CN109762308A - 一种除草可生物降解农膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种除草可生物降解农膜，其组成成分按重量份数计如下：聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯30～80份；聚乳酸0～30份；造纸废弃物10～70份；淀粉0～30份；助剂0.5～15份。还涉及一种除草可生物降解农膜。其优点在于，将造纸废弃物添加到可降解材料中，大幅度降低了除草可生物降解农膜用母粒的生产成本；有效利用造纸废弃物，降低环境压力；复合造纸废弃物的除草可生物降解农膜具有低透光率、高阻光性，除草性好，能够阻断杂草与光接触，使杂草无法进行光合作用。
Description
技术领域
本发明涉及可降解复合材料技术领域，尤其涉及一种除草可生物降解农膜及其制备方法。
背景技术
据联合国粮农组织统计，全世界每年因杂草危害平均减产10～15％。由于长期、大面积、过量、连续使用除草剂，使杂草产生抗药性，并且，除草剂残留的毒负作用越加凸显，伤及农作物；有机氯、有机磷在土壤和水体中的污染，对土壤中的微生物种群和农作物已造成了致命的伤害，而杂草的抗药性却越来越强，对环境的污染土壤质地的破坏越来越严重。
目前使用的农业地膜多用高分子聚乙烯(polyethylene，PE)，可以达到一定的保温保湿效果，但是地膜的一次性使用，降解时间长达二三百年，用后易破碎在农田中并夹杂了大量的沙土，很难回收利用。它们在自然界中很难降解。这些地膜碎片可在土壤中形成阴隔层，使土壤中的水、气、肥等流动受阻，造成土壤结构板结，严重危害生态环境，造成白色污染。廉价、无环境污染的除草可降解地膜取代石油基的传统地膜成为了研究的热点。由于可降解材料较高的成本，限制了其合理的商业用途。
中国专利CN102796357B公开了完全生物降解农膜的制备方法，将聚乳酸与添加剂加入反应槽混合后进行改质，其中添加剂的组分为丙三醇甘油、聚乳酸甘醇酸和甘草；再将改质后的聚乳酸与填充料混合搅匀，再经造粒机造出完全生物降解的聚乳酸聚合物颗粒，最后将聚乳酸聚合物颗粒用流延膜机流延成膜，用分条机按规格要求裁断，即可得到所需规格的农膜。该发明的原料及加工成本较高，并且无除草效果，需人工除草，进一步增加成本。
制浆造纸工业每年要从植物中分离出大约1.4亿吨纤维素，同时得到大量的造纸废弃物副产品，但迄今为止，超过95％的造纸废弃物仍直接排入江河或浓缩后烧掉，很少得到有效利用。
因此，亟需一种成本较低且可降解，除草性好，复合造纸废弃物的农业地膜。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种除草可生物降解农膜及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种除草可生物降解农膜，其组成成分按重量份数计如下：
聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯 30～80份
聚乳酸 0～30份
造纸废弃物 10～70份
淀粉 0～30份
助剂 0.5～15份。
优选地，所述除草可生物降解农膜，其组成成分按重量份数计如下：
聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯 40～70份
聚乳酸 5～25份
造纸废弃物 20～60份
淀粉 5～25份
助剂 2～12份。
优选地，所述除草可生物降解农膜，其组成成分按重量份数计如下：
聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯 50～60份
聚乳酸 10～20份
造纸废弃物 30～50份
淀粉 10～20份
助剂 5～10份。
优选地，所述聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯：熔融指数为1～50g/10min，酸值≤100mol/t。
优选地，所述聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯：熔融指数为1～30g/10min，酸值≤60mol/t。
优选地，所述聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯：熔融指数为2～10g/10min，酸值≤20mol/t。
优选地，所述聚乳酸：熔融指数为1～50g/10min，酸值≤100mol/t。
