CN110283435A - 一种可生物降解树脂组合物及农业覆盖膜 - Google Patents

一种可生物降解树脂组合物及农业覆盖膜 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种可生物降解的树脂组合物及农业覆盖膜，该树脂组合物包括：20‑50重量份的热塑性淀粉、50‑80重量份的可生物降解树脂、5‑15重量份的填料；其中，所述可生物降解树脂选自聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚丁二酸丁二醇酯/己二酸丁酯、聚乳酸以及聚羟基脂肪酸酯中的一种或多种物质合成。本发明提供的可生物降解的树脂组合物及农业覆盖膜有效地解决了现有的可生物降解农业覆盖膜在收获作物所需的时间内机械性能的问题。

Description

一种可生物降解树脂组合物及农业覆盖膜
技术领域
本发明涉及农业覆盖膜生产技术领域，具体而言，涉及一种可生物降解树脂组合物及农业覆盖膜。
背景技术
农业覆盖膜因在农业生产力提高方面起着很大作用而在农业生产中得到了广泛地使用，尤其是，在种植作物时必须在土壤表面覆盖农业覆盖膜，以防止土壤中的水分或降雨期间的雨滴侵蚀土壤，控制地热温度，抑制杂草的生长，并且由于使用农业覆盖薄膜，还能够减少除草剂或杀虫剂的使用。然而，目前使用的可生物降解农业覆盖膜虽然可以通过土壤等微生物高速自然分解，但在达到作物收获时间之前，其拉伸强度和拉伸伸长率等机械性能急剧降低，在这种情况下，覆盖膜不能承受在作物生长过程中踩在作物上的工人的力，并且覆盖膜被部分撕裂。
发明内容
鉴于此，本发明提出了一种可生物降解树脂组合物及农业覆盖膜，旨在提供一种在作物收获所需时间内具有优良的机械性能、不易破裂，并在生物降解之后具有土壤改良和肥料作用的农业覆盖膜。
一方面，本发明提出了一种可生物降解的树脂组合物，包括：20-50重量份的热塑性淀粉、50-80重量份的可生物降解树脂、5-15重量份的填料；其中，所述可生物降解树脂选自聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚丁二酸丁二醇酯/己二酸丁酯、聚乳酸以及聚羟基脂肪酸酯中的一种或多种物质合成。
进一步地，上述可生物降解的树脂组合物中，所述填料包括：硫粉、硅藻土粉、碳酸钙粉以及膨胀蛭石粉。
进一步地，上述可生物降解的树脂组合物中，所述填料中硫粉、硅藻土粉、碳酸钙粉以及膨胀蛭石粉的重量比为0.5：0.5：1：0.5。
进一步地，上述可生物降解的树脂组合物中，所述可生物降解的树脂组合物还包括：5-10重量份的湖泊、河流或水处理厂污泥干粉。
进一步地，上述可生物降解的树脂组合物中，所述可生物降解的树脂组合物具有土壤改良和肥料功能。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明提供的可生物降解的树脂组合物，通过同时使用热塑性淀粉和可生物降解树脂，使得可生物降解的树脂组合物在收获作物所需的时间内具有优异的机械性能，同时具有适当的生物降解速率，在生物降解过程中表现出良好的改善土壤和促进植物生长的肥效功能。
另一方面，本发明还提出了一种可生物降解的农业覆盖膜，所述可生物降解的农业覆盖膜由可生物降解的树脂组合物制备而成，所述可生物降解的树脂组合物包括：20-50重量份的热塑性淀粉、50-80重量份的可生物降解树脂、5-15重量份的填料；其中，所述可生物降解树脂选自聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚丁二酸丁二醇酯/己二酸丁酯、聚乳酸以及聚羟基脂肪酸酯中的一种或多种物质合成。
进一步地，上述可生物降解的农业覆盖膜中，所述填料包括：硫粉、硅藻土粉、碳酸钙粉以及膨胀蛭石粉。
进一步地，上述可生物降解的农业覆盖膜中，所述填料中硫粉、硅藻土粉、碳酸钙粉以及膨胀蛭石粉的重量比为0.5：0.5：1：0.5。
进一步地，上述可生物降解的农业覆盖膜中，所述可生物降解的农业覆盖膜还包括：5-10重量份的湖泊、河流或水处理厂污泥干粉。
