CN104893273A - 一种腐植酸/ppc树脂共混改性可降解固态地膜 - Google Patents

一种腐植酸/ppc树脂共混改性可降解固态地膜 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种腐植酸/PPC树脂共混改性可降解固态地膜的制备方法。它包含以下工艺过程1)将腐植酸粉碎过200目筛后，与偶联剂按质量比1：0.002～0.01混合均匀，100～120℃烘干；2)将上述经偶联剂处理过的腐植酸细粉与聚碳酸亚丙酯(PPC树脂)、热稳定剂按质量比1：0.5～20：0.02～0.05在100～170℃混炼10～30min后造粒，得共混改性的粒料；3)将上述粒料在150～200℃挤出吹塑，得腐植酸/PPC树脂共混改性可降解固态地膜。该地膜制备工艺简单，力学性能好，未引入对环境有害的化学物质，使用后能自行降解，可广泛用于地膜覆盖栽培，适合大面积推广应用。

Description

一种腐植酸/PPC树脂共混改性可降解固态地膜
技术领域
本发明涉及一种腐植酸/PPC树脂共混改性可降解固态地膜，属于农业生产应用领域。
背景技术
塑料地膜覆盖栽培技术已在我国大范围使用，对促进农业增产增收起到了重要作用。但目前使用的塑料地膜材质主要是聚乙烯或聚氯乙烯等高分子聚合物，使用后在自然条件下难于降解，也难于回收再利用，残存塑料地膜成为危害土壤和环境的“白色污染”，严重威胁着农业生产的安全和可持续发展，要减少农田地膜残留，保护农田生态环境，消除塑料地膜“白色污染”的最可行方法是开发和使用可降解地膜。
可降解地膜可分为固态地膜和液态地膜两种形式。在已报道的可降解固态地膜中，以淀粉为基础原料具有显著代表性，但普通淀粉与其它基材之间的相容性一直较难解决，其吹塑工艺也较为复杂，而且淀粉价格高，存在与人争粮食的问题；此外，以纤维素及甲壳质为基础原料制备可降解地膜存在塑化困难，不易成膜等缺点；也有以聚酯为基础原料制备可降解地膜的研究报道，对脂肪族聚酯来说，原料熔点低、力学性能差、成本高，而芳香族聚酯虽然能改善力学性能，但使用后较难降解。可降解液态地膜是近年来的新兴产品，有利用海带粉、沥青、淀粉、腐植酸等来制备可降解地膜的研究报道，但大部分只处于实验研究阶段。
腐植酸(HA)是自然界中广泛存在的一种有机大分子化合物，是肥沃土壤中腐殖质的主要成分，在煤炭、沼泽、池塘、沟渠淤泥中大量存在。腐植酸分子结构中含有醇羟基、酚羟基、羟基醌、烯醇基、醌基、半醌基、甲氧基、胺基、羧基等多种官能团，腐植酸来源于动植物残骸，既有糖类和蛋白质类结构单元，也有大量的光敏性基团，具有可完全降解且降解后可转化为有机肥的特性。由于腐植酸具有良好的化学和生物活性，腐植酸地膜的研究和应用也引起了人们的极大关注。但由于腐植酸本身不具有热塑性，也无固定熔点，因而目前关于腐植酸地膜的研究和报道仅限于腐植酸液态地膜，并且由于技术和操作使用上的问题一直未获得大面积推广应用。
聚碳酸亚丙酯(PPC)树脂能用于可降解地膜的制备，但单独使用时成本很高，且存在拉伸强度和模量较低的问题。CN 101717567 A、CN 103554589 A、CN104072952 A等公开的专利，均采用了PPC树脂作为可降低地膜的原料之一，但均未采用PPC树脂与腐植酸共混改性的方法来制取可降解地膜。
发明内容
针对可降解地膜的研发现状，本发明提出利用腐植酸(HA)与可完全降解的环保型塑料聚碳酸亚丙酯(PPC)树脂进行共混改性，从而制得腐植酸/PPC树脂可降解固态地膜的新技术方案。
本发明的目的在于提供一种制备腐植酸/PPC树脂共混改性可降解固态地膜的方法。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种腐植酸/PPC树脂共混改性可降解固态地膜，其制备方法如下：
(1)将腐植酸粉碎过200目筛后，得腐植酸细粉，腐植酸细粉与偶联剂按质量比腐植酸细粉：偶联剂＝1：0.002～0.01混合均匀后，100～120℃烘干备用；
(2)将上述经偶联剂处理过的腐植酸细粉与PPC树脂、热稳定剂按质量比为经偶联剂处理过的腐植酸细粉：PPC树脂：热稳定剂＝1：0.5～20：0.02～0.05在100～170℃混炼10～30min后造粒，得共混改性的粒料；
(3)将上述粒料在150～200℃挤出吹塑，得腐植酸/PPC树脂共混改性可降解固态地膜。
使用的偶联剂为硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂KH-570、异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯中的一种或几种；
