CN110178609B - 旱作农业区全生物降解地膜及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种旱作农业区全生物降解地膜及其制备方法和应用，所述旱作农业区全生物降解地膜为双层膜结构；其中，第一层膜包括如下原料：PBAT，PLA，PEF，相容剂，无机填料，保水剂，热稳定剂，光稳定剂和抗氧剂；第二层膜包括如下重量份数的原料：PBAT，PEF，保水剂，热稳定剂，光稳定剂和抗氧剂。本发明的旱作农业区全生物降解地膜，采用本发明提供的生物全降解材料制备得到的地膜，其在实际应用过程中完全降解，消除了传统地膜的使用给土地带来的二次污染，从而无需后续的回收工作，节省了生产成本，进而显著增加了农业生产力的发展，具有良好的发展前景。

Description

旱作农业区全生物降解地膜及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于农用地膜技术领域，具体涉及一种旱作农业区全生物降解地膜及其制备方法和应用。
背景技术
旱作农业是指无灌溉条件的半干旱和半湿润偏旱地区，主要依靠天然降水从事农业生产的一种雨养农业。在相当长一段时期里，我国的农业研究重点在水浇地，而相对忽视对旱作农业增产技术的改进。这是因为灌溉的增产效果比较明显。但是，随着水资源的开发利用，灌溉面积的继续扩大已经接近极限。我国开始逐渐重视旱地增产技术的改进。各地的生产实践表明，我国旱作农业有巨大增产潜力。土壤蒸发是导致旱地土壤水分散失的一个重大因素，一般占降水量的1/3甚至更多。因此，如何减少土壤蒸发，便成为旱区土壤耕作的主要任务之一。大力发展旱作节水农业，推广地膜覆盖技术，是保持土壤水分、缓解干旱影响的有效措施之一。
地膜覆盖是指用地膜对地表进行覆盖，实现集雨、保墒、增温、抑制杂草等综合作用的节水农业技术模式。其特点是通过起垄覆膜、地面覆盖，减少地表径流，抑制田间无效蒸发，保蓄土壤水分，不但增强作物抗旱能力，缓解干旱影响，还能大幅提高粮食单产。大力发展地膜覆盖技术，强化土壤蓄水和覆盖保墒技术，实现秋雨春用，能够有效缓解春旱对农业生产的影响，提高自然降水的生产能力。但是，目前关于旱作农业农作物用全生物降解地膜的研究仍然较少。基于此，开发新型的、可适用于旱作农业区使用的全生物降解地膜就显得尤为重要。
发明内容
本发明的一个目的在于提出一种旱作农业区全生物降解地膜。
本发明的一种旱作农业区全生物降解地膜，所述旱作农业区全生物降解地膜为双层膜结构；其中，第一层膜包括如下重量份数的原料：聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯(PBAT)90份～110份，聚乳酸(PLA)1份～10份，聚呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)0.1份～5份，相容剂0.1份～2份，无机填料1份～15份，保水剂0.1份～1份，热稳定剂0.1份～1份，光稳定剂0.1份～1份和抗氧剂0.01份～1份；第二层膜包括如下重量份数的原料：聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯90份～110份，聚呋喃二甲酸乙二醇酯0.1份～5份，保水剂0.1份～1份，热稳定剂0.1份～1份，光稳定剂0.1份～1份和抗氧剂0.01份～1份。
本发明的旱作农业区全生物降解地膜，采用的PBAT、PLA、PEF等均为全生物降解材料，不对环境带来白色污染。第一层膜在相容剂的作用下，PBAT和PLA可发生反应，增加链长，改善地膜力学性能，结合热稳定剂和光稳定剂的使用，延长降解时间。第二层膜同样使用PBAT作为主要原料，两层地膜之间经过制膜后可以紧密结合，再次改善地膜力学性能。第一层膜、第二层膜均使用了PEF和保水剂，保证了水分在土壤中的留存，从而实现土壤增熵的目的。采用本发明提供的生物全降解材料制备得到的地膜，其在实际应用过程中完全降解，消除了传统地膜的使用给土地带来的二次污染，从而无需后续的回收工作，节省了生产成本，进而显著增加了农业生产力的发展，具有良好的发展前景。
另外，本发明上述的旱作农业区全生物降解地膜，还可以具有如下附加的技术特征：
