CN111138812B - 一种甜菜专用超薄降解地膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种甜菜专用超薄降解地膜，由以下质量份的各原料制备而成：可降解聚合物100份，疏水阻隔剂0.5‑3.5份，抗菌缓释剂2‑5份，耐光降解剂2‑5份，抗撕裂剂0.5‑2份。该地膜厚度低于6μm，不仅具有能与传统PE地膜相媲美的力学性能，还可增加甜菜产量和含糖率，可降解、成本低，具有极大的应用价值、很好的经济效益和社会效益。

Description

一种甜菜专用超薄降解地膜及其制备方法
技术领域
本发明属于生物降解地膜技术领域。更具体地，涉及一种甜菜专用超薄降解地膜及其制备方法。
背景技术
地膜在农业生产中大面积应用，具有增温保墒、抗旱节水、提高肥力、抑制杂草等作用，已成为农业增产的重要支撑。目前，传统的农用聚乙烯(PE)地膜不降解，易残留在土壤中，给环境和农业生产带来极其不利的影响。在国际上，农用PE地膜厚度推荐标准为12μm以上。欧美等国家生产的PE地膜厚度一般要求为20μm，日本为15μm。一定的地膜厚度可增强地膜的强度，不易破碎利于回收。但在中国，许多地膜生产企业为了减少生产成本，获得更大的经济利益，生产销售的PE地膜厚度大多是低于10μm的脱标产品，甚至更薄。这就导致地膜强度低，易破碎，现实中回收十分困难，造成大量的农田白色污染。
降解地膜的推广是解决地膜残留的一个新趋势，这在国际上已经得到大家的一致认可，降解地膜不仅可充分发挥地膜的覆盖效应，还能自行降解，可谓两全其美。通常情况下，降解地膜中的降解高分子的力学性能与传统的PE有本质的差异，刚性有余韧性不足，这就决定了所见的降解地膜的厚度多在10μm以上，才可进行正常的机械铺陈工作。另外，降解高分子的成本是传统高分子PE的3倍，这就决定了降解地膜的成本远高于传统的PE地膜，不利于降解地膜的推广使用。在保证降解地膜性能的前提下，降低成本是目前降解地膜亟需解决的难题。
甜菜在国内的种植，主要分布在新疆、黑龙江、内蒙古等地。甜菜是重要的经济作物，也是中国主要糖料作物之一。在北部产区，甜菜一般在3-4月、土壤5cm深处的日平均温度达到5℃以上时播种，覆膜期需40-50天，覆膜期较短。甜菜地膜覆盖栽培在中期揭膜最为适宜，这是由甜菜的生物学特性决定的。倘若在甜菜覆膜时使用降解地膜，并控制降解地膜在甜菜生长中期降解破碎，则可省去揭膜的麻烦，节省人力成本，提高生产效率。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种甜菜专用超薄降解地膜，厚度低于6μm，不仅具有能与PE地膜相媲美的力学性能，能够在甜菜生长中期降解破碎，省去揭膜的麻烦，同时还可增加甜菜产量和含糖率，可降解、成本低，具有极大的应用价值、很好的经济效益和社会效益。
本发明的一个目的在于提供一种甜菜专用超薄降解地膜，该地膜由可降解聚合物、疏水阻隔剂、抗菌缓释剂、耐光降解剂和抗撕裂剂组成。可降解聚合物是超薄降解地膜的主体高分子材料。众所周知，地膜越薄保水性能、耐生物降解性能、耐光降解性能和力学性能都会越差，通过添加疏水阻隔剂能够提高超薄降解地膜的保水性能，满足甜菜对地膜保水性能的要求；抗菌缓释剂能够杀死接触到降解地膜表面的降解微生物，在一定的可控时间内使降解微生物无法破坏地膜，从而保证降解地膜的保温保墒性能和力学性能在一定的时间内满足甜菜的生长需要；耐光降解剂能够在一定的可控时间内保护超薄降解地膜不被强光和紫外线破坏；抗撕裂剂能够提高超薄降解地膜的力学性能，保证能够满足机械铺膜的工艺要求。
本发明的另一个目的在于提供一种甜菜专用超薄降解地膜的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
第一方面，本发明提供一种甜菜专用超薄降解地膜，由以下质量份的各原料制备而成：
Figure BDA0002362916850000021
优选地，所述可降解聚合物选自聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚乙烯醇(PVA)、聚乳酸(PLA)中的一种或几种。
本发明对于可降解聚合物的来源不进行限定，可以为市售或本领域熟知的降解聚合物，更优选为市售。
优选地，所述疏水阻隔剂能够赋予无机阻隔填料更好的阻水性能，从而使超薄地膜具有更好的保水功能。疏水阻隔剂由以下方法制备而成：
S1：把0.5-1.5质量份全氟辛酸加入0.5-1千质量份去离子水中，搅拌至溶解；
S2：再加入2-4质量份苯胺，室温下搅拌2-3h；
