CN106084675B - 一种利于保墒的全生物降解地膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利于保墒的全生物降解地膜及其制备方法，属于高分子技术领域，其所用原料包括第一组分和第二组分，第一组分制成降解层，第二组分制成阻隔层，阻隔层将降解层分割成上层和下层，第一组分由以下质量份数的各原料组成：聚乳酸200～450份、聚对苯二甲酸/己二酸丁二醇酯共聚物500～800份、抗氧剂2.5～5份、抗紫外线剂2.5～5份、增塑剂50～80份和芥酸酰胺2～5份。此种地膜由于在地膜中增加了阻隔层，能够增加其气密度，降低其透气性，阻止隔断水分的蒸发，从而提高土壤中水分的保持率，增强保墒性能。

Description

一种利于保墒的全生物降解地膜及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子技术领域，具体涉及一种利于保墒的全生物降解地膜及其制备方法。
背景技术
地膜覆盖种植能使农作物产量提高30%左右，在我国北方广大的干旱地区，地膜种植的优势尤为突出，使得地膜覆盖种植得到了大面积推广。据统计，2011年我国地膜用量125.5万吨，覆盖面积达3亿亩；2013年全国地膜用量136.2万吨，覆盖栽培面积3.7亿多亩；2014年地膜覆盖栽培面积3.8亿多亩，地膜年销量142.8万吨，每年的用量都在快速增加。
目前使用的地膜绝大部分为PE地膜，由于其不可降解性，地膜种植在为我国农业生产做出了重大贡献的同时，随其使用时间的推移，白色污染问题也日益严重，不仅威胁着我们赖以生存的生态环境，地膜残留还造成了农作物的减产。必须尽快解决白色污染问题已引起相关专家的高度重视。
近期研制得以非石油基生物降解材料为原料的全生物降解地膜，其一般在土壤里堆肥处理3至6个月后，就可完全被土壤中的细菌消化，甚至有些成分能被分解成对植物有益的乳酸、二氧化碳和水等养分，完成了原料来自于自然，最后又回归于自然这一循环过程，彻底改变了传统PE塑料难以降解、对土壤形成白色污染的状况。
随着全生物降解地膜这一新兴产品的应用，发现其虽然解决了白色污染问题，但使用后的水分蒸发与流失过快，保墒性能不好，影响作物的生长和产量，反过来影响了此种地膜的推广应用。所以，需要本领域技术人员研发一款减少水分流失的全生物降解地膜。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种利于保墒的全生物降解地膜及其制备方法，能够增加地膜的气密性，减少水分流失。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：发明一种利于保墒的全生物降解地膜，所述地膜所用原料包括第一组分和第二组分，第一组分制成降解层，第二组分制成阻隔层，阻隔层将降解层分割成上层和下层，第一组分由以下质量份数的各原料组成：
聚乳酸 200～450份
聚对苯二甲酸/己二酸丁二醇酯共聚物 500～800份
抗氧剂 2.5～5份
抗紫外线剂 2.5～5份
增塑剂 50～80份
芥酸酰胺 2～5份。
优选的，所述降解层中设有黑色带，所述黑色带由第一组分和第三组分制成，第三组分由以下质量份数的各原料组成：
聚乳酸 70～75份
增塑剂 5～8份
超细炭黑 18～22份。
优选的，所述黑色带中第一组分的质量份数为382～386份，第三组分的质量份数为14～18份。
优选的，所述第二组分为乙烯/乙烯醇共聚物。
优选的，所述第一组分由以下质量份数的各原料组成：
聚乳酸 310份
聚对苯二甲酸/己二酸丁二醇酯共聚物 600份
抗氧剂 3份
抗紫外线剂 3份
增塑剂 60份
芥酸酰胺 4份。
优选的，述第三组分由以下质量份数的各原料组成：
聚乳酸 75份
增塑剂 5份
超细炭黑 20份。
优选的，所述增塑剂为柠檬酸三丁酯，所述抗氧剂为1010，抗紫外线剂为UV770。
优选的，上层、阻隔层和下层的厚度比为4:2:4。
本发明还提供了一种制备利于保墒的全生物降解地膜的方法，其特征在于：将第一组分注入第一挤出机和第三挤出机中，第二组分注入第二挤出机中，第一挤出机、第二挤出机和第三挤出机同时为多流道模头提供熔融料，由多流道模头流延制成。