使用的热稳定剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂1098中的一种或几种。
本发明具有以下优点：
(1)腐植酸原料来源广泛，是腐烂了的动植物资源，与淀粉类可降解地膜相比，不存在与人争粮食的问题。
(2)通过PPC树脂和HA共混改性制备出了可降解腐植酸固态地膜产品，与原有的腐植酸液态地膜相比，更符合传统地膜覆盖栽培技术需要，更容易为广大农户接受。
(3)与HA共混的聚碳酸亚丙酯(PPC)树脂是一种可完全降解的环保型塑料，但单独使用成本较高，通过与廉价的腐植酸共混，有效降低了成本。
(4)地膜制备过程中也未引入对环境有害的化学药品，使用后可自行降解。
(5)原料来源方便，价格低廉，制备工艺简单，适合大范围推广应用。
具体实施方式
实施例1：
1)取腐植酸细粉10kg，加入0.05kg硅烷偶联剂KH-550，高速搅拌混合均匀后，105℃烘干；
2)将上述经偶联剂处理过的腐植酸细粉与10kg PPC树脂，0.25kg抗氧剂1010在150℃进行混炼20min后造粒，得共混改性的粒料。
3)将上述粒料在挤出机中挤出吹塑，螺杆转速150转/分，喂料转速195转/分，吹膜温度设置为160℃，175℃，175℃，182℃四个温区，拉速为110转/分，得腐植酸/PPC树脂共混改性可降解固态地膜。
经测试，制得的腐植酸/PPC树脂共混改性可降解固态地膜拉伸强度为12.733MPa，拉伸弹性模量为214.51MPa，拉伸断裂负荷为3.12N。
实施例2：
1)取腐植酸细粉10kg，加入0.04kg硅烷偶联剂KH-570，高速搅拌混合均匀后，110℃烘干；
2)将上述经偶联剂处理过的腐植酸细粉与30kg PPC树脂，0.4kg抗氧剂1010在160℃进行混炼30min后造粒，得共混改性的粒料。
3)将上述粒料在挤出机中挤出吹塑，螺杆转速150转/分，喂料转速195转/分，吹膜温度设置为165℃，170℃，175℃，180℃四个温区，拉速为110转/分，得腐植酸/PPC树脂共混改性可降解固态地膜。
经测试，制得的腐植酸/PPC树脂共混改性可降解固态地膜拉伸强度为17.206MPa，拉伸弹性模量为292.64MPa，拉伸断裂负荷为3.38N。
实施例3：
1)取腐植酸细粉10kg，加入0.1kg异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯，高速搅拌混合均匀后，110℃烘干；
2)将上述经偶联剂处理过的腐植酸细粉与180kg PPC树脂，0.5kg抗氧剂1076在110℃进行混炼30min后造粒，得共混改性的粒料。
3)将上述粒料在挤出机中挤出吹塑，螺杆转速150转/分，喂料转速195转/分，吹膜温度设置为165℃，175℃，185℃，195℃四个温区，拉速为110转/分，得腐植酸/PPC树脂共混改性可降解固态地膜。
经测试，制得的腐植酸/PPC树脂共混改性可降解固态地膜拉伸强度为19.725MPa，拉伸弹性模量为337.18MPa，拉伸断裂负荷为4.17N。

Claims (3)

1.一种腐植酸/PPC树脂共混改性可降解固态地膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)将腐植酸粉碎过200目筛后，得腐植酸细粉，腐植酸细粉与偶联剂按质量比腐植酸细粉：偶联剂＝1：0.002～0.01混合均匀后，100～120℃烘干备用；
(2)将上述经偶联剂处理过的腐植酸细粉与PPC树脂、热稳定剂按质量比为经偶联剂处理过的腐植酸细粉：PPC树脂：热稳定剂＝1：0.5～20：0.02～0.05在100～170℃混炼10～30min后造粒，得共混改性的粒料；
(3)将上述粒料在150～200℃挤出吹塑，得腐植酸/PPC树脂共混改性可降解固态地膜。
2.如权利要求1所述的一种腐植酸/PPC树脂共混改性可降解固态地膜的制备方法，其特征在于：使用的偶联剂为硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂KH-570、异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的一种腐植酸/PPC树脂共混改性可降解固态地膜的制备方法，其特征在于：使用的热稳定剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂1098中的一种或几种。
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