S3：把50-100质量份无机阻隔填料加入溶液中，搅拌1-2h；
S4：再加入5-10质量份过硫酸铵，以150-300rpm的速度室温下搅拌24-36h；
S5：将反应后的粉体过滤，用去离子水洗涤，然后置于60-100℃鼓风烘箱中烘干，得到疏水阻隔剂。
所述无机阻隔填料由云母粉、滑石粉、绿泥石、硅灰石、高岭土、蛇纹石中的一种或几种组成。
所述的无机阻隔填料的粒径D97≤2μm。
优选地，所述的抗菌缓释剂为季铵盐类抗菌剂和蜡，用蜡对季铵盐类抗菌剂进行表面包覆改性处理而成。
所述表面包覆改性处理是将蜡和季铵盐类抗菌剂混合，在常温下，500-600rpm，高速混合处理5-10分钟。
所述的季铵盐类抗菌剂为单吡啶季铵盐、双季铵盐、壳聚糖季铵盐、纤维素季铵盐中的一种或几种的混合。
所述的蜡为EVA蜡。
所述季铵盐类抗菌剂和蜡的重量比为100:1。
优选地，所述的耐光降解剂可降低地膜的阳光暴晒降解，延长地膜使用时间，保证地膜在作物生长周期内的地膜功能不受破坏。耐光降解剂由以下方法制备而成：
S1：把4-6质量份磺酸基二苯甲酮和2-5质量份二甲基对苯二胺加入100质量份去离子水中，搅拌呈悬浊液；
S2：6质量份六水硝酸锌和3.75质量份九水硝酸铝搅拌溶液180质量份去离子水中，得到摩尔质量比例为2.0：1.0的锌铝溶液；
S3：向S1所得悬浊液中滴加氢氧化钠溶液调节pH值为8.5-9.0；
S4：将S2所得到的锌铝溶液缓慢滴加到S3所得的调整pH值后的悬浊液中，同时滴加氢氧化钠溶液保持pH值不变；
S5：待锌铝溶液滴加完毕，60-90℃加热2-5h，然后冷却至室温；
S6：将S5所得的混合液体过滤，取过滤物洗涤至滤液中性，60-90℃干燥24-30h，得到耐光降解剂。
在提高超薄降解地膜保水性能和降解性能的同时，也需要提高地膜的抗撕裂能力，保障其在机械铺膜和使用期间的完整，本发明在地膜原料中加入了抗撕裂剂。可选地，所述耐撕裂剂包括但不限于二苄叉山梨醇(DBS)、二(对甲基苄叉)山梨醇(P-M-DBS)、二(对氯取代苄叉)山梨醇(P-Cl-DBS)、过氧化二异丙苯(DCP)、过氧化苯甲酰(BPO)和二叔丁基过氧化物(DTBP)中的一种或几种。本发明对于耐撕裂剂的来源亦没有限制，优选为市售。
可选地，所述超薄降解地膜的厚度为3-6μm。
第二方面，本发明提供一种甜菜专用超薄降解地膜的制备方法，包括如下步骤：
S1：将100质量份的可降解聚合物、0.5-3.5质量份的疏水阻隔剂、2-5质量份的抗菌缓释剂、2-5质量份的耐光降解剂和0.5-2质量份的抗撕裂剂添加至搅拌机中，先在室温中转速100-120rpm下混合10-30min，再升温至80-120℃，在转速为500-600rpm下继续混合20-30min，得预混料；
S2：将预混料添加到双螺杆挤出机中，螺杆转速为60-90rpm，120-150℃下进行熔融挤出，得专用料；
S3：用吹膜机对专用料进行吹膜，螺杆转速为15-30rpm，吹膜温度为135-180℃，制备得到超薄可降解地膜。
所述双螺杆挤出机的螺杆转速优选为70-80rpm，熔融挤出的温度优选为130-140℃。
所述吹膜机的螺杆转速优选为20-25rpm，吹膜温度优选为150-170℃。
本发明的有益效果如下：
本发明的甜菜专用超薄降解地膜具有较好的保水性能，并可在甜菜生长周期内的地膜功能不受破坏，满足甜菜的生长需要。超薄降解地膜的力学性能优异，满足机械铺膜的工艺要求，并能保证在甜菜生长周期内地膜完整。超薄降解地膜还可增加甜菜产量和含糖率，可降解、成本低，具有极大的应用价值、很好的经济效益和社会效益。
具体实施方式
以下的实施例便于更好地理解本发明，但并不限定本发明。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为市售。
以下实施例中用到的部分化合物及其英文名称缩写：
聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)
聚丁二酸丁二醇酯(PBS)
聚乳酸(PLA)
二苄叉山梨醇DBS)
二(对甲基苄叉)山梨醇(P-M-DBS)
二(对氯取代苄叉)山梨醇(P-Cl-DBS)
过氧化二异丙苯(DCP)
过氧化苯甲酰(BPO)
二叔丁基过氧化物(DTBP)。
一种甜菜专用超薄降解地膜，由以下质量份的各原料制备而成：
Figure BDA0002362916850000051
