CN106982683A - 一种旱作农业区生物全降解材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种旱作农业区生物全降解材料,包括第一层膜和第二层膜,且第一层膜的降解时间大于第二层膜的降解时间;第一层膜包括硬脂酸镨、水滑石粉、二茂铁、硬脂酸锶、电气石粉、间苯二酚单苯甲酸酯、4‑羟甲基‑2,6‑二叔丁基苯酚、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯;第二层膜包括聚乳酸、纳米二氧化硅、3‑氨丙基三乙氧基硅烷、硬脂酸镧、低密度聚乙烯以及线性低密度聚乙烯。本发明提供的旱作农业区生物全降解材料,采用双层结构,具有优异的防水性、阻燃性、拉伸强度和断裂伸长率。将其用作地膜时,不仅具有优异的调温保墒作用,而且易降解,尤其是能够有效消除传统市售降解地膜在应用过程中各部分降解速率不一的缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及地膜技术领域,具体涉及一种旱作农业区生物全降解材料及其制备方法。
背景技术
众所周知,农业问题一直是关系到我国国计民生的重要战略问题。地膜作为农业生产的重要物质资料之一,其应用极大地促进了农业产量和效益的提高,带动了农业生产方式的改变和农业生产力的飞跃发展。据统计,地膜覆盖技术的推广应用,使全世界农作物适种地区在南、北半球分别向南、北推移了2o-4o的地理纬度,向高山地区推移了500-1000m海拔高度,作物普遍增产30%-50%,增值40%-60%。然而,普通农用地膜多采用不可降解的聚乙烯薄膜,不仅带来了农业生产上的“白色污染”,而且对耕地的可持续利用带来了极大的威胁。此外,地膜应用30多年来,由于人们环保意识的滞后以及有效残膜回收措施的缺乏,目前我国长期覆膜的农田土壤,平均每亩地膜残留量高达5-15公斤。大量残留的地膜碎片不易被土壤微生物降解,且长期存留于农田导致土壤结构破坏、耕地质量严重下降;此外,大量残膜的存在造成农事操作受阻,给下一季农作物耕作带来不利影响,严重阻碍了农业方面生产力的发展。生物降解地膜的出现为解决农用地膜污染提供了一个有效途径。
为了开发出不可降解地膜的环保替代产品,国内外广泛开展了可降解地膜的研究,主要包括:淀粉添加型降解地膜、光降解地膜以及植物纤维地膜等。其中,淀粉添加型降解地膜的强度、拉伸性、透光性均较差,且降解时间难以控制;光降解地膜受天气影响较大,无光或阴天的时候不易降解;纸地膜或麻地膜存在强度低、抗风雨能力差、易破碎、不适宜机械铺膜的问题。基于此,研发一种新型的可降解地膜尤为重要,其将显著减小农业耕种的生产成本,进而促进农业生产力的发展。
发明内容
针对现有技术中的缺陷,本发明提供了一种旱作农业区生物全降解材料及其制备方法。本发明提供的旱作农业区生物全降解材料,采用双层结构,具有优异的防水性、阻燃性和拉伸强度、断裂伸长率等机械性能。将其用作地膜时,不仅具有优异的调温保墒作用,而且易于降解,尤其是在实际使用过程中,各部分能够同时达到降解终点,从而消除了传统市售降解地膜在应用过程中各部分降解速率不一的缺陷。
为此,本发明提供如下技术方案:
