CN111303572A - 一种聚乙烯醇基生物可降解农用环保地膜 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种聚乙烯醇基生物可降解农用环保地膜，包括以下组分制成：改性聚乙烯醇、糊化淀粉、增塑剂、交联剂、微晶蜡、甘油、硫酸铝晶须、纳米填料、碳酸钙、去离子水；本发明提供的一种聚乙烯醇基生物可降解农用环保地膜，氧气透过系数和水蒸气透过系数保持度较好，同时具有良好的透光性、延伸性、拉伸强度和独特的水溶降解性，同时具有优异的可降解性能。

Description

一种聚乙烯醇基生物可降解农用环保地膜
技术领域
本发明属于农用膜制备技术领域，具体涉及一种聚乙烯醇基生物可降解农用环保地膜。
背景技术
地膜即地面覆盖薄膜，也有绿、银色薄膜，用于地面覆盖，以提高土壤温度，保持土壤水分，维持土壤结构，防止害虫侵袭作物和某些微生物引起的病害等，促进植物生长的功能。
地膜看上去薄薄一层，但作用相当大。不仅能够提高地温、保水、保土、保肥提高肥效，而且还有灭草、防病虫、防旱抗涝、抑盐保苗、改进近地面光热条件，使产品卫生清洁等多项功能。对于那些刚出土的幼苗来说，具有护根促长等作用。
然而现有的农用地膜降解性能不佳，当损坏了，被随意丢弃，污染环境。
发明内容
本发明是通过以下技术方案实现的。
一种聚乙烯醇基生物可降解农用环保地膜，按重量份计包括以下组分制成：改性聚乙烯醇65-68份、糊化淀粉14-16份、增塑剂7-8份、交联剂1-2份、微晶蜡6-10份、甘油3-5份、硫酸铝晶须5-7份、纳米填料6-9份、碳酸钙13-15份、去离子水45-50。
作为进一步的技术方案，所述改性聚乙烯醇制备方法包括以下步骤：
（1）将聚乙烯醇添加到去离子水中，配制成聚乙烯醇溶液；
（2）向步骤（1）中得到的聚乙烯醇溶液中添加1，2-亚乙基二醇，加热至45℃，保温搅拌20min，得到复合液；
（3）将步骤（2）中得到的复合液加热至60℃，然后再添加复合液质量5.5%的甲基硅油和2.8%的醇铝盐，以1500r/min转速搅拌反应2小时，然后旋转蒸发干燥，即得改性聚乙烯醇。
作为进一步的技术方案，所述聚乙烯醇溶液质量分数为45.5%。
作为进一步的技术方案，所述醇铝盐为正丙醇铝。
作为进一步的技术方案，所述糊化淀粉制备方法为：将玉米淀粉、栗子淀粉按5:1质量比例均匀混合，然后再添加玉米淀粉质量3倍的清水，再添加玉米淀粉质量0.1%的异丙醇，加热至95℃，以1200r/min转速搅拌2小时，然后进行旋转蒸发干燥，即得。
作为进一步的技术方案，所述增塑剂为柠檬酸三乙酯。
作为进一步的技术方案，所述交联剂为二异氰酸酯。
作为进一步的技术方案，所述纳米填料为纳米二氧化硅。
由以上的技术方案可知，本发明的有益效果是：
本发明提供的一种聚乙烯醇基生物可降解农用环保地膜，本发明通过对聚乙烯醇进行改性处理，通过1，2-亚乙基二醇、甲基硅油和醇铝盐的加入，能够显著的改善聚乙烯醇的结构特性，通过使用改性后的聚乙烯醇制成的膜的氧气透过系数和水蒸气透过系数得到大幅度的改善，同时具有良好的透光性、延伸性、拉伸强度和独特的水溶降解性，通过对聚乙烯醇进行改性处理，能够进一步的提高了制成的地膜的降解性能，同时，协同糊化淀粉的作用，使得制成的地膜能够更易于在自然环境下被降解，能够极大的减少农地膜的白色污染，本发明通过对聚乙烯醇进行改性处理，能够促使聚乙烯醇分子结构中的活性基团与其他组分之间发生结合反应，从而使得形成的薄膜内部大分子链之间形成新的化学键合，增加大分子链间的结合力，使分子结构的稳定性大大提高，提高地膜力学性能。
具体实施方式
实施例1
