CN111793332A - 一种生物可降解膜材料 - Google Patents

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Abstract

本发明属于生物降解材料技术领域，涉及一种生物可降解膜材料。该膜材料，包括PBAT 60～90份、PLA/PBS 5～15份、改性淀粉3～8份、改性生物钙粉10～30份、EAA 2～10份、分散剂0.1～1份、扩链剂0.1～1份、芥酸酰胺0.1～1份、表面活性剂0.1～1份、甘油/硅油1～5份。该膜材料，绿色环保可降解，减少对环境的污染，生物分解率高，强度高，成本低。

Description

一种生物可降解膜材料
技术领域
本发明属于生物降解材料技术领域，涉及一种生物可降解膜材料。
背景技术
现代农业生产过程中，常采用地膜覆盖的方式改善农作物的生长环境。地膜覆盖的方式具有诸多优点，如，有效提高农作物对光、温、水、肥和土地的利用率，促进植物的生长，促进农作物增产。传统生活用各种包装袋给人们带来了诸多方便，但随生活垃圾弃掉回收很难，给环境造成了严重污染，随着地膜以及包装膜的普遍利用，也带来了包装膜和地膜残留对于农业生态环境造成的白色污染，目前使用的包装膜和地膜以化纤为原料，其主要成分是聚乙烯和聚氯乙烯，可在田间残留几十年不降解，常年使用还会造成土壤板结、通透性变差、根系生长受阻等诸多问题。因此，针对可降解地膜的开发已成为当前的研究热点。
目前，可降解地膜的原料常选用淀粉、蛋白质、纤维素等天然物质，除了成本高外，还会对民生产生不利影响，推广过程极为困难；同时，现有的可降解地膜和包装膜韧性也较差，无法更好的应用于农业地膜领域。另外，除了地膜外，包装膜领域也急需可降解的膜材料，才能更大程度的保护环境，对生态环境带来良好的影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生物可降解膜材料，能够有效发生降解，且生物分解率高、韧性好、无毒、无味、成本低。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下。
一种生物可降解膜材料，包括如下质量份数的原料：
PBAT 60～90份、PLA/PBS 5～15份、改性淀粉3～8份、改性生物钙粉10～30份、EAA2～10份、分散剂0.1～1份、扩链剂0.1～1份、芥酸酰胺0.1～1份、表面活性剂0.1～1份、甘油/硅油1～5份；其中，表面活性剂为脂肪醇类表面活性剂，扩链剂为DMPA或环氧硅油扩链剂。
进一步地，该生物可降解膜材料，还包括其它助剂，其它助剂包括柔顺剂0.01～0.05份、光稳定剂0.1～0.8份、抗氧剂0.1～0.6份。
进一步地，该生物可降解膜材料，改性淀粉包括如下质量份数的原料：淀粉80～120份、甘油10～20份、硬脂酸0.1～1份、芥酸酰胺0.1～1份。
进一步地，该生物可降解膜材料，改性淀粉通过下述方法获得：称取淀粉并投入至高速混料机内，在搅拌状态下加入甘油，再提高转速并升温，待温度升至102℃时，降低转速并降温，待温度降至65℃时加入硬脂酸和芥酸酰胺，再提高转速并升温，待温度升至100℃时，保持8～12min，再冷却至70℃时取出，获得改性淀粉。
进一步地，该生物可降解膜材料，改性生物钙粉包括如下质量份数的原料：生物钙粉80～120份、水1～4份、硬脂酸锌0.1～1份、聚乙烯蜡0.1～1份、甘油3～8份。
进一步地，该生物可降解膜材料，改性生物钙粉通过下述方法获得：称取生物钙粉并投入高速混料机内，再搅拌状态下加入水，再提高转速并加入甘油，待温度升至80℃时，加入硬脂酸锌和聚乙烯蜡，待温度升至90℃时，保持8～12min，再降低转速、降温，待冷却至70℃时取出，获得改性生物钙粉。
本发明生物可降解膜材料的有益效果为，以PBAT为主要原料，保证膜材料的基本性能；结合偶联剂EAA和扩链剂，有效增加膜材料的分子量、增强膜材料的韧性和强度，同时，由于淀粉和生物钙分子链都比较短，扩链剂起到延长分子链的作用，进而增强和PLA、PBAT等材料的融合性，加快降解时间，并提高材料制品的使用寿命；结合改性生物钙粉，使各个原料之间的分散性更佳，利于膜材料的加工；结合芥酸酰胺、表面活性剂以及硅油或甘油，使膜材料的表面更加光滑；该膜材料，绿色环保可降解，减少对环境的污染，生物分解率高，强度高，成本低。
具体实施方式
实施例1
一种生物可降解膜材料，包括PBAT 72份、PLA 10份、改性淀粉15份、改性生物钙粉20份、偶联剂EAA 5份、分散剂0.3份、扩链剂DMPA0.5份、芥酸酰胺0.3份、脂肪醇类表面活性剂(1618)0.3份、甘油2份。
实施例2
一种生物可降解膜材料，包括PBAT 60份、PLA 10份、改性淀粉5份、改性生物钙粉15份、偶联剂EAA 5份、分散剂1份、扩链剂DMPA0.5份、芥酸酰胺0.5份、脂肪醇类表面活性剂(1618)0.3份、甘油2份。
实施例3
一种生物可降解膜材料，包括PBAT 72份、PLA 5份、改性淀粉20份、改性生物钙粉20份、偶联剂EAA 5份、分散剂0.5份、环氧硅油扩链剂(IOTA 105-1000)0.5份、芥酸酰胺0.3份、脂肪醇类表面活性剂(1618)0.3份、硅油2份、柔顺剂0.04份、光稳定剂(UV531)0.5份、抗氧剂(B900)0.5份。
实施例4
实施例1至实施例3的生物可降解膜材料，其改性淀粉的制作过程为：称取淀粉100kg并投入至高速混料机内，在300r/min的搅拌状态下加入甘油15kg，再提高转速至700r/min并升温，待温度升至102℃时，降低转速至400r/min并降温，待温度降至65℃时加入硬脂酸0.5kg、芥酸酰胺0.5kg，再提高转速700r/min并升温，待温度升至100℃时，保持8～12min，再冷却至70℃时取出，获得改性淀粉。
实施例5
实施例1至实施例3的生物可降解膜材料，其改性生物钙粉的制作过程为：称取生物钙粉100kg并投入高速混料机内，再400r/min搅拌状态下加入纯净水2kg，再提高转速至600r/min并加入甘油5kg，待温度升至80℃时，加入硬脂酸锌0.5kg和聚乙烯蜡0.5kg，待温度升至90℃时，保持8～12min，再降低转速、降温，待冷却至70℃时取出，获得改性生物钙粉。
实施例6
实施例1至实施例3的生物可降解膜材料，其制备方法为，称取所有原料并在搅拌机内混合均匀，再投入双螺杆造粒机内，在温度为150℃、挤出压力为0.3MPa的条件下，挤出切粒。
实施例7
将实施例2的配方所制备的生物可降解膜材料经过吹膜机吹膜成0.01mm的地膜并进行相关测试。
(1)基本性能测试：
Figure BDA0002599355800000031
由上表可看出，该膜材料的基本性能符合相关标准。
(2)拉伸强度
按照GB/T 1040.1-2018&GB/T 1040.3-2006进行测试。
Figure BDA0002599355800000032
(3)生物分解率
检测项目 技术指标 检测结果 单项结论
最终生物分解率(180d)，％ ≥60 79.0 合格
由上表可看出，该膜材料的生物分解率高于技术要求，可降解性优异，绿色环保。
(4)环境降解前后的GPC数据
Figure BDA0002599355800000041
由上表可看出，该膜材料在降解后，其分子量急剧减小，且降解的较为充分。