第一方面,本发明提供一种降解材料,采用双层膜结构,包括第一层膜和第二层膜,且第一层膜的降解时间大于第二层膜的降解时间;其中,第一层膜的原料组分按重量份计,包括:硬脂酸镨0.03-0.05重量份、水滑石粉0.10-0.30重量份、正辛基二茂铁和/或正辛酰基二茂铁0.05-0.10重量份、硬脂酸锶0.10-0.50重量份、电气石粉0.50-0.90重量份、间苯二酚单苯甲酸酯0.10-0.30重量份、4-羟甲基-2,6-二叔丁基苯酚0.05-0.20重量份、高密度聚乙烯30-50重量份、低密度聚乙烯10-20重量份和线性低密度聚乙烯20-30重量份;第二层膜的原料组分按重量份计,包括:聚乳酸30-70重量份、纳米二氧化硅1-10重量份、3-氨丙基三乙氧基硅烷1-5重量份、硬脂酸镧0.05-0.20重量份、低密度聚乙烯5-10重量份以及线性低密度聚乙烯4.8-30重量份。
具体地,本发明提供的降解材料为双层膜旱作农业区生物全降解材料,其在用作地膜的实际使用过程中,第一层膜为地膜表层膜,即与空气接触的层,第二层膜为地膜底层膜,即与土壤接触的层。第一层膜的降解时间大于第二层膜的降解时间,是指在降解性能测试中,如光氧化降解实验、热氧化降解实验或其他降解实验中,达到同样降解情况时,第一层膜的降解时间大于第二层膜的降解时间。高密度聚乙烯又称低压聚乙烯,白色粉末颗粒状产品,无毒、无味,是在15-30个大气压下,通过有机化合物催化进行Ziegler-Natta聚合而成,密度约为0.940-0.976g/cm3,结晶度为80%-90%,软化点为125-135℃。低密度聚乙烯俗称高压聚乙烯,即在100-300MPa的高压下,过氧化物催化自由基聚合生成,其密度约为0.910-0.925g/cm3,熔点约为130℃-145℃,具有密度低及材质软等优点。线型低密度聚乙烯是指乙烯与少量高级-烯烃在催化剂存在下聚合而成之共聚物,密度约为0.918-0.935g/cm3,具有较高的软化温度和熔融温度,且具有强度大、韧性好、延展能力高等优点。
在本发明的进一步实施方式中,高密度聚乙烯的熔融指数为0.1-10.0g/10min,低密度聚乙烯的熔融指数为0.5-5.0g/10min,线性低密度聚乙烯的熔融指数为1.5-2.5g/10min。
在本发明的进一步实施方式中,纳米二氧化硅的粒径为20nm-200nm,聚乳酸的熔融指数为15-30g/10min。聚乳酸熔融指数(即熔体体积速率)为15-30g/10min(根据ISO1133,190℃和2.16kg时的MVR),玻璃化转变温度(Tg)为55℃-60℃,具体可选用6201D、4032D和3251D中的一种或多种。
在本发明的进一步实施方式中,高密度聚乙烯选用6070、5502、TR144和CH2802中的一种或多种;低密度聚乙烯选用LD662、2012TN26、2426H、2436H和LD600中的一种或多种;线性低密度聚乙烯选用7042、7042T、9020、7042N、7042K、218W、0218D、9042和FV149M中的一种或多种;聚乳酸选用6201D、4032D和3251D中的一种或多种。
在本发明的进一步实施方式中,第一层膜的厚度为2-4μm,第二层膜的厚度为4-8μm。
在本发明的进一步实施方式中,第一层膜的原料组分按重量份计,包括:硬脂酸镨0.03重量份、水滑石粉0.20重量份、正辛基二茂铁0.04重量份、正辛酰基二茂铁0.04重量份、硬脂酸锶0.30重量份、电气石粉0.60重量份、间苯二酚单苯甲酸酯0.10重量份、4-羟甲基-2,6-二叔丁基苯酚0.15重量份、高密度聚乙烯35重量份、低密度聚乙烯15重量份和线性低密度聚乙烯20重量份;第二层膜的原料组分按重量份计,包括:聚乳酸50重量份、纳米二氧化硅5重量份、3-氨丙基三乙氧基硅烷3重量份、硬脂酸镧0.10重量份、低密度聚乙烯8重量份以及线性低密度聚乙烯30重量份;其中,第一层膜的厚度为4μm,第二层膜的厚度为4μm;高密度聚乙烯选用6070,低密度聚乙烯选用等重量份的LD662和2436H,线性低密度聚乙烯选用7042T,聚乳酸选用6201D。