其中，超薄地膜中所使用的可降解聚合物选自聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚乙烯醇(PVA)、聚乳酸(PLA)中的一种或几种。
超薄地膜中所使用的疏水阻隔剂由以下方法制备得到：
S1：把0.5-1.5质量份全氟辛酸加入0.5-1千质量份去离子水中，搅拌至溶解；
S2：再加入2-4质量份苯胺，室温下搅拌2-3h；
S3：把50-100质量份无机阻隔填料加入溶液中，搅拌1-2h；
S4：再加入5-10质量份过硫酸铵，以150-300rpm的速度室温下搅拌24-36h；
S5：将反应后的粉体过滤，用去离子水洗涤，然后置于60-100℃鼓风烘箱中烘干，得到疏水阻隔剂。
其中，步骤S3中所述无机阻隔填料由云母粉、滑石粉、绿泥石、硅灰石、高岭土、蛇纹石中的一种或几种组成。
步骤S3中使用的无机阻隔填料的粒径D97为2μm。
超薄地膜中所使用的抗菌缓释剂由蜡对季铵盐类抗菌剂进行表面包覆改性处理而成。
其中，所述表面包覆改性处理是将蜡和季铵盐类抗菌剂混合，在常温下，500-600rpm，高速混合处理5-10分钟。
所述的季铵盐类抗菌剂为单吡啶季铵盐、双季铵盐、壳聚糖季铵盐、纤维素季铵盐中的一种或几种的混合。
所述的蜡为EVA蜡。
所述季铵盐类抗菌剂和蜡的重量比为100:1。
超薄降解地膜中所使用的耐光降解剂由以下方法制备得到：
S1：把4-6质量份磺酸基二苯甲酮和2-5质量份二甲基对苯二胺加入100质量份去离子水中，搅拌呈悬浊液；
S2：6质量份六水硝酸锌和3.75质量份九水硝酸铝搅拌溶液180质量份去离子水中，得到摩尔质量比例为2.0：1.0的锌铝溶液；
S3：向S1所得悬浊液中滴加氢氧化钠溶液调节pH值为8.5-9.0；
S4：将S2所得到的锌铝溶液缓慢滴加到S3所得的调整pH值后的悬浊液中，同时滴加氢氧化钠溶液保持pH值不变；
S5：待锌铝溶液滴加完毕，60-90℃加热2-5h，然后冷却至室温；
S6：将S5所得的混合液体过滤，取过滤物洗涤至滤液中性，60-90℃干燥24-30h，得到耐光降解剂。
超薄降解地膜中所使用的耐撕裂剂包括但不限于二苄叉山梨醇(DBS)、二(对甲基苄叉)山梨醇(P-M-DBS)、二(对氯取代苄叉)山梨醇(P-Cl-DBS)、过氧化二异丙苯(DCP)、过氧化苯甲酰(BPO)和二叔丁基过氧化物(DTBP)中的一种或几种。
甜菜专用超薄降解地膜的制备方法包括如下步骤：
S1：将100质量份的可降解聚合物、0.5-3.5质量份的疏水阻隔剂、2-5质量份的抗菌缓释剂、2-5质量份的耐光降解剂和0.5-2质量份的抗撕裂剂添加至搅拌机中，先在室温中转速100-120rpm下混合10-30min，再升温至80-120℃，在转速为500-600rpm下继续混合20-30min，得预混料；
S2：将预混料添加到双螺杆挤出机中，螺杆转速为60-90rpm，120-150℃下进行熔融挤出，得专用料；
S3：用吹膜机对专用料进行吹膜，螺杆转速为15-30rpm，吹膜温度为135-180℃，制备得到超薄可降解地膜。
应用上述方法制备得到的甜菜专用超薄降解地膜的厚度为3-6μm。
实施例1
一种甜菜专用超薄降解地膜，由以下质量份的各原料制备而成：
Figure BDA0002362916850000071
其中，P-M-DBS/DCP混合物由P-M-DBS和DCP按1:2的质量比混配均匀而成。
超薄地膜中所使用的疏水阻隔剂由以下方法制备得到：
S1：把0.5质量份全氟辛酸加入500质量份去离子水中，搅拌至溶解；
S2：再加入2质量份苯胺，室温下搅拌2h；
S3：把50质量份的云母粉加入溶液中，搅拌1h；
S4：再加入5质量份过硫酸铵，以200rpm的速度室温下搅拌24h；
S5：将反应后的粉体过滤，用去离子水洗涤，然后置于60℃鼓风烘箱中烘干，得到疏水阻隔剂。
其中，步骤S3中使用的云母粉的粒径D97为2μm。
超薄地膜中所使用的抗菌缓释剂由EVA蜡对单吡啶季铵盐抗菌剂进行表面包覆改性处理而成。具体为：将EVA蜡和单吡啶季铵盐抗菌剂混合，在常温下，550rpm，高速混合处理8分钟。其中，单吡啶季铵盐抗菌剂和EVA蜡的重量比为100:1。
超薄降解地膜中所使用的耐光降解剂由以下方法制备得到：
S1：把4质量份磺酸基二苯甲酮和2质量份二甲基对苯二胺加入100质量份去离子水中，搅拌呈悬浊液；
S2：6质量份六水硝酸锌和3.75质量份九水硝酸铝搅拌溶液180质量份去离子水中，得到摩尔质量比例为2.0：1.0的锌铝溶液；
S3：向S1所得悬浊液中滴加氢氧化钠溶液调节pH值为8.6；
S4：将S2所得到的锌铝溶液缓慢滴加到S3所得的调整pH值后的悬浊液中，同时滴加氢氧化钠溶液保持pH值不变；
