CN107722449A - 可降解复合材料、生产工艺及地膜 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可降解复合材料、生产工艺及地膜，包括：以质量份数计，所述可降解复合材料包括：聚丙烯70‑80份、淀粉10‑15份、竹炭粉2‑8份、硅藻土2‑5份、偶联剂5‑10份、聚乙二醇4‑8份。该可降解复合材料降解速度得到了提高，同时有较强的耐磨性及透气性。

Description

可降解复合材料、生产工艺及地膜
技术领域
本发明属于塑料技术领域，更具体地，涉及一种可降解复合材料、生产工艺及地膜。
背景技术
随着国家的发展，人民生活水平的逐步提高，人民的健康意识以及对环境保护的意识日益增强。创建舒适、清洁、抗菌防霉、防止疾病传播的生活、学习与工作环境是人们所热衷的追求。产品废弃物可自动生物降解，不污染环境也是目前国际环保事业的迫切要求。
遗憾的是，伴随人们正在为改善自己生存环境的同时，也为微生物、细菌的繁殖生长创造了有利条件。白色污染的日益严重，也给我们赖以生存的环境造成巨大的压力。细菌和霉菌是微生物的两种主要类型，具有种类繁多、分布极广、生命力旺盛的特点。当环境条件为相对65％、温度在20-30℃之间、PH值为微酸性条件下，就会迅速吸收营养繁殖生长，造成材料霉变和破坏。霉菌生长时形成的菌丝体是导体，可使材料绝缘性能下降。霉菌生长所性能的代谢物含有有机酸和霉素，会使得制品表面出现发粘、变色、变脆等现象，还会使得长期接触这些霉腐制品的人染上疾病。
采用通用塑料做成的制品，使用后随便丢弃，会造成白色污染。因为通用塑料分子量大，分子排列紧密，不容易降解。例如使用PP，PVC等材料制成的农用地膜会残留在土壤中，造成土壤缺氧，使得农作为窒息而死；使用PP发泡塑料制成的一次性饭盒更是白色污染的重要来源。因此，控制和消灭有害细菌、霉菌，保护人类健康，消除白色污染，已经是当今科技界共同面对的主要课题，日益受到广泛关注。
因此有必要研发一种可降解复合材料、生产工艺及地膜。
发明内容
本发明提出了一种可降解复合材料、生产工艺及地膜，可降解复合材料降解速度得到了提高，同时有较强的耐磨性及透气性。
为了实现上述目的，根据本发明的一方面提供了一种可降解复合材料，该降解复合材料，以质量份数计，所述可降解复合材料包括：聚丙烯70-80份、淀粉10-15份、竹炭粉2-8份、硅藻土2-5份、偶联剂3-10份、聚乙二醇3-8份。
优选地，所述可降解复合材料包括：聚丙烯70-80份、淀粉10-15份、竹炭粉5-8份、硅藻土3-5份、偶联剂5-10份、聚乙二醇3-8份。
优选地，所述淀粉为经由氧化改性工艺处理后的淀粉。
优选地，所述硅藻土的粒径为300目-500目。
优选地，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂。
根据本发明的另一方面提供了一种可降解复合材料的生产工艺，包括：
按质量份数份称取聚丙烯原料、淀粉、竹炭粉、硅藻土；
对配比原料进行聚丙烯原料、淀粉、竹炭粉、硅藻土烘干预热，将烘干预热后的聚丙烯原料、淀粉、竹炭粉、硅藻土通过混合机进行干混；
聚丙烯原料、淀粉、竹炭粉、硅藻土、偶联剂及聚乙二醇经由双螺杆挤出机挤出共混，所述双螺杆挤出机的加工温度为280℃-290℃之间；
挤出后的条料经空冷后切粒、包装。
优选地，所述对原料进行预处理包括对硅藻土原料进行破碎、磨矿，破碎磨矿后的硅藻土通过粒径为300目的筛分机进行筛分，筛下料为硅藻土原料，筛上料重新进行磨矿。
优选地，所述双螺杆挤出机的工作压力为15-20MPa。
根据本发明的再一方面提供了一种地膜，膜包括：
地膜主体，所述地膜主体由权利要求1-5中任意一项所述的可降解复合材料制备而成，所述地膜主体为双层结构；