作为本发明优选的实施方式，所述旱作农业区全生物降解地膜为双层膜结构；其中，第一层膜包括如下重量份数的原料：聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯90份，聚乳酸10份，聚呋喃二甲酸乙二醇酯0.1份，相容剂2份，无机填料1份，保水剂1份，热稳定剂0.1份，光稳定剂1份和抗氧剂0.01份；第二层膜包括如下重量份数的原料：聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯110份，聚呋喃二甲酸乙二醇酯0.1份，保水剂1份，热稳定剂0.1份，光稳定剂1份和抗氧剂0.01份。
作为本发明优选的实施方式，所述旱作农业区全生物降解地膜为双层膜结构；其中，第一层膜包括如下重量份数的原料：聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯110份，聚乳酸1份，聚呋喃二甲酸乙二醇酯5份，相容剂0.1份，无机填料15份，保水剂0.1份，热稳定剂1份，光稳定剂0.1份和抗氧剂1份；第二层膜包括如下重量份数的原料：聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯90份，聚呋喃二甲酸乙二醇酯5份，保水剂0.1份，热稳定剂1份，光稳定剂0.1份和抗氧剂1份。
作为本发明优选的实施方式，所述旱作农业区全生物降解地膜为双层膜结构；其中，第一层膜包括如下重量份数的原料：聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯100份，聚乳酸5份，聚呋喃二甲酸乙二醇酯2.5份，相容剂1份，无机填料7份，保水剂0.5份，热稳定剂0.5份，光稳定剂0.5份和抗氧剂0.1份；第二层膜包括如下重量份数的原料：聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯100份，聚呋喃二甲酸乙二醇酯2.5份，保水剂0.5份，热稳定剂0.5份，光稳定剂0.5份和抗氧剂0.1份。
进一步地，所述聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯的数均分子量为5万～15万，所述聚乳酸的数均分子量为2万～10万，所述聚呋喃二甲酸乙二醇酯的数均分子量大于或等于0.1万。
进一步地，所述无机填料至少为碳酸钙、滑石粉、二氧化硅和水滑石中的一种；所述保水剂为聚丙烯酰胺；所述热稳定剂至少为硬脂酸钡、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸铜、硬脂酸钴、硬脂酸镁和硬脂酸镨中的一种；所述光稳定剂至少为2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮、2-羟基-4甲氧基二苯甲酮、2,4-二羟基二苯甲酮、对氨基苯甲酸甲酯、对氨基苯甲酸乙酯、对氨基苯甲酸丁酯和对氨基苯甲酸甘油酯中的一种。
本发明的另一个目的在于提出所述的旱作农业区全生物降解地膜的制备方法。
所述的旱作农业区全生物降解地膜的制备方法，包括如下步骤：S101：首先将所述第一层膜的原料中的所述聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯、所述聚乳酸和所述聚呋喃二甲酸乙二醇酯在30℃～80℃温度下干燥1h～8h；S102：将所述第一层膜的剩余原料组分与所述步骤S101处理过的原料在500r/min～1500r/min的转速下混合1min～5min，然后投入到螺杆挤出机中，在180℃～250℃的熔体温度下挤出造粒，得到第一层膜用颗粒；S103：将所述第二层膜的原料中的所述聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯和所述聚呋喃二甲酸乙二醇酯在30℃～80℃温度下干燥1h～8h；S104：将所述第二层膜的剩余原料组分与所述步骤S103处理过的原料在500r/min～1500r/min的转速下混合1min～5min，然后投入到螺杆挤出机中，在180℃～250℃的熔体温度下挤出造粒，得到第二层膜用颗粒；S105：将所述第一层膜用颗粒和所述第二层膜用颗粒在双层共挤吹膜机中进行共挤吹塑，得到所述的旱作农业区全生物降解地膜。
