CN108727642A - 一种防水透气可降解地膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防水透气可降解地膜，由以下重量份的原料制成：聚丙烯30‑50份、改性淀粉60‑80份、硫化顺丁橡胶10‑20份、碳酸丙烯酯10‑14份、纳米二氧化钛3‑6份、纳米饭麦石4‑8份、纳米植物纤维3‑7份、有机发泡剂1‑5份、相容剂1‑4份、抗氧剂2‑6份、增塑剂2‑5份、润滑剂1‑4份、高温型改性松香树脂乳液3‑8份、紫外线吸收剂2‑5份本发明的地膜以聚丙烯和改性淀粉为主要原料，配合硫化顺丁橡胶、碳酸丙烯酯、高温型改性松香树脂乳液，再添加适量的添加剂，大大提高了本发明地膜的耐高温性、韧性、防水性、透气性、抗老化、抗静电和抗紫外线性能，可有效抑菌，具有优良的生物降解性。

Description

一种防水透气可降解地膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及塑料薄膜领域，具体是一种防水透气可降解地膜及其制备方法。
背景技术
地膜即地面覆盖薄膜，通常是透明或黑色PE薄膜，也有绿、银色薄膜，用于地面覆盖，以提高土壤温度，保持土壤水分，维持土壤结构，防止害虫侵袭作物和某些微生物引起的病害等，促进植物生长的功能。
地膜看上去薄薄一层，但作用相当大。不仅能够提高地温、保水、保土、保肥提高肥效，而且还有灭草、防病虫、防旱抗涝、抑盐保苗、改进近地面光热条件，使产品卫生清洁等多项功能。对于那些刚出土的幼苗来说，具有护根促长等作用。对于我国三北地区，低温、少雨、干旱贫脊、无霜期短等限制农业发展的因素，具有很强的针对性和适用性，对于种植二季水稻育秧及多种作物栽培上也起了作用。
但是现有的地膜耐高温、防水透气性、耐老化性能依然需要进一步提高，塑料降解速度非常缓慢，土壤中残留的高分子量聚丙烯膜的完全分解需要200-300年时间。为了解决塑料制品带来的“白色污染”问题，近年来，可降解性塑料的研究和生产发展很快，使用可降解生物地膜也逐渐成为地膜应用趋势。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防水透气可降解地膜及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种防水透气可降解地膜，由以下重量份的原料制成：
聚丙烯30-50份、改性淀粉60-80份、硫化顺丁橡胶10-20份、碳酸丙烯酯10-14份、纳米二氧化钛3-6份、纳米饭麦石4-8份、纳米植物纤维3-7份、有机发泡剂1-5份、相容剂1-4份、抗氧剂2-6份、增塑剂2-5份、润滑剂1-4份、高温型改性松香树脂乳液3-8份、紫外线吸收剂2-5份。
一种防水透气可降解地膜，由以下重量份的原料制成：
聚丙烯30份、改性淀粉60份、硫化顺丁橡胶10份、碳酸丙烯酯10份、纳米二氧化钛3份、纳米饭麦石4份、纳米植物纤维3份、有机发泡剂1份、相容剂1份、抗氧剂2份、增塑剂2份、润滑剂1份、高温型改性松香树脂乳液3份、紫外线吸收剂2份。
一种防水透气可降解地膜，由以下重量份的原料制成：
聚丙烯50份、改性淀粉80份、硫化顺丁橡胶20份、碳酸丙烯酯14份、纳米二氧化钛6份、纳米饭麦石8份、纳米植物纤维7份、有机发泡剂5份、相容剂4份、抗氧剂6份、增塑剂5份、润滑剂4份、高温型改性松香树脂乳液8份、紫外线吸收剂5份。
一种防水透气可降解地膜，由以下重量份的原料制成：
