CN104910603A - 一种二氧化碳基聚合物/改性淀粉可降解农用地膜及其制备方法 - Google Patents

一种二氧化碳基聚合物/改性淀粉可降解农用地膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种二氧化碳基聚合物/改性淀粉可降解农用地膜及其制备方法。其特征在于按重量分数计由以下配方组成：二氧化碳基聚合物20-80份，改性淀粉20-80份，增强剂5-15份，增塑剂0.5-5份，热稳定剂0.5-3份，抗氧化剂0.1-1份，无机填料1-40份。制备的步骤是：二氧化碳基聚合物、改性淀粉、增强剂、增塑剂、热稳定剂、抗氧化剂、无机填料，在高速混合机中混合，在双螺杆挤出机中造粒，得到粒料；获得的粒料经单螺杆吹膜机吹膜制成薄膜。本发明主要技术指标优异，拉伸强度大于10 MPa，断裂伸长率大于200%，透光率不低于90%，经植物生长一个周期后可实现全降解。本发明制备的薄膜既具有化学塑料薄膜的各种优良性能，又具有显著的透光性、全生物降解性能，能有效地减轻残膜对环境的白色污染。

Description

一种二氧化碳基聚合物/改性淀粉可降解农用地膜及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，涉及生物可降解农用地膜的生产技术领域，尤其涉及一种二氧化碳基聚合物/改性淀粉可降解农用地膜及其制备方法。
背景技术
塑料薄膜得到广泛应用的同时，伴其使用而来的“白色污染”也已经引起了世界各国的广泛重视，在高科技产品和环保产品等许多领域已经有使用全降解塑料的迫切需求。
由二氧化碳引起的“温室效应”对人类及万物生存规则和生命的影响与危害，正在逐步的凸现与加深。以二氧化碳为基础原料，和环氧化物共聚合成的二氧化碳基聚合物是一种环境友好型可生物降解材料，且制备过程简单、成本较低。该共聚物是一种非结晶态物质，具有较好的延展性，优异的透光性，在薄膜材料制造方面具有良好的应用前景。
淀粉是一种天然高分子，具有资源丰富、价廉、可再生、不枯竭的特点，在工业化工中得到广泛的应用。但是淀粉因其本身结构的缺陷，导致其与聚合物的共混相对较难，难于应用于塑料工业中，这就需要对淀粉进行改性。淀粉的改性方法主要是化学、物理和偶联改性，改性淀粉能够通过与高分子聚合物进行机械共混生产生物降解塑料等功能材料。
本发明以二氧化碳和淀粉为基础原料，制备了二氧化碳基聚合物/改性淀粉可降解农用地膜。该农用地膜制备工艺简单，环境友好，为环境友好型可降解农用地膜的研制和应用提供了技术保障。本农用地膜的研制在一定程度上可缓解因石油基塑料引起的“白色污染”和因二氧化碳引起的“温室效应”的问题，是一种最积极的变废为宝的方法，也可促进农业全面可持续发展，具有广泛的应用前景。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种二氧化碳基聚合物/改性淀粉可降解农用地膜。
本发明要解决的另外一个技术问题是提供一种二氧化碳基聚合物/改性淀粉可降解农用地膜的制备方法。
一种二氧化碳基聚合物/改性淀粉可降解农用地膜，按重量份数计的配方组成为：二氧化碳基聚合物：20-80份；改性淀粉20-80份；增强剂5-15份；增塑剂：0.5-5份；热稳定剂：0.5-3份；抗氧化剂：0.1-1份；无机填料：1-40份。
本发明所使用的二氧化碳基聚合物为：二氧化碳-环氧环丙烷的共聚物或二氧化碳-环氧环己烷的共聚物或二氧化碳-环氧丙烷-γ-丁内酯的三元共聚物或二氧化碳-环氧丙烷-ε-己内酯的共聚物或二氧化碳-环氧丙烷-马来酸酐或二氧化碳-环氧丙烷-邻苯二甲酸酐的共聚物或二氧化碳-环氧化物共聚物的改性共聚物。