进一步地，在所述步骤S105中，在所述双层共挤吹膜机进行共挤吹塑的温度为155℃～200℃，所述双层共挤吹膜机的螺杆转速为130r/min～200r/min。
本发明的再一个目的在于提出所述的旱作农业区全生物降解地膜在农业、林业和畜牧业中的应用。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下列实施例中的试验方法，力学性能按照GB 2017-35795进行性能测定。土壤含水量采用称重法测量。具体为采取膜下10厘米处土样，用天平称取土样的重量，记作土样的湿重M0，在105℃的烘箱内将土样烘8小时至恒重，然后称重，记作土样的干重Ms，土壤含水量的计算见公式一。
土壤含水量＝【(M0－Ms)/M0】×100％ 公式一
实施例1
一种旱作农业区全生物降解地膜，该地膜包含双层膜结构，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，包含PBAT，分子量8万，100份。PLA，分子量4万，6份。PEF，分子量0.5万，0.3份；4370相容剂0.3份。碳酸钙，5份。聚丙烯酰胺，0.3份。硬脂酸锌0.1份。2，4-二羟基二苯甲酮0.2份。抗氧剂168，0.1份和抗氧剂1010，0.2份。
第二层膜的原料按重量份计，包含PBAT，分子量8万，100份、PEF分子量0.5万，0.3份。聚丙烯酰胺0.3份。硬脂酸锌0.1份。2，4-二羟基二苯甲酮0.2份。抗氧剂168，0.1份和抗氧剂1010，0.2份。
按上述原料组分，采用本发明提供的制备方法，进行全生物降解地膜的制备：
(一)
1、将第一层膜物料中PBAT、PLA、PEF按量称取后，放入烘箱中50℃烘干6小时。
2、将第一层膜物料中无机填料、保水剂、热稳定剂、光稳定剂、抗氧剂等按量称取，与烘干好的PBAT、PLA、PEF加入高速混合机中进行混合5分钟，转速1000转/分钟。
3、将混合好的物料投入到螺杆挤出机中进行挤出造粒，设置熔体温度190℃，挤出造粒后得到本发明所述的第一层膜用颗粒。
(二)
1、将第二层膜物料中PBAT、PEF按量称取后，放入烘箱中50℃烘干6小时。
2、将第二层膜物料中无机填料、保水剂、热稳定剂、光稳定剂、抗氧剂等按量称取，与烘干好的PBAT、PEF加入高速混合机中进行混合5分钟，转速1000转/分钟。
3、将混合好的物料投入到螺杆挤出机中进行挤出造粒，设置熔体温度190℃，挤出造粒后得到本发明所述的第二层膜用颗粒。
(三)将第一层膜用颗粒和第二层膜用颗粒进行共挤吹塑。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180℃，螺杆转速为150转/分钟。即得到本发明所述的可用于旱作农业区的全生物降解地膜，厚度12微米。
将其进行力学性能测定与铺膜实验，铺设于西北某地后，测定不同时期土壤含水率，结果见表1。
实施例2
一种旱作农业区全生物降解地膜，该地膜包含双层膜结构，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，包含PBAT，分子量8万，100份。PLA，分子量4万，6份。PEF，分子量0.5万，0.5份；4370相容剂0.3份。碳酸钙，5份。聚丙烯酰胺，0.5份。硬脂酸锌0.1份。2，4-二羟基二苯甲酮0.2份。抗氧剂168，0.1份和抗氧剂1010，0.2份。
第二层膜的原料按重量份计，包含PBAT，分子量8万，100份、PEF分子量0.5万，0.5份。聚丙烯酰胺0.5份。硬脂酸锌0.1份。2，4-二羟基二苯甲酮0.2份。抗氧剂168，0.1份和抗氧剂1010，0.2份。
按上述原料组分，采用本发明提供的制备方法，进行全生物降解地膜的制备：
(一)
1、将第一层膜物料中PBAT、PLA、PEF按量称取后，放入烘箱中50℃烘干6小时。
2、将第一层膜物料中无机填料、保水剂、热稳定剂、光稳定剂、抗氧剂等按量称取，与烘干好的PBAT、PLA、PEF加入高速混合机中进行混合5分钟，转速1000转/分钟。