进一步地，上述可生物降解的农业覆盖膜中，所述可生物降解的农业覆盖膜具有土壤改良和肥料功能。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明提供的可生物降解的农业覆盖膜，通过使用具有热塑性淀粉和可生物降解树脂的可生物降解的树脂组合物，使得可生物降解的农业覆盖膜在收获作物所需的时间内具有优异的机械性能，同时具有适当的生物降解速率，在生物降解过程中表现出良好的改善土壤和促进植物生长的肥效功能。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述，但要求保护的范围并不局限于此。
首先，本发明提供了一种可生物降解的树脂组合物，其在收获作物所需的时间内具有优异的机械性能，同时具有适当的生物降解速率，在生物降解过程中表现出良好的改善土壤和促进植物生长的肥效功能，其具体包括以下重量份的组分：20-50重量份的热塑性淀粉(Thermo plastic starch，TPS)、50-80重量份的可生物降解树脂、5-15重量份的填料；其中，所述可生物降解树脂选自聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(Poly(butylene adipate-co-terephthalate，PBAT)、聚丁二酸丁二醇酯(Poly(butylene succinate，PBS)、聚丁二酸丁二醇酯/己二酸丁酯(Poly(butylene succinate-co-adipate，PBSA)、聚乳酸(Polylastic acid，PLA)以及聚羟基脂肪酸酯(Poly hydroxyl alkanoate，PHA)中的一种或多种物质合成，有效地确保了可生物降解树脂在收获作物所需的时间内具有优良的机械性能，并且具有适当的生物降解速率；同时，所述填料是由硫粉、硅藻土粉、碳酸钙粉以及膨胀蛭石粉以0.5：0.5：1：0.5的重量比混合而成，有效地确保了所述农业覆盖膜在降解之后能够一定程度的改良土壤，并作为肥料激活植物生长，进而防止了因农业覆盖膜使用之后无法降解造成环境污染。优选的，所述可生物降解的树脂组合物还包括：5-10重量份的湖泊、河流或水处理厂污泥干粉。
在本发明中，热稳定淀粉主要是由两种主要多糖组成的天然聚合物：线性连接的直链淀粉和支链淀粉，它们具有热塑性，但其在天然状态以颗粒形式存在，当在合适的增塑剂存在下在90-180℃的剪切力下放置时，淀粉可以转变成称为热塑性淀粉的熔融塑料状态；在热塑性淀粉中，多糖和增塑剂之间的氢键取代了原始较弱的多糖氢键，使得热塑性淀粉柔软且具有延展性。具体来说，是一种增塑剂和糖类之间的新键合大大减少了固定长链多糖的二级键。鉴于淀粉是可再生资源，热塑性淀粉是可持续产品。
然而，与常规合成塑料相比，这具有两个主要缺点，即高水溶性和弱机械强度。为了改善机械性能并降低其吸水性能，应进行改造。因此，在本发明中，至少一种选自酸丁酯、聚乳酸以及聚羟基脂肪酸的聚酯，使用可生物降解树脂改性的混合物。
在本发明中，热塑性淀粉的用量优选为20-50重量份，当淀粉的量超过上述范围时，淀粉含量相对增加，这可能导致机械性能的劣化、生物降解速率相对较慢。
在本发明中，硫是属于元素周期表第6B族的氧基元素，其是一种天然矿石，在室温下是黄色非金属固体，并具有许多同位素，长期以来已知的硫通过燃烧以对烟进行消毒，而在古代被用作药物或火药。其已被用作药物来调节中的毒物，这样，硫磺浸入与姜汁混合的赭石水中，煮十五次，放入萝卜，煮沸九次，这种合法硫磺已被用作民间疗法的补救措施，如卵巢短缺，十二指肠溃疡和炎症，膀胱炎，血液循环不良，便秘和头痛。此外，喷洒硫磺以回收被农药污染的稻田土壤。换句话说，一旦种植4-5倍的人参，土壤的肥力就会降低。为了恢复地面的肥力，喷洒硫具有相同的效果，并且使用硫代替各种化学肥料或杀虫剂来预防病虫害，并作为一种促进蔬菜、水果以及谷物生长的方法。水溶性硫是作物生长的重要组成部分，是一种大量消耗的成分，它产生三种代表性的氨基酸，胱氨酸，半胱氨酸和蛋氨酸，以改善作物的味道和香气，从而提高了质量。
