CN107018827A - 一种环境全降解薄膜材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种环境全降解薄膜材料及其制备方法，全降解薄膜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包括：降解剂、热稳定剂、光稳定剂、抗氧剂、低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯；第二层膜的原料组分包括：降解剂、低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯。本发明提供的环境全降解薄膜材料，采用双层结构，消除了传统市售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。与此同时，本发明提供的地膜能够大大减少残膜对机械的缠绕，从而降低残膜对下季作物的影响并节省了人力成本，进而显著促进农业方面生产力的发展。

Description

一种环境全降解薄膜材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及地膜技术领域，具体涉及一种环境全降解薄膜材料及其制备方法。
背景技术
近年来，塑料地膜作为一种现代农业技术对农作物增产、农民增收的手段而广泛使用，其在促进农业生产的发展方面发挥着举足轻重的作用；然而，塑料地膜的不可降解性不仅带来了严峻的“白色污染”问题，而且使得土壤板结、通透性变差以及地力下降。为此，近20年来，国内外开展了广泛的研究，试图寻找一种可替代塑料地膜的环保型可降解地膜，主要有：淀粉添加型可降解农用地膜、光降解农用地膜以及植物纤维地膜等。目前开发的淀粉添加型可降解农用地膜中，淀粉的含量只有20％左右，在微生物作用下至多是其中的淀粉分解，而残留的聚烯烃膜仍以一种多孔结构形态存在；光降解农用地膜情况相似。这两种地膜因采用的主要原料仍为塑料和化纤，均不能完全消除农田中的“白色污染”问题。
此外，目前市售的地膜中，以单层地膜为主，地膜不同部位的降解速度不一，总是部分地膜已经达到了降解终点，地膜变脆；而另一些部分的地膜基本无变化，未发生任何降解；从而导致农田中残留有大量的地膜碎片，这些地膜碎片不易被土壤微生物降解，且长期存留于农田造成土壤结构破坏、耕地质量下降等严重的负面影响；此外，大量残膜的存在造成农事操作受阻，从而给下一季农作物耕作带来不利的影响，严重阻碍了农业方面生产力的发展。
近年来，虽然人们已经对可降解地膜进行了广泛研究，但上述问题仍未得到有效解决。基于此，研究开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，本发明旨在提供一种环境全降解薄膜材料及其制备方法。本发明提供的环境全降解薄膜材料，采用双层结构，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。此外，本发明提供的地膜能够大大减少残膜对机械的缠绕，从而降低了残膜对下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。
为此，本发明提供如下技术方案：
第一方面，本发明提供一种全降解薄膜材料，薄膜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：降解剂0.01-0.1重量份、热稳定剂0.10-0.40重量份、光稳定剂0.10-0.30重量份、抗氧剂0.05-0.20重量份、低密度聚乙烯5-10重量份和线性低密度聚乙烯89-94.64重量份；第二层膜的原料组分按重量份计，包括：降解剂0.05-0.20重量份、低密度聚乙烯5-10重量份和线性低密度聚乙烯9.9-94.05重量份。
具体地，本发明提供的全降解薄膜材为双层膜复合型环境全降解薄膜材料，其在用作地膜时，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。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，降解剂包括二氧化钛、氧化铁、氧化锰、正辛基二茂铁、辛酰基二茂铁、硬脂酸铁、硬脂酸锰、硬脂酸钴、硬脂酸铜、硬脂酸铈、硬脂酸镧、硬脂酸镨、二甲基二硫代氨基甲酸铁和二乙基二硫代氨基甲酸铈中的一种或几种。
在本发明的进一步实施方式中，热稳定剂包括硬脂酸钡、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸锶、硬脂酸镁、月桂酸钡、月桂酸钙、月桂酸锌和月桂酸镁中的一种或多种；光稳定剂包括水杨酸苯酯、4，4-亚异丙基双(苯酚水杨酸酯)、水杨酸对叔丁基苯酯、间苯二酚单苯甲酸酯、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮和2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮中的一种或多种；抗氧剂为2，6-二叔丁基对甲酚、2，4，6-三叔丁基苯酚、4-羟甲基-2，6-二叔丁基苯酚、叔丁基羟基茴香醚、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和2，2’-亚甲基双(4-乙基-6-叔丁基苯酚)中的一种或多种。
