CN112341692A - 一种可降解薄膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可降解薄膜的制备方法，具体涉及地膜技术领域，包括光催化复合物的制备、改性，复合植物纤维制备改性，地膜制备等步骤，制备的地膜，初始拉伸强度较高，力学性能好，同时，其光降解速率大，降解性能优异。利用正钒酸钠、四丁基溴化铵、2,2’‑联咪唑和氯化铁进行水热合成，铁离子与钒酸盐中的氧原子和2,2’‑联咪唑中的氮原子进行络合，形成三维网络互穿的结构，四丁基溴化铵可作为模板穿插在所得物孔道中，形成多孔光催化复合物，其特殊的孔道结构使得催化效果较高。

Description

一种可降解薄膜的制备方法
技术领域
本发明属于地膜技术领域，尤其是一种可降解薄膜的制备方法。
背景技术
地膜即地面覆盖薄膜，通常是透明或黑色聚乙烯薄膜，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。同时，地膜对于那些刚出土的幼苗来说，具有护根促长等作用。对于我国三北地区，低温、少雨、干旱贫脊、无霜期短等限制农业发展的因素，具有很强的针对性和适用性。
专利（申请号为CN 106750766 A）公开了，该地膜包括以下组分：聚乙烯75-85wt％，黑色母粒4-6wt％、聚乙烯醇4-8wt％，多功能母粒4-8wt％，润滑剂0 .5-2.5wt％，掺杂型纳米二氧化钛0 .5-1 .5wt％，硅烷偶联剂0 .25-0 .75％。其中掺杂型纳米二氧化钛使地膜缓慢降解，然而，其制备的地膜力学性能较差，并且，其降解效率有待进一步提高。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种。
本发明通过以下技术方案实现：
一种可降解薄膜的制备方法，包括以下步骤：
（1）将以重量份计的5-10份正钒酸钠溶于50-100份水中，然后加入2-3份浓度为0.5-1mol/L的盐酸溶液，搅拌溶解，向其中加入5-10份质量分数为30-34%的四丁基溴化铵水溶液，生成沉淀，在30-40℃、200-300rpm下搅拌10-20min，抽滤，用去离子水、乙醇依次洗涤1-2次，冷冻干燥，然后与3-5份2,2’-联咪唑，3-6份氯化铁一起加入到30-50份去离子水中，在60-70℃、200-300rpm下搅拌20-30min后转入反应釜中，在150-155℃下反应15-20h，抽滤，在45-50℃下干燥，得到光催化复合物；
（2）将步骤（1）所得光催化复合物进行改性处理，得到改性光催化复合物；
（3）将以重量份计的5-10份玉米秸秆、4-6份竹叶、4-8份桉树皮、6-7份桑树皮在45-50℃下烘干，然后切段进行粗粉碎20-30min，将所得物利用酪氨酸溶液进行喷雾，至充分润湿，然后将其置于蒸汽爆破装置中，通入蒸汽至压力为2.5-2.8MPa，温度为160-165℃，保温保压6-10min，打开阀门泄压，重复爆破3-5次，将所得物置于搅拌机中，在800-1000rpm下搅拌15-20min，得到复合植物纤维；
（4）将15-25份步骤（3）所得复合植物纤维进行再次粉碎，至长度为100-500μm，然后向其中加入4-5份环氧树脂、50-60份乙醇、3-5份质量分数为4-6%的氢氧化钠，转入球磨机中球磨30-40min，然后放入搅拌釜中，在70-80℃、200-300rpm下反应2-3h，过滤，在45-50℃下烘干，得到酪氨酸环氧树脂改性复合植物纤维；
（5）将2-3份改性光催化复合物、15-25份络氨酸环氧树脂改性复合植物纤维与80-100份聚乙烯粉末投入密炼机中，然后加入5-8份聚乙烯蜡在1000-1200rpm下混合20-30min，经双螺杆混炼机挤出造粒，然后经吹膜机组吹膜，即可。
进一步的，步骤（2）所述改性处理具体为：将步骤（1）所得光催化复合物加入到壳聚糖醋酸溶液中，球磨10-20min，然后加入氢氧化钠溶液，至pH值为7-8，在40-46℃下搅拌30-40min后，喷雾干燥，得到改性光催化复合物。