第二方面,本发明提供一种降解材料的制备方法,包括以下步骤:S101:将第一层膜中的各原料组分混合均匀后造粒,得到第一层膜降解塑料颗粒;S102:将第二层膜中的各原料组分混合均匀后造粒,得到第二层膜降解塑料颗粒;S103:将所述第一层膜降解塑料颗粒和所述第二层膜降解塑料颗粒进行共挤吹塑。需要说明的是,步骤S101和步骤S102并无顺序上的限制。
在本发明的进一步实施方式中,所述S101和所述S102中,将各原料组分采用球磨的方式混合均匀,且所述球磨的条件具体为:转速为400-500rpm,时间为250min-350min;所述S101和所述S102中,所述造粒均在双螺杆造粒机中进行,且所述双螺杆造粒机的条件具体为:螺杆长径比L/D为30-50,所述双螺杆造粒机的机头温度为135℃-140℃,一区温度为150℃-155℃,二区温度为158℃-163℃,三区温度为165℃-169℃,四区温度为170℃-173℃,五区温度为175℃-180℃。具体地,本发明可以选用型号为NCHF50系列的双螺杆挤出机。
在本发明的进一步实施方式中,S103中,共挤吹塑在双层共挤吹膜机中进行,且双层共挤吹膜机的条件具体为:温度为162℃-165℃,吹胀比为2.5-2.7,牵引速度为7m/min-9m/min。
第三方面,本发明提供的降解材料在制备地膜、透明膜和包装材料产品或产品添加剂中的应用。
本发明提供的上述技术方案具有以下优点:
(1)申请人经过大量实验发现:本发明提供的旱作农业区生物全降解材料,采用双层膜结构,具有优异的防水性、阻燃性和拉伸强度、断裂伸长率等机械性能。将其用作地膜时,不仅具有优异的调温保墒作用,而且易于降解,尤其是在实际使用过程中,各部分能够同时达到降解终点,从而消除了传统市售降解地膜在应用过程中各部分降解速率不一的缺陷。
(2)本发明提供的生态降解材料制备得到的地膜采用双层膜结构,各层由不同降解特性的材料制成且各层的降解速率不同,最终使制备得到的地膜在实际使用过程中,各部分能够同时达到降解终点,从而消除了传统市售降解地膜在应用过程中各部分降解速率不同的缺陷,进而显著改善了降解地膜的实用性。传统市售降解地膜在实际使用过程中各部分的降解速率不一,主要表现形式为:地膜暴露于空气的部分(简称“暴露部分”)与地膜埋于土壤部分(“埋土部分”)降解速率相差巨大;通常情况下,暴露部分的地膜已达到降解终点,地膜变脆,甚至已降解为二氧化碳和水;而埋土部分的地膜基本没有变化,依旧维持其初始机械力学性能,从而给下一季农作物耕作带来不利的影响,且没有达到降解地膜应有的效果;换句话说,采用本发明提供的生物降解材料制备得到的地膜,其在实际应用过程中各部分降解均匀且彻底,从而消除了传统地膜的使用给土地带来的二次污染;且从而无需后续的回收工序,消除了残膜对后续机械的缠绕,降低了残膜对下一季作物的影响并节省了人力成本,进而显著促进了农业方面生产力的发展。
(3)采用本发明提供的生物降解材料制备得到的地膜,其在实际应用过程中,不仅能够提高覆膜早期在弱光照射下的地温,而且可以降低夏天因温度偏高和日光强烈下的地温,从而有效实现调温保墒作用。
具体实施方式
下面将对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚的说明本发明的技术方案,因此只作为实例,而不能以此来限制本发明的保护范围。