在本发明的进一步实施方式中，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，低密度聚乙烯为LD662、2012TN26、2426H、2436H和LD600中的一种或多种；线性低密度聚乙烯为7042、7042T、9020、7042N、7042K、218W、222、0218D、9042和FV149M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2-8μm。
第二方面，本发明提供一种全降解薄膜材料的制备方法，包括以下步骤：S101：将第一层膜的各原料组分混合均匀后用双螺杆造粒机挤出，得到第一层膜降解塑料颗粒；S102：将第二层膜的各原料组分混合均匀后用双螺杆造粒机挤出，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分别经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2-4μm，第二层膜的厚度为2-8μm。需要说明的是，步骤S101和步骤S102无顺序限制，即既可以先进行S101，再进行S102；也可以先进行S102，再进行S101；或者S101和S102同时进行。
在本发明的进一步实施方式中，S101和S102中，造粒均在双螺杆造粒机中进行，且双螺杆造粒机的条件具体为：温度为183℃-187℃，螺杆转速为130rpm-180rpm，螺杆长径比L/D为30-50；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160℃-165℃，吹胀比为3.1-3.3，牵引速度为8m/min-10m/min。
在本发明的进一步实施方式中，S101和S102中，将各原料组分采用球磨的方式混合均匀，且球磨的条件具体为：转速为350-500rpm，时间为200min-300min。
第三方面，本发明提供的全降解薄膜材料在制备薄膜产品或薄膜产品添加剂中的应用，且尤其是在制备地膜、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：本发明提供的环境全降解薄膜材料采用双层结构，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。
(2)采用本发明提供的环境全降解薄膜材料制备得到的地膜，其在实际应用过程中，地膜各部分降解均匀且彻底，无残留，从而消除了传统地膜的使用给土地带来的二次污染；此外，基于本发明提供的地膜降解完全，从而无需后续的回收工序，且消除了残膜对后续机械的缠绕，降低了残膜对下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)众所周知，传统市售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。而本发明提供的环境全降解薄膜材料有效解决了该缺点。
(4)本发明提供的环境全降解薄膜材料，具有优异的抗冲击强度和拉伸断裂伸长率等机械力学性能，可满足其在应用过程中的不同需求。
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。
本发明提供的环境全降解薄膜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：降解剂0.01-0.1重量份、热稳定剂0.10-0.40重量份、光稳定剂0.10-0.30重量份、抗氧剂0.05-0.20重量份、低密度聚乙烯5-10重量份和线性低密度聚乙烯89-94.64重量份；第二层膜的原料组分按重量份计，包括：降解剂0.05-0.20重量份、低密度聚乙烯5-10重量份和线性低密度聚乙烯9.9-94.05重量份。其中，第一层膜的厚度为2-4μm，第二层膜的厚度为2-8μm。
优选地，降解剂包括二氧化钛、氧化铁、氧化锰、正辛基二茂铁、辛酰基二茂铁、硬脂酸铁、硬脂酸锰、硬脂酸钴、硬脂酸铜、硬脂酸铈、硬脂酸镧、硬脂酸镨、二甲基二硫代氨基甲酸铁和二乙基二硫代氨基甲酸铈中的一种或几种。
优选地，热稳定剂包括硬脂酸钡、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸锶、硬脂酸镁、月桂酸钡、月桂酸钙、月桂酸锌和月桂酸镁中的一种或多种；光稳定剂包括水杨酸苯酯、4，4-亚异丙基双(苯酚水杨酸酯)、水杨酸对叔丁基苯酯、间苯二酚单苯甲酸酯、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮和2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮中的一种或多种；抗氧剂为2，6-二叔丁基对甲酚、2，4，6-三叔丁基苯酚、4-羟甲基-2，6-二叔丁基苯酚、叔丁基羟基茴香醚、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和2，2’-亚甲基双(4-乙基-6-叔丁基苯酚)中的一种或多种。