聚丙烯40份、改性淀粉70份、硫化顺丁橡胶15份、碳酸丙烯酯12份、纳米二氧化钛5份、纳米饭麦石6份、纳米植物纤维5份、有机发泡剂3份、相容剂3份、抗氧剂4份、增塑剂3.5份、润滑剂2.5份、高温型改性松香树脂乳液6份、紫外线吸收剂4份。
所述改性淀粉是通过淀粉和季铵盐改性剂醚化后制得，所述淀粉为玉米淀粉、蚕豆淀粉、红薯淀粉按照质量比2:1:1混合而成。
所述改性淀粉的制备方法：将淀粉分散在质量百分浓度为10％的氢氧化钠水溶液中，碱化1h；之后，加入季铵盐改性剂，在90℃下反应0.5h，反应完成后以乙醇作为沉淀剂，沉淀分离，得到改性淀粉。
所述纳米植物纤维选自钙果茎叶、红薯藤、中药渣、竹子的废弃物制成的植物纤维。
所述植物纤维制备方法：钙果茎叶、红薯藤、中药渣、竹子的废弃物经超声清洗、超声及高压脉冲电场提取、生物酶漂白及适度酶解、微波干燥、挤压膨化、超微粉碎而制得。
所述相容剂为三元乙丙橡胶枝马来酸酐、乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐、乙烯-乙基丙烯酸酯(EEA)共聚物,乙烯-甲基丙烯酸酯(EMA)共聚物,乙烯-丁基丙烯酸酯(EBA)共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(MBS)中的至少一种。
所述增塑剂为乙酰柠檬酸三丁酯。
一种防水透气可降解地膜制备方法，包括以下步骤：
S1.将改性淀粉干燥后研磨过50目筛，将改性淀粉溶于水中，在88-92℃的温度下搅拌，使改性淀粉糊化；
S2.再将糊化后的改性淀粉、聚丙烯、改性淀粉、硫化顺丁橡胶、碳酸丙烯酯、纳米二氧化钛、纳米饭麦石、纳米植物纤维、有机发泡剂、相容剂、抗氧剂、增塑剂、润滑剂、高温型改性松香树脂乳液、紫外线吸收剂加入高速混合机中搅拌20min，混合成均匀的混溶物；
S3.将混溶物加入双螺杆挤出机中，经过喂料区、熔融共混区、塑料推进区及增压挤出区，进行混炼和挤出，其中混炼温度控制在145℃，塑化推进区的温度控制在140℃，增压挤出区的温度控制在150℃；经模头部分挤出的物料条经水冷、风冷，用切粒机制得生物可降解塑料粒子；将制得的粒料在吹膜机组上吹塑成膜，其中模头挤出温度控制在167℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的地膜以聚丙烯和改性淀粉为主要原料，配合硫化顺丁橡胶、碳酸丙烯酯、高温型改性松香树脂乳液，再添加适量的添加剂，大大提高了本发明地膜的耐高温性、韧性、防水性、透气性、抗老化、抗静电和抗紫外线性能，可有效抑菌，具有优良的生物降解性；本发明的改性淀粉的分子链上除了具有羟基活性基团外，还增加了季铵盐基团等活性基团，具有很强的吸附脱除作用，并具有良好的抗菌作用，应用范围广；硫化后的顺丁橡胶的耐寒性、耐磨性和弹性特别优异，动负荷下发热少，耐老化性能好；载体碳酸丙烯酯能够良好的分散在聚丙烯薄膜上，碳酸丙烯酯对二氧化碳具有较好的物理吸附性，极大提高二氧化碳/氧气在薄膜中的渗透比。本发明地膜选用可生物降解性高分子材料为基体材料，通过合理的配比，制备所得的地膜在土壤和微生物作用下，8至12个月可完全分解成水和二氧化碳，绿色环保无污染。
本发明地膜具有制备方法简单、无环境污染、可连续性规模化工业生产等特点。
植物纤维经处理后网格结构更加丰富，膨化度、膨胀性、增稠性更强，纤维素比表面积增大，吸附力与抗拉伸力增强，与其中的钙、铁等金属离子融合，即可提高韧性、弹性，又可提高耐高温和抗冲击性能。
具体实施方式
实施例1
一种防水透气可降解地膜，由以下重量份的原料制成：