龙骨，所述龙骨设置在所述地膜主体的双层结构中部，两端伸出所述地膜主体；
缝合线，所述缝合线设置在所述龙骨两侧，用于固定所述龙骨。
优选地，所述龙骨由树脂材料制备而成，所述缝合线由尼龙材料制备而成。
本发明的有益效果在于：本发明提供的可降解复合材料具有以下优点：
1)本发明的可降解复合材料通过淀粉、竹炭粉及硅藻土的添加，使可降解复合材料具有一定的孔隙度，空气及微生物能够通过硅藻土及竹炭粉的空隙进入可降解复合材料内，使可降解复合材料能够在一定时间内得到降解，提高了降解效率，同时使降解进行更为全面，避免了对环境造成破坏降低了碳排放量。
2)本发明的可降解复合材料通过硅藻土的添加，大大提高了复合材料的拉伸性及耐冲击性，同时由于孔隙度的存在，使可降解复合材料具有一定的透气性，使可降解复合材料能够广泛应用于农耕地膜的使用。
3)采用可降解复合材料制备地膜能够降低白色污染物对环境的污染，同时通过龙骨的设置便于地膜的铺设与安装。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了可降解复合材料生产工艺流程图。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
根据本发明的一方面提供了一种可降解复合材料，以质量份数计，所述可降解复合材料包括：聚丙烯70-80份、淀粉10-15份、竹炭粉2-8份、硅藻土2-5份、偶联剂3-10份、聚乙二醇3-8份。
作为优选方案，所述可降解复合材料包括：聚丙烯70-80份、淀粉10-15份、竹炭粉5-8份、硅藻土3-5份、偶联剂5-10份、聚乙二醇3-8份。
作为优选方案，所述淀粉为经由氧化改性工艺处理后的淀粉。
作为优选方案，所述硅藻土的粒径为300目-500目。选用粒径较小的硅藻土作为原料能够使可降解复合材料结构更为紧凑，合理控制硅藻土的粒径能够有效控制可降解复合材料的透气性。
作为优选方案，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂。
根据本发明的另一方面提供了一种可降解复合材料生产工艺，包括：
对原料进行预处理，按质量份数份称取聚丙烯原料、淀粉、竹炭粉、硅藻土；
对配比原料进行聚丙烯原料、淀粉、竹炭粉、硅藻土烘干预热，将烘干预热后的聚丙烯原料、淀粉、竹炭粉、硅藻土通过混合机进行干混；
聚丙烯原料、淀粉、竹炭粉、硅藻土、偶联剂及聚乙二醇经由双螺杆挤出机挤出共混，所述双螺杆挤出机的加工温度为280℃-290℃之间；
挤出后的条料经空冷后切粒、包装。
作为优选方案，所述对原料进行预处理包括对聚丙烯原料、淀粉、竹炭粉、硅藻土进行烘干，烘干温度为100℃-150℃，烘干时间为5h-8h。
具体地，对原料进行预处理包括对聚丙烯原料、淀粉、竹炭粉、硅藻土进行烘干能够有效去除原料中的水分，同时能够对原料进行预热，使造粒效果更佳。
作为优选方案，所述对原料进行预处理包括对硅藻土原料进行破碎、磨矿，破碎磨矿后的硅藻土通过粒径为300目的筛分机进行筛分，筛下料为硅藻土原料，筛上料重新进行磨矿。
作为优选方案，所述双螺杆挤出机的工作压力为15-20Mpa。
根据本发明的再一方面提供了一种地膜，膜包括：
地膜主体，所述地膜主体由权利要求1-5中任意一项所述的可降解复合材料制备而成，所述地膜主体为双层结构；
龙骨，所述龙骨设置在所述地膜主体的双层结构中部，两端伸出所述地膜主体；
缝合线，所述缝合线设置在所述龙骨两侧，用于固定所述龙骨。
作为优选方案，所述龙骨由树脂材料制备而成，所述缝合线由尼龙材料制备而成。
具体地，采用可降解复合材料制备地膜能够降低白色污染物对环境的污染，同时通过龙骨的设置便于地膜的铺设与安装。
