CN113683869A - 一种完全可生物降解耐用型农业地膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种完全可生物降解耐用型农业地膜，包括：农业地膜基材；复合在所述农业地膜基材上下两面的水性涂布层；所述农业地膜基材由包括以下质量份组分的原料制备而成：聚丙交酯5～15份；聚己二酸‑对苯二甲酸丁二酯40～60份；相容剂1～3份；填料7～53份；所述水性涂布层由水性涂布乳液制备而成；所述水性涂布乳液由包括以下质量份组分的原料制备而成：水60～75份；甲基丙烯酸甲酯2～3份；甲基丙烯酸丁酯1～5份；丙烯酰胺1～3份；乳化剂0.2～0.5份；引发剂0.1～0.2份；pH调节剂13～33份；杀菌剂0.1～0.2份。该产品在光照、高温、高湿度下具有较高的耐用性和稳定性，且阻隔能力强，能够起到保水、保墒的作用；由于材料自身的可降解属性，能够从根本上解决农业土壤中“白色污染”的问题。

Description

一种完全可生物降解耐用型农业地膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及农用地膜技术领域，更具体地说，是涉及一种完全可生物降解耐用型农业地膜及其制备方法。
背景技术
塑料薄膜覆盖地面栽培农作物，是一项人工干预自然生态系统、改造农田环境的简易农业工程。这项技术目前在农业生产中广为应用，为解决土地低温、干旱、保水、保墒等提供了有效的保障。但是，大量农田在连年使用地膜后，地膜废弃残留在田间，易造成严重的农业生态污染和破坏。据统计，目前投放人工地膜的再生利用率仅有8％，大部分地膜都是人工捡拾大片废农膜带出农田，或者老化裂解的农膜随田间耕作直接翻入土中。经调查，连续覆膜三年的农田，地表农膜参与竟然高达47.3片/m2，同时，随着一块土地耕作时间的延长，残留农膜的土壤污染问题日趋严重，成为主要的“白色污染”来源。
虽然目前可降解塑料正在如火如荼的展开推广和应用；但是不可忽视的问题是，生物可降解材料由于自身强度较小、水气阻隔率低以及可生物降解的属性，无法满足土壤高温高湿以及长久耐用的需要，因此现有技术中的可降解塑料无法大规模应用于土地农膜。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种完全可生物降解耐用型农业地膜及其制备方法，本发明提供的完全可生物降解耐用型农业地膜在光照、高温、高湿度下具有较高的耐用性和稳定性，并且对水蒸气等的阻隔能力强，从而能够起到保水、保墒的作用；同时，由于材料自身的可降解属性，能够从根本上解决农业土壤中“白色污染”的问题。
本发明提供了一种完全可生物降解耐用型农业地膜，包括：
农业地膜基材；
复合在所述农业地膜基材上下两面的水性涂布层；
所述农业地膜基材由包括以下组分的原料制备而成：
聚丙交酯5～15重量份；
聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯40～60重量份；
相容剂1～3重量份；
填料7～53重量份；
所述水性涂布层由水性涂布乳液制备而成；所述水性涂布乳液由包括以下组分的原料制备而成：
水60～75重量份；
甲基丙烯酸甲酯2～3重量份；
甲基丙烯酸丁酯1～5重量份；
丙烯酰胺1～3重量份；
乳化剂0.2～0.5重量份；
引发剂0.1～0.2重量份；
pH调节剂13～33重量份；
杀菌剂0.1～0.2重量份。
优选的，所述农业地膜基材的厚度为0.015mm～0.04mm；所述水性涂布层的厚度为0.0005mm～0.005mm。
优选的，所述相容剂选自改性淀粉和/或超支化淀粉；所述填料选自纳米蒙脱土、纳米碳酸钙和纳米二氧化硅的一种或多种。
优选的，所述乳化剂选自十二烷基硫酸钠、硬质酸钠和月桂酸钠的一种或多种；所述引发剂选自过硫酸钾和/或过硫酸铵；所述pH调节剂选自氨水和/或碳酸氢钠。
优选的，所述杀菌剂为异噻唑啉酮类杀菌剂。
本发明还提供了一种上述技术方案所述的完全可生物降解耐用型农业地膜的制备方法，包括以下步骤：
a)将聚丙交酯、聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯、相容剂和填料混合均匀后，加入造粒机中依次进行熔融混炼、挤出、冷却和切粒，得到可生物降解塑料；然后将所述可生物降解塑料流延挤出，得到农业地膜基材；