一种聚乙烯醇基生物可降解农用环保地膜，按重量份计包括以下组分制成：改性聚乙烯醇65份、糊化淀粉14份、增塑剂7份、交联剂1份、微晶蜡6份、甘油3份、硫酸铝晶须5份、纳米填料6份、碳酸钙13份、去离子水45。
作为进一步的技术方案，所述改性聚乙烯醇制备方法包括以下步骤：
（1）将聚乙烯醇添加到去离子水中，配制成聚乙烯醇溶液；
（2）向步骤（1）中得到的聚乙烯醇溶液中添加1，2-亚乙基二醇，加热至45℃，保温搅拌20min，得到复合液；
（3）将步骤（2）中得到的复合液加热至60℃，然后再添加复合液质量5.5%的甲基硅油和2.8%的醇铝盐，以1500r/min转速搅拌反应2小时，然后旋转蒸发干燥，即得改性聚乙烯醇。
所述聚乙烯醇溶液质量分数为45.5%。
所述醇铝盐为正丙醇铝。
所述糊化淀粉制备方法为：将玉米淀粉、栗子淀粉按5:1质量比例均匀混合，然后再添加玉米淀粉质量3倍的清水，再添加玉米淀粉质量0.1%的异丙醇，加热至95℃，以1200r/min转速搅拌2小时，然后进行旋转蒸发干燥，即得。
所述增塑剂为柠檬酸三乙酯。
所述交联剂为二异氰酸酯。
所述纳米填料为纳米二氧化硅。
根据GB/T 1040.3—2006，使用电子万能材料试验机测定薄膜的（纵向）拉伸强度为35.2MPa，断裂伸长率为155.4%。
实施例2
一种聚乙烯醇基生物可降解农用环保地膜，按重量份计包括以下组分制成：改性聚乙烯醇68份、糊化淀粉16份、增塑剂8份、交联剂2份、微晶蜡10份、甘油5份、硫酸铝晶须7份、纳米填料9份、碳酸钙15份、去离子水50。
作为进一步的技术方案，所述改性聚乙烯醇制备方法包括以下步骤：
（1）将聚乙烯醇添加到去离子水中，配制成聚乙烯醇溶液；
（2）向步骤（1）中得到的聚乙烯醇溶液中添加1，2-亚乙基二醇，加热至45℃，保温搅拌20min，得到复合液；
（3）将步骤（2）中得到的复合液加热至60℃，然后再添加复合液质量5.5%的甲基硅油和2.8%的醇铝盐，以1500r/min转速搅拌反应2小时，然后旋转蒸发干燥，即得改性聚乙烯醇。
所述聚乙烯醇溶液质量分数为45.5%。
所述醇铝盐为正丙醇铝。
所述糊化淀粉制备方法为：将玉米淀粉、栗子淀粉按5:1质量比例均匀混合，然后再添加玉米淀粉质量3倍的清水，再添加玉米淀粉质量0.1%的异丙醇，加热至95℃，以1200r/min转速搅拌2小时，然后进行旋转蒸发干燥，即得。
所述增塑剂为柠檬酸三乙酯。
所述交联剂为二异氰酸酯。
所述纳米填料为纳米二氧化硅。
根据GB/T 1040.3—2006，使用电子万能材料试验机测定薄膜的（纵向）拉伸强度为38.3MPa，断裂伸长率为161.2%。
实施例3
一种聚乙烯醇基生物可降解农用环保地膜，按重量份计包括以下组分制成：改性聚乙烯醇66份、糊化淀粉15份、增塑剂7.2份、交联剂1.7份、微晶蜡8份、甘油4份、硫酸铝晶须6份、纳米填料7份、碳酸钙14份、去离子水49。
作为进一步的技术方案，所述改性聚乙烯醇制备方法包括以下步骤：
（1）将聚乙烯醇添加到去离子水中，配制成聚乙烯醇溶液；
（2）向步骤（1）中得到的聚乙烯醇溶液中添加1，2-亚乙基二醇，加热至45℃，保温搅拌20min，得到复合液；
（3）将步骤（2）中得到的复合液加热至60℃，然后再添加复合液质量5.5%的甲基硅油和2.8%的醇铝盐，以1500r/min转速搅拌反应2小时，然后旋转蒸发干燥，即得改性聚乙烯醇。
所述聚乙烯醇溶液质量分数为45.5%。
所述醇铝盐为正丙醇铝。
所述糊化淀粉制备方法为：将玉米淀粉、栗子淀粉按5:1质量比例均匀混合，然后再添加玉米淀粉质量3倍的清水，再添加玉米淀粉质量0.1%的异丙醇，加热至95℃，以1200r/min转速搅拌2小时，然后进行旋转蒸发干燥，即得。