聚丙烯30份、改性淀粉60份、硫化顺丁橡胶10份、碳酸丙烯酯10份、纳米二氧化钛3份、纳米饭麦石4份、纳米植物纤维3份、有机发泡剂1份、相容剂1份、抗氧剂2份、增塑剂2份、润滑剂1份、高温型改性松香树脂乳液3份、紫外线吸收剂2份。
所述改性淀粉是通过淀粉和季铵盐改性剂醚化后制得，所述淀粉为玉米淀粉、蚕豆淀粉、红薯淀粉按照质量比2:1:1混合而成。
所述改性淀粉的制备方法：将淀粉分散在质量百分浓度为10％的氢氧化钠水溶液中，碱化1h；之后，加入季铵盐改性剂，在90℃下反应0.5h，反应完成后以乙醇作为沉淀剂，沉淀分离，得到改性淀粉。
所述纳米植物纤维选自钙果茎叶、红薯藤、中药渣、竹子的废弃物制成的植物纤维。
所述植物纤维制备方法：钙果茎叶、红薯藤、中药渣、竹子的废弃物经超声清洗、超声及高压脉冲电场提取、生物酶漂白及适度酶解、微波干燥、挤压膨化、超微粉碎而制得。
所述相容剂为三元乙丙橡胶枝马来酸酐、乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐、乙烯-乙基丙烯酸酯(EEA)共聚物,乙烯-甲基丙烯酸酯(EMA)共聚物,乙烯-丁基丙烯酸酯(EBA)共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(MBS)中的至少一种。
所述增塑剂为乙酰柠檬酸三丁酯。
一种防水透气可降解地膜制备方法，包括以下步骤：
S1.将改性淀粉干燥后研磨过50目筛，将改性淀粉溶于水中，在88-92℃的温度下搅拌，使改性淀粉糊化；
S2.再将糊化后的改性淀粉、聚丙烯、改性淀粉、硫化顺丁橡胶、碳酸丙烯酯、纳米二氧化钛、纳米饭麦石、纳米植物纤维、有机发泡剂、相容剂、抗氧剂、增塑剂、润滑剂、高温型改性松香树脂乳液、紫外线吸收剂加入高速混合机中搅拌20min，混合成均匀的混溶物；
S3.将混溶物加入双螺杆挤出机中，经过喂料区、熔融共混区、塑料推进区及增压挤出区，进行混炼和挤出，其中混炼温度控制在145℃，塑化推进区的温度控制在140℃，增压挤出区的温度控制在150℃；经模头部分挤出的物料条经水冷、风冷，用切粒机制得生物可降解塑料粒子；将制得的粒料在吹膜机组上吹塑成膜，其中模头挤出温度控制在167℃。
实施例2
一种防水透气可降解地膜，由以下重量份的原料制成：
聚丙烯50份、改性淀粉80份、硫化顺丁橡胶20份、碳酸丙烯酯14份、纳米二氧化钛6份、纳米饭麦石8份、纳米植物纤维7份、有机发泡剂5份、相容剂4份、抗氧剂6份、增塑剂5份、润滑剂4份、高温型改性松香树脂乳液8份、紫外线吸收剂5份。
所述改性淀粉是通过淀粉和季铵盐改性剂醚化后制得，所述淀粉为玉米淀粉、蚕豆淀粉、红薯淀粉按照质量比2:1:1混合而成。
所述改性淀粉的制备方法：将淀粉分散在质量百分浓度为10％的氢氧化钠水溶液中，碱化1h；之后，加入季铵盐改性剂，在90℃下反应0.5h，反应完成后以乙醇作为沉淀剂，沉淀分离，得到改性淀粉。
所述纳米植物纤维选自钙果茎叶、红薯藤、中药渣、竹子的废弃物制成的植物纤维。
所述植物纤维制备方法：钙果茎叶、红薯藤、中药渣、竹子的废弃物经超声清洗、超声及高压脉冲电场提取、生物酶漂白及适度酶解、微波干燥、挤压膨化、超微粉碎而制得。
所述相容剂为三元乙丙橡胶枝马来酸酐、乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐、乙烯-乙基丙烯酸酯(EEA)共聚物,乙烯-甲基丙烯酸酯(EMA)共聚物,乙烯-丁基丙烯酸酯(EBA)共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(MBS)中的至少一种。
所述增塑剂为乙酰柠檬酸三丁酯。
一种防水透气可降解地膜制备方法，包括以下步骤：