b)将水、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酰胺、乳化剂和引发剂在搅拌条件下进行反应，反应结束后加入pH调节剂和杀菌剂混合均匀后降温，得到水性涂布乳液；
c)在步骤a)得到的农业地膜基材上下两面涂布步骤b)得到的水性涂布乳液，干燥后形成水性涂布层，得到完全可生物降解耐用型农业地膜。
优选的，步骤a)中所述熔融混炼的加工温度为160℃～190℃，螺杆转速为150rpm～180rpm。
优选的，步骤a)中所述流延挤出采用挤出机进行；挤出机的螺杆长径比为1：40以上，螺杆转速低于650r/min。
优选的，步骤b)中所述在搅拌条件下进行反应的过程具体为：
在搅拌条件下，在高温反应釜中加入水和不超过50wt％的甲基丙烯酸甲酯、乳化剂、引发剂，待升温至65℃～75℃停止加热，保温1h～3h；继续加热至80℃～85℃，开始滴加剩余的甲基丙烯酸甲酯、乳化剂、引发剂，以及甲基丙烯酸丁酯和丙烯酰胺，滴加时间控制为5h～7h，滴加完毕后继续反应1h～3h，整个过程保持搅拌条件不变。
优选的，步骤b)中所述搅拌条件的搅拌速率为300r/min～500r/min。
本发明提供了一种完全可生物降解耐用型农业地膜，包括：农业地膜基材；复合在所述农业地膜基材上下两面的水性涂布层；所述农业地膜基材由包括以下组分的原料制备而成：聚丙交酯5～15重量份；聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯40～60重量份；相容剂1～3重量份；填料7～53重量份；所述水性涂布层由水性涂布乳液制备而成；所述水性涂布乳液由包括以下组分的原料制备而成：水60～75重量份；甲基丙烯酸甲酯2～3重量份；甲基丙烯酸丁酯1～5重量份；丙烯酰胺1～3重量份；乳化剂0.2～0.5重量份；引发剂0.1～0.2重量份；pH调节剂13～33重量份；杀菌剂0.1～0.2重量份。与现有技术相比，本发明提供的完全可生物降解耐用型农业地膜在光照、高温、高湿度下具有较高的耐用性和稳定性，并且对水蒸气等的阻隔能力强，从而能够起到保水、保墒的作用；同时，由于材料自身的可降解属性，能够从根本上解决农业土壤中“白色污染”的问题。
另外，本发明提供的制备方法工艺简单，条件温和、易控，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种完全可生物降解耐用型农业地膜，包括：
农业地膜基材；
复合在所述农业地膜基材上下两面的水性涂布层；
所述农业地膜基材由包括以下组分的原料制备而成：
聚丙交酯5～15重量份；
聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯40～60重量份；
相容剂1～3重量份；
填料7～53重量份；
所述水性涂布层由水性涂布乳液制备而成；所述水性涂布乳液由包括以下组分的原料制备而成：
水60～75重量份；
甲基丙烯酸甲酯2～3重量份；
甲基丙烯酸丁酯1～5重量份；
丙烯酰胺1～3重量份；
乳化剂0.2～0.5重量份；
引发剂0.1～0.2重量份；
pH调节剂13～33重量份；
杀菌剂0.1～0.2重量份。
在本发明中，所述完全可生物降解耐用型农业地膜包括农业地膜基材和复合在所述农业地膜基材上下两面的水性涂布层，优选由农业地膜基材和复合在所述农业地膜基材上下两面的水性涂布层组成；其中，所述农业地膜基材的厚度优选为0.015mm～0.04mm，更优选为0.02mm～0.03mm；所述水性涂布层的厚度优选为0.0005mm～0.005mm，更优选为0.001mm～0.002mm。本发明提供的完全可生物降解耐用型农业地膜，具有长降解周期，环保耐用，保水保墒等优势，可用于传统农业地膜的完全替代。
在本发明中，所述农业地膜基材由包括以下组分的原料制备而成：
聚丙交酯(PLA)5～15重量份；
聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯(PBAT)40～60重量份；
相容剂1～3重量份；
填料7～53重量份；
优选由以下组分的原料制备而成：
聚丙交酯10重量份；
聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯50重量份；
相容剂1～3重量份；
填料37～39重量份。
本发明采用可完全生物降解的PBAT为主要原料，制备得到的农业地膜基材具有可降解属性，为全生物降解薄膜；所述PBAT的分子量优选在20万以上，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。
在本发明中，所述聚丙交酯优选为左旋PLA，采用本领域技术人员熟知的牌号为4032D、2002D、2003D、3001D和3052D的市售商品均可。
在本发明中，所述相容剂优选选自改性淀粉和/或超支化淀粉，更优选为超支化淀粉；所述填料优选选自纳米蒙脱土、纳米碳酸钙和纳米二氧化硅的一种或多种，更优选为纳米碳酸钙。本发明对上述相容剂和填料的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。
在本发明中，所述水性涂布层由水性涂布乳液制备而成；所述水性涂布乳液由包括以下组分的原料制备而成：
水60～75重量份；
甲基丙烯酸甲酯2～3重量份；
甲基丙烯酸丁酯1～5重量份；
丙烯酰胺1～3重量份；
乳化剂0.2～0.5重量份；
引发剂0.1～0.2重量份；
pH调节剂13～33重量份；
杀菌剂0.1～0.2重量份；
优选由以下组分的原料制备而成：
水65重量份；
甲基丙烯酸甲酯3重量份；
甲基丙烯酸丁酯2重量份；
丙烯酰胺1～3重量份；
乳化剂0.5重量份；
引发剂0.2重量份；
pH调节剂26.1～28.1重量份；
杀菌剂0.2重量份。
在本发明中，所述水优选为软水，本发明对此没有特殊限制；所述甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酰胺采用本领域技术人员熟知的市售单体即可。
在本发明中，所述乳化剂优选选自十二烷基硫酸钠、硬质酸钠和月桂酸钠的一种或多种，更优选为十二烷基硫酸钠；所述引发剂优选选自过硫酸钾和/或过硫酸铵，更优选为过硫酸铵；所述pH调节剂优选选自氨水和/或碳酸氢钠，更优选为碳酸氢钠，pH调节剂可以改善高聚物水性乳液的分子量均一性和稳定性，提高其覆膜能力；所述杀菌剂优选为异噻唑啉酮类杀菌剂(卡松)，卡松类杀菌剂可以防止乳液变质，对提高乳液保质期有着重要作用。本发明对上述乳化剂、引发剂、pH调节剂和杀菌剂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。
本发明提供的完全可生物降解耐用型农业地膜中，所述农业地膜基材采用可完全生物降解的PBAT(聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯)材料和填料等的共混物，同时，在该基材上进行双面涂布以制备耐用性可完全生物降解的农用地膜，对土地起到保温、保墒、保湿的作用。本发明可以彻底解决农业地膜的“白色污染”问题，同时通过涂布改性技术，地膜产品更加坚固耐用，更加满足了农业实际生产要求。
本发明还提供了一种上述技术方案所述的完全可生物降解耐用型农业地膜的制备方法，包括以下步骤：
a)将聚丙交酯、聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯、相容剂和填料混合均匀后，加入造粒机中依次进行熔融混炼、挤出、冷却和切粒，得到可生物降解塑料；然后将所述可生物降解塑料流延挤出，得到农业地膜基材；
b)将水、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酰胺、乳化剂和引发剂在搅拌条件下进行反应，反应结束后加入pH调节剂和杀菌剂混合均匀后降温，得到水性涂布乳液；
c)在步骤a)得到的农业地膜基材上下两面涂布步骤b)得到的水性涂布乳液，干燥后形成水性涂布层，得到完全可生物降解耐用型农业地膜。
本发明首先将聚丙交酯、聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯、相容剂和填料混合均匀后，加入造粒机中依次进行熔融混炼、挤出、冷却和切粒，得到可生物降解塑料；然后将所述可生物降解塑料流延挤出，得到农业地膜基材。