本发明所使用的改性淀粉为：玉米淀粉、芋头淀粉、马铃薯淀粉、甘薯淀粉、小麦淀粉或木薯淀粉等一种或多种通过与苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈等接枝共聚改性，或与硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂等偶联改性。
本发明所使用的增强剂为麦秆、稻壳、木屑、果渣等植物纤维的一种或多种的混合物。
本发明所使用的增塑剂为分子量小与2000的聚乙二醇、柠檬酸三丁酯、乙酰柠檬酸三丁酯、偏苯三酸三辛酯、大豆油、棉籽油等的一种或多种。
本发明所使用的热稳定剂为硬脂酸锌、硬脂酸钡、硬脂酸钙、聚碳化二亚胺中的一种或多种。
本发明所使用的抗氧化剂为邻苯二酚或对苯二酚的一种或二种。
本发明所使用的无机填料为白炭黑、皂土、膨润土、碳酸钙或蒙脱土的一种或多种混合物；所述的无机填料为普通级或纳米级。
一种二氧化碳基聚合物/改性淀粉可降解农用地膜的制备方法如下：
A二氧化碳基聚合物、改性淀粉、增强剂、增塑剂、热稳定剂、抗氧化剂、无机填料，在高速混合机中混合，在双螺杆挤出机中造粒，得到粒料；
B将步骤A中获得的粒料经单螺杆吹膜机吹膜，获得产品。
本发明所制备的二氧化碳基聚合物/改性淀粉可降解农用地膜的生物降解性能可控，2-5个月地膜可崩裂成3~5cm2的碎块，经植物生长一个周期后，能完全降解，透光率不低于90%，薄膜的厚度0.007~0.070mm，拉伸强度大于10 MPa，断裂伸长率大于200%。
本发明的有益效果是：
本发明采用的二氧化碳基聚合物是一种环境友好型生物可降解大分子材料，其合成的基础原料是廉价的二氧化碳气体，因此可降低生产成本和使用费用。以廉价的淀粉为基础原料，通过疏水化改性处理，制备了改性淀粉。二氧化碳基聚合物和改性淀粉具有良好的相容性。该方法工艺简单、绿色环保，成本低，有望工业化生产，推广应用前景看好。
具体实施方式
实施例1
一种二氧化碳基聚合物/改性淀粉可降解农用地膜的制备方法，包括以下步骤：
A 二氧化碳-环氧环丙烷的共聚物：55份；甲基苯烯酸甲酯接枝马铃薯淀粉30份；麦秆纤维素6份；聚乙二醇-600：1份；硬脂酸锌：1.1份；邻苯二酚：0.2份；皂土：6.7份。以上这些原料在高速混合机中混合，在双螺杆挤出机中造粒，得到粒料；
B将步骤A中获得的粒料经单螺杆吹膜机吹膜，获得产品。
本农用地膜的厚度0.010mm，拉伸强度为21MPa，断裂伸长率为350%，透光率为92%，在3个月可崩裂成4.2cm2的碎块，6个月能完全降解。
实施例2
一种二氧化碳基聚合物/改性淀粉可降解农用地膜的制备方法，包括以下步骤：
A 二氧化碳-环氧丙烷-邻苯二甲酸酐的共聚物的共聚物：50份；硅烷偶联剂偶联改性甘薯淀粉35份；木屑纤维素5份；柠檬酸三丁酯：1.5份；硬脂酸锌：0.3份；聚碳化二亚胺：0.8份；邻苯二酚：0.2份；白炭黑：7.2份。以上这些原料在高速混合机中混合，在双螺杆挤出机中造粒，得到粒料；
B将步骤A中获得的粒料经单螺杆吹膜机吹膜，获得产品。
本农用地膜的厚度0.014mm，拉伸强度为31MPa，断裂伸长率为210%，透光率为90%，在4个月可崩裂成3.8cm2的碎块，6个月能完全降解。
实施例3
一种二氧化碳基聚合物/改性淀粉可降解农用地膜的制备方法，包括以下步骤：