本发明还提供了另一种制备利于保墒的全生物降解地膜的方法，其特征在于：将第一组分注入第一挤出机中，第二组分注入第二挤出机中，第一组分和第三组分以质量比96:4注入第三挤出机中，第一挤出机、第二挤出机和第三挤出机同时为多流道模头提供熔融料，由多流道模头流延制成。
组分的制备：
（1）将第一组分的各原料高速搅拌直至混合均匀，然后经双螺杆造粒机熔融共混后拉条、切粒，制得降解层；
（2）将第三组分的各原料熔融捏合，然后经单螺杆造粒机造粒，制得第三组分。
优选的，步骤（1）中，熔融成型过程中经过八个区后到达双螺杆造粒机的机头，自前至后及对应的温度依次为：第一区150℃、第二区165℃、第三区175℃、第四区至第七区180℃、第八区170℃和机头170℃；
步骤（2）中，造粒温度为180℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明由于在地膜中增加了阻隔层，能够增加其气密度，降低其透气性，阻止隔断水分的蒸发，从而提高土壤中水分的保持率，增强保墒性能。
2、由于降解层中设有黑色带，形成透明带和黑色带相间排布设置状，使得地膜形成斑马纹状，透明带位于垄上，黑色带位于垄间，减少光合作用，抑制垄间杂草的生长，减少杂草争夺作物的养分，利于提高作物的产量。
3、采用的原料配比能够使熔料具有良好的流动性，成膜性较好，制品韧性和抗拉强度较高，从而能生产性能优良的厚度在10微米以下的可降解地膜；同时增加了原料的气密性，阻隔性能良好，能够减少水分蒸发，从而为制备保墒性能优良的地膜奠定了基础。
4、制备组分的过程中，双螺杆造粒机中各区的温度设置，能够使得原料不被分解的情况下，具有良好的流动性，制出密度与尺寸都较均匀的组分，是制得匀质地膜的前提条件。
附图说明
图1是实施例一的结构示意图；
图2是实施例二的结构示意图。
附图标记为：1、上层；2、阻隔层；3、下层；4、黑色带；5、透明带。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
实施例一
本实施例使用750质量份的第一组分、210质量份的第二组分和20质量份的第三组分作为制备农用地膜的原料。其中第一组分的制备过程如下：
将200质量份的聚乳酸、800质量份的聚对苯二甲酸/己二酸丁二醇酯共聚物、2.5质量份的1010型抗氧剂、5质量份的UV770型抗紫外线剂、80质量份的柠檬酸三丁酯和2质量份的芥酸酰胺混合在一起，高速搅拌10分钟使其混合均匀，混合均匀的物料进入双螺杆造粒机，在双螺杆造粒机内熔融共混后拉条、切粒，制得第一组分。其中，柠檬酸三丁酯为增塑剂，芥酸酰胺为抗粘连剂。第一组分在熔融成型过程中经过八个区后到达双螺杆造粒机的机头，自前至后及对应的温度依次为：第一区150℃、第二区165℃、第三区175℃、第四区至第七区180℃、第八区170℃和机头170℃。
第三组分的制备过程如下：
将70质量份的聚乳酸、8质量份的柠檬酸三丁酯和18质量份的超细炭黑捏合熔融，经单螺杆造粒机造粒，制得第三组分。造粒温度为180℃。
上述超细炭黑为纳米级炭黑，高速搅拌的转速为600转/分钟。
将第一组分注入第一挤出机中，第二组分注入第二挤出机中，第一组分和第三组分以质量比96:4注入第三挤出机中，第一挤出机、第二挤出机和第三挤出机同时为多流道模头提供熔融料，由多流道模头流延制成。如图1所示，制成的地膜呈层状结构，降解层中包裹有阻隔层2，阻隔层2将降解层分割成上层1和下层3，降解层中还设有黑色带4，使地膜呈透明带5与黑色带4相间排布设置的斑纹状，透明带5与黑色带4沿地膜的长度方向设置。制成的地膜中上层1、阻隔层2和下层3的厚度比为4:2:4。
实施例二
本实施例与实施例一的不同之处在于制备第一组分和第三组分的原料用量不同。取310质量份的聚乳酸、600质量份的聚对苯二甲酸/己二酸丁二醇酯共聚物、3质量份的1010型抗氧剂、3质量份的UV770型抗紫外线剂、60质量份的柠檬酸三丁酯和4质量份的芥酸酰胺作为制备第一组分的原料。