进一步的，步骤（3）所述酪氨酸溶液为质量分数为10-15%的酪氨酸水溶液。
进一步的，步骤（3）所述环氧树脂为双酚A环氧树脂。
本发明的有益效果：本发明制备的地膜，初始拉伸强度较高，力学性能好，同时，其光降解速率大，降解性能优异。利用正钒酸钠、四丁基溴化铵、2,2’-联咪唑和氯化铁进行水热合成，铁离子与钒酸盐中的氧原子和2,2’-联咪唑中的氮原子进行络合，形成三维网络互穿的结构，四丁基溴化铵可作为模板穿插在所得物孔道中，形成多孔光催化复合物，其特殊的孔道结构使得催化效果较高；将其利用壳聚糖进行改性后，分散性增加，改善其团聚性，同时，进一步增强其孔隙率，提升吸附性能和催化性能；利用酪氨酸溶液对植物纤维进行喷雾，之后进行蒸汽爆破，水蒸汽可以促使络氨酸分子浸入植物纤维空隙，与纤维素分子链上的部分羟基发生酯化反应，接枝到纤维表面，然后接枝的络氨酸与环氧树脂发生开环加成反应，进一步接枝环氧树脂，得到酪氨酸环氧树脂改性复合植物纤维，其与聚乙烯基底的相容性较好，界面结合力强，提升了所得地膜的力学性能，同时，酪氨酸环氧树脂改性复合植物纤维的引入，提升了所得地膜的疏水性能，改善其功能。
具体实施方式
下面用具体实施例说明本发明，但并不是对本发明的限制。
实施例1
一种可降解薄膜的制备方法，包括以下步骤：
（1）将以重量份计的5份正钒酸钠溶于50份水中，然后加入2份浓度为0.5mol/L的盐酸溶液，搅拌溶解，向其中加入5份质量分数为30%的四丁基溴化铵水溶液，生成沉淀，在30℃、200rpm下搅拌10min，抽滤，用去离子水、乙醇依次洗涤1次，冷冻干燥，然后与3份2,2’-联咪唑，3份氯化铁一起加入到30份去离子水中，在60℃、200rpm下搅拌20min后转入反应釜中，在150℃下反应15h，抽滤，在45℃下干燥，得到光催化复合物；
（2）将步骤（1）所得光催化复合物进行改性处理，得到改性光催化复合物；
（3）将以重量份计的5份玉米秸秆、4份竹叶、4份桉树皮、6份桑树皮在45℃下烘干，然后切段进行粗粉碎20min，将所得物利用酪氨酸溶液进行喷雾，至充分润湿，然后将其置于蒸汽爆破装置中，通入蒸汽至压力为2.5MPa，温度为160℃，保温保压6min，打开阀门泄压，重复爆破3次，将所得物置于搅拌机中，在800rpm下搅拌15min，得到复合植物纤维；
（4）将15份步骤（3）所得复合植物纤维进行再次粉碎，至长度为100μm，然后向其中加入4份环氧树脂、50份乙醇、3份质量分数为4%的氢氧化钠，转入球磨机中球磨30min，然后放入搅拌釜中，在70℃、200rpm下反应2h，过滤，在45℃下烘干，得到酪氨酸环氧树脂改性复合植物纤维；
（5）将2份改性光催化复合物、15份络氨酸环氧树脂改性复合植物纤维与80份聚乙烯粉末投入密炼机中，然后加入5份聚乙烯蜡在1000rpm下混合20min，经双螺杆混炼机挤出造粒，然后经吹膜机组吹膜，即可。
进一步的，步骤（2）所述改性处理具体为：将步骤（1）所得光催化复合物加入到壳聚糖醋酸溶液中，球磨10min，然后加入氢氧化钠溶液，至pH值为7，在40℃下搅拌30min后，喷雾干燥，得到改性光催化复合物。
进一步的，步骤（3）所述酪氨酸溶液为质量分数为10%的酪氨酸水溶液。
进一步的，步骤（3）所述环氧树脂为双酚A环氧树脂。
实施例2
一种可降解薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将以重量份计的8份正钒酸钠溶于70份水中，然后加入3份浓度为0.8mol/L的盐酸溶液，搅拌溶解，向其中加入7份质量分数为32%的四丁基溴化铵水溶液，生成沉淀，在35℃、250rpm下搅拌15min，抽滤，用去离子水、乙醇依次洗涤2次，冷冻干燥，然后与4份2,2’-联咪唑，5份氯化铁一起加入到40份去离子水中，在65℃、250rpm下搅拌25min后转入反应釜中，在152℃下反应18h，抽滤，在47℃下干燥，得到光催化复合物；