优选地，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，低密度聚乙烯为LD662、2012TN26、2426H、2436H和LD600中的一种或多种；线性低密度聚乙烯为7042、7042T、9020、7042N、7042K、218W、222、0218D、9042和FV149M中的一种或多种。
另外，针对本发明的全降解薄膜材料，本发明专门设计了制备全降解薄膜材料的方法，包括以下步骤：
S101：将第一层膜的各原料组分混合均匀后用双螺杆造粒机挤出，得到第一层膜降解塑料颗粒。
S102：将第二层膜的各原料组分混合均匀后用双螺杆造粒机挤出，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分别经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2-4μm，第二层膜的厚度为2-8μm，得到环境全降解地膜。其中，双层共挤吹膜机的条件具体为：温度为160℃-165℃，吹胀比为3.1-3.3，牵引速度为8m/min-10m/min。
优选地，S101和S102中，造粒均在双螺杆造粒机中进行，且双螺杆造粒机的条件具体为：温度为183℃-187℃，螺杆转速为130rpm-180rpm，螺杆长径比L/D为30-50；S101和S102中，将各原料组分采用球磨的方式混合均匀，且球磨的条件具体为：转速为350-500rpm，时间为200min-300min。
下面结合具体实施方式进行说明：
实施例一
本发明提供一种环境全降解薄膜材料，该全降解薄膜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，包括硬脂酸铁0.02重量份、硬脂酸钡0.1重量份、水杨酸苯酯0.1重量份、2，6-二叔丁基对甲酚0.1重量份、低密度聚乙烯LD662 5重量份以及线性低密度聚乙烯7042 94.68重量份；第二层膜的原料组分按重量份计，包括：硬脂酸铁0.05重量份、氧化铁0.03重量份、低密度聚乙烯LD662 5重量份以及线性低密度聚乙烯7042 94.92重量份。
按上述原料组分，采用本发明提供的环境全降解薄膜材料的制备方法，制备环境全降解薄膜材料：
S101：将第一层膜的各原料组分混合后在转速为350rpm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。双螺杆造粒机的温度为183℃，螺杆转速为180rpm，螺杆长径比L/D为40。
S102：将第二层膜的各原料组分混合后在转速为350rpm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。双螺杆造粒机的温度为183℃，螺杆转速为180rpm，螺杆长径比L/D为40。
S103：将第一层膜降解塑料颗粒和第二层膜降解塑料颗粒经双层共挤吹膜机进行吹塑，并将吹塑后的产物调整为第一层膜的厚度为2μm，第二层膜的厚度为2μm，得到本发明所需的复合型全降解地膜；其中，双层共挤吹膜机的温度为160℃，吹胀比为3.3，牵引速度为10m/min。
实施例二
本发明提供一种环境全降解薄膜材料，该全降解薄膜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，包括二氧化钛0.05重量份、硬脂酸钙0.2重量份、4，4-亚异丙基双(苯酚水杨酸酯)0.2重量份、2，4，6-三叔丁基苯酚0.05重量份、低密度聚乙烯2012TN268重量份、线性低密度聚乙烯9020 15重量份以及线性低密度聚乙烯7042T 76.5重量份；第二层膜的原料组分按重量份计，包括：二氧化钛0.1重量份、硬脂酸镧0.05重量份、低密度聚乙烯2012TN26 8重量份、线性低密度聚乙烯902015重量份以及线性低密度聚乙烯7042T 76.85重量份。
按上述原料组分，采用本发明提供的环境全降解薄膜材料的制备方法，制备环境全降解薄膜材料：
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200min，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。双螺杆造粒机的温度为187℃，螺杆转速为130rpm，螺杆长径比L/D为50。
S102：将第二层膜的各原料组分混合后在转速为500rpm的条件下球磨处理200min，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。双螺杆造粒机的温度为187℃，螺杆转速为130rpm，螺杆长径比L/D为50。
S103：将第一层膜降解塑料颗粒和第二层膜降解塑料颗粒经双层共挤吹膜机进行吹塑，并将吹塑后的产物调整为第一层膜的厚度为2μm，第二层膜的厚度为3μm，得到本发明所需的复合型全降解地膜；其中，双层共挤吹膜机的温度为165℃，吹胀比为3.1，牵引速度为8m/min。
实施例三