在本发明中，所述聚丙交酯、聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯、相容剂和填料与上述技术方案中的相同，在此不再赘述。
在本发明中，所述混合均匀的过程在本领域技术人员熟知的搅拌机内进行，通过搅拌实现各原料混合均匀，得到混合物。
在本发明中，所述熔融混炼的加工温度优选为160℃～190℃，更优选为170℃～180℃；所述熔融混炼的螺杆转速优选为150rpm～180rpm，更优选为160rpm～170rpm。
在本发明中，所述冷却的方式为水冷，对挤出后的熔融条料进行冷却。
在本发明中，所述切粒后得到可生物降解塑料的规格优选为：
Figure BDA0003241333870000071
长度为2mm～5mm的圆柱形颗粒，更优选为：
Figure BDA0003241333870000072
长度为3mm～4mm的圆柱形颗粒。
在本发明中，所述流延挤出优选采用挤出机进行；挤出机的螺杆长径比优选为1：40以上，更优选为1：50；挤出机的螺杆转速优选低于650r/min，更优选为600r/min。
之后，本发明将水、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酰胺、乳化剂和引发剂在搅拌条件下进行反应，反应结束后加入pH调节剂和杀菌剂混合均匀后降温，得到水性涂布乳液。
在本发明中，所述水、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酰胺、乳化剂和引发剂与上述技术方案中的相同，在此不再赘述。
在本发明中，所述在搅拌条件下进行反应的过程优选具体为：
在搅拌条件下，在高温反应釜中加入水和不超过50wt％的甲基丙烯酸甲酯、乳化剂、引发剂，待升温至65℃～75℃停止加热，保温1h～3h；继续加热至80℃～85℃，开始滴加剩余的甲基丙烯酸甲酯、乳化剂、引发剂，以及甲基丙烯酸丁酯和丙烯酰胺，滴加时间控制为5h～7h，滴加完毕后继续反应1h～3h，整个过程保持搅拌条件不变；
更优选为：
在搅拌条件下，在高温反应釜中加入全部的水和1/3的甲基丙烯酸甲酯、40wt％的乳化剂、50wt％的引发剂，待升温至70℃停止加热，保温2h；继续加热至80℃，开始滴加剩余2/3的甲基丙烯酸甲酯、60wt％的乳化剂、50wt％的引发剂，以及全部的甲基丙烯酸丁酯和丙烯酰胺，滴加时间控制为6h，滴加完毕后继续反应2h，整个过程保持搅拌条件不变。
在本发明中，所述搅拌条件的搅拌速率优选为300r/min～500r/min，更优选为400r/min；同时，后续加入pH调节剂和杀菌剂混合均匀的过程，搅拌速率保持不变。
在本发明中，所述降温的过程优选为让高温反应釜缓慢降温至室温即可。
得到的水性涂布乳液储存时低温、避光。
最后，本发明在步骤a)得到的农业地膜基材上下两面涂布步骤b)得到的水性涂布乳液，干燥后形成水性涂布层，得到完全可生物降解耐用型农业地膜。
本发明提供的制备方法工艺简单，条件温和、易控，具有广阔的应用前景。
本发明提供了一种完全可生物降解耐用型农业地膜，包括：农业地膜基材；复合在所述农业地膜基材上下两面的水性涂布层；所述农业地膜基材由包括以下组分的原料制备而成：聚丙交酯5～15重量份；聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯40～60重量份；相容剂1～3重量份；填料7～53重量份；所述水性涂布层由水性涂布乳液制备而成；所述水性涂布乳液由包括以下组分的原料制备而成：水60～75重量份；甲基丙烯酸甲酯2～3重量份；甲基丙烯酸丁酯1～5重量份；丙烯酰胺1～3重量份；乳化剂0.2～0.5重量份；引发剂0.1～0.2重量份；pH调节剂13～33重量份；杀菌剂0.1～0.2重量份。与现有技术相比，本发明提供的完全可生物降解耐用型农业地膜在光照、高温、高湿度下具有较高的耐用性和稳定性，并且对水蒸气等的阻隔能力强，从而能够起到保水、保墒的作用；同时，由于材料自身的可降解属性，能够从根本上解决农业土壤中“白色污染”的问题。
另外，本发明提供的制备方法工艺简单，条件温和、易控，具有广阔的应用前景。
为了进一步说明本发明，下面通过以下实施例进行详细说明。本发明以下实施例所用的原料均为市售；其中，相容剂为超支化淀粉；乳化剂为十二烷基硫酸钠；引发剂为过硫酸铵。