3、将混合好的物料投入到螺杆挤出机中进行挤出造粒，设置熔体温度190℃，挤出造粒后得到本发明所述的第一层膜用颗粒。
(二)
1、将第二层膜物料中PBAT、PEF按量称取后，放入烘箱中50℃烘干6小时。
2、将第二层膜物料中无机填料、保水剂、热稳定剂、光稳定剂、抗氧剂等按量称取，与烘干好的PBAT、PEF加入高速混合机中进行混合5分钟，转速1000转/分钟。
3、将混合好的物料投入到螺杆挤出机中进行挤出造粒，设置熔体温度190℃，挤出造粒后得到本发明所述的第二层膜用颗粒。
(三)将第一层膜用颗粒和第二层膜用颗粒进行共挤吹塑。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180℃，螺杆转速为150转/分钟。即得到本发明所述的可用于旱作农业区的全生物降解地膜。厚度12微米。
将其进行力学性能测定与铺膜实验，铺设于西北某地后，测定不同时期土壤含水率，结果见表1。
实施例3
一种旱作农业区全生物降解地膜，该地膜包含双层膜结构，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，包含PBAT，分子量8万，100份。PLA，分子量4万，6份。PEF，分子量0.5万，1.0份；4370相容剂0.3份。碳酸钙，5份。聚丙烯酰胺，0.5份。硬脂酸锌0.1份。2，4-二羟基二苯甲酮0.2份。抗氧剂168，0.1份和抗氧剂1010，0.2份。
第二层膜的原料按重量份计，包含PBAT，分子量8万，100份、PEF分子量0.5万，1.0份。聚丙烯酰胺0.5份。硬脂酸锌0.1份。2，4-二羟基二苯甲酮0.2份。抗氧剂168，0.1份和抗氧剂1010，0.2份。
按上述原料组分，采用本发明提供的制备方法，进行全生物降解地膜的制备：
(一)
1、将第一层膜物料中PBAT、PLA、PEF按量称取后，放入烘箱中50℃烘干8小时。
2、将第一层膜物料中无机填料、保水剂、热稳定剂、光稳定剂、抗氧剂等按量称取，与烘干好的PBAT、PLA、PEF加入高速混合机中进行混合5分钟，转速1000转/分钟。
3、将混合好的物料投入到螺杆挤出机中进行挤出造粒，设置熔体温度190℃，挤出造粒后得到本发明所述的第一层膜用颗粒。
(二)
1、将第二层膜物料中PBAT、PEF按量称取后，放入烘箱中50℃，烘干8小时。
2、将第二层膜物料中无机填料、保水剂、热稳定剂、光稳定剂、抗氧剂等按量称取，与烘干好的PBAT、PEF加入高速混合机中进行混合5分钟，转速1000转/分钟。
3、将混合好的物料投入到螺杆挤出机中进行挤出造粒，设置熔体温度190℃，挤出造粒后得到本发明所述的第二层膜用颗粒。
(三)将第一层膜用颗粒和第二层膜用颗粒进行共挤吹塑。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180℃，螺杆转速为150转/分钟。即得到本发明所述的可用于旱作农业区的全生物降解地膜。厚度12微米。
将其进行力学性能测定与铺膜实验，铺设于西北某地后，测定不同时期土壤含水率，结果见表1。
实施例4
一种旱作农业区全生物降解地膜，该地膜包含双层膜结构，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，包含PBAT，分子量10万，100份。PLA，分子量4万，6份。PEF，分子量0.3万，0.5份；4370相容剂0.3份。碳酸钙，5份。聚丙烯酰胺，0.3份。硬脂酸锌0.1份。2，4-二羟基二苯甲酮0.2份。抗氧剂168，0.1份和抗氧剂1010，0.2份。
第二层膜的原料按重量份计，包含PBAT，分子量10万，100份、PEF分子量0.3万，0.5份。聚丙烯酰胺0.3份。硬脂酸锌0.1份。2，4-二羟基二苯甲酮0.2份。抗氧剂168，0.1份和抗氧剂1010，0.2份。
按上述原料组分，采用本发明提供的制备方法，进行全生物降解地膜的制备：
(一)
1、将第一层膜物料中PBAT、PLA、PEF按量称取后，放入烘箱中50烘干6小时。
2、将第一层膜物料中无机填料、保水剂、热稳定剂、光稳定剂、抗氧剂等按量称取，与烘干好的PBAT、PLA、PEF加入高速混合机中进行混合5分钟，转速1000转/分钟。