本发明提供一种环境全降解薄膜材料，该全降解薄膜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，包括硬脂酸锰0.01重量份、硬脂酸镁0.1重量份、水杨酸对叔丁基苯酯0.1重量份、4-羟甲基-2，6-二叔丁基苯酚0.05重量份、低密度聚乙烯2426H 10重量份、线性低密度聚乙烯218W 10重量份以及线性低密度聚乙烯222 79.74重量份；第二层膜的原料组分按重量份计，包括：硬脂酸锰0.1重量份、氧化锰0.05重量份、低密度聚乙烯2426H 10重量份、线性低密度聚乙烯218W 10重量份以及线性低密度聚乙烯222 79.95重量份。
按上述原料组分，采用本发明提供的环境全降解薄膜材料的制备方法，制备环境全降解薄膜材料：
S101：将第一层膜的各原料组分混合后在转速为430rpm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。双螺杆造粒机的温度为185℃，螺杆转速为150rpm，螺杆长径比L/D为40。
S102：将第二层膜的各原料组分混合后在转速为430rpm的条件下球磨处理250min，之后在双螺杆造粒机中进行造粒，得到第二层膜降解塑料颗粒。双螺杆造粒机的温度为185℃，螺杆转速为150rpm，螺杆长径比L/D为40。
S103：将第一层膜降解塑料颗粒和第二层膜降解塑料颗粒经双层共挤吹膜机进行吹塑，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4μm，得到本发明所需的复合型全降解地膜；其中，双层共挤吹膜机的温度为163℃，吹胀比为3.2，牵引速度为9m/min。
实施例四
本发明提供一种环境全降解薄膜材料，该全降解薄膜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，包括硬脂酸钴0.02重量份、硬脂酸锶0.3重量份、间苯二酚单苯甲酸酯0.3重量份、叔丁基羟基茴香醚0.2重量份、低密度聚乙烯2436H 6重量份、线性低密度聚乙烯0218D 14重量份以及线性低密度聚乙烯7042K79.18重量份；第二层膜的原料组分按重量份计，包括：硬脂酸钴0.1重量份、硬脂酸铜0.1重量份、低密度聚乙烯2436H 6重量份、线性低密度聚乙烯0218D 14重量份以及线性低密度聚乙烯7042K 79.8重量份。
按上述原料组分，采用本发明提供的环境全降解薄膜材料的制备方法，制备环境全降解薄膜材料：
S101：将第一层膜的各原料组分混合后在转速为350rpm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。双螺杆造粒机的温度为183℃，螺杆转速为180rpm，螺杆长径比L/D为40。
S102：将第二层膜的各原料组分混合后在转速为350rpm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。双螺杆造粒机的温度为183℃，螺杆转速为180rpm，螺杆长径比L/D为40。
S103：将第一层膜降解塑料颗粒和第二层膜降解塑料颗粒经双层共挤吹膜机进行吹塑，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7μm，得到本发明所需的复合型全降解地膜；其中，双层共挤吹膜机的温度为160℃，吹胀比为3.3，牵引速度为10m/min。
实施例五
本发明提供一种环境全降解薄膜材料，该全降解薄膜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，包括正辛基二茂铁0.08重量份、硬脂酸锌0.4重量份、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮0.15重量份、四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯0.15重量份、低密度聚乙烯LD600 5重量份以及线性低密度聚乙烯9042 94.22重量份；第二层膜的原料组分按重量份计，包括：正辛基二茂铁0.08重量份、氧化铁0.08重量份、低密度聚乙烯LD600 5重量份以及线性低密度聚乙烯902095.84重量份。
按上述原料组分，采用本发明提供的环境全降解薄膜材料的制备方法，制备环境全降解薄膜材料：
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200min，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。双螺杆造粒机的温度为187℃，螺杆转速为130rpm，螺杆长径比L/D为50。
S102：将第二层膜的各原料组分混合后在转速为500rpm的条件下球磨处理200min，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。双螺杆造粒机的温度为187℃，螺杆转速为130rpm，螺杆长径比L/D为50。
S103：将第一层膜降解塑料颗粒和第二层膜降解塑料颗粒经双层共挤吹膜机进行吹塑，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7μm，得到本发明所需的复合型全降解地膜；其中，双层共挤吹膜机的温度为165℃，吹胀比为3.1，牵引速度为8m/min。