取将75质量份的聚乳酸、5质量份的柠檬酸三丁酯和20质量份的超细炭黑作为制备第三组分的原料。
本实施例还在第一挤出机中加入第三组分，第一组分和第三组分以质量比96:4，如图2所示，制得降解层的上下两层中均有黑色带4，更够更好地抑制杂草生长。
实施例三
本实施例与实施例一的不同之处在于制备第一组分和第三组分的原料用量不同。取450质量份的聚乳酸、500质量份的聚对苯二甲酸/己二酸丁二醇酯共聚物、5质量份的1010型抗氧剂、2.53质量份的UV770型抗紫外线剂、50质量份的柠檬酸三丁酯和5质量份的芥酸酰胺作为制备第一组分的原料。
取将72质量份的聚乳酸、6质量份的柠檬酸三丁酯和22质量份的超细炭黑作为制备第三组分的原料。
实施例四
本实施例与实施例一的不同之处在于三种组分的用量不同。使用790质量份的第一组分、190质量份的第二组分和15质量份的第三组分作为制备农用地膜的原料。
实施例五
本实施例与实施例一的不同之处在于三种组分的用量不同。使用784质量份的第一组分、200质量份的第二组分和16质量份的第三组分作为制备农用地膜的原料。
实施例六
本实施例与实施例二的不同之处在于三种组分的用量不同。使用790质量份的第一组分、190质量份的第二组分和15质量份的第三组分作为制备农用地膜的原料。
实施例七
本实施例与实施例二的不同之处在于三种组分的用量不同。使用784质量份的第一组分、200质量份的第二组分和16质量份的第三组分作为制备农用地膜的原料。
实施例八
本实施例与实施例三的不同之处在于三种组分的用量不同。使用790质量份的第一组分、190质量份的第二组分和15质量份的第三组分作为制备农用地膜的原料。
实施例九
本实施例与实施例三的不同之处在于三种组分的用量不同。使用784质量份的第一组分、200质量份的第二组分和16质量份的第三组分作为制备农用地膜的原料。
上述实施例制得地膜经过测定，其主要技术参数如下表所示：
经测定普通降解地膜的水蒸气透过量基本在450～600 g/（㎡•d），而本发明仅维持在2.0 g/（㎡•d）左右，在透水性方面得到了显著提高，大大减少了土壤中水分的蒸发，保墒性能优越。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以组合、变更或改型均为本发明的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.一种利于保墒的全生物降解地膜，所述地膜所用原料包括第一组分和第二组分，第一组分制成降解层，第二组分制成阻隔层，阻隔层将降解层分割成上层和下层，第一组分由以下质量份数的各原料组成：
所述降解层中设有黑色带，所述黑色带由第一组分和第三组分制成，第三组分由以下质量份数的各原料组成：
聚乳酸 70～75份
增塑剂 5～8份
超细炭黑 18～22份；
所述第二组分为乙烯/乙烯醇共聚物。
2.根据权利要求1所述的利于保墒的全生物降解地膜，其特征在于：所述黑色带中第一组分的质量份数为382～386份，第三组分的质量份数为14～18份。
3.根据权利要求1或2所述的利于保墒的全生物降解地膜，其特征在于：所述第一组分由以下质量份数的各原料组成：
4.根据权利要求3所述的利于保墒的全生物降解地膜，其特征在于：所述第三组分由以下质量份数的各原料组成：
聚乳酸 75份
增塑剂 5份
超细炭黑 20份。
5.根据权利要求4所述的利于保墒的全生物降解地膜，其特征在于：所述增塑剂为柠檬酸三丁酯，所述抗氧剂为1010，抗紫外线剂为UV770。
6.根据权利要求1或2所述的利于保墒的全生物降解地膜，其特征在于：上层、阻隔层和下层的厚度比为4:2:4。
7.一种权利要求1至6任一所述的利于保墒的全生物降解地膜的制备方法，其特征在于：将第一组分注入第一挤出机中，第二组分注入第二挤出机中，第一组分和第三组分以质量比96:4注入第三挤出机中，第一挤出机、第二挤出机和第三挤出机同时为多流道模头提供熔融料，由多流道模头流延制成。
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