实施例1
将聚丙烯原料、淀粉、竹炭粉、硅藻土进行烘干，烘干温度为100℃，烘干时间为5h；
以质量份数称取聚丙烯70份、淀粉10、竹炭粉5、硅藻土3份、偶联剂5份、聚乙二醇8份；进行烘干预热，烘干温度为150℃，烘干时间为1h；
将烘干预热后的物料通过混合机进行搅拌混合，搅拌时间为30min，搅拌转速为600r/min；
将混合后的物料经由双螺杆挤出机挤出共混，所述双螺杆挤出机的加工温度为280℃，工作压力为15Mpa；
挤出后的条料经空冷后切粒、包装。
实施例2
按照实施例1的方法制备可降解复合材料，区别为聚丙烯80份、淀粉15份、聚乙二醇3份。
实施例3
按照实施例1的方法制备可降解复合材料，区别为竹炭粉8份、硅藻土5份、偶联剂10份、聚乙二醇4份。
实施例4
按照实施例1的方法制备可降解复合材料，区别为以质量份数称取聚丙烯70份、淀粉10、竹炭粉2、硅藻土3份、偶联剂3份、聚乙二醇3份。
对比例1
按照实施例1的方法制备可降解复合材料，区别为未使用竹炭粉。
对比例2
按照实施例1的方法制备可降解复合材料，区别为使用竹炭粉10份。
对比例3
按照实施例1的方法制备可降解复合材料，区别为未使用硅藻土。
对比例4
按照实施例1的方法制备可降解复合材料，区别为使用硅藻土8份。
对比例5
按照实施例1的方法制备可降解复合材料，区别为未使用硅藻土及竹炭粉。
对比例6
按照实施例1的方法制备可降解复合材料，区别为用木质纤维5份代替硅藻土。
测试例1
将实施例1-实施例4，对比例1-对比例6制成的可降解复合材料颗粒，吹塑成膜，膜的厚度为100μm，通过GBT13022-1991测量实施例1-实施例4，对比例1-对比例6可降解复合材料薄膜的拉伸强度，式样为长条形，长度为150mm、宽为10mm、标距为50mm。具体测量结果见表1。
表1 拉伸强度测量结果
实验标号 拉伸强度(Mpa)
实施例1 30
实施例2 29
实施例3 30
实施例4 27
对比例1 25
对比例2 25
对比例3 24
对比例4 24
对比例5 22
对比例6 22
由实施例1和对比例1、3、5、6的测试结果可知，本发明通过添加硅藻土及竹炭粉能够大大提高可降解复合材料的拉伸强度。对比实施例1和对比例2、4的结果可知，加入适量的硅藻土及竹炭粉才能获得更好的拉伸强度。
测试例2
将实施例1-实施例4，对比例1-对比例6制成的可降解复合材料颗粒，吹塑成膜，膜的厚度为100μm，取实施例1-实施例4，对比例1-对比例6宽度为100mm，长度为150mm的可降解复合材料薄膜，将可降解复合材材料薄膜埋于地下100cm，100天后，测量可降解复合材材料薄的质量损失率，具体结果见表2。
表2 降解速度测量结果
实验标号 质量损失率(％)
实施例1 9.2
实施例2 9.0
实施例3 9.1
实施例4 8.9
对比例1 7.2
对比例2 7.0
对比例3 6.5
对比例4 6.4
对比例5 6.0
对比例6 6.1
由实施例1和对比例1、3、5、6的测试结果可知，由于硅藻土及竹炭粉具有一定空隙，利于微生物及空气的进入，因此本发明通过添加硅藻土及竹炭粉能够提高可降解复合材料的降解速度。对比实施例1和对比例2、4的结果可知，加入适量的硅藻土及竹炭粉才能获得更好的降解速度。
测试例3
将实施例1-实施例4，对比例1-对比例6制成的可降解复合材料颗粒，吹塑成膜，膜的厚度为100μm，取实施例1-实施例4，对比例1-对比例6宽度为100mm，长度为150mm的可降解复合材料薄膜，通过GB 1037-70织物透气性测试仪用于薄膜透气性试验方法测量实施例1-实施例4，对比例1-对比例6可降解复合材料薄膜的透气性，具体结果见表3。
表3 透气性测量结果