S1.将改性淀粉干燥后研磨过50目筛，将改性淀粉溶于水中，在88-92℃的温度下搅拌，使改性淀粉糊化；
S2.再将糊化后的改性淀粉、聚丙烯、改性淀粉、硫化顺丁橡胶、碳酸丙烯酯、纳米二氧化钛、纳米饭麦石、纳米植物纤维、有机发泡剂、相容剂、抗氧剂、增塑剂、润滑剂、高温型改性松香树脂乳液、紫外线吸收剂加入高速混合机中搅拌20min，混合成均匀的混溶物；
S3.将混溶物加入双螺杆挤出机中，经过喂料区、熔融共混区、塑料推进区及增压挤出区，进行混炼和挤出，其中混炼温度控制在145℃，塑化推进区的温度控制在140℃，增压挤出区的温度控制在150℃；经模头部分挤出的物料条经水冷、风冷，用切粒机制得生物可降解塑料粒子；将制得的粒料在吹膜机组上吹塑成膜，其中模头挤出温度控制在167℃。
实施例3
一种防水透气可降解地膜，由以下重量份的原料制成：
聚丙烯40份、改性淀粉70份、硫化顺丁橡胶15份、碳酸丙烯酯12份、纳米二氧化钛5份、纳米饭麦石6份、纳米植物纤维5份、有机发泡剂3份、相容剂3份、抗氧剂4份、增塑剂3.5份、润滑剂2.5份、高温型改性松香树脂乳液6份、紫外线吸收剂4份。
所述改性淀粉是通过淀粉和季铵盐改性剂醚化后制得，所述淀粉为玉米淀粉、蚕豆淀粉、红薯淀粉按照质量比2:1:1混合而成。
所述改性淀粉的制备方法：将淀粉分散在质量百分浓度为10％的氢氧化钠水溶液中，碱化1h；之后，加入季铵盐改性剂，在90℃下反应0.5h，反应完成后以乙醇作为沉淀剂，沉淀分离，得到改性淀粉。
所述纳米植物纤维选自钙果茎叶、红薯藤、中药渣、竹子的废弃物制成的植物纤维。
所述植物纤维制备方法：钙果茎叶、红薯藤、中药渣、竹子的废弃物经超声清洗、超声及高压脉冲电场提取、生物酶漂白及适度酶解、微波干燥、挤压膨化、超微粉碎而制得。
所述相容剂为三元乙丙橡胶枝马来酸酐、乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐、乙烯-乙基丙烯酸酯(EEA)共聚物,乙烯-甲基丙烯酸酯(EMA)共聚物,乙烯-丁基丙烯酸酯(EBA)共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(MBS)中的至少一种。
所述增塑剂为乙酰柠檬酸三丁酯。
一种防水透气可降解地膜制备方法，包括以下步骤：
S1.将改性淀粉干燥后研磨过50目筛，将改性淀粉溶于水中，在88-92℃的温度下搅拌，使改性淀粉糊化；
S2.再将糊化后的改性淀粉、聚丙烯、改性淀粉、硫化顺丁橡胶、碳酸丙烯酯、纳米二氧化钛、纳米饭麦石、纳米植物纤维、有机发泡剂、相容剂、抗氧剂、增塑剂、润滑剂、高温型改性松香树脂乳液、紫外线吸收剂加入高速混合机中搅拌20min，混合成均匀的混溶物；
S3.将混溶物加入双螺杆挤出机中，经过喂料区、熔融共混区、塑料推进区及增压挤出区，进行混炼和挤出，其中混炼温度控制在145℃，塑化推进区的温度控制在140℃，增压挤出区的温度控制在150℃；经模头部分挤出的物料条经水冷、风冷，用切粒机制得生物可降解塑料粒子；将制得的粒料在吹膜机组上吹塑成膜，其中模头挤出温度控制在167℃。

Claims (9)

1.一种防水透气可降解地膜，其特征在于，由以下重量份的原料制成：
聚丙烯30-50份、改性淀粉60-80份、硫化顺丁橡胶10-20份、碳酸丙烯酯10-14份、纳米二氧化钛3-6份、纳米饭麦石4-8份、纳米植物纤维3-7份、有机发泡剂1-5份、相容剂1-4份、抗氧剂2-6份、增塑剂2-5份、润滑剂1-4份、高温型改性松香树脂乳液3-8份、紫外线吸收剂2-5份。