优选地，所述聚乳酸：熔融指数为1～30g/10min，酸值≤70mol/t。
优选地，所述聚乳酸：熔融指数为2～15g/10min，酸值≤30mol/t。
优选地，所述淀粉为木薯淀粉、玉米淀粉、马铃薯淀粉、阳离子改性淀粉、阴离子改性淀粉中的一种或多种的混合物。
优选地，所述造纸废弃物为腐浆、浆渣、木皮、制浆废液提取物、含硅白泥的一种或多种的混合物。
优选地，所述造纸废弃物的粒径为50～5000目。
优选地，所述造纸废弃物的粒径为500～3000目。
优选地，所述造纸废弃物的粒径为1000～2000目。
优选地，所述助剂的组成成分按重量份数计如下：
增塑剂 0.5～10份
光稳定剂 0.5～10份
热稳定剂 0.5～10份
抗氧化剂 0.5～10份。
优选地，所述助剂的组成成分按重量份数计如下：
增塑剂 1～8份
光稳定剂 1～8份
热稳定剂 1～8份
抗氧化剂 1～8份。
优选地，所述助剂的组成成分按重量份数计如下：
增塑剂 2～6份
光稳定剂 2～6份
热稳定剂 2～6份
抗氧化剂 2～6份。
优选地，所述增塑剂为环氧大豆油，所述光稳定剂为水杨酸苯酯，所述热稳定剂为硬脂酸钙，所述抗氧化剂为对苯二胺。
本发明还提供一种除草可生物降解农膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、将聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚乳酸、造纸废弃物、淀粉和助剂按比例加入至高速混合机中热混，得到初混物料；
步骤2、将所述初混物料加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，得到除草可生物降解农膜母粒；
步骤3、将所述除草可生物降解农膜母粒输送至吹膜机中吹膜成型，得到除草可生物降解农膜。
优选地，在所述步骤1中，将聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚乳酸、造纸废弃物、淀粉和助剂按比例加入至高速混合机中热混5～600min，升温至10～150℃，转速为10-2000rpm。
优选地，在所述步骤1中，热混30～350min。
优选地，在所述步骤1中，热混50～250min。
优选地，在所述步骤1中，升温至30～120℃。
优选地，在所述步骤1中，升温至50～100℃。
优选地，在所述步骤1中，转速为50～1200rpm。
优选地，在所述步骤1中，转速为100～800rpm。
优选地，在所述步骤2中，挤出造粒的条件为：双螺杆挤出机的一区至六区温度为90～250℃，双螺杆挤出机的机头温度为90～250℃，转速为10～1200rpm。
优选地，在所述步骤2中，双螺杆挤出机的一区至六区温度为100～200℃。
优选地，在所述步骤2中，双螺杆挤出机的一区至六区温度为110～190℃。
优选地，在所述步骤2中，双螺杆挤出机的机头温度120～210℃。
优选地，在所述步骤2中，双螺杆挤出机的机头温度130～190℃。
优选地，在所述步骤2中，转速为50～400rpm。
优选地，在所述步骤2中，转速为100～300rpm。
优选地，在所述步骤3中，吹膜成型的条件为：温度为100～200℃。
本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
本发明的一种除草可生物降解农膜及其制备方法，将造纸废弃物添加到可降解材料中，大幅度降低了除草可生物降解农膜用母粒的生产成本；有效利用造纸废弃物，降低环境压力；复合造纸废弃物的除草可生物降解农膜具有低透光率、高阻光性，除草性好，能够阻断杂草与光接触，使杂草无法进行光合作用。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
实施例1
本实施例的一种除草可生物降解农膜，由以下重量份数的原料组成：
聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(poly(butyleneadipate-co-terephthalate)，PBAT)55份(熔融指数为50g/10min，酸值为100mol/t)、聚乳酸(polylactic acid，PLA)10份(熔融指数为50g/10min，酸值为100mol/t)、玉米淀粉10份、制浆废液提取物25份、环氧大豆油3份、水杨酸苯酯2份、硬脂酸钙1份、对苯二胺1份。
本实施例的除草可生物降解农膜用母粒的制备方法如下：