实验标号 透气量(g/m2/24h)
实施例1 400
实施例2 398
实施例3 400
实施例4 381
对比例1 280
对比例2 270
对比例3 275
对比例4 278
对比例5 279
对比例6 286
由实施例1和对比例1、3、5、6的测试结果可知，由于硅藻土及竹炭粉自身存在一定的空隙，本发明通过添加硅藻土及竹炭粉能够提高可降解复合材料的透气性。对比实施例1和对比例2、4的结果可知，加入适量的硅藻土及竹炭粉才能获得更好的透气性。
测试例4
将实施例1-实施例4，对比例1-对比例6制成的可降解复合材料颗粒，吹塑成膜，膜的厚度为100μm，通过GB3960-83塑料滑道摩擦损失实验方法测量实施例1-实施例4，对比例1-对比例6可降解复合材料薄膜的滑动摩擦磨损性能，具体测量结果见表4。
表4 滑动摩擦磨损性能测量结果
实验标号 磨痕宽度(mm)
实施例1 10
实施例2 10
实施例3 9
实施例4 12
对比例1 15
对比例2 17
对比例3 16
对比例4 16
对比例5 20
对比例6 17
由实施例1和对比例1、3、5、6的测试结果可知，发明通过添加硅藻土及竹炭粉能够提高可降解复合材料的耐磨性，本发明通过添加硅藻土及竹炭粉能够提高可降解复合材料的透气性。对比实施例1和对比例2、4的结果可知，加入适量的硅藻土及竹炭粉才能获得更好的耐磨性。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种可降解复合材料，其特征在于，以质量份数计，所述可降解复合材料包括：聚丙烯70-80份、淀粉10-15份、竹炭粉2-8份、硅藻土2-5份、偶联剂3-10份、聚乙二醇3-8份。
2.根据权利要求1所述的可降解复合材料，其特征在于，所述可降解复合材料包括：聚丙烯70-80份、淀粉10-15份、竹炭粉5-8份、硅藻土3-5份、偶联剂5-10份、聚乙二醇3-8份。
3.根据权利要求1所述的可降解复合材料，其特征在于，所述淀粉为经由氧化改性工艺处理后的淀粉。
4.根据权利要求1所述的可降解复合材料，其特征在于，所述硅藻土的粒径为300目-500目。
5.根据权利要求1所述的可降解复合材料，其特征在于，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂。
6.一种基于权利要求1-5中任意一项所述的可降解复合材料的生产工艺，其特征在于，所述生产工艺包括：
按质量份数份称取聚丙烯、淀粉、竹炭粉、硅藻土；
对配比原料进行聚丙烯、淀粉、竹炭粉、硅藻土烘干预热，将烘干预热后的聚丙烯、淀粉、竹炭粉、硅藻土通过混合机进行干混；
聚丙烯、淀粉、竹炭粉、硅藻土、偶联剂及聚乙二醇经由双螺杆挤出机挤出共混，所述双螺杆挤出机的加工温度为280℃-290℃之间；
挤出后的条料经空冷后切粒、包装。
7.根据权利要求6所述的生产工艺，其特征在于，所述对原料进行预处理包括对硅藻土原料进行破碎、磨矿，破碎磨矿后的硅藻土通过粒径为300目的筛分机进行筛分，筛下料为硅藻土原料，筛上料重新进行磨矿。
8.根据权利要求6所述的生产工艺，其特征在于，所述双螺杆挤出机的工作压力为15-20MPa。
9.一种地膜，其特征在于，所述地膜包括：
地膜主体，所述地膜主体由权利要求1-5中任意一项所述的可降解复合材料制备而成，所述地膜主体为双层结构；
龙骨，所述龙骨设置在所述地膜主体的双层结构中部，两端伸出所述地膜主体；
缝合线，所述缝合线设置在所述龙骨两侧，用于固定所述龙骨。
10.根据权利要求9所述的地膜，其特征在于，所述龙骨由树脂材料制备而成，所述缝合线由尼龙材料制备而成。
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