实施例六
本发明提供一种环境全降解薄膜材料，该全降解薄膜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，包括二甲基二硫代氨基甲酸铁0.06重量份、月桂酸锌0.2重量份、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮0.3重量份、2，2’-亚甲基双(4-乙基-6-叔丁基苯酚)0.05重量份、低密度聚乙烯2426H 5重量份、线性低密度聚乙烯222 20重量份以及线性低密度聚乙烯FV149 94.39重量份；第二层膜的原料组分按重量份计，包括：二甲基二硫代氨基甲酸铁0.1重量份、硬脂酸铈0.1重量份、低密度聚乙烯2426H 5重量份、线性低密度聚乙烯222 20重量份以及线性低密度聚乙烯FV149 84.39重量份。
按上述原料组分，采用本发明提供的环境全降解薄膜材料的制备方法，制备环境全降解薄膜材料：
S101：将第一层膜的各原料组分混合后在转速为430rpm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。双螺杆造粒机的温度为185℃，螺杆转速为150rpm，螺杆长径比L/D为40。
S102：将第二层膜的各原料组分混合后在转速为430rpm的条件下球磨处理250min，之后在双螺杆造粒机中进行造粒，得到第二层膜降解塑料颗粒。双螺杆造粒机的温度为185℃，螺杆转速为150rpm，螺杆长径比L/D为40。
S103：将第一层膜降解塑料颗粒和第二层膜降解塑料颗粒经双层共挤吹膜机进行吹塑，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8μm，得到本发明所需的复合型全降解地膜；其中，双层共挤吹膜机的温度为163℃，吹胀比为3.2，牵引速度为9m/min。
为了进一步凸显本发明提供的制备方法的优势，进行以下对比实验；以下对比实验均以实施例六作为基准，在此基础上进行相关参数的变量实验。
对比例一
本发明提供一种环境全降解薄膜材料，原料组分按重量份计，包括二甲基二硫代氨基甲酸铁0.06重量份、月桂酸锌0.2重量份、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮0.3重量份、2，2’-亚甲基双(4-乙基-6-叔丁基苯酚)0.05重量份、低密度聚乙烯2426H 5重量份、线性低密度聚乙烯222 20重量份以及线性低密度聚乙烯FV149 94.39重量份。
按照上述原料组分，制备环境全降解薄膜材料：
将各原料组分混合均匀后用双螺杆造粒机挤出，得到降解塑料颗粒。其中，混合均匀具体为：在转速为430rpm的条件下球磨250min；双螺杆造粒机的条件具体为：185℃，螺杆转速为150rpm，螺杆长径比L/D为40。将降解塑料颗粒采用共挤吹膜机进行吹塑，并将吹塑后的产物调整为厚度12μm，最终得到全降解地膜；其中，共挤吹膜机的条件具体为：163℃，吹胀比为3.2，牵引速度为9m/min。
对比例二
本发明提供一种环境全降解薄膜材料，原料组分按重量份计，二甲基二硫代氨基甲酸铁0.1重量份、硬脂酸铈0.1重量份、低密度聚乙烯2426H 5重量份、线性低密度聚乙烯222 20重量份以及线性低密度聚乙烯FV149 84.39重量份。
按照上述原料组分，制备环境全降解薄膜材料：
将各原料组分混合均匀后用双螺杆造粒机挤出，得到降解塑料颗粒。其中，混合均匀具体为：在转速为430rpm的条件下球磨250min；双螺杆造粒机的条件具体为：185℃，螺杆转速为150rpm，螺杆长径比L/D为40。将降解塑料颗粒采用共挤吹膜机进行吹塑，并将吹塑后的产物调整为厚度12μm，最终得到全降解地膜；其中，共挤吹膜机的条件具体为：163℃，吹胀比为3.2，牵引速度为9m/min。
另外，将本发明各实施例得到的环境全降解地膜，系统评价其性能：
一、各实施例和对比例力学性能的测试
按照GB/T 1040.3-2006测试各实施例和对比例地膜的力学性能，具体数据如表1所示。
表1 各实施例和对比例地膜的力学性能
二、西瓜出苗率
在450m2的地块内布设9个等面积(50m2)的考察小区，小区为6行区，行距1.2m，行长6m。于6月份中旬种植西瓜，并分别铺设各实施例和对比例的环境全降解地膜和市售普通地膜(对照)。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，对地膜进行为期90天地观察监测，具体记录各考察小区内西瓜出苗率，以及各考察小区内地膜开始降解的时间(即地膜出现第一个不规则三角形状的洞的时间，洞的最长边的长度超过10cm左右)，地膜降解率超过98％时所用的时间，以及记录7个月时，残膜的平均值。
表2 各考察小区内西瓜出苗率及地膜的降解情况
从表2数据可以看出，本发明提供的环境全降解地膜在具体使用过程中，不仅具有优异的西瓜出苗率；而且，观察7个月时残膜的平均值数据，可以看出本发明提供的环境全降解地膜可以很好的降解，降解性能显著优于市售地膜；且申请人在试验过程中发现，7个月时，铺设本发明各实施例中的环境全降解地膜的考察小区内，各残膜的大小普遍小于3cm×3cm，从而说明本发明提供的环境全降解地膜各部分降解速率均一，可以同时达到降解终点。