S5：待锌铝溶液滴加完毕，70℃加热2h，然后冷却至室温；
S6：将S5所得的混合液体过滤，取过滤物洗涤至滤液中性，60℃干燥30h，得到耐光降解剂。
甜菜专用超薄降解地膜的制备方法包括如下步骤：
S1：将100质量份的PBAT、1质量份的疏水阻隔剂、2质量份的抗菌缓释剂、5质量份的耐光降解剂和0.5质量份的抗撕裂剂添加至搅拌机中，先在室温中转速100rpm下混合30min，再升温至80℃，在转速为600rpm下继续混合30min，得预混料；
S2：将预混料添加到双螺杆挤出机中，螺杆转速为70rpm，130℃下进行熔融挤出，得专用料；
S3：用吹膜机对专用料进行吹膜，螺杆转速为20rpm，吹膜温度为150℃，制备得到超薄可降解地膜。
实施例1制备得到的甜菜专用超薄降解地膜的厚度为4.5μm。
实施例2
一种甜菜专用超薄降解地膜，由以下质量份的各原料制备而成：
Figure BDA0002362916850000081
其中，PBAT/PBS混合物的混配质量比例为PBAT：PBS＝8:2，DBS/BPO混合物的混配质量比例为DBS：BPO＝4:7。
超薄地膜中所使用的疏水阻隔剂由以下方法制备得到：
S1：把1质量份全氟辛酸加入800质量份去离子水中，搅拌至溶解；
S2：再加入3质量份苯胺，室温下搅拌2.5h；
S3：把80质量份滑石粉加入溶液中，搅拌2h；
S4：再加入8质量份过硫酸铵，以200rpm的速度室温下搅拌30h；
S5：将反应后的粉体过滤，用去离子水洗涤，然后置于80℃鼓风烘箱中烘干，得到疏水阻隔剂。
其中，步骤S3中使用的滑石粉的粒径D97为1.5μm。
超薄地膜中所使用的抗菌缓释剂由EVA蜡对壳聚糖季铵盐抗菌剂进行表面包覆改性处理而成。具体为：将EVA蜡和壳聚糖季铵盐抗菌剂混合，在常温下，500rpm，高速混合处理10分钟。其中，壳聚糖季铵盐抗菌剂和EVA蜡的重量比为100:1。
超薄降解地膜中所使用的耐光降解剂由以下方法制备得到：
S1：把5质量份磺酸基二苯甲酮和3质量份二甲基对苯二胺加入100质量份去离子水中，搅拌呈悬浊液；
S2：6质量份六水硝酸锌和3.75质量份九水硝酸铝搅拌溶液180质量份去离子水中，得到摩尔质量比例为2.0：1.0的锌铝溶液；
S3：向S1所得悬浊液中滴加氢氧化钠溶液调节pH值为9.0；
S4：将S2所得到的锌铝溶液缓慢滴加到S3所得的调整pH值后的悬浊液中，同时滴加氢氧化钠溶液保持pH值不变；
S5：待锌铝溶液滴加完毕，60℃加热4h，然后冷却至室温；
S6：将S5所得的混合液体过滤，取过滤物洗涤至滤液中性，60℃干燥30h，得到耐光降解剂。
甜菜专用超薄降解地膜的制备方法包括如下步骤：
S1：将100质量份的PBAT/PBS混合物、3质量份的疏水阻隔剂、4质量份的抗菌缓释剂、4质量份的耐光降解剂和1质量份DBS/BPO混合物添加至搅拌机中，先在室温中转速110rpm下混合20min，再升温至90℃，在转速为500rpm下继续混合20min，得预混料；
S2：将预混料添加到双螺杆挤出机中，螺杆转速为80rpm，140℃下进行熔融挤出，得专用料；
S3：用吹膜机对专用料进行吹膜，螺杆转速为25rpm，吹膜温度为160℃，制备得到超薄可降解地膜。
实施例2制备得到的甜菜专用超薄降解地膜的厚度为5.5μm。
实施例3
一种甜菜专用超薄降解地膜，由以下质量份的各原料制备而成：
Figure BDA0002362916850000101
其中，PBAT/PBS混合物的混配质量比例为PBAT：PBS＝8:2，DBS/BPO混合物的混配质量比例为DBS：BPO＝4:7。
超薄地膜中所使用的疏水阻隔剂由以下方法制备得到：
S1：把1.5质量份全氟辛酸加入1000质量份去离子水中，搅拌至溶解；
S2：再加入4质量份苯胺，室温下搅拌3h；
S3：把100质量份高岭土加入溶液中，搅拌2h；
S4：再加入10质量份过硫酸铵，以300rpm的速度室温下搅拌36h；
S5：将反应后的粉体过滤，用去离子水洗涤，然后置于70℃鼓风烘箱中烘干，得到疏水阻隔剂。
其中，步骤S3中使用的高岭土的粒径D97为2μm。
超薄地膜中所使用的抗菌缓释剂由EVA蜡对纤维素季铵盐抗菌剂进行表面包覆改性处理而成。具体为：将EVA蜡和纤维素季铵盐抗菌剂混合，在常温下，600rpm，高速混合处理5分钟。其中，纤维素季铵盐抗菌剂和EVA蜡的重量比为100:1。
超薄降解地膜中所使用的耐光降解剂由以下方法制备得到：
S1：把6质量份磺酸基二苯甲酮和3质量份二甲基对苯二胺加入100质量份去离子水中，搅拌呈悬浊液；
