硬脂酸 0-2份
黑色色母 0-1份
在上述的可完全降解的含淀粉TPU地膜中，所述淀粉的粒径为100-1000目的淀粉。
在上述的可完全降解的含淀粉TPU地膜中，所述的淀粉选自玉米淀粉、木薯淀粉、土豆淀粉、红薯淀粉、藕粉、高直链淀粉中的任意一种。
在上述的可完全降解的含淀粉TPU地膜中，所述可降解的含淀粉TPU地膜的可单面涂刷除草剂。
在上述的可完全降解的含淀粉TPU地膜中，所述淀粉TPU地膜的厚度可在0.01-10mm之间选择。
在上述的可完全降解的含淀粉TPU地膜的制备方法，包括以下步骤：
1）将TPU颗粒20-90质量份、淀粉10-80质量份、抗氧化剂0.05-2质量份、紫外线吸收剂0.05-3质量份、改性纳米助剂0-5质量份、环保增塑剂0-20质量份、硬脂酸钙0-3质量份、硬脂酸0-2质量份、黑色色母0-1质量份混合均匀，进行糊化；
2）通过加热糊化作用，将糊化反应产生的气体充分抽出；
3）经步骤2）糊化好的物料在真空密闭下，剪切、混炼完成接枝反应；
4）熔融造粒：经步骤3）完成的接枝料过滤后，挤出、冷却、造粒。
5）成膜：经步骤4）所得的粒料过滤后，通过压延、流延、吹膜、涂覆等工艺制成薄膜。
在上述的可完全降解的含淀粉TPU地膜的制备方法中，步骤2）所述的加热糊化反应在160-175℃，-0.08MPa下进行。
在上述的可完全降解的含淀粉TPU地膜的制备方法中，步骤2）中反应产生的气体以抽真空的方式充分抽出。
在上述的可完全降解的含淀粉TPU地膜的制备方法中，步骤3）中，在180℃、螺杆转速为300-400r/min的条件下剪切、混炼完成接枝反应。
在上述的可完全降解的含淀粉TPU地膜的制备方法中，步骤4）中，维持温度在165-167℃。
本发明具有如下优点：
众所周知，TPU作为一种新型的有机功能高分子合成材料，具有强度高、韧性好、耐磨、耐寒、耐老化等特点，同时还具有高防水性透湿性、防风、防寒、抗菌、防霉、保暖、抗紫外线以及能量释放等许多优异的功能。TPU薄膜产品分子结构单纯（仅含C、H、O、N），焚化燃烧时无空气污染，埋于土壤中因受湿度及微生物作用，3-5年内自然分解。
本发明选用TPU材料作为地膜的基体材料，可以保证环保问题的彻底解决。通过加入淀粉材料，可以降低TPU地膜的成本，也可更好的进行降解并可调节降解时间。本发明提供一种可完全降解的含淀粉TPU地膜，高淀粉含量，可完全降解，且可控性强。另外，可生物降解的含淀粉TPU地膜单面可涂覆除草剂，能够起到防止虫害的作用。
具体实施方式
提供一种可完全降解的含淀粉TPU地膜，以质量份计，组成为：
TPU颗粒 20-90份
淀粉 10-80份
抗氧化剂 0.05-2份
紫外线吸收剂 0.05-3份
改性纳米助剂 0-5份
环保增塑剂 0-20份
硬脂酸钙 0-3份
硬脂酸 0-2份
黑色色母 0-1份
在上述的可完全降解的含淀粉TPU地膜中，所述淀粉的粒径为100-1000目的淀粉。
在上述的可完全降解的含淀粉TPU地膜中，所述的淀粉选自玉米淀粉、木薯淀粉、土豆淀粉、红薯淀粉、藕粉、高直链淀粉中的任意一种。
在上述的可完全降解的含淀粉TPU地膜中，所述可降解的含淀粉TPU地膜的可单面涂刷除草剂。
在上述的可完全降解的含淀粉TPU地膜中，所述淀粉TPU地膜的厚度可在0.01-10mm之间选择。
提供一种制备上述可完全降解的含淀粉TPU地膜的制备方法，包括以下步骤：