下述实施例中的实验方法,如无特殊说明,均为常规方法。
下述实施例中所用的试验材料,如无特殊说明,均为自常规试剂商店购买得到的。
以下实施例中的定量试验,均设置三次重复实验,数据为三次重复实验的平均值或平均值±标准差。
本发明提供的降解材料采用双层膜结构,包括第一层膜和第二层膜,且第一层膜的降解时间大于第二层膜的降解时间;其中,第一层膜的原料组分按重量份计,包括:硬脂酸镨0.03-0.05重量份、水滑石粉0.10-0.30重量份、正辛基二茂铁和/或正辛酰基二茂铁0.05-0.10重量份、硬脂酸锶0.10-0.50重量份、电气石粉0.50-0.90重量份、间苯二酚单苯甲酸酯0.10-0.30重量份、4-羟甲基-2,6-二叔丁基苯酚0.05-0.20重量份、高密度聚乙烯30-50重量份、低密度聚乙烯10-20重量份和线性低密度聚乙烯20-30重量份;第二层膜的原料组分按重量份计,包括:聚乳酸30-70重量份、纳米二氧化硅1-10重量份、3-氨丙基三乙氧基硅烷1-5重量份、硬脂酸镧0.05-0.20重量份、低密度聚乙烯5-10重量份以及线性低密度聚乙烯4.8-30重量份。其中,第一层膜的厚度为2-4μm,第二层膜的厚度为4-8μm。
优选地,高密度聚乙烯的熔融指数为0.1-10.0g/10min,低密度聚乙烯的熔融指数为0.5-5.0g/10min,线性低密度聚乙烯的熔融指数为1.5-2.5g/10min。
优选地,纳米二氧化硅的粒径为20nm-200nm,聚乳酸的熔融指数为15-30g/10min。
优选地,高密度聚乙烯选用6070、5502、TR144和CH2802中的一种或多种;低密度聚乙烯选用LD662、2012TN26、2426H、2436H和LD600中的一种或多种;线性低密度聚乙烯选用7042、7042T、9020、7042N、7042K、218W、0218D、9042和FV149M中的一种或多种;聚乳酸选用6201D、4032D和3251D中的一种或多种。
另外,针对本发明的降解材料,本发明专门设计了制备降解材料的方法,包括以下步骤:
S101:将第一层膜中的各原料组分混合均匀后造粒,得到第一层膜降解塑料颗粒。
S102:将第二层膜中的各原料组分混合均匀后造粒,得到第二层膜降解塑料颗粒。
S103:将第一层膜降解塑料颗粒和第二层膜降解塑料颗粒进行共挤吹塑。其中,共挤吹塑在双层共挤吹膜机中进行,且双层共挤吹膜机的条件具体为:温度为162℃-165℃,吹胀比为2.5-2.7,牵引速度为7m/min-9m/min。
优选地,球磨处理具体为:转速为400-500rpm,时间为250min-350min;造粒在双螺杆造粒机中进行,且双螺杆造粒机的条件具体为:螺杆长径比L/D为30-50,双螺杆造粒机的机头温度为135℃-140℃,一区温度为150℃-155℃,二区温度为158℃-163℃,三区温度为165℃-169℃,四区温度为170℃-173℃,五区温度为175℃-180℃。
下面结合具体实施方式进行说明:
实施例一
本发明提供一种降解材料,该降解材料采用双层膜结构,包括第一层膜和第二层膜;其中,第一层膜的原料组分按重量份计,硬脂酸镨0.03重量份、水滑石粉0.30重量份、正辛基二茂铁0.05重量份、硬脂酸锶0.50重量份、电气石粉0.50重量份、间苯二酚单苯甲酸酯0.30重量份、4-羟甲基-2,6-二叔丁基苯酚0.05重量份、高密度聚乙烯6070 30重量份、低密度聚乙烯2012TN26 20重量份和线性低密度聚乙烯7042T 20重量份;第二层膜的原料组分按重量份计,包括:聚乳酸4032D 30重量份、粒径为50nm的纳米二氧化硅10重量份、3-氨丙基三乙氧基硅烷1重量份、硬脂酸镧0.20重量份、低密度聚乙烯2012TN26 5重量份以及线性低密度聚乙烯7042T 30重量份。