S2：6质量份六水硝酸锌和3.75质量份九水硝酸铝搅拌溶液180质量份去离子水中，得到摩尔质量比例为2.0：1.0的锌铝溶液；
S3：向S1所得悬浊液中滴加氢氧化钠溶液调节pH值为9.0；
S4：将S2所得到的锌铝溶液缓慢滴加到S3所得的调整pH值后的悬浊液中，同时滴加氢氧化钠溶液保持pH值不变；
S5：待锌铝溶液滴加完毕，90℃加热2h，然后冷却至室温；
S6：将S5所得的混合液体过滤，取过滤物洗涤至滤液中性，90℃干燥24h，得到耐光降解剂。
甜菜专用超薄降解地膜的制备方法包括如下步骤：
S1：将100质量份的PBAT/PBS混合物、3.5质量份的疏水阻隔剂、5质量份的抗菌缓释剂、5质量份的耐光降解剂和2质量份DBS/BPO混合物添加至搅拌机中，先在室温中转速120rpm下混合10min，再升温至100℃，在转速为500rpm下继续混合20min，得预混料；
S2：将预混料添加到双螺杆挤出机中，螺杆转速为80rpm，135℃下进行熔融挤出，得专用料；
S3：用吹膜机对专用料进行吹膜，螺杆转速为25rpm，吹膜温度为170℃，制备得到超薄可降解地膜。
实施例3制备得到的甜菜专用超薄降解地膜的厚度为5μm。
实施例4
本实施例与实施例1对比，验证疏水阻隔剂中不同无机阻隔剂对超薄降解地膜的影响。
一种甜菜专用超薄降解地膜，由以下质量份的各原料制备而成：
Figure BDA0002362916850000111
其中，P-M-DBS/DCP混合物由P-M-DBS和DCP按1:2的质量比混配均匀而成。
超薄地膜中所使用的疏水阻隔剂由以下方法制备得到：
S1：把0.5质量份全氟辛酸加入500质量份去离子水中，搅拌至溶解；
S2：再加入2质量份苯胺，室温下搅拌2h；
S3：把50质量份的硅灰石粉加入溶液中，搅拌1h；
S4：再加入5质量份过硫酸铵，以200rpm的速度室温下搅拌24h；
S5：将反应后的粉体过滤，用去离子水洗涤，然后置于60℃鼓风烘箱中烘干，得到疏水阻隔剂。
其中，步骤S3中使用的硅灰石的粒径D97为2μm。
超薄地膜中所使用的抗菌缓释剂由EVA蜡对单吡啶季铵盐抗菌剂进行表面包覆改性处理而成。具体为：将EVA蜡和单吡啶季铵盐抗菌剂混合，在常温下，550rpm，高速混合处理8分钟。其中，单吡啶季铵盐抗菌剂和EVA蜡的重量比为100:1。
超薄降解地膜中所使用的耐光降解剂由以下方法制备得到：
S1：把4质量份磺酸基二苯甲酮和2质量份二甲基对苯二胺加入100质量份去离子水中，搅拌呈悬浊液；
S2：6质量份六水硝酸锌和3.75质量份九水硝酸铝搅拌溶液180质量份去离子水中，得到摩尔质量比例为2.0：1.0的锌铝溶液；
S3：向S1所得悬浊液中滴加氢氧化钠溶液调节pH值为8.6；
S4：将S2所得到的锌铝溶液缓慢滴加到S3所得的调整pH值后的悬浊液中，同时滴加氢氧化钠溶液保持pH值不变；
S5：待锌铝溶液滴加完毕，70℃加热2h，然后冷却至室温；
S6：将S5所得的混合液体过滤，取过滤物洗涤至滤液中性，60℃干燥30h，得到耐光降解剂。
甜菜专用超薄降解地膜的制备方法包括如下步骤：
S1：将100质量份的PBAT、1质量份的疏水阻隔剂、2质量份的抗菌缓释剂、5质量份的耐光降解剂和0.5质量份的抗撕裂剂添加至搅拌机中，先在室温中转速100rpm下混合30min，再升温至80℃，在转速为600rpm下继续混合30min，得预混料；
S2：将预混料添加到双螺杆挤出机中，螺杆转速为70rpm，130℃下进行熔融挤出，得专用料；
S3：用吹膜机对专用料进行吹膜，螺杆转速为20rpm，吹膜温度为150℃，制备得到超薄可降解地膜。
实施例4制备得到的甜菜专用超薄降解地膜的厚度为4.5μm。
实施例5
一种甜菜专用超薄降解地膜，由以下质量份的各原料制备而成：
Figure BDA0002362916850000131
其中，P-Cl-DBS/DCP/DTBP混合物的混配质量比例为P-Cl-DBS：DCP：DTBP＝1:2:4。
超薄地膜中所使用的疏水阻隔剂由以下方法制备得到：
S1：把0.8质量份全氟辛酸加入600质量份去离子水中，搅拌至溶解；
S2：再加入2.5质量份苯胺，室温下搅拌2.5h；
S3：把30质量份绿泥石、30质量份硅灰石加入溶液中，搅拌1.5h；
S4：再加入7质量份过硫酸铵，以150rpm的速度室温下搅拌28h；
S5：将反应后的粉体过滤，用去离子水洗涤，然后置于90℃鼓风烘箱中烘干，得到疏水阻隔剂。
其中，步骤S3中使用的绿泥石的粒径D97为2μm，硅灰石的粒径D97为1.5μm。