Claims (8)

1.一种生物可降解膜材料，其特征在于，包括如下质量份数的原料：
PBAT 60～90份、PLA/PBS 5～15份、改性淀粉3～8份、改性生物钙粉10～30份、EAA 2～10份、分散剂0.1～1份、扩链剂0.1～1份、芥酸酰胺0.1～1份、表面活性剂0.1～1份、甘油/硅油1～5份。
2.如权利要求1所述的生物可降解膜材料，其特征在于，还包括其它助剂：所述其它助剂包括柔顺剂0.01～0.05份、光稳定剂0.1～0.8份、抗氧剂0.1～0.6份。
3.如权利要求1所述的生物可降解膜材料，其特征在于，所述改性淀粉包括如下质量份数的原料：淀粉80～120份、甘油10～20份、硬脂酸0.1～1份、芥酸酰胺0.1～1份。
4.如权利要求3所述的生物可降解膜材料，其特征在于，所述改性淀粉通过下述方法获得：称取淀粉并投入至高速混料机内，在搅拌状态下加入甘油，再提高转速并升温，待温度升至102℃时，降低转速并降温，待温度降至65℃时加入硬脂酸、芥酸酰胺，再提高转速并升温，待温度升至100℃时，保持8～12min，再冷却至70℃时取出，获得改性淀粉。
5.如权利要求1所述的生物可降解膜材料，其特征在于，所述改性生物钙粉包括如下质量份数的原料：生物钙粉80～120份、水1～4份、硬脂酸锌0.1～1份、聚乙烯蜡0.1～1份、甘油3～8份。
6.如权利要求5所述的生物可降解膜材料，其特征在于，所述改性生物钙粉通过下述方法获得：称取生物钙粉并投入高速混料机内，再搅拌状态下加入水，再提高转速并加入甘油，待温度升至80℃时，加入硬脂酸锌和聚乙烯蜡，待温度升至90℃时，保持8～12min，再降低转速、降温，待冷却至70℃时取出，获得改性生物钙粉。
7.如权利要求1所述的生物可降解膜材料，其特征在于，所述表面活性剂为脂肪醇类表面活性剂。
8.如权利要求1所述的生物可降解膜材料，其特征在于，所述扩链剂为DMPA或环氧硅油扩链剂。
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