按上述原料组分,采用本发明提供的降解材料的制备方法,制备降解材料:
S101:将第一层膜的各原料组分混合后在转速为400rpm的条件下球磨处理300min,之后在双螺杆造粒机中进行造粒,得到第一层膜降解塑料颗粒;双螺杆造粒机的条件为:螺杆长径比L/D为30,双螺杆造粒机的机头温度为135℃,一区温度为150℃,二区温度为158,三区温度为165℃,四区温度为170℃,五区温度为175℃。
S102:将第二层膜中的各原料组分混合均匀后在转速为400rpm的条件下球磨处理350min,之后在双螺杆造粒机中进行造粒,得到第二层膜降解塑料颗粒;双螺杆造粒机的条件为:螺杆长径比L/D为30,双螺杆造粒机的机头温度为135℃,一区温度为150℃,二区温度为158℃,三区温度为165℃,四区温度为170℃,五区温度为175℃。
S103:将第一层膜降解塑料颗粒和第二层膜降解塑料颗粒在双层共挤吹膜机中进行共挤吹塑,并将吹塑后的产物调整为第一层膜的厚度为3μm,第二层膜的厚度为6μm,得到本发明所需的降解地膜。双层共挤吹膜机的条件为:温度为162℃,吹胀比为2.5,牵引速度为8m/min。
实施例二
本发明提供一种降解材料,该降解材料采用双层膜结构,包括第一层膜和第二层膜;其中,第一层膜的原料组分按重量份计,包括硬脂酸镨0.05重量份、水滑石粉0.10重量份、正辛酰基二茂铁0.10重量份、硬脂酸锶0.10重量份、电气石粉0.90重量份、间苯二酚单苯甲酸酯0.10重量份、4-羟甲基-2,6-二叔丁基苯酚0.20重量份、高密度聚乙烯CH2802 50重量份、低密度聚乙烯LD60010重量份和线性低密度聚乙烯FV149M 30重量份;第二层膜的原料组分按重量份计,包括:聚乳酸6201D 70重量份、粒径为20nm的纳米二氧化硅1重量份、3-氨丙基三乙氧基硅烷5重量份、硬脂酸镧0.05重量份、低密度聚乙烯LD60010重量份以及线性低密度聚乙烯FV149M 4.8重量份。
按上述原料组分,采用本发明提供的降解材料的制备方法,制备降解材料:
S101:将第一层膜的各原料组分混合后在转速为500rpm的条件下球磨处理250min,之后在双螺杆造粒机中进行造粒,得到第一层膜降解塑料颗粒;双螺杆造粒机的条件为:螺杆长径比L/D为50,双螺杆造粒机的机头温度为140℃,一区温度为155℃,二区温度为163℃,三区温度为169℃,四区温度为173℃,五区温度为180℃。
S102:将第二层膜中的各原料组分混合均匀后在转速为450rpm的条件下球磨处理300min,之后在双螺杆造粒机中进行造粒,得到第二层膜降解塑料颗粒;双螺杆造粒机的条件为:螺杆长径比L/D为50,双螺杆造粒机的机头温度为140℃,一区温度为155℃,二区温度为163℃,三区温度为169℃,四区温度为173℃,五区温度为180℃。
S103:将第一层膜降解塑料颗粒和第二层膜降解塑料颗粒在双层共挤吹膜机中进行共挤吹塑,并将吹塑后的产物调整为第一层膜的厚度为3μm,第二层膜的厚度为5μm,得到本发明所需的降解地膜。双层共挤吹膜机的条件为:温度为165℃,吹胀比为2.7,牵引速度为9m/min。
实施例三