当然，除了实施例一至实施例六列举的情况，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。
本发明提供的环境全降解薄膜材料，采用双层结构，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。此外，本发明提供的地膜能够大大减少残膜对机械的缠绕，从而降低了残膜对下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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中，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)

1.一种全降解薄膜材料，其特征在于，所述薄膜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：降解剂0.01-0.1重量份、热稳定剂0.10-0.40重量份、光稳定剂0.10-0.30重量份、抗氧剂0.05-0.20重量份、低密度聚乙烯5-10重量份和线性低密度聚乙烯89-94.64重量份；
所述第二层膜的原料组分按重量份计，包括：降解剂0.05-0.20重量份、低密度聚乙烯5-10重量份和线性低密度聚乙烯9.9-94.05重量份。
2.根据权利要求1所述的全降解薄膜材料，其特征在于：
所述降解剂包括二氧化钛、氧化铁、氧化锰、正辛基二茂铁、辛酰基二茂铁、硬脂酸铁、硬脂酸锰、硬脂酸钴、硬脂酸铜、硬脂酸铈、硬脂酸镧、硬脂酸镨、二甲基二硫代氨基甲酸铁和二乙基二硫代氨基甲酸铈中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的全降解薄膜材料，其特征在于：
所述热稳定剂包括硬脂酸钡、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸锶、硬脂酸镁、月桂酸钡、月桂酸钙、月桂酸锌和月桂酸镁中的一种或多种；
所述光稳定剂包括水杨酸苯酯、4，4-亚异丙基双(苯酚水杨酸酯)、水杨酸对叔丁基苯酯、间苯二酚单苯甲酸酯、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮和2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮中的一种或多种；
所述抗氧剂为2，6-二叔丁基对甲酚、2，4，6-三叔丁基苯酚、4-羟甲基-2，6-二叔丁基苯酚、叔丁基羟基茴香醚、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和2，2’-亚甲基双(4-乙基-6-叔丁基苯酚)中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的全降解薄膜材料，其特征在于：
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。
5.根据权利要求4所述的全降解薄膜材料，其特征在于：
所述低密度聚乙烯为LD662、2012TN26、2426H、2436H和LD600中的一种或多种；
所述线性低密度聚乙烯为7042、7042T、9020、7042N、7042K、218W、222、0218D、9042和FV149M中的一种或多种。
6.根据权利要求1-5任一项所述的全降解薄膜材料，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2-8μm。
7.权利要求1-6任一项所述的全降解薄膜材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S101：将第一层膜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所述的全降解薄膜材料的制备方法，其特征在于：
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：温度为183℃-187℃，螺杆转速为130rpm-180rpm，螺杆长径比L/D为30-50；
所述S103中，所述共挤吹塑在双层共挤吹膜机中进行，且所述双层共挤吹膜机的条件具体为：温度为160℃-165℃，吹胀比为3.1-3.3，牵引速度为8m/min-10m/min。
9.权利要求7所述的全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350-500rpm，时间为200min-300min。
10.权利要求1-6任一项所述的全降解薄膜材料在制备地膜、透明膜和包装材料产品或产品添加剂中的应用。
CN201710166577.3A 2017-03-20 2017-03-20 一种环境全降解薄膜材料及其制备方法 Pending CN107018827A (zh)

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