2.根据权利要求1所述的防水透气可降解地膜，其特征在于，由以下重量份的原料制成：
聚丙烯30份、改性淀粉60份、硫化顺丁橡胶10份、碳酸丙烯酯10份、纳米二氧化钛3份、纳米饭麦石4份、纳米植物纤维3份、有机发泡剂1份、相容剂1份、抗氧剂2份、增塑剂2份、润滑剂1份、高温型改性松香树脂乳液3份、紫外线吸收剂2份。
3.根据权利要求1所述的防水透气可降解地膜，其特征在于，由以下重量份的原料制成：
聚丙烯50份、改性淀粉80份、硫化顺丁橡胶20份、碳酸丙烯酯14份、纳米二氧化钛6份、纳米饭麦石8份、纳米植物纤维7份、有机发泡剂5份、相容剂4份、抗氧剂6份、增塑剂5份、润滑剂4份、高温型改性松香树脂乳液8份、紫外线吸收剂5份。
4.根据权利要求1所述的防水透气可降解地膜，其特征在于，由以下重量份的原料制成：
聚丙烯40份、改性淀粉70份、硫化顺丁橡胶15份、碳酸丙烯酯12份、纳米二氧化钛5份、纳米饭麦石6份、纳米植物纤维5份、有机发泡剂3份、相容剂3份、抗氧剂4份、增塑剂3.5份、润滑剂2.5份、高温型改性松香树脂乳液6份、紫外线吸收剂4份。
5.根据权利要求1所述的防水透气可降解地膜，其特征在于，所述改性淀粉是通过淀粉和季铵盐改性剂醚化后制得，所述淀粉为玉米淀粉、蚕豆淀粉、红薯淀粉按照质量比2:1:1混合而成；
所述改性淀粉的制备方法：将淀粉分散在质量百分浓度为10％的氢氧化钠水溶液中，碱化1h；之后，加入季铵盐改性剂，在90℃下反应0.5h，反应完成后以乙醇作为沉淀剂，沉淀分离，得到改性淀粉。
6.根据权利要求1所述的防水透气可降解地膜，其特征在于，所述纳米植物纤维选自钙果茎叶、红薯藤、中药渣、竹子的废弃物制成的植物纤维；
所述植物纤维制备方法：钙果茎叶、红薯藤、中药渣、竹子的废弃物经超声清洗、超声及高压脉冲电场提取、生物酶漂白及适度酶解、微波干燥、挤压膨化、超微粉碎而制得。
7.根据权利要求1所述的防水透气可降解地膜，其特征在于，所述相容剂为三元乙丙橡胶枝马来酸酐、乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐、乙烯-乙基丙烯酸酯(EEA)共聚物,乙烯-甲基丙烯酸酯(EMA)共聚物,乙烯-丁基丙烯酸酯(EBA)共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(MBS)中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的防水透气可降解地膜，其特征在于，所述增塑剂为乙酰柠檬酸三丁酯。
9.一种防水透气可降解地膜制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将改性淀粉干燥后研磨过50目筛，将改性淀粉溶于水中，在88-92℃的温度下搅拌，使改性淀粉糊化；
S2.再将糊化后的改性淀粉、聚丙烯、改性淀粉、硫化顺丁橡胶、碳酸丙烯酯、纳米二氧化钛、纳米饭麦石、纳米植物纤维、有机发泡剂、相容剂、抗氧剂、增塑剂、润滑剂、高温型改性松香树脂乳液、紫外线吸收剂加入高速混合机中搅拌20min，混合成均匀的混溶物；
S3.将混溶物加入双螺杆挤出机中，经过喂料区、熔融共混区、塑料推进区及增压挤出区，进行混炼和挤出，其中混炼温度控制在145℃，塑化推进区的温度控制在140℃，增压挤出区的温度控制在150℃；经模头部分挤出的物料条经水冷、风冷，用切粒机制得生物可降解塑料粒子；将制得的粒料在吹膜机组上吹塑成膜，其中模头挤出温度控制在167℃。
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