A 二氧化碳-环氧丙烷-ε-己内酯的共聚物：51份；甲基苯烯酸甲酯接枝玉米淀粉34份；甘蔗渣纤维素5份；大豆油：1份；硬脂酸钙：1份；对苯二酚：0.3份；蒙脱土：7.7份。以上这些原料在高速混合机中混合，在双螺杆挤出机中造粒，得到粒料；
B将步骤A中获得的粒料经单螺杆吹膜机吹膜，获得产品。
本农用地膜的厚度0.011mm，拉伸强度为15MPa，断裂伸长率为380%，透光率为93%，在4个月可崩裂成4.3cm2的碎块，6个月能完全降解。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种二氧化碳基聚合物/改性淀粉可降解农用地膜，其特征在于按重量分数计由以下配方组成：二氧化碳基聚合物20-80份，改性淀粉20-80份，增强剂5-15份，增塑剂0.5-5份，热稳定剂0.5-3份，抗氧化剂0.1-1份，无机填料1-40份。
2.根据权利要求1所述的一种二氧化碳基聚合物/改性淀粉可降解农用地膜，其特征在于，所述的二氧化碳基聚合物与改性淀粉重量比约为20:80 -80:20。
3.根据权利要求1所述的一种二氧化碳基聚合物/改性淀粉可降解农用地膜，其特征在于，所述的二氧化碳基聚合物为：二氧化碳-环氧环丙烷的共聚物或二氧化碳-环氧环己烷的共聚物或二氧化碳-环氧丙烷-γ-丁内酯的三元共聚物或二氧化碳-环氧丙烷-ε-己内酯的共聚物或二氧化碳-环氧丙烷-马来酸酐或二氧化碳-环氧丙烷-邻苯二甲酸酐的共聚物或二氧化碳-环氧化物共聚物的改性共聚物。
4.根据权利要求1所述的一种二氧化碳基聚合物/改性淀粉可降解农用地膜，其特征在于，所述的改性淀粉为：玉米淀粉、芋头淀粉、马铃薯淀粉、甘薯淀粉、小麦淀粉或木薯淀粉等一种或多种通过与苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈等接枝共聚改性，或与硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂等偶联改性。
5.根据权利要求1所述的一种二氧化碳基聚合物/改性淀粉可降解农用地膜，其特征在于，所述的增强剂为麦秆、稻壳、木屑、果渣等植物纤维的一种或多种的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种二氧化碳基聚合物/改性淀粉可降解农用地膜，其特征在于，所述的增塑剂为分子量小与2000的聚乙二醇、柠檬酸三丁酯、乙酰柠檬酸三丁酯、偏苯三酸三辛酯、大豆油、棉籽油等的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的一种二氧化碳基聚合物/改性淀粉可降解农用地膜，其特征在于，所述的热稳定剂为硬脂酸锌、硬脂酸钡、硬脂酸钙、聚碳化二亚胺中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的一种二氧化碳基聚合物/改性淀粉可降解农用地膜，其特征在于，所述的抗氧化剂为邻苯二酚或对苯二酚的一种或二种。
9.根据权利要求1所述的一种二氧化碳基聚合物/改性淀粉可降解农用地膜，其特征在于，所述的无机填料为白炭黑、皂土、膨润土、碳酸钙或蒙脱土的一种或多种混合物；所述的无机填料为普通级或纳米级。
10.生产权利要求1所述的一种二氧化碳基聚合物/改性淀粉可降解农用地膜，其制备方法，包括以下步骤：
A二氧化碳基聚合物、改性淀粉、增强剂、增塑剂、热稳定剂、抗氧化剂、无机填料，在高速混合机中混合，在双螺杆挤出机中造粒，得到粒料；
B将步骤A中获得的粒料经单螺杆吹膜机吹膜，获得产品。
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