CN1107689C - 多功能全降解薄膜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及多功能全降解薄膜，它包括经改性的3～50份超细煤粉，1～3份加工助剂，2～20份生物降解促进剂，0～3份光降解剂，40～94份基础树酯，按重量比先加入改性超细煤粉，在温度50～70℃依次分别加入其他成份，高速搅拌10～25分钟，冷却后用双螺杆挤出机挤出造粒，即制成母料或专用料，用吹塑机加工成薄膜。用本发明可精确控降解速度，具有增肥、除草、灭菌、增产、成本低的特点，广泛用于农膜或手提袋。

Description

多功能全降解薄膜

本发明涉及多功能全降解薄膜，特别适用于做农用薄膜。

我国地膜栽培技术是1978年从日本引进，经试验示范，在我国迅速得到推广应用。1983年农用薄膜覆盖面积达943.7万亩，跃居世界第一位。1990年达5000万亩，该技术应用范围从最初的蔬菜、花生、棉花覆盖，发展到经济作物，如糖料、烟草、粮食等10多个领域，已取得明显效果。从1984年以来，为了减轻农民地膜覆盖的成本，许多厂商试制了比常规更薄的超薄地膜，对降低使用成本，扩大使用面积起到了推动的作用，为我国的农业发展带了一个好头，例如，我国发明专利96年8月21日公开的“多功能可控解淀粉塑料树脂”，其公开号CN1129229A，申请号95117894.6和1992年12月9日公开的“农膜用炭黑及其色母料”，公开号为CN1066862A，申请号92104960.9，上述两专利表面上为最接近技术，但从实质上讲，与本发明又有较大区别，前者是用改性的淀粉、聚烯烃或PVC树脂、光降剂为主要原料，120天降解率为100％，后者是带色不能降解仍可完整回收的覆盖膜。这两种地膜使用面积不大，但是传统的白色农用地膜大量使用，给我国的农业生态造成了严俊的“白色污染”。随着地膜不断减薄，增加废旧地膜的清除和回收的难度，土壤中残膜越积越多，大大的影响了农作物的生长，并使土壤退化及农作物的减产。因此，继续使用白色不降解的农用地膜，将对我国农业土地污染带来严重的灾害，目前农用地膜存在成本高，不能完全降解或降解速度不能精确控制降解时间的缺陷。

本发明的目的在于提供一种成本低有色全降解并能精确控制降解时间的多功能全降解薄膜。

实现本发明目的的技术方案是这样解决的：多功能全降解薄膜的组合物包括3～50份改性超细煤粉，1～3份加工助剂，2～20份生物降解促进剂，0～3份光降解剂，40～94份基础树脂，按重量比先加入改性超细煤粉，在温度50～70℃依次分别加入其他成份，高速搅拌10～25分钟，冷却后用双螺杆挤出机挤出造粒，即制成母料或专用料，用吹塑机加工成薄膜。

上述所说的改性超细煤粉是用生物降解促进剂2～20份，偶联剂1-4份或稀土矿物1-4份与≤3毫米的90～95份煤在超细粉碎机上进行机械力化学改性，并制得粒径≤10微米的超细粉体；所说的基础树脂包括天然高分子，接枝改性淀粉、氧化淀粉，微生物合成聚脂、聚乳酸、聚己内脂、聚乙烯醇、聚脂化酰胺、聚脂化醚、乙烯丙烯酸共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯，改性聚烯烃中的一种或两种以上物质；光降解剂是指过渡金属的配合物以及改性超细煤粉组合物，过渡金属配合物包括二丁基二硫代氨基甲酸铁/二丁基二硫代氨基甲酸镍，二者重量之比为28～30∶1～4；生物降解促进剂是指含氮、磷类化合物或混合物，包括尿素、磷酸氢二铵、硫酸铵、磷酸二氢铵、硫酸钾，其重量比为2～20份；加工助剂包括硬脂酸、铝钛复合偶联剂、稀土矿物、硅烷偶联剂中任意一种或两种以上同时使用。