3、将混合好的物料投入到螺杆挤出机中进行挤出造粒，设置熔体温度190℃，挤出造粒后得到本发明所述的第一层膜用颗粒。
(二)
1、将第二层膜物料中PBAT、PEF按量称取后，放入烘箱中50℃烘干6小时。
2、将第二层膜物料中无机填料、保水剂、热稳定剂、光稳定剂、抗氧剂等按量称取，与烘干好的PBAT、PEF加入高速混合机中进行混合5分钟，转速1000转/分钟。
3、将混合好的物料投入到螺杆挤出机中进行挤出造粒，设置熔体温度190℃，挤出造粒后得到本发明所述的第二层膜用颗粒。
(三)将第一层膜用颗粒和第二层膜用颗粒进行共挤吹塑。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180℃，螺杆转速为150转/分钟。即得到本发明所述的可用于旱作农业区的全生物降解地膜。厚度12微米。
将其进行力学性能测定与铺膜实验，铺设于西北某地后，测定不同时期土壤含水率，结果见表1。
实施例5
一种旱作农业区全生物降解地膜，该地膜包含双层膜结构，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，包含PBAT，分子量10万，100份。PLA，分子量4万，6份。PEF，分子量0.3万，0.5份；4368相容剂0.3份。碳酸钙，5份。聚丙烯酰胺，0.3份。硬脂酸锌0.1份。2-羟基-4甲氧基二苯甲酮0.2份。抗氧剂168，0.1份和抗氧剂1010，0.2份。
第二层膜的原料按重量份计，包含PBAT，分子量10万，100份、PEF分子量0.3万，0.5份。聚丙烯酰胺0.3份。硬脂酸锌0.1份。2-羟基-4甲氧基二苯甲酮0.2份。抗氧剂168，0.1份和抗氧剂1010，0.2份。
按上述原料组分，采用本发明提供的制备方法，进行全生物降解地膜的制备：
(一)
1、将第一层膜物料中PBAT、PLA、PEF按量称取后，放入烘箱中50℃烘干6小时。
2、将第一层膜物料中无机填料、保水剂、热稳定剂、光稳定剂、抗氧剂等按量称取，与烘干好的PBAT、PLA、PEF加入高速混合机中进行混合5分钟，转速1000转/分钟。
3、将混合好的物料投入到螺杆挤出机中进行挤出造粒，设置熔体温度190℃，挤出造粒后得到本发明所述的第一层膜用颗粒。
(二)
1、将第二层膜物料中PBAT、PEF按量称取后，放入烘箱中60℃烘干6小时。
2、将第二层膜物料中无机填料、保水剂、热稳定剂、光稳定剂、抗氧剂等按量称取，与烘干好的PBAT、PEF加入高速混合机中进行混合5分钟，转速1000转/分钟。
3、将混合好的物料投入到螺杆挤出机中进行挤出造粒，设置熔体温度190℃，挤出造粒后得到本发明所述的第二层膜用颗粒。
(三)将第一层膜用颗粒和第二层膜用颗粒进行共挤吹塑。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180℃，螺杆转速为150转/分钟。即得到本发明所述的可用于旱作农业区的全生物降解地膜。厚度12微米。
将其进行力学性能测定与铺膜实验，铺设于西北某地后，测定不同时期土壤含水率，结果见表1。
实施例6
一种旱作农业区全生物降解地膜，该地膜包含双层膜结构，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，包含PBAT，分子量10万，100份。PLA，分子量4万，6份。PEF，分子量0.3万，0.5份；4380相容剂0.3份。碳酸钙，5份。聚丙烯酰胺，0.3份。硬脂酸锌0.1份。对氨基苯甲酸甲酯0.2份。抗氧剂168，0.1份和抗氧剂1010，0.2份。
第二层膜的原料按重量份计，包含PBAT，分子量10万，100份、PEF分子量0.3万，0.5份。聚丙烯酰胺0.3份。硬脂酸锌0.1份。对氨基苯甲酸甲酯0.2份。抗氧剂168，0.1份和抗氧剂1010，0.2份。
按上述原料组分，采用本发明提供的制备方法，进行全生物降解地膜的制备：
(一)
1、将第一层膜物料中PBAT、PLA、PEF按量称取后，放入烘箱中50℃烘干6小时。
2、将第一层膜物料中无机填料、保水剂、热稳定剂、光稳定剂、抗氧剂等按量称取，与烘干好的PBAT、PLA、PEF加入高速混合机中进行混合5分钟，转速1000转/分钟。