（2）将步骤（1）所得光催化复合物进行改性处理，得到改性光催化复合物；
（3）将以重量份计的8份玉米秸秆、5份竹叶、6份桉树皮、7份桑树皮在48℃下烘干，然后切段进行粗粉碎25min，将所得物利用酪氨酸溶液进行喷雾，至充分润湿，然后将其置于蒸汽爆破装置中，通入蒸汽至压力为2.7MPa，温度为162℃，保温保压7min，打开阀门泄压，重复爆破4次，将所得物置于搅拌机中，在900rpm下搅拌18min，得到复合植物纤维；
（4）将20份步骤（3）所得复合植物纤维进行再次粉碎，至长度为300μm，然后向其中加入5份环氧树脂、55份乙醇、4份质量分数为5%的氢氧化钠，转入球磨机中球磨35min，然后放入搅拌釜中，在75℃、250rpm下反应3h，过滤，在48℃下烘干，得到酪氨酸环氧树脂改性复合植物纤维；
（5）将3份改性光催化复合物、20份络氨酸环氧树脂改性复合植物纤维与90份聚乙烯粉末投入密炼机中，然后加入6份聚乙烯蜡在1100rpm下混合25min，经双螺杆混炼机挤出造粒，然后经吹膜机组吹膜，即可。
进一步的，步骤（2）所述改性处理具体为：将步骤（1）所得光催化复合物加入到壳聚糖醋酸溶液中，球磨15min，然后加入氢氧化钠溶液，至pH值为8，在43℃下搅拌35min后，喷雾干燥，得到改性光催化复合物。
进一步的，步骤（3）所述酪氨酸溶液为质量分数为12%的酪氨酸水溶液。
进一步的，步骤（3）所述环氧树脂为双酚A环氧树脂。
实施例3
一种可降解薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将以重量份计的10份正钒酸钠溶于100份水中，然后加入3份浓度为1mol/L的盐酸溶液，搅拌溶解，向其中加入10份质量分数为34%的四丁基溴化铵水溶液，生成沉淀，在40℃、300rpm下搅拌20min，抽滤，用去离子水、乙醇依次洗涤2次，冷冻干燥，然后与5份2,2’-联咪唑，6份氯化铁一起加入到50份去离子水中，在70℃、300rpm下搅拌30min后转入反应釜中，在155℃下反应20h，抽滤，在50℃下干燥，得到光催化复合物；
（2）将步骤（1）所得光催化复合物进行改性处理，得到改性光催化复合物；
（3）将以重量份计的10份玉米秸秆、6份竹叶、8份桉树皮、7份桑树皮在50℃下烘干，然后切段进行粗粉碎30min，将所得物利用酪氨酸溶液进行喷雾，至充分润湿，然后将其置于蒸汽爆破装置中，通入蒸汽至压力为2.8MPa，温度为165℃，保温保压10min，打开阀门泄压，重复爆破5次，将所得物置于搅拌机中，在1000rpm下搅拌20min，得到复合植物纤维；
（4）将25份步骤（3）所得复合植物纤维进行再次粉碎，至长度为500μm，然后向其中加入5份环氧树脂、60份乙醇、5份质量分数为6%的氢氧化钠，转入球磨机中球磨40min，然后放入搅拌釜中，在80℃、300rpm下反应3h，过滤，在50℃下烘干，得到酪氨酸环氧树脂改性复合植物纤维；
（5）将3份改性光催化复合物、25份络氨酸环氧树脂改性复合植物纤维与100份聚乙烯粉末投入密炼机中，然后加入8份聚乙烯蜡在1200rpm下混合30min，经双螺杆混炼机挤出造粒，然后经吹膜机组吹膜，即可。
进一步的，步骤（2）所述改性处理具体为：将步骤（1）所得光催化复合物加入到壳聚糖醋酸溶液中，球磨20min，然后加入氢氧化钠溶液，至pH值为8，在46℃下搅拌40min后，喷雾干燥，得到改性光催化复合物。
进一步的，步骤（3）所述酪氨酸溶液为质量分数为15%的酪氨酸水溶液。
进一步的，步骤（3）所述环氧树脂为双酚A环氧树脂。
对比实施例1
本对比实施例相比于实施例2，省略了光催化复合物的加入，除此之外的方法步骤均相同。
对比实施例2
本对比实施例相比于实施例2，省略了光催化复合物的改性处理操作，除此之外的方法步骤均相同。
对比实施例3
本对比实施例相比于实施例2，省略了酪氨酸溶液的加入，除此之外的方法步骤均相同。
对比实施例4
本对比实施例相比于实施例2，省略了环氧树脂的加入，除此之外的方法步骤均相同。