步骤1、将制浆废液提取物干燥、粉碎、过筛，得到50～100目的制浆废液提取物；
将55份PBAT、10份PLA、10份玉米淀粉、25份制浆废液提取物、3份环氧大豆油、2份水杨酸苯酯、1份硬脂酸钙和1份对苯二胺比例加入高速共混机中，在温度为150℃、转速2000rpm的条件下，混合600min，得到初混物；
步骤2、将初混物加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机的一区至六区的温度分别为250℃、250℃、250℃、250℃、250℃、250℃，双螺杆挤出机的机头温度为250℃，转速为1200rpm，得到除草可生物降解农膜母粒；
步骤3、将除草可生物降解农膜母粒输送至吹膜机中，在温度为100℃的条件下吹膜成型，得到除草可生物降解农膜。
实施例2
本实施例的一种除草可生物降解农膜，由以下重量份数的原料组成：
聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)55份(熔融指数为1g/10min，酸值为5mol/t)、聚乳酸(PLA)10份(熔融指数为1g/10min，酸值为5mol/t)、木薯淀粉10份、浆渣25份、环氧大豆油3份、水杨酸苯酯2份、硬脂酸钙1份、对苯二胺1份。
本实施例的除草可生物降解农膜用母粒的制备方法如下：
步骤1、将浆渣干燥、粉碎、过筛，得到4500～5000目的浆渣；
将55份PBAT、10份PLA、10份木薯淀粉、25份浆渣、3份环氧大豆油、2份水杨酸苯酯、1份硬脂酸钙和1份对苯二胺比例加入高速共混机中，在温度为10℃、转速10rpm的条件下，混合5min，得到初混物；
步骤2、将初混物加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机的一区至六区的温度分别为90℃、90℃、90℃、90℃、90℃、90℃，双螺杆挤出机的机头温度为90℃，转速为10rpm，得到除草可生物降解农膜母粒；
步骤3、将除草可生物降解农膜母粒输送至吹膜机中，在温度为200℃的条件下吹膜成型，得到除草可生物降解农膜。
实施例3
本实施例的一种除草可生物降解农膜，由以下重量份数的原料组成：
聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)60份(熔融指数为5g/10min，酸值为10mol/t)、聚乳酸(PLA)10份(熔融指数为5g/10min，酸值为10mol/t)、马铃薯淀粉10份、腐浆20份、环氧大豆油3份、水杨酸苯酯2份、硬脂酸钙1份、对苯二胺1份。
本实施例的除草可生物降解农膜用母粒的制备方法如下：
步骤1、将腐浆干燥、粉碎、过筛，得到1000～2000目的腐浆；
将6份PBAT、10份PLA、10份马铃薯淀粉、20份腐浆、3份环氧大豆油、2份水杨酸苯酯、1份硬脂酸钙和1份对苯二胺比例加入高速共混机中，在温度为80℃、转速200rpm的条件下，混合80min，得到初混物；
步骤2、将初混物加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机的一区至六区的温度分别为190℃、195℃、200℃、205℃、205℃、205℃，双螺杆挤出机的机头温度为205℃，转速为200rpm，得到除草可生物降解农膜母粒；
步骤3、将除草可生物降解农膜母粒输送至吹膜机中，在温度为170℃的条件下吹膜成型，得到除草可生物降解农膜。
实施例4
本实施例的一种除草可生物降解农膜，由以下重量份数的原料组成：
聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)60份(熔融指数为5g/10min，酸值为10mol/t)、聚乳酸(PLA)10份(熔融指数为5g/10min，酸值为10mol/t)、玉米淀粉5份、马铃薯淀粉5份、制浆废液提取物10份、腐浆10份、环氧大豆油5份、水杨酸苯酯3份、硬脂酸钙2份、对苯二胺2份。
本实施例的除草可生物降解农膜用母粒的制备方法如下：
步骤1、将制浆废液提取物、腐浆干燥、粉碎、过筛，得到2000～3000目的制浆废液提取物、腐浆；
将60份PBAT、10份PLA、5份玉米淀粉、5份马铃薯淀粉、10份制浆废液提取物、10份腐浆、5份环氧大豆油、3份水杨酸苯酯、2份硬脂酸钙和2份对苯二胺比例加入高速共混机中，在温度为100℃、转速300rpm的条件下，混合60min，得到初混物；