所述增塑剂为柠檬酸三乙酯。
所述交联剂为二异氰酸酯。
所述纳米填料为纳米二氧化硅。
根据GB/T 1040.3—2006，使用电子万能材料试验机测定薄膜的（纵向）拉伸强度为33.8MPa，断裂伸长率为151.8%。
对比例1：与实施例1区别在于不对聚乙烯醇进行改性处理。
对比例2：与实施例1区别仅在于不对淀粉进行糊化处理。
用透氧仪8001测定氧气透过系数，利用透湿仪Permatrn-w3/61,测定水蒸气透过系数，使用微电脑拉力剥离试验机测定拉伸强度、断裂伸长率和杨氏模量E，各组薄膜厚度为28μm；在温度22℃与干燥环境下检测氧气透过系数，单位为（×10-15/cm³·m/m²·s·Pa）；在温度22℃与相对湿度55%环境下检测水蒸气透过系数，单位为（×10-11/g·m/m²·s·Pa），得到以下结果：
表1
组别 氧气透过系数 水蒸气透过系数
实施例1 0.42 0.44
实施例2 0.45 0.42
实施例3 0.41 0.41
对比例1 0.62 0.66
对比例2 0.50 0.51
通过表1中数据可以看出，本发明制备的环保地膜的氧气透过系数和水蒸气透过系数保持度较好。
将实施例与对比例相同规格的地膜，分别埋入相同的试验田中，在相同的自然环境下，放置90天，然后对比各组质量降低率；
表2
组别 质量降低率%
实施例1 55.44
实施例2 58.35
实施例3 53.40
对比例1 23.19
对比例2 40.26
由表2可以看出，本发明制备的地膜具有优异的降解性能。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内，作出的变化、改变、添加或替换，都应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种聚乙烯醇基生物可降解农用环保地膜，其特征在于，按重量份计包括以下组分制成：改性聚乙烯醇65-68份、糊化淀粉14-16份、增塑剂7-8份、交联剂1-2份、微晶蜡6-10份、甘油3-5份、硫酸铝晶须5-7份、纳米填料6-9份、碳酸钙13-15份、去离子水45-50；
所述改性聚乙烯醇制备方法包括以下步骤：
（1）将聚乙烯醇添加到去离子水中，配制成聚乙烯醇溶液；
（2）向步骤（1）中得到的聚乙烯醇溶液中添加1，2-亚乙基二醇，加热保温搅拌，得到复合液；
（3）将步骤（2）中得到的复合液加热至60℃，然后再添加复合液质量5.5%的甲基硅油和2.8%的醇铝盐，以1500r/min转速搅拌反应2小时，然后旋转蒸发干燥，即得改性聚乙烯醇。
2.根据权利要求1所述的一种聚乙烯醇基生物可降解农用环保地膜，其特征在于，所述聚乙烯醇溶液质量分数为45.5%。
3.根据权利要求1所述的一种聚乙烯醇基生物可降解农用环保地膜，其特征在于，所述醇铝盐为正丙醇铝。
4.根据权利要求1所述的一种聚乙烯醇基生物可降解农用环保地膜，其特征在于，所述糊化淀粉制备方法为：将玉米淀粉、栗子淀粉按5:1质量比例均匀混合，然后再添加玉米淀粉质量3倍的清水，再添加玉米淀粉质量0.1%的异丙醇，加热至95℃，以1200r/min转速搅拌2小时，然后进行旋转蒸发干燥，即得。
5.根据权利要求1所述的一种聚乙烯醇基生物可降解农用环保地膜，其特征在于，所述增塑剂为柠檬酸三乙酯。
6.根据权利要求1所述的一种聚乙烯醇基生物可降解农用环保地膜，其特征在于，所述交联剂为二异氰酸酯。
7.根据权利要求1所述的一种聚乙烯醇基生物可降解农用环保地膜，其特征在于，所述纳米填料为纳米二氧化硅。
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