3、将混合好的物料投入到螺杆挤出机中进行挤出造粒，设置熔体温度190℃，挤出造粒后得到本发明所述的第一层膜用颗粒。
(二)
1、将第二层膜物料中PBAT、PEF按量称取后，放入烘箱中50℃烘干6小时。
2、将第二层膜物料中无机填料、保水剂、热稳定剂、光稳定剂、抗氧剂等按量称取，与烘干好的PBAT、PEF加入高速混合机中进行混合5分钟，转速1000转/分钟。
3、将混合好的物料投入到螺杆挤出机中进行挤出造粒，设置熔体温度190℃，挤出造粒后得到本发明所述的第二层膜用颗粒。
(三)将第一层膜用颗粒和第二层膜用颗粒进行共挤吹塑。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180℃，螺杆转速为150转/分钟。即得到本发明所述的可用于旱作农业区的全生物降解地膜。厚度12微米。
将其进行力学性能测定与铺膜实验，铺设于西北某地后，测定不同时期土壤含水率，结果见表1。
实施例7
一种旱作农业区全生物降解地膜，该地膜包含双层膜结构，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，包含PBAT，分子量8万，100份。PLA，分子量4万，10份。PEF，分子量0.3万，0.5份；4370相容剂0.3份。碳酸钙，5份。聚丙烯酰胺，0.1份。硬脂酸锌0.1份。2，4-二羟基二苯甲酮0.2份。抗氧剂168，0.1份和抗氧剂1010，0.2份。
第二层膜的原料按重量份计，包含PBAT，分子量8万，100份、PEF分子量0.3万，0.5份。聚丙烯酰胺0.3份。硬脂酸锌0.1份。2，4-二羟基二苯甲酮0.2份。抗氧剂168，0.1份和抗氧剂1010，0.2份。
按上述原料组分，采用本发明提供的制备方法，进行全生物降解地膜的制备：
(一)
1、将第一层膜物料中PBAT、PLA、PEF按量称取后，放入烘箱中50℃烘干6小时。
2、将第一层膜物料中无机填料、保水剂、热稳定剂、光稳定剂、抗氧剂等按量称取，与烘干好的PBAT、PLA、PEF加入高速混合机中进行混合5分钟，转速1000转/分钟。
3、将混合好的物料投入到螺杆挤出机中进行挤出造粒，设置熔体温度190℃，挤出造粒后得到本发明所述的第一层膜用颗粒。
(二)
1、将第二层膜物料中PBAT、PEF按量称取后，放入烘箱中50℃烘干6小时。
2、将第二层膜物料中无机填料、保水剂、热稳定剂、光稳定剂、抗氧剂等按量称取，与烘干好的PBAT、PEF加入高速混合机中进行混合5分钟，转速1000转/分钟。
3、将混合好的物料投入到螺杆挤出机中进行挤出造粒，设置熔体温度190℃，挤出造粒后得到本发明所述的第二层膜用颗粒。
(三)将第一层膜用颗粒和第二层膜用颗粒进行共挤吹塑。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180℃，螺杆转速为150转/分钟。即得到本发明所述的可用于旱作农业区的全生物降解地膜。厚度12微米。
将其进行力学性能测定与铺膜实验，铺设于西北某地后，测定不同时期土壤含水率，结果见表1。
对比例1
将实施例1中的第一层膜中的各原料混合均匀后造粒，包含PBAT，分子量8万，100份。PLA，分子量4万，6份。PEF，分子量0.5万，0.3份；4370相容剂0.3份。碳酸钙，5份。聚丙烯酰胺，0.3份。硬脂酸锌0.1份。2，4-二羟基二苯甲酮0.2份。抗氧剂168，0.1份和抗氧剂1010，0.2份。
按上述原料组分，进行全生物降解地膜的制备：
1、将第一层膜物料中PBAT、PLA、PEF按量称取后，放入烘箱中50℃烘干6小时。
2、将第一层膜物料中无机填料、保水剂、热稳定剂、光稳定剂、抗氧剂等按量称取，与烘干好的PBAT、PLA、PEF加入高速混合机中进行混合5分钟，转速1000转/分钟。
3、将混合好的物料投入到螺杆挤出机中进行挤出造粒，设置熔体温度190℃，挤出造粒后得到本发明所述的第一层膜用颗粒。
4、将第一层膜用颗粒吹塑。其中吹塑在吹膜机中进行，且吹膜机的条件具体为：温度180℃，螺杆转速为130转/分钟。即得到本发明所述的对比例1。厚度12微米。
将其进行力学性能测定与铺膜实验，铺设于西北某地后，测定不同时期土壤含水率，结果见表1。
对比例2