步骤2、将初混物加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机的一区至六区的温度分别为180℃、185℃、190℃、195℃、195℃、195℃，双螺杆挤出机的机头温度为195℃，转速为300rpm，得到除草可生物降解农膜母粒；
步骤3、将除草可生物降解农膜母粒输送至吹膜机中，在温度为160℃的条件下吹膜成型，得到除草可生物降解农膜。
实施例5
本实施例的一种除草可生物降解农膜，由以下重量份数的原料组成：
聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)65份(熔融指数为5g/10min，酸值为10mol/t)、聚乳酸(PLA)10份(熔融指数为5g/10min，酸值为10mol/t)、玉米淀粉5份、制浆废液提取物10份、腐浆10份、环氧大豆油5份、水杨酸苯酯2份、硬脂酸钙2份、对苯二胺1份。
本实施例的除草可生物降解农膜用母粒的制备方法如下：
步骤1、将制浆废液提取物、腐浆干燥、粉碎、过筛，得到2000～3000目的制浆废液提取物、腐浆；
将65份PBAT、10份PLA、5份玉米淀粉、10份制浆废液提取物、10份腐浆、5份环氧大豆油、2份水杨酸苯酯、2份硬脂酸钙和1份对苯二胺比例加入高速共混机中，在温度为110℃、转速200rpm的条件下，混合100min，得到初混物；
步骤2、将初混物加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机的一区至六区的温度分别为170℃、175℃、180℃、185℃、185℃、185℃，双螺杆挤出机的机头温度为195℃，转速为200rpm，得到除草可生物降解农膜母粒；
步骤3、将除草可生物降解农膜母粒输送至吹膜机中，在温度为185℃的条件下吹膜成型，得到除草可生物降解农膜。
实施例6
本实施例的一种除草可生物降解农膜，由以下重量份数的原料组成：
聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)65份(熔融指数为10g/10min，酸值为15mol/t)、聚乳酸(PLA)10份(熔融指数为10g/10min，酸值为15mol/t)、玉米淀粉5份、木薯淀粉10份、制浆废液提取物10份、环氧大豆油4份、水杨酸苯酯2份、硬脂酸钙2份、对苯二胺2份。
本实施例的除草可生物降解农膜用母粒的制备方法如下：
步骤1、将制浆废液提取物干燥、粉碎、过筛，得到200～300目的制浆废液提取物；
将65份PBAT、10份PLA、5份玉米淀粉、10份木薯淀粉、10份制浆废液提取物、4份环氧大豆油、2份水杨酸苯酯、2份硬脂酸钙和2份对苯二胺比例加入高速共混机中，在温度为90℃、转速250rpm的条件下，混合150min，得到初混物；
步骤2、将初混物加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机的一区至六区的温度分别为175℃、180℃、185℃、185℃、190℃、190℃，双螺杆挤出机的机头温度为190℃，转速为250rpm，得到除草可生物降解农膜母粒；
步骤3、将除草可生物降解农膜母粒输送至吹膜机中，在温度为200℃的条件下吹膜成型，得到除草可生物降解农膜。
对比例1
本实施例的一种常规可生物降解农膜，由以下重量份数的原料组成：
聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)60份(熔融指数为5g/10min，酸值为10mol/t)、聚乳酸(PLA)10份(熔融指数为5g/10min，酸值为10mol/t)、玉米淀粉30份、环氧大豆油3份、水杨酸苯酯2份、硬脂酸钙1份、对苯二胺1份。
本实施例的除草可生物降解农膜用母粒的制备方法如下：
步骤1、将60份PBAT、10份PLA、30份玉米淀粉、3份环氧大豆油、2份水杨酸苯酯、1份硬脂酸钙和1份对苯二胺比例加入高速共混机中，在温度为80℃、转速200rpm的条件下，混合80min，得到初混物；
步骤2、将初混物加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机的一区至六区的温度分别为190℃、195℃、200℃、205℃、205℃、205℃，双螺杆挤出机的机头温度为205℃，转速为200rpm，得到母粒；
步骤3、将母粒输送至吹膜机中，在温度为170℃的条件下吹膜成型，得到可生物降解农膜。
对比例2
本实施例的一种常规可生物降解农膜，由以下重量份数的原料组成：
聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)60份(熔融指数为5g/10min，酸值为10mol/t)、聚乳酸(PLA)10份(熔融指数为5g/10min，酸值为10mol/t)、玉米淀粉15份、木薯淀粉15份、环氧大豆油5份、水杨酸苯酯2份、硬脂酸钙2份、对苯二胺2份。
本实施例的除草可生物降解农膜用母粒的制备方法如下：
步骤1、将60份PBAT、10份PLA、15份玉米淀粉、15份木薯淀粉、5份环氧大豆油、2份水杨酸苯酯、2份硬脂酸钙和2份对苯二胺比例加入高速共混机中，在温度为100℃、转速300rpm的条件下，混合10min，得到初混物；
步骤2、将初混物加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机的一区至六区的温度分别为180℃、185℃、190℃、195℃、195℃、195℃，双螺杆挤出机的机头温度为195℃，转速为300rpm，得到母粒；
步骤3、将母粒输送至吹膜机中，在温度为180℃的条件下吹膜成型，得到可生物降解农膜。
根据GB/T1040.2-2006《塑料拉伸性能的测定》和GB/T2410-2008《透明塑料透光率和雾度的测定》对实施例1～6与对比例1～2进行检测，其性能如下表所示。
由上表可知，引入造纸废弃物后，除草可生物降解农膜的各项力学性能和遮光性均优于常规的可生物降解农膜。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (11)
1.一种除草可生物降解农膜，其特征在于，其组成成分按重量份数计如下：
聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯30～80份
聚乳酸0～30份
造纸废弃物10～70份
淀粉0～30份
助剂0.5～15份。
2.根据权利要求1所述的除草可生物降解农膜，其特征在于，所述聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯：熔融指数为1～50g/10min，酸值≤100mol/t。
3.根据权利要求1所述的除草可生物降解农膜，其特征在于，所述聚乳酸：熔融指数为1～50g/10min，酸值≤100mol/t。
4.根据权利要求1所述的除草可生物降解农膜，其特征在于，所述淀粉为木薯淀粉、玉米淀粉、马铃薯淀粉、阳离子改性淀粉、阴离子改性淀粉中的一种或多种的混合物。
5.根据权利要求1所述的除草可生物降解农膜，其特征在于，所述造纸废弃物为腐浆、浆渣、木皮、制浆废液提取物、含硅白泥的一种或多种的混合物，所述造纸废弃物的粒径为50～5000目。
6.根据权利要求1所述的除草可生物降解农膜，其特征在于，所述助剂的组成成分按重量份数计如下：
增塑剂0.5～10份
光稳定剂0.5～10份
热稳定剂0.5～10份
抗氧化剂0.5～10份。
7.根据权利要求6所述的除草可生物降解农膜，其特征在于，所述增塑剂为环氧大豆油，所述光稳定剂为水杨酸苯酯，所述热稳定剂为硬脂酸钙，所述抗氧化剂为对苯二胺。
8.一种除草可生物降解农膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚乳酸、造纸废弃物、淀粉和助剂按比例加入至高速混合机中热混，得到初混物料；
步骤2、将所述初混物料加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，得到除草可生物降解农膜母粒；
步骤3、将所述除草可生物降解农膜母粒输送至吹膜机中吹膜成型，得到除草可生物降解农膜。
9.根据权利要求8所述的除草可生物降解农膜的制备方法，其特征在于，在所述步骤1中，将聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚乳酸、造纸废弃物、淀粉和助剂按比例加入至高速混合机中热混5～600min，升温至10～150℃，转速为10-2000rpm。
10.根据权利要求8所述的除草可生物降解农膜的制备方法，其特征在于，在所述步骤2中，挤出造粒的条件为：温度为90～250℃，转速为10～1200rpm。
11.根据权利要求8所述的除草可生物降解农膜的制备方法，其特征在于，在所述步骤3中，吹膜成型的条件为：温度为100～200℃。
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