实施例
(1)制备农业地膜基材：
按照原材料重量比组成：10份聚丙交酯(PLA)、50份聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯(PBAT)、3份相容剂、37份纳米碳酸钙，将上述各原料加入到搅拌机内，搅拌均匀；再将混合物放入造粒机中进行熔融混炼，加工温度为170℃～180℃，螺杆转速为160rpm～170rpm，挤出后采用水冷方式冷却挤出的熔融条料，再经切粒，制得可生物降解塑料；所述可生物降解塑料的规格为：粒度为
Figure BDA0003241333870000091
长度为3mm～4mm的圆柱形颗粒。
最后将制得的可生物降解塑料加入挤出机内，采用流延挤出的方式挤出，挤出机的螺杆长径比为1：50，螺杆转速为600r/min，制得全生物降解薄膜，其厚度为0.023mm，即农业地膜基材。
(2)制备水性涂布乳液：
按照原材料重量比组成：65份水、3份甲基丙烯酸甲酯、2份甲基丙烯酸丁酯、3份丙烯酰胺、0.5份乳化剂、0.2份引发剂、26.1份碳酸氢钠、0.2份异噻唑啉酮，在高温反应釜中依次加入65份水、1份甲基丙烯酸甲酯、0.2份乳化剂、0.1份引发剂，待升温至70℃停止加热，保温2h，搅拌速率为400r/min；继续加热至80℃，开始滴加剩余的2份甲基丙烯酸甲酯、2份甲基丙烯酸丁酯、3份丙烯酰胺、0.3份乳化剂、0.1份引发剂，滴加时间控制为6h，滴加完毕后继续反应2h，搅拌速率保持不变；反应结束后，加入26.1份碳酸氢钠、0.2份异噻唑啉酮，搅拌速率保持不变，同时让高温反应釜缓慢降温至室温，出料，得到水性涂布乳液。
(3)采用双面涂布的方式，在步骤(1)制备的农业地膜基材上下两面涂布步骤(2)制备的水性涂布乳液，涂布厚度均为0.001mm，干燥后得到完全可生物降解耐用型农业地膜。
对比例
传统地膜采用阿尔发塑业(山东)有限公司PE白膜。
对本发明实施例提供的完全可生物降解耐用型农业地膜、农业地膜基材及对比例提供的传统地膜，按照GB 13735-2017聚乙烯吹塑农用地面覆盖薄膜进行各项性能比较，结果参见表1所示。
表1本发明实施例提供的完全可生物降解耐用型农业地膜、农业地膜基材及对比例提供的传统地膜的性能比较数据
项目 传统地膜 未涂布地膜 本发明降解地膜
厚度(mm) 0.03 0.023 0.025
覆盖使用时间(d) >180 35 183
拉伸负荷(N) 4 5.5 6
断裂伸长率(％) 335 580 570
可降解性 不可降解 100％生物降解 100％生物降解
由表1可知，本发明提供的完全可生物降解耐用型农业地膜，通过水性乳液涂布技术提高了薄膜在光照、高温、高湿度下的耐用性和稳定性，同时提高可降解薄膜对水蒸气等的阻隔能力，起到保水、保墒的目的；同时，材料自身的可降解属性，也可以从根本上解决农业土壤中“白色污染”的问题。
所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种完全可生物降解耐用型农业地膜，包括：
农业地膜基材；
复合在所述农业地膜基材上下两面的水性涂布层；
所述农业地膜基材由包括以下组分的原料制备而成：
聚丙交酯5～15重量份；
聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯40～60重量份；
相容剂1～3重量份；
填料7～53重量份；
所述水性涂布层由水性涂布乳液制备而成；所述水性涂布乳液由包括以下组分的原料制备而成：
水60～75重量份；
甲基丙烯酸甲酯2～3重量份；
甲基丙烯酸丁酯1～5重量份；
丙烯酰胺1～3重量份；
乳化剂0.2～0.5重量份；
引发剂0.1～0.2重量份；
pH调节剂13～33重量份；
杀菌剂0.1～0.2重量份。
2.根据权利要求1所述的完全可生物降解耐用型农业地膜，其特征在于，所述农业地膜基材的厚度为0.015mm～0.04mm；所述水性涂布层的厚度为0.0005mm～0.005mm。
3.根据权利要求1所述的完全可生物降解耐用型农业地膜，其特征在于，所述相容剂选自改性淀粉和/或超支化淀粉；所述填料选自纳米蒙脱土、纳米碳酸钙和纳米二氧化硅的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的完全可生物降解耐用型农业地膜，其特征在于，所述乳化剂选自十二烷基硫酸钠、硬质酸钠和月桂酸钠的一种或多种；所述引发剂选自过硫酸钾和/或过硫酸铵；所述pH调节剂选自氨水和/或碳酸氢钠。