在本发明中，硅藻土是长石(K2O、Na2O、Al2O3和6SiO2)、白云母(1/2K2O、3Al2O3、6SiO2和2H2O)以及含有钾的矿物组成，在植物中的钾、氮和氧元素是营养素，因此即使微量的溶解在水中，它也具有促进植物生长的作用。当用于本发明时，可以通过改善土壤，提供富氧和持续供应矿物质来促进作物生长。另外，在相对高的温度下与其他粘土矿物相比，形成在工作光，如果很好地利用，因为存在于认为是扩大了层间中的钾离子相同的特性是在视逐渐，远红外辐射，有毒气体对环境的点的利用率，吸附的效果大，和负离子穿透土地的土壤提供在这里可以呼吸和生活的智力的环境中给出了荒凉土壤以发射大量的远红外线的，允许进一步使高品质的土地。
本发明中，碳酸钙是钙质肥料的主要成分，它通过改善酸性土壤的作用，为植物和水果提供钙质。
此外，蛭石是指水合云母，是植物和黑云母改变的产物，它是含有三种水的矿物中唯一的矿物质，即吸水率，夹层数和晶体数。此当加热到突然的高温时，蛭石层之间的水分被水蒸气蒸发产生压力，且将蛭石去皮并膨胀成膨胀的蛭石。膨胀蛭石，被热剥落，重量极低，隔热和不燃性极佳，隔音效果和吸湿效果好，物理减震效果好，(阳离子交换容量/C.E.C)，可以去除污染物或有机物特别是，由于蛭石的高CEC，土壤中的养分被保留和释放。保持生育能力，蛭石中的大量空隙有助于保温和通风，使其成为微生物生长的理想选择。除了用作土壤改良剂，因为它是土壤，当它被制成人造土壤时，它被用作土壤材料，作为营养物质的储存库，并且有益微生物繁殖的条件非常好。它还通过吸附微生物和营养物质用于喷洒，吸附的微生物和营养物质可被布料吸收可以预期长期效果。
在本发明中，填料优选以硫磺粉末，硅藻土粉末，碳酸钙粉末和膨胀蛭石粉末的重量比为0.5：0.5：1：0.5的比例使用。在不平衡和成本效益方面存在缺陷。
此外，湖泊、河流或净水厂的污泥由除水分外的有机和无机及天然发酵微生物组成，含水量为96％至99.5％，但根据面积、季节，作为湖泊、河流或水净化厂的污泥的干燥粉末，优选使用5至10重量份，如果超过上述范围，则覆盖膜的机械性能有机肥的使用变得不充分。
同时，本发明还提供了一种可生物降解的农业覆盖膜，其由上述可生物降解的树脂组合物制备而成，在收获作物所需的时间内具有优异的机械性能，同时具有适当的生物降解速率，在生物降解过程中表现出改善土壤的肥效，具体包括以下重量份的组分：20-50重量份的热塑性淀粉、50-80重量份的可生物降解树脂、5-15重量份的填料；其中，所述可生物降解树脂选自聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚丁二酸丁二醇酯/己二酸丁酯、聚乳酸以及聚羟基脂肪酸酯中的一种或多种物质合成，有效地确保了可生物降解树脂在收获作物所需的时间内具有优良的机械性能，并且具有适当的生物降解速率；同时，所述填料是由硫粉、硅藻土粉、碳酸钙粉以及膨胀蛭石粉以0.5：0.5：1：0.5的重量比混合而成，有效地确保了所述农业覆盖膜在降解之后能够一定程度的改良土壤，并作为肥料激活植物生长，进而防止了因农业覆盖膜使用之后无法降解造成环境污染。优选的，所述可生物降解的树脂组合物还包括：5-10重量份的湖泊、河流或水处理厂污泥干粉。
此外，本发明还提供了一种可生物降解的农业覆盖膜的制备方法，取以下重量份配比的组分：20-50重量份的热塑性淀粉、50-80重量份的可生物降解树脂、5-15重量份的填料以及5-10重量份的湖泊、河流或水处理厂污泥干粉加入双挤出机中在160-200℃下进行充分混合，然后以0.2至0.5mm的厚度挤出。其中，所述可生物降解树脂选自聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚丁二酸丁二醇酯/己二酸丁酯、聚乳酸以及聚羟基脂肪酸酯中的一种或多种物质合成，有效地确保了可生物降解树脂在收获作物所需的时间内具有优良的机械性能，并且具有适当的生物降解速率；同时，所述填料是由硫粉、硅藻土粉、碳酸钙粉以及膨胀蛭石粉以0.5：0.5：1：0.5的重量比混合而成，有效地确保了所述农业覆盖膜在降解之后能够一定程度的改良土壤，并作为肥料激活植物生长，进而防止了因农业覆盖膜使用之后无法降解造成环境污染。