超薄地膜中所使用的抗菌缓释剂由EVA蜡对双季铵盐抗菌剂进行表面包覆改性处理而成。具体为：将EVA蜡和双季铵盐抗菌剂混合，在常温下，520rpm，高速混合处理6分钟。其中，双季铵盐抗菌剂和EVA蜡的重量比为100:1。
超薄降解地膜中所使用的耐光降解剂由以下方法制备得到：
S1：把4.5质量份磺酸基二苯甲酮和4质量份二甲基对苯二胺加入100质量份去离子水中，搅拌呈悬浊液；
S2：6质量份六水硝酸锌和3.75质量份九水硝酸铝搅拌溶液180质量份去离子水中，得到摩尔质量比例为2.0：1.0的锌铝溶液；
S3：向S1所得悬浊液中滴加氢氧化钠溶液调节pH值为8.8；
S4：将S2所得到的锌铝溶液缓慢滴加到S3所得的调整pH值后的悬浊液中，同时滴加氢氧化钠溶液保持pH值不变；
S5：待锌铝溶液滴加完毕，80℃加热3h，然后冷却至室温；
S6：将S5所得的混合液体过滤，取过滤物洗涤至滤液中性，70℃干燥26h，得到耐光降解剂。
甜菜专用超薄降解地膜的制备方法包括如下步骤：
S1：将100质量份的PVA、0.5质量份的疏水阻隔剂、3质量份的抗菌缓释剂、2质量份的耐光降解剂和1.5质量份P-Cl-DBS/DCP/DTBP混合物添加至搅拌机中，先在室温中转速105rpm下混合15min，再升温至110℃，在转速为550rpm下继续混合25min，得预混料；
S2：将预混料添加到双螺杆挤出机中，螺杆转速为60rpm，120℃下进行熔融挤出，得专用料；
S3：用吹膜机对专用料进行吹膜，螺杆转速为15rpm，吹膜温度为135℃，制备得到超薄可降解地膜。
实施例5制备得到的甜菜专用超薄降解地膜的厚度为5μm。
实施例6
一种甜菜专用超薄降解地膜，由以下质量份的各原料制备而成：
Figure BDA0002362916850000141
其中，PBAT/PVA/PLA混合物的混配质量比例为PBAT：PVA：PLA＝2:3:5。
超薄地膜中所使用的疏水阻隔剂由以下方法制备得到：
S1：把1.2质量份全氟辛酸加入900质量份去离子水中，搅拌至溶解；
S2：再加入3.5质量份苯胺，室温下搅拌2h；
S3：把90质量份蛇纹石加入溶液中，搅拌1h；
S4：再加入9质量份过硫酸铵，以250rpm的速度室温下搅拌32h；
S5：将反应后的粉体过滤，用去离子水洗涤，然后置于100℃鼓风烘箱中烘干，得到疏水阻隔剂。
其中，步骤S3中使用的蛇纹石的粒径D97为1.5μm。
超薄地膜中所使用的抗菌缓释剂由EVA蜡对单吡啶季铵盐和壳聚糖季铵盐抗菌剂进行表面包覆改性处理而成。具体为：将EVA蜡、单吡啶季铵盐和壳聚糖季铵盐抗菌剂混合，在常温下，570rpm，高速混合处理9分钟。其中，单吡啶季铵盐、壳聚糖季铵盐抗菌剂和EVA蜡的重量比为100：200：3。
超薄降解地膜中所使用的耐光降解剂由以下方法制备得到：
S1：把5.5质量份磺酸基二苯甲酮和5质量份二甲基对苯二胺加入100质量份去离子水中，搅拌呈悬浊液；
S2：6质量份六水硝酸锌和3.75质量份九水硝酸铝搅拌溶液180质量份去离子水中，得到摩尔质量比例为2.0：1.0的锌铝溶液；
S3：向S1所得悬浊液中滴加氢氧化钠溶液调节pH值为8.6；
S4：将S2所得到的锌铝溶液缓慢滴加到S3所得的调整pH值后的悬浊液中，同时滴加氢氧化钠溶液保持pH值不变；
S5：待锌铝溶液滴加完毕，75℃加热5h，然后冷却至室温；
S6：将S5所得的混合液体过滤，取过滤物洗涤至滤液中性，80℃干燥28h，得到耐光降解剂。
甜菜专用超薄降解地膜的制备方法包括如下步骤：
S1：将100质量份的PBAT/PVA/PLA混合物、2质量份的疏水阻隔剂、4质量份的抗菌缓释剂、3质量份的耐光降解剂和1质量份DTBP添加至搅拌机中，先在室温中转速115rpm下混合25min，再升温至120℃，在转速为520rpm下继续混合28min，得预混料；
S2：将预混料添加到双螺杆挤出机中，螺杆转速为75rpm，150℃下进行熔融挤出，得专用料；
S3：用吹膜机对专用料进行吹膜，螺杆转速为30rpm，吹膜温度为10℃，制备得到超薄可降解地膜。
实施例6制备得到的甜菜专用超薄降解地膜的厚度为5μm。
对比例1
本对比例与实施例1对比，验证合成疏水阻隔剂与无机阻隔剂对超薄降解地膜的影响。
一种甜菜专用超薄降解地膜，由以下质量份的各原料制备而成：
Figure BDA0002362916850000161
其中，P-M-DBS/DCP混合物由P-M-DBS和DCP按1:2的质量比混配均匀而成。
其中，云母粉的粒径D97为2μm。