本发明与现有技术相比，是用成本低的煤炭资源通过机械力化学改性与光降解控制剂、生物降解促进剂、树脂及加工助剂等共混合金化技术制得系列化树脂新品种，这种全降解薄膜具有光、生物降解协同作用，多种降解过程同时发生，降解时间为30～180天任意控制，其降解产物对植物有生理调节作用，内含12种对植物生长有效元素，可使地温增高3～4℃，灭菌、增肥、除草，提高农作物产量20～40％，降解产物是一种高效有机质复合肥，不存在对土壤产生“白色污染”的难题，产品成本低于常规的淀粉或其他非淀粉可降解薄膜的特点，通过控制生产工艺，可制得0.08～0.014毫米的有色薄膜，广泛用于农用地薄、垃圾袋、手提袋等多种产品。本发明的技术性能列表如下：

玉米植株生长发育差异比较表    表一

样品	株高(cm)	叶数(片)	单株地上鲜重(g)	下五叶长/宽(cm)	气生根生(个)	发育阶段	20cm茎粗	根数(个)
									COPO树脂地膜I	210	11	950	86/11	12	抽雄	25	55
COPO树脂地膜II	208	11	850	75/12	/	抽雄	23	54
									普通地膜	205	11	900	82/11	12	抽雄	24	45
对比	135	6	400	75/9	0	/	21	38

COPO树脂地膜田间空白地覆盖地膜试验结果    表二

时间	COPO树脂地膜I	COPO树脂地膜II	普通白地膜
				4月17日	覆盖地膜	覆盖地膜	覆盖地膜
5月29日	开始有裂缝	开始有裂缝	完好
				6月23日	不规则大孔	孔相对较小	开始有小眼
9月29日	土上全部降解，土下见少数1cm小块	土上全部降解，土下见少数1cm小块	基本未变

                 性能指标                      表三

纵向拉伸强度，N	横向拉伸强度。N	断裂伸长率，％纵向/横向	纵向直角撕裂强，N	横向直角断裂强，N	外观/厚度mm	降解时间，天
							3.18	2.34	454.47/780.0	1.2	1.52	合格/0.010	30-120

下面结合附图和实施例对本发明的内容作进一步的详细说明：

附图为本发明的生产流程图。

我国煤炭资源丰富，煤的种类也较多，因此，对煤的成份，理化指标进行分析，然后根据化验结果把原煤进行粉碎，其粉碎粒度应达到≤3mm。

如图所示，生产流程按下列步骤进行：

1.煤粉的改性超细，称取90-95份煤粉加入到超细粉碎机中，再加入2-20份生物降解促进剂，1-4份偶联剂或1-4份稀土矿物一起超细粉碎，进行机械力化学改性，使具有大分子结构的煤与生物降解促进剂，偶联剂或稀土矿物相容在一起，改变了煤的功能性质，使它成为一种新的聚合物组份，其超细粉碎煤粉粒度≤10μn。

2.称取3-50份重量的改性超细煤粉，40-94份基础树脂，1-3份加工助剂，0-3份光降解控制剂，放入高速混合机中，在温度50-70℃或55-65℃的条件下高速搅拌10-25分钟或10-15分钟，然后冷却到室温，在挤出机中共混合金化造粒，便得到全降解薄膜母料或专用料，采用常规薄膜吹塑加工设备加工成多功全降解薄膜。

3.由于我国煤炭资源范围分布比较广，各地区的煤炭种类及成份和理化指标不完全相同，对于上述的光降解控制剂和生物降解促进剂的使用，视各地煤炭种类不同，两种降解剂可同时加入，也可以单加光降控制剂或单加生物降解促进剂或两种都不加入，其效果也能达到精确的降解速度。

实施例1：

取粒度≤3mm的粉煤95份，加入尿素3.5份，铝钛复合偶联剂1.5份，在超细粉碎机上进行机械力化学改性，并制得粒度≤10μm的改性超细煤粉体。取上述经改性超细煤粉体20份，乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂10份，线性低密度聚乙烯35份，低密度聚乙烯23份，高密度聚乙烯10份，硬脂酸2份，加到高速混合机中，于温度60℃下在高混合机中进行混合10分钟，冷却到室温后，在挤出机中共混造粒，得到全降解薄膜专用母料，采用常规薄膜吹塑加工设备加工成全降解增肥地膜。