性能测试：
降解性能测试：降解实验在人工模拟紫外光条件下进行，将各组所得地膜分别裁剪成长50 cm、宽 10 cm 大小的长方形，置于紫外老化箱中，紫外灯管 3×25 W (258 nm)，膜和灯管间距 50 cm，正面照射。其中温度设置为 50℃，薄膜每隔 2 d 取样一次，总共取样 5次,对其拉伸强度进行测定，测定方法为：将取样后地膜按照 GB/T1040.3-2006 剪成哑铃状，窄平行部分宽度6.00±0.40 mm，标距 25±0.25 mm，室温，拉伸速率为 100 mm/min，每次测试不少于 5 个重复。降解速率即为损失的拉伸强度占原始拉伸强度的百分比。
测定结果如表1所示：
表1
Figure 305340DEST_PATH_IMAGE002
由表1可以看出，本发明实施例制备的地膜，初始拉伸强度较高，同时，其光降解速率大，降解性能优异。

Claims (4)

1.一种可降解薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将以重量份计的5-10份正钒酸钠溶于50-100份水中，然后加入2-3份浓度为0.5-1mol/L的盐酸溶液，搅拌溶解，向其中加入5-10份质量分数为30-34%的四丁基溴化铵水溶液，生成沉淀，在30-40℃、200-300rpm下搅拌10-20min，抽滤，用去离子水、乙醇依次洗涤1-2次，冷冻干燥，然后与3-5份2,2’-联咪唑，3-6份氯化铁一起加入到30-50份去离子水中，在60-70℃、200-300rpm下搅拌20-30min后转入反应釜中，在150-155℃下反应15-20h，抽滤，在45-50℃下干燥，得到光催化复合物；
（2）将步骤（1）所得光催化复合物进行改性处理，得到改性光催化复合物；
（3）将以重量份计的5-10份玉米秸秆、4-6份竹叶、4-8份桉树皮、6-7份桑树皮在45-50℃下烘干，然后切段进行粗粉碎20-30min，将所得物利用酪氨酸溶液进行喷雾，至充分润湿，然后将其置于蒸汽爆破装置中，通入蒸汽至压力为2.5-2.8MPa，温度为160-165℃，保温保压6-10min，打开阀门泄压，重复爆破3-5次，将所得物置于搅拌机中，在800-1000rpm下搅拌15-20min，得到复合植物纤维；
（4）将15-25份步骤（3）所得复合植物纤维进行再次粉碎，至长度为100-500μm，然后向其中加入4-5份环氧树脂、50-60份乙醇、3-5份质量分数为4-6%的氢氧化钠，转入球磨机中球磨30-40min，然后放入搅拌釜中，在70-80℃、200-300rpm下反应2-3h，过滤，在45-50℃下烘干，得到酪氨酸环氧树脂改性复合植物纤维；
（5）将2-3份改性光催化复合物、15-25份络氨酸环氧树脂改性复合植物纤维与80-100份聚乙烯粉末投入密炼机中，然后加入5-8份聚乙烯蜡在1000-1200rpm下混合20-30min，经双螺杆混炼机挤出造粒，然后经吹膜机组吹膜，即可。
2.根据权利要求1所述的一种可降解薄膜的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述改性处理具体为：将步骤（1）所得光催化复合物加入到壳聚糖醋酸溶液中，球磨10-20min，然后加入氢氧化钠溶液，至pH值为7-8，在40-46℃下搅拌30-40min后，喷雾干燥，得到改性光催化复合物。
3.根据权利要求1所述的一种可降解薄膜的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述酪氨酸溶液为质量分数为10-15%的酪氨酸水溶液。
4.根据权利要求1所述的一种可降解薄膜的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述环氧树脂为双酚A环氧树脂。
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