将实施例1中的第二层膜中的各原料混合均匀后造粒，即包含PBAT，分子量8万，100份、PEF分子量0.5万，0.3份。聚丙烯酰胺0.3份。硬脂酸锌0.1份。2，4-二羟基二苯甲酮0.2份。抗氧剂168，0.1份和抗氧剂1010，0.2份。
按上述原料组分，进行全生物降解地膜的制备：
1、将第二层膜物料中PBAT、PEF按量称取后，放入烘箱中50℃烘干6小时。
2、将第二层膜物料中无机填料、保水剂、热稳定剂、光稳定剂、抗氧剂等按量称取，与烘干好的PBAT、PEF加入高速混合机中进行混合5分钟，转速1000转/分钟。
3、将混合好的物料投入到螺杆挤出机中进行挤出造粒，设置熔体温度190℃，挤出造粒后得到本发明所述的第二层膜用颗粒。
4、将第二层膜用颗粒吹塑。其中吹塑在吹膜机中进行，且吹膜机的条件具体为：温度180℃，螺杆转速为130转/分钟。即得到本发明所述的对比例1。厚度12微米。
将其进行力学性能测定与铺膜实验，铺设于西北某地后，测定不同时期土壤含水率，结果见表1。
表1：各实施例和对比例地膜的力学性能与土壤含水率
Figure BDA0002071181500000161
由表1可以看出，实施例1-实施例7和对比例1、对比例2均满足国标GB2017-35795要求。实施例1-实施例7拉伸负荷优于对比例1和对比例2，断裂标称应变与比例1和对比例2相近。但在土壤含水率，即土壤增熵方面，实施例1-实施例7远好于对比例1和对比2。在力学性能满足使用要求的前提下，这对于旱作农业区农作物生长具有重要的意义。
综上，本发明的旱作农业区全生物降解地膜，采用的PBAT、PLA、PEF等均为全生物降解材料，不对环境带来白色污染。第一层膜在相容剂的作用下，PBAT和PLA可发生反应，增加链长，改善地膜力学性能，结合热稳定剂和光稳定剂的使用，延长降解时间。第二层膜同样使用PBAT作为主要原料，两层地膜之间经过制膜后可以紧密结合，再次改善地膜力学性能。第一层膜、第二层膜均使用了PEF和保水剂，保证了水分在土壤中的留存，从而实现土壤增熵的目的。采用本发明提供的生物全降解材料制备得到的地膜，其在实际应用过程中完全降解，消除了传统地膜的使用给土地带来的二次污染，从而无需后续的回收工作，节省了生产成本，进而显著增加了农业生产力的发展，具有良好的发展前景。
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 (9)

1.一种旱作农业区全生物降解地膜，其特征在于，所述旱作农业区全生物降解地膜为双层膜结构；其中，第一层膜包括如下重量份数的原料：聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯90份～110份，聚乳酸1份～10份，聚呋喃二甲酸乙二醇酯0.1份～5份，相容剂0.1份～2份，无机填料1份～15份，保水剂0.1份～1份，热稳定剂0.1份～1份，光稳定剂0.1份～1份和抗氧剂0.01份～1份；第二层膜包括如下重量份数的原料：聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯90份～110份，聚呋喃二甲酸乙二醇酯0.1份～5份，保水剂0.1份～1份，热稳定剂0.1份～1份，光稳定剂0.1份～1份和抗氧剂0.01份～1份。
2.根据权利要求1所述的旱作农业区全生物降解地膜，其特征在于，所述旱作农业区全生物降解地膜为双层膜结构；其中，第一层膜包括如下重量份数的原料：聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯90份，聚乳酸10份，聚呋喃二甲酸乙二醇酯0.1份，相容剂2份，无机填料1份，保水剂1份，热稳定剂0.1份，光稳定剂1份和抗氧剂0.01份；第二层膜包括如下重量份数的原料：聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯110份，聚呋喃二甲酸乙二醇酯0.1份，保水剂1份，热稳定剂0.1份，光稳定剂1份和抗氧剂0.01份。