5.根据权利要求1所述的完全可生物降解耐用型农业地膜，其特征在于，所述杀菌剂为异噻唑啉酮类杀菌剂。
6.一种权利要求1～5任一项所述的完全可生物降解耐用型农业地膜的制备方法，包括以下步骤：
a)将聚丙交酯、聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯、相容剂和填料混合均匀后，加入造粒机中依次进行熔融混炼、挤出、冷却和切粒，得到可生物降解塑料；然后将所述可生物降解塑料流延挤出，得到农业地膜基材；
b)将水、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酰胺、乳化剂和引发剂在搅拌条件下进行反应，反应结束后加入pH调节剂和杀菌剂混合均匀后降温，得到水性涂布乳液；
c)在步骤a)得到的农业地膜基材上下两面涂布步骤b)得到的水性涂布乳液，干燥后形成水性涂布层，得到完全可生物降解耐用型农业地膜。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中所述熔融混炼的加工温度为160℃～190℃，螺杆转速为150rpm～180rpm。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中所述流延挤出采用挤出机进行；挤出机的螺杆长径比为1：40以上，螺杆转速低于650r/min。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤b)中所述在搅拌条件下进行反应的过程具体为：
在搅拌条件下，在高温反应釜中加入水和不超过50wt％的甲基丙烯酸甲酯、乳化剂、引发剂，待升温至65℃～75℃停止加热，保温1h～3h；继续加热至80℃～85℃，开始滴加剩余的甲基丙烯酸甲酯、乳化剂、引发剂，以及甲基丙烯酸丁酯和丙烯酰胺，滴加时间控制为5h～7h，滴加完毕后继续反应1h～3h，整个过程保持搅拌条件不变。
10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤b)中所述搅拌条件的搅拌速率为300r/min～500r/min。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115119672A (zh) * 2022-02-22 2022-09-30 南京林业大学 一种防虫换气地膜及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018028513A1 (zh) * 2016-08-12 2018-02-15 金发科技股份有限公司 可生物降解聚酯薄膜及其制备方法
CN109337023A (zh) * 2018-09-26 2019-02-15 上海乘鹰新材料有限公司 一种pvdc复合膜底涂用乳液及其合成方法
CN109929228A (zh) * 2019-04-17 2019-06-25 谷水英 绿色可生物降解的塑料薄膜及其加工工艺

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018028513A1 (zh) * 2016-08-12 2018-02-15 金发科技股份有限公司 可生物降解聚酯薄膜及其制备方法
CN109337023A (zh) * 2018-09-26 2019-02-15 上海乘鹰新材料有限公司 一种pvdc复合膜底涂用乳液及其合成方法
CN109929228A (zh) * 2019-04-17 2019-06-25 谷水英 绿色可生物降解的塑料薄膜及其加工工艺

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115119672A (zh) * 2022-02-22 2022-09-30 南京林业大学 一种防虫换气地膜及其制备方法

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