本发明提供一种降解材料,该降解材料采用双层膜结构,包括第一层膜和第二层膜;其中,第一层膜的原料组分按重量份计,包括硬脂酸镨0.04重量份、水滑石粉0.20重量份、正辛基二茂铁0.08重量份、硬脂酸锶0.30重量份、电气石粉0.60重量份、间苯二酚单苯甲酸酯0.20重量份、4-羟甲基-2,6-二叔丁基苯酚0.15重量份、高密度聚乙烯5502 40重量份、低密度聚乙烯2426H 15重量份和线性低密度聚乙烯0218D 25重量份;第二层膜的原料组分按重量份计,包括:聚乳酸3251D 50重量份、粒径为200nm的纳米二氧化硅8重量份、3-氨丙基三乙氧基硅烷3重量份、硬脂酸镧0.15重量份、低密度聚乙烯2426H 8重量份以及线性低密度聚乙烯0218D 15重量份。
按上述原料组分,采用本发明提供的降解材料的制备方法,制备降解材料:
S101:将第一层膜的各原料组分混合后在转速为450rpm的条件下球磨处理300min,之后在双螺杆造粒机中进行造粒,得到第一层膜降解塑料颗粒;双螺杆造粒机的条件为:螺杆长径比L/D为40,双螺杆造粒机的机头温度为138℃,一区温度为153℃,二区温度为160℃,三区温度为167℃,四区温度为172℃,五区温度为178℃。
S102:将第二层膜中的各原料组分混合均匀后在转速为500rpm的条件下球磨处理300min,之后在双螺杆造粒机中进行造粒,得到第二层膜降解塑料颗粒;双螺杆造粒机的条件为:螺杆长径比L/D为40,双螺杆造粒机的机头温度为138℃,一区温度为153℃,二区温度为160℃,三区温度为167℃,四区温度为172℃,五区温度为178℃。
S103:将第一层膜降解塑料颗粒和第二层膜降解塑料颗粒在双层共挤吹膜机中进行共挤吹塑,并将吹塑后的产物调整为第一层膜的厚度为4μm,第二层膜的厚度为4μm,得到本发明所需的降解地膜。双层共挤吹膜机的条件为:温度为163℃,吹胀比为2.6,牵引速度为7m/min。
实施例四
本发明提供一种降解材料,该降解材料采用双层膜结构,包括第一层膜和第二层膜;其中,第一层膜的原料组分按重量份计,包括硬脂酸镨0.03重量份、水滑石粉0.20重量份、正辛基二茂铁0.04重量份、正辛酰基二茂铁0.04重量份、硬脂酸锶0.30重量份、电气石粉0.60重量份、间苯二酚单苯甲酸酯0.10重量份、4-羟甲基-2,6-二叔丁基苯酚0.15重量份、高密度聚乙烯6070 35重量份、低密度聚乙烯LD662 7.5重量份和2436H 7.5重量份、线性低密度聚乙烯7042T 20重量份;第二层膜的原料组分按重量份计,包括:聚乳酸6201D 50重量份、粒径为100nm的纳米二氧化硅5重量份、3-氨丙基三乙氧基硅烷3重量份、硬脂酸镧0.10重量份、低密度聚乙烯LD662 4重量份和2436H 4重量份、线性低密度聚乙烯7042T 30重量份。
按上述原料组分,采用本发明提供的降解材料的制备方法,制备降解材料:
S101:将第一层膜的各原料组分混合后在转速为450rpm的条件下球磨处理300min,之后在双螺杆造粒机中进行造粒,得到第一层膜降解塑料颗粒;双螺杆造粒机的条件为:螺杆长径比L/D为40,双螺杆造粒机的机头温度为138℃,一区温度为153℃,二区温度为160℃,三区温度为167℃,四区温度为172℃,五区温度为178℃。
S102:将第二层膜中的各原料组分混合均匀后在转速为500rpm的条件下球磨处理300min,之后在双螺杆造粒机中进行造粒,得到第二层膜降解塑料颗粒;双螺杆造粒机的条件为:螺杆长径比L/D为40,双螺杆造粒机的机头温度为138℃,一区温度为153℃,二区温度为160℃,三区温度为167℃,四区温度为172℃,五区温度为178℃。