3.根据权利要求1所述的旱作农业区全生物降解地膜，其特征在于，所述旱作农业区全生物降解地膜为双层膜结构；其中，第一层膜包括如下重量份数的原料：聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯110份，聚乳酸1份，聚呋喃二甲酸乙二醇酯5份，相容剂0.1份，无机填料15份，保水剂0.1份，热稳定剂1份，光稳定剂0.1份和抗氧剂1份；第二层膜包括如下重量份数的原料：聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯90份，聚呋喃二甲酸乙二醇酯5份，保水剂0.1份，热稳定剂1份，光稳定剂0.1份和抗氧剂1份。
4.根据权利要求1所述的旱作农业区全生物降解地膜，其特征在于，所述旱作农业区全生物降解地膜为双层膜结构；其中，第一层膜包括如下重量份数的原料：聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯100份，聚乳酸5份，聚呋喃二甲酸乙二醇酯2.5份，相容剂1份，无机填料7份，保水剂0.5份，热稳定剂0.5份，光稳定剂0.5份和抗氧剂0.1份；第二层膜包括如下重量份数的原料：聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯100份，聚呋喃二甲酸乙二醇酯2.5份，保水剂0.5份，热稳定剂0.5份，光稳定剂0.5份和抗氧剂0.1份。
5.根据权利要求1-4任一项所述的旱作农业区全生物降解地膜，其特征在于，所述聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯的数均分子量为5万～15万，所述聚乳酸的数均分子量为2万～10万，所述聚呋喃二甲酸乙二醇酯的数均分子量大于或等于0.1万。
6.根据权利要求1-4任一项所述的旱作农业区全生物降解地膜，其特征在于，所述无机填料至少为碳酸钙、滑石粉、二氧化硅和水滑石中的一种；所述保水剂为聚丙烯酰胺；所述热稳定剂至少为硬脂酸钡、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸铜、硬脂酸钴、硬脂酸镁和硬脂酸镨中的一种；所述光稳定剂至少为2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮、2-羟基-4甲氧基二苯甲酮、2,4-二羟基二苯甲酮、对氨基苯甲酸甲酯、对氨基苯甲酸乙酯、对氨基苯甲酸丁酯和对氨基苯甲酸甘油酯中的一种。
7.权利要求1-6任一项所述的旱作农业区全生物降解地膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S101：首先将所述第一层膜的原料中的所述聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯、所述聚乳酸和所述聚呋喃二甲酸乙二醇酯在30℃～80℃温度下干燥1h～8h；
S102：将所述第一层膜的剩余原料组分与所述步骤S101处理过的原料在500r/min～1500r/min的转速下混合1min～5min，然后投入到螺杆挤出机中，在180℃～250℃的熔体温度下挤出造粒，得到第一层膜用颗粒；
S103：将所述第二层膜的原料中的所述聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯和所述聚呋喃二甲酸乙二醇酯在30℃～80℃温度下干燥1h～8h；
S104：将所述第二层膜的剩余原料组分与所述步骤S103处理过的原料在500r/min～1500r/min的转速下混合1min～5min，然后投入到螺杆挤出机中，在180℃～250℃的熔体温度下挤出造粒，得到第二层膜用颗粒；
S105：将所述第一层膜用颗粒和所述第二层膜用颗粒在双层共挤吹膜机中进行共挤吹塑，得到所述的旱作农业区全生物降解地膜。
8.根据权利要求7所述的旱作农业区全生物降解地膜的制备方法，其特征在于，在所述步骤S105中，在所述双层共挤吹膜机进行共挤吹塑的温度为155℃～200℃，所述双层共挤吹膜机的螺杆转速为130r/min～200r/min。
9.权利要求1-8任一项所述的旱作农业区全生物降解地膜在农业、林业和畜牧业中的应用。
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