超薄地膜中所使用的抗菌缓释剂由EVA蜡对单吡啶季铵盐抗菌剂进行表面包覆改性处理而成。具体为：将EVA蜡和单吡啶季铵盐抗菌剂混合，在常温下，550rpm，高速混合处理8分钟。其中，单吡啶季铵盐抗菌剂和EVA蜡的重量比为100:1。
超薄降解地膜中所使用的耐光降解剂由以下方法制备得到：
S1：把4质量份磺酸基二苯甲酮和2质量份二甲基对苯二胺加入100质量份去离子水中，搅拌呈悬浊液；
S2：6质量份六水硝酸锌和3.75质量份九水硝酸铝搅拌溶液180质量份去离子水中，得到摩尔质量比例为2.0：1.0的锌铝溶液；
S3：向S1所得悬浊液中滴加氢氧化钠溶液调节pH值为8.6；
S4：将S2所得到的锌铝溶液缓慢滴加到S3所得的调整pH值后的悬浊液中，同时滴加氢氧化钠溶液保持pH值不变；
S5：待锌铝溶液滴加完毕，70℃加热2h，然后冷却至室温；
S6：将S5所得的混合液体过滤，取过滤物洗涤至滤液中性，60℃干燥30h，得到耐光降解剂。
甜菜专用超薄降解地膜的制备方法包括如下步骤：
S1：将100质量份的PBAT、1质量份的疏水阻隔剂、2质量份的抗菌缓释剂、5质量份的耐光降解剂和0.5质量份的抗撕裂剂添加至搅拌机中，先在室温中转速100rpm下混合30min，再升温至80℃，在转速为600rpm下继续混合30min，得预混料；
S2：将预混料添加到双螺杆挤出机中，螺杆转速为70rpm，130℃下进行熔融挤出，得专用料；
S3：用吹膜机对专用料进行吹膜，螺杆转速为20rpm，吹膜温度为150℃，制备得到超薄可降解地膜。
对比例1制备得到的甜菜专用超薄降解地膜的厚度为4.5μm。
对比例2
本对比例与实施例2对比，验证合成的耐光降解剂与常规的耐光剂对超薄降解地膜的影响。
一种甜菜专用超薄降解地膜，由以下质量份的各原料制备而成：
Figure BDA0002362916850000171
其中，PBAT/PBS混合物的混配质量比例为PBAT：PBS＝8:2，DBS/BPO混合物的混配质量比例为DBS：BPO＝4:7。
超薄地膜中所使用的疏水阻隔剂由以下方法制备得到：
S1：把1质量份全氟辛酸加入800质量份去离子水中，搅拌至溶解；
S2：再加入3质量份苯胺，室温下搅拌2.5h；
S3：把80质量份滑石粉加入溶液中，搅拌2h；
S4：再加入8质量份过硫酸铵，以200rpm的速度室温下搅拌30h；
S5：将反应后的粉体过滤，用去离子水洗涤，然后置于80℃鼓风烘箱中烘干，得到疏水阻隔剂。
其中，步骤S3中使用的滑石粉的粒径D97为1.5μm。
超薄地膜中所使用的抗菌缓释剂由EVA蜡对壳聚糖季铵盐抗菌剂进行表面包覆改性处理而成。具体为：将EVA蜡和壳聚糖季铵盐抗菌剂混合，在常温下，500rpm，高速混合处理10分钟。其中，壳聚糖季铵盐抗菌剂和EVA蜡的重量比为100:1。
超薄降解地膜中所使用的耐光剂由2.5质量份磺酸基二苯甲酮和1.5质量份二甲基对苯二胺在转速400rpm下搅拌30min而成。
甜菜专用超薄降解地膜的制备方法包括如下步骤：
S1：将100质量份的PBAT/PBS混合物、3质量份的疏水阻隔剂、4质量份的抗菌缓释剂、4质量份的耐光降解剂和1质量份DBS/BPO混合物添加至搅拌机中，先在室温中转速110rpm下混合20min，再升温至90℃，在转速为500rpm下继续混合20min，得预混料；
S2：将预混料添加到双螺杆挤出机中，螺杆转速为80rpm，140℃下进行熔融挤出，得专用料；
S3：用吹膜机对专用料进行吹膜，螺杆转速为25rpm，吹膜温度为160℃，制备得到超薄可降解地膜。
对比例2制备得到的甜菜专用超薄降解地膜的厚度为5.5μm。
本发明的降解地膜在甜菜中的应用实施例
将实施例1-4和对比例1-2制备的超薄降解地膜用于甜菜铺陈，并与传统的PE地膜进行对比，得到的结果如下表1所示。
表1甜菜地膜田间铺陈栽培结果
Figure BDA0002362916850000181
实施例1-6中的降解地膜都是在60±5天开始降解，150±5天地表部分降解率≥70％，地埋部分降解率≥80％。对比例1中的降解地膜由于无机阻隔剂比本申请合成的疏水阻隔剂对甜菜的保温保墒性能差很多，因此严重影响甜菜块根产量和含糖量。对比例2中的地膜降解严重，在30±5天就开始降解，150±5天地表部分降解率≥90％，地埋部分降解率≥95％，在甜菜还需要保温保墒功能的时候，降解地膜就已经严重降解而失去功能，从而影响甜菜块根产量和含糖量。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种甜菜专用超薄降解地膜，其特征在于，由以下质量份的各原料制备而成：