1）将TPU颗粒20-90质量份、淀粉10-80质量份、抗氧化剂0.05-2质量份、紫外线吸收剂0.05-3质量份、改性纳米助剂0-5质量份、环保增塑剂0-20质量份、硬脂酸钙0-3质量份、硬脂酸0-2质量份、黑色色母0-1质量份混合均匀，进行糊化；
2）通过加热糊化作用，将糊化反应产生的气体充分抽出；
3）经步骤2）糊化好的物料在真空密闭下，剪切、混炼完成接枝反应；
4）熔融造粒：经步骤3）完成的接枝料过滤后，挤出、冷却、造粒。
5）成膜：经步骤4）所得的粒料过滤后，通过压延、流延、吹膜、涂覆等工艺制成薄膜。
在上述的可完全降解的含淀粉TPU地膜的制备方法中，步骤2）所述的加热糊化反应在160-175℃，-0.08MPa下进行。
在上述的可完全降解的含淀粉TPU地膜的制备方法中，步骤2）中反应产生的气体以抽真空的方式充分抽出。
在上述的可完全降解的含淀粉TPU地膜的制备方法中，步骤3）中，在180℃、螺杆转速为300-400r/min的条件下剪切、混炼完成接枝反应。
在上述的可完全降解的含淀粉TPU地膜的制备方法中，步骤4）中，维持温度在165-167℃。
Claims (10)
1.一种可完全降解的含淀粉TPU地膜，以质量份计，组成为：
TPU颗粒 20-90份
淀粉 10-80份
抗氧化剂 0.05-2份
紫外线吸收剂 0.05-3份
改性纳米助剂 0-5份
环保增塑剂 0-20份
硬脂酸钙 0-3份
硬脂酸 0-2份
黑色色母 0-0.5份。
2.根据权利要求1所述的可完全降解的含淀粉TPU地膜，其特征在于，所述淀粉的粒径为100-1000目的淀粉。
3.根据权利要求2所述的可完全降解的含淀粉TPU地膜，其特征在于，所述的淀粉选自玉米淀粉、木薯淀粉、土豆淀粉、红薯淀粉、藕粉、高直链淀粉中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的可完全降解的含淀粉TPU地膜，其特征在于：所述可降解的含淀粉TPU地膜可单面涂刷除草剂。
5.根据权利要求1所述的可完全降解的含淀粉TPU地膜，其特征在于：所述淀粉TPU地膜的厚度可在0.001-10mm之间选择。
6.根据权利要求1所述的可完全降解的含淀粉TPU地膜的制备方法，包括以下步骤：
1）将TPU颗粒20-90质量份、淀粉10-80质量份、抗氧化剂0.05-2质量份、紫外线吸收剂0.05-3质量份、改性纳米助剂0-5质量份、环保增塑剂0-20质量份、硬脂酸钙0-3质量份、硬脂酸0-2质量份、黑色色母0-1质量份混合均匀，进行糊化；
2）通过加热糊化作用，将糊化反应产生的气体充分抽出；
3）经步骤2）糊化好的物料在真空密闭下，剪切、混炼完成接枝反应；
4）熔融造粒：经步骤3）完成的接枝料过滤后，挤出、冷却、造粒；
5）成膜：经步骤4）所得的粒料过滤后，通过压延、流延、吹膜、涂覆等工艺制成薄膜。
7.根据权利要求6所述的可完全降解的含淀粉TPU地膜的制备方法，其特征在于，步骤2）所述的加热糊化反应在160-175℃，-0.08MPa下进行。
8.根据权利要求6或7所述的可完全降解的含淀粉TPU地膜的制备方法，其特征在于，步骤2）中反应产生的气体以抽真空的方式充分抽出。
9.根据权利要求6所述的可完全降解的含淀粉TPU地膜的制备方法，其特征在于，步骤3）中，在180℃、螺杆转速为300-400r/min的条件下剪切、混炼完成接枝反应。
10.根据权利要求6所述的可完全降解的含淀粉TPU地膜的制备方法，其特征在于，步骤4）中，维持温度在165-167℃。
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