实施例2：

取粒度≤48μm的煤粉95份，添加稀土矿物2份，尿素2份，过磷酸钙1份，在超细粉碎机上进行超细粉碎，使粒度≤10μm。将上述超细煤粉体30份，加入高速混合机中，在温度60℃下高速搅拌5分钟，然后加入1份铝钛偶联剂，1份硅烷偶联剂继续高速搅拌15分钟，再加入淀粉10份，线性低密度聚乙烯30份，低密度聚乙烯20份，高密度聚乙烯6份，硬脂酸2份，光降解剂2份，高速混合10分钟，冷却到室温后，在挤出机中共混造粒，得到全降解薄膜专用料，采用常规薄膜吹塑加工设备加工成控制全降解增肥转光地膜。

实施例3：

取粒度≤3mm的煤粉90份，加入硬脂酸2份，在超细粉机上进行机械力化学改性，并制得粒度≤10μm的改性超细煤粉体。取上述改性超细煤粉体10份，二丁基二硫代氨基甲酸铁0.3份，二丁基二硫代氨基甲酸镍0.02份，乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂10份，线性低密度聚乙烯45份，低密度聚乙烯23份，高密度聚乙烯10份，加到高速混合机中，于温度60℃下在高速混合机中进行混合10分钟，冷却到室温后，在挤出机中共混造粒，得到全降解薄膜专用母料，采用常规薄膜吹塑加工设备加工成全降解增肥手提袋薄膜。

实施例4

取粒度≤3mm的煤粉90份，加入钛酸脂偶联剂1.5份，磷酸氢二铵2份，硫酸钾1份，在超细粉机上进行机械力化学改性，并制得粒度≤10μm的改性超细煤粉体。上述改性超细煤粉体10份，乙烯丙烯酸共聚物10份，淀粉15份，乙烯-醋酸乙烯共聚物45份，改性聚乙烯20份，在高速混合机中，于60℃下在高速混合机中进行混合10分钟，冷却到室温后，在挤出机中挤出造粒，得到全降解薄膜专用料，采用常规薄膜吹塑加工设备加工成全降解薄膜。

通过上述实施例不难看出，每个实施例都是用改性的煤粉替代淀粉或非淀粉成份，从而降低了薄膜的成本，改性煤粉在这里作为复合助剂诱导控制光、生物降解协同作用，多种降解过程同时发生，改性煤粉中所含的过渡金属化合物为芳香多环结构组合物，煤中的钾、钙、锌等为生物生长所需元素，其量由煤的含量所决定。配方中只要改变超细煤粉的含量，就可以精确控制薄膜的降解时间。因此，本发明的最大贡献就在于使用丰富的煤炭资源作为一种重要成份添加到配方中，因此，成本较低，将取得较好的经济和社会效益。

Claims (5)

1.一种多功能全降解薄膜，其特征在于包括3～50份改性超细煤粉，1～3份加工助剂，2～20份生物降解促进剂，0～3份光降解剂，40～94份基础树脂，按重量比先加入改性超细煤粉，在温度50～70℃依次分别加入其他成份，高速搅拌10～25分钟，冷却后用双螺杆挤出机挤出造粒，即制成母料或专用料，用吹塑机加工成薄膜，所说的基础树脂包括天然高分子、接枝改性淀粉、氧化淀粉、微生物合成聚脂、聚乳酸、聚己内脂、聚乙烯醇、聚脂化酰胺、聚脂化醚、乙烯丙烯酸共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、改性聚烯烃中的任意一种或两种以上物质。

2.根据权利要求1所述的多功能全降解薄膜，其特征在于改性超细煤粉是用2-20份生物降解促进剂、1-4份偶联剂或1-4份稀土矿物与90～95份小于或等于3毫米的煤粉在超细粉碎机上进行机械力化学改性，并制得粒径≤10微米的粉体。

3.根据权利要求1所述的多功能全降解薄膜，其特征在于光降解剂是指过渡金属的配合物以及改性超细煤粉组合物，过渡金属的配合物包括二丁基二硫代氨基甲酸铁/二丁基二硫代氨基甲酸镍，二者重量之比为28～30∶1～4。

4.根据权利要求1所述的多功能全降解薄膜，其特征在于生物降解促进剂是指含氮、磷类化合物或混合物，包括尿素、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、硫酸铵、硫酸钾、过磷酸钙。

5.根据权利要求1所述的多功能全降解薄膜，其特征在于加工助剂包括硬脂酸、铝钛复合偶联剂、稀土矿物、硅烷偶联剂中任意一种或两种以上同时使用。