可降解聚合物 100份，
疏水阻隔剂 0.5-3.5份，
抗菌缓释剂 2-5份，
耐光降解剂 2-5份，
抗撕裂剂 0.5-2份；
其中，所述疏水阻隔剂由以下方法制备得到：
S1：把0.5-1.5质量份全氟辛酸加入0.5-1千质量份去离子水中，搅拌至溶解；
S2：再加入2-4质量份苯胺，室温下搅拌2-3h；
S3：把50-100质量份无机阻隔填料加入溶液中，搅拌1-2h；所述无机阻隔填料由云母粉、滑石粉、绿泥石、硅灰石、高岭土、蛇纹石中的一种或几种组成；
S4：再加入5-10质量份过硫酸铵，以150-300rpm的速度室温下搅拌24-36h；
S5：将反应后的粉体过滤，用去离子水洗涤，然后置于60-100℃鼓风烘箱中烘干，得到疏水阻隔剂；
所述的耐光降解剂由以下方法制备得到：
S1：把4-6质量份磺酸基二苯甲酮和2-5质量份二甲基对苯二胺加入100质量份去离子水中，搅拌呈悬浊液；
S2：将6质量份六水硝酸锌和3.75质量份九水硝酸铝加入180质量份去离子水中，得到摩尔质量比例为2.0：1.0的锌铝溶液；
S3：向S1所得悬浊液中滴加氢氧化钠溶液调节pH值为8.5-9.0；
S4：将S2所得到的锌铝溶液缓慢滴加到S3所得的调整pH值后的悬浊液中，同时滴加氢氧化钠溶液保持pH值不变；
S5：待锌铝溶液滴加完毕，60-90℃加热2-5h，然后冷却至室温；
S6：将S5所得的混合液体过滤，取过滤物洗涤至滤液中性，60-90℃干燥24-30h，得到耐光降解剂。
2.根据权利要求1所述的一种甜菜专用超薄降解地膜，其特征在于，上述可降解聚合物选自聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚乙烯醇、聚乳酸中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种甜菜专用超薄降解地膜，其特征在于，步骤S3中所述无机阻隔填料的粒径D97≤2μm。
4.根据权利要求1所述的一种甜菜专用超薄降解地膜，其特征在于，所述的抗菌缓释剂由蜡对季铵盐类抗菌剂进行表面包覆改性处理而成。
5.根据权利要求4所述的一种甜菜专用超薄降解地膜，其特征在于，所述表面包覆改性处理是将蜡和季铵盐类抗菌剂混合，在常温下，500-600rpm，高速混合处理5-10分钟。
6.根据权利要求4所述的一种甜菜专用超薄降解地膜，其特征在于，所述的季铵盐类抗菌剂为单吡啶季铵盐、双季铵盐、壳聚糖季铵盐、纤维素季铵盐中的一种或几种的混合。
7.根据权利要求4所述的一种甜菜专用超薄降解地膜，其特征在于，所述的蜡为EVA蜡。
8.根据权利要求4所述的一种甜菜专用超薄降解地膜，其特征在于，所述季铵盐类抗菌剂和蜡的重量比为100:1。
9.根据权利要求1所述的一种甜菜专用超薄降解地膜，其特征在于，所述抗 撕裂剂包括二苄叉山梨醇、二（对甲基苄叉）山梨醇、二（对氯取代苄叉）山梨醇、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰和二叔丁基过氧化物中的一种或几种。
10.根据权利要求1所述的一种甜菜专用超薄降解地膜，其特征在于，所述超薄降解地膜的厚度为3-6μm。
11.根据权利要求1所述的一种甜菜专用超薄降解地膜，其特征在于，超薄降解地膜的制备方法包括如下步骤：
S1：将100质量份的可降解聚合物、0.5-3.5质量份的疏水阻隔剂、2-5质量份的抗菌缓释剂、2-5质量份的耐光降解剂和0.5-2质量份的抗撕裂剂添加至搅拌机中，先在室温中转速100-120rpm下混合10-30min，再升温至80-120℃，在转速为500-600rpm下继续混合20-30min，得预混料；
S2：将预混料添加到双螺杆挤出机中，螺杆转速为60-90rpm，120-150℃下进行熔融挤出，得专用料；
S3：用吹膜机对专用料进行吹膜，螺杆转速为15-30rpm，吹膜温度为135-180℃，制备得到超薄可降解地膜。
12.根据权利要求11所述的一种甜菜专用超薄降解地膜，其特征在于，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为70-80rpm，熔融挤出的温度为130-140℃。
13.根据权利要求11或12所述的一种甜菜专用超薄降解地膜，其特征在于，所述吹膜机的螺杆转速为20-25rpm，吹膜温度为150-170℃。
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