S103:将第一层膜降解塑料颗粒和第二层膜降解塑料颗粒在双层共挤吹膜机中进行共挤吹塑,并将吹塑后的产物调整为第一层膜的厚度为4μm,第二层膜的厚度为4μm,得到本发明所需的降解地膜。双层共挤吹膜机的条件为:温度为163℃,吹胀比为2.6,牵引速度为7m/min。
另外,将本发明各实施例得到的降解地膜,系统评价其性能:
一、力学性能测定
具体地,按照GB/T 1040.3-2006测试各实施例地膜的力学性能,具体数据如表1所示。
表1各实施例地膜的力学性能
二、地膜实际应用性能测试
具体地,在200m2的地块内布设5个等面积(36m2)的考察小区,小区为3行区,行距1.2m,行长6m。于6月份中旬种植西瓜,并铺设实施例一至实施例四的降解地膜和普通地膜(对照),在铺设的这两种地膜上同时插入10cm的地温计,通过定期观察获取数据。试验小区随机排列,观察周期从西瓜下种覆盖地膜开始贯穿西瓜的萌芽期和幼苗期,并对地膜进行为期250天地观察监测。由于试验地区天气炎热,6月13日种植西瓜,平均气温保持在36℃左右。将各考察小区内的地温及西瓜出苗率列表,如表2所示。
表2各考察小区内的地温、西瓜出苗率及地膜降解情况
三、地膜防水性能测定
具体地,按照GB1027-70标准测试各实施例和对比例地膜的吸水率性能。对于各实施例的地膜,分别取10cm×10cm大小,于105℃下烘干至恒重(W0),然后置于室温下(25℃左右)的蒸馏水汇总,定期取出,用滤纸吸干表面水分,称重(Wi),计算吸水率。每个实施例平行进行3组实验,然后取平均值;具体数据如表3所示。吸水率(%)=[(Wi-W0)/W0]×100。
表3各实施例地膜的吸水率情况
实施例一 | 实施例二 | 实施例三 | 实施例四 | |
吸水率/% | 3.0 | 2.8 | 3.1 | 2.5 |
四、地膜阻燃性能测定
具体地,按照UL 94-2006VTM-0/VTM-1/VTM-2标准测试各实施例地膜的阻燃性能,具体数据如表4所示。
表4各实施例地膜的阻燃性能
当然,除了实施例一至实施例四列举的情况,其他原料组分的种类和重量配比、制备过程中的条件和参数等也是可以的。
本发明提供的旱作农业区生物全降解材料,采用双层结构,具有优异的防水性、阻燃性和拉伸强度、断裂伸长率等机械性能。将其用作地膜时,不仅具有优异的调温保墒作用,而且易于降解,尤其是在实际使用过程中,各部分能够同时达到降解终点,从而消除了传统市售地膜在应用过程中各部分降解速率不一的缺陷。
在本说明书的描述中,需要理解的是,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种降解材料,其特征在于,所述降解材料采用双层膜结构,包括第一层膜和第二层膜,且所述第一层膜的降解时间大于所述第二层膜的降解时间;
其中,所述第一层膜的原料组分按重量份计,包括:硬脂酸镨0.03-0.05重量份、水滑石粉0.10-0.30重量份、正辛基二茂铁和/或正辛酰基二茂铁0.05-0.10重量份、硬脂酸锶0.10-0.50重量份、电气石粉0.50-0.90重量份、间苯二酚单苯甲酸酯0.10-0.30重量份、4-羟甲基-2,6-二叔丁基苯酚0.05-0.20重量份、高密度聚乙烯30-50重量份、低密度聚乙烯10-20重量份和线性低密度聚乙烯20-30重量份;
所述第二层膜的原料组分按重量份计,包括:聚乳酸30-70重量份、纳米二氧化硅1-10重量份、3-氨丙基三乙氧基硅烷1-5重量份、硬脂酸镧0.05-0.20重量份、低密度聚乙烯5-10重量份以及线性低密度聚乙烯4.8-30重量份。
2.根据权利要求1所述的降解材料,其特征在于:
所述高密度聚乙烯的熔融指数为0.1-10.0g/10min,所述低密度聚乙烯的熔融指数为0.5-5.0g/10min,所述线性低密度聚乙烯的熔融指数为1.5-2.5g/10min。
3.根据权利要求1所述的降解材料,其特征在于:
所述纳米二氧化硅的粒径为20nm-200nm,所述聚乳酸的熔融指数为15-30g/10min。
4.根据权利要求1所述的降解材料,其特征在于:
所述高密度聚乙烯选用6070、5502、TR144和CH2802中的一种或多种;
所述低密度聚乙烯选用LD662、2012TN26、2426H、2436H和LD600中的一种或多种;
所述线性低密度聚乙烯选用7042、7042T、9020、7042N、7042K、218W、0218D、9042和FV149M中的一种或多种;
所述聚乳酸选用6201D、4032D和3251D中的一种或多种。
5.根据权利要求1-4任一项所述的降解材料,其特征在于:
所述第一层膜的厚度为2-4μm,所述第二层膜的厚度为4-8μm。
6.根据权利要求5所述的降解材料,其特征在于:
所述第一层膜的原料组分按重量份计,包括:硬脂酸镨0.03重量份、水滑石粉0.20重量份、正辛基二茂铁0.04重量份、正辛酰基二茂铁0.04重量份、硬脂酸锶0.30重量份、电气石粉0.60重量份、间苯二酚单苯甲酸酯0.10重量份、4-羟甲基-2,6-二叔丁基苯酚0.15重量份、高密度聚乙烯35重量份、低密度聚乙烯15重量份和线性低密度聚乙烯20重量份;
所述第二层膜的原料组分按重量份计,包括:聚乳酸50重量份、纳米二氧化硅5重量份、3-氨丙基三乙氧基硅烷3重量份、硬脂酸镧0.10重量份、低密度聚乙烯8重量份以及线性低密度聚乙烯30重量份;
其中,所述第一层膜的厚度为4μm,第二层膜的厚度为4μm;所述高密度聚乙烯选用6070,所述低密度聚乙烯选用等重量份的LD662和2436H,所述线性低密度聚乙烯选用7042T,所述聚乳酸选用6201D。
7.权利要求1-6任一项所述的降解材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S101:将第一层膜中的各原料组分混合均匀后造粒,得到第一层膜降解塑料颗粒;
S102:将第二层膜中的各原料组分混合均匀后造粒,得到第二层膜降解塑料颗粒;
S103:将所述第一层膜降解塑料颗粒和所述第二层膜降解塑料颗粒进行共挤吹塑。
8.权利要求7所述的降解材料的制备方法,其特征在于:
所述S101和所述S102中,将各原料组分采用球磨的方式混合均匀,且所述球磨的条件具体为:转速为400-500rpm,时间为250min-350min;
所述S101和所述S102中,所述造粒均在双螺杆造粒机中进行,且所述双螺杆造粒机的条件具体为:螺杆长径比L/D为30-50,所述双螺杆造粒机的机头温度为135℃-140℃,一区温度为150℃-155℃,二区温度为158℃-163℃,三区温度为165℃-169℃,四区温度为170℃-173℃,五区温度为175℃-180℃。
9.权利要求7所述的降解材料的制备方法,其特征在于:
所述S103中,共挤吹塑在双层共挤吹膜机中进行,且双层共挤吹膜机的条件具体为:温度为162℃-165℃,吹胀比为2.5-2.7,牵引速度为7m/min-9m/min。
10.权利要求1-6任一项所述的降解材料在制备地膜、透明膜和包装材料产品或产品添加剂中的应用。
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