下面将通过具体实施例中对本发明中的可生物降解农业覆盖膜的特性进行进一步的说明。
[实施例1]本发明的农业覆盖膜生产
10重量份填料、50重量份TPS、10重量份PLA、60重量份PBAT以及硫磺粉末、碳酸钙粉末和膨胀蛭石粉末以0.5：0.5：1的重量比混合，然后挤压成0.3毫米见方，制备农业覆盖膜。
[比较例1]作为比较例的农业覆盖膜的制备
除了在实施例1中不使用填料之外，使用与[实施例1]中相同的方法制备农业覆盖膜。
物理性质的测量：使用在[实施例1]和[比较例1]中制备的农业覆盖薄膜，使用7.6农业聚乙烯薄膜标准KSM3503：2002的拉伸强度和伸长率测试方法中规定的1号模具生产试样，测量载荷，撕裂强度和伸长率。根据KSD3514测量断裂载荷，根据ASTMD638测量伸长率，并根据ASTMD1922测量撕裂强度。结果如下表1所示。
表1
如表1所示，本发明的实施例1的农业覆盖膜在切削负荷和撕裂强度方面优异，但伸长率略有差异，但认为土壤改良和肥料通过使用有效填料降低了伸长率，但在使用覆盖膜时似乎不是大问题。
生物降解性试验：将[实施例1]和[比较例1]中制备的覆盖膜涂布在实际的土壤上以测量生物降解性。为此目的，通过目视观察在覆盖的初始阶段，覆盖后90天和覆盖后180天的涂覆片的分解进程来测量生物降解性。作为测量的结果，在180天后，发现[实施例1]和[比较例1]的农业覆盖膜既能繁殖真菌又能生物降解。
作物生长测量：将在[实施例1]和[比较例1]中制备的农业覆盖膜包覆在实际土壤上进行生物降解，并测量在土壤中生长的作物的生长程度。在含有填料的[实施例1]的情况下，证实作物的生长快于不包含填料的[比较例1]的生长。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种可生物降解的树脂组合物，其特征在于，包括：20-50重量份的热塑性淀粉、50-80重量份的可生物降解树脂、5-15重量份的填料；其中，所述可生物降解树脂选自聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚丁二酸丁二醇酯/己二酸丁酯、聚乳酸以及聚羟基脂肪酸酯中的一种或多种物质合成。
2.根据权利要求1所述的可生物降解的树脂组合物，其特征在于，所述填料包括：硫粉、硅藻土粉、碳酸钙粉以及膨胀蛭石粉。
3.根据权利要求2所述的可生物降解的树脂组合物，其特征在于，所述填料中硫粉、硅藻土粉、碳酸钙粉以及膨胀蛭石粉的重量比为0.5：0.5：1：0.5。
4.根据权利要求1-3任一所述的可生物降解的树脂组合物，其特征在于，所述可生物降解的树脂组合物还包括：5-10重量份的湖泊、河流或水处理厂污泥干粉。
5.根据权利要求4所述的可生物降解的树脂组合物，其特征在于，所述可生物降解的树脂组合物具有土壤改良和肥料功能。
6.一种可生物降解的农业覆盖膜，其特征在于，所述可生物降解的农业覆盖膜由可生物降解的树脂组合物制备而成，所述可生物降解的树脂组合物包括：20-50重量份的热塑性淀粉、50-80重量份的可生物降解树脂、5-15重量份的填料；其中，所述可生物降解树脂选自聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚丁二酸丁二醇酯/己二酸丁酯、聚乳酸以及聚羟基脂肪酸酯中的一种或多种物质合成。
7.根据权利要求6所述的可生物降解的农业覆盖膜，其特征在于，所述填料包括：硫粉、硅藻土粉、碳酸钙粉以及膨胀蛭石粉。
8.根据权利要求7所述的可生物降解的农业覆盖膜，其特征在于，所述填料中硫粉、硅藻土粉、碳酸钙粉以及膨胀蛭石粉的重量比为0.5：0.5：1：0.5。
9.根据权利要求6-8任一所述的可生物降解的农业覆盖膜，其特征在于，所述可生物降解的农业覆盖膜还包括：5-10重量份的湖泊、河流或水处理厂污泥干粉。
10.根据权利要求9所述的可生物降解的农业覆盖膜，其特征在于，所述可生物降解的农业覆盖膜具有土壤改良和肥料功能。
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