CN114474641A - 一种薄膜生产装置及采用其生产的生物降解地膜 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种薄膜生产装置、生物降解地膜的制备方法以及采用所述方法制备的生物降解地膜。所述薄膜生产装置包括挤出机、口模和设置于口模上方的限定装置，所述限定装置包括具有上开口和下开口的筒体，所述筒体的直径沿下开口至上开口方向依次增加。本发明通过在膜泡外加装限定装置的方式，调节膜泡逐步吹胀，直至完全定型，保证生物降解聚酯完全结晶(或基本完全结晶)后仍存在一定的吹胀作用，从而起到提高牵伸方向抗撕裂强度的效果，很好地解决了现有技术中生物降解地膜的牵伸方向抗撕裂强度偏低的问题，可用于生物降解地膜的工业化生产中。

Description

一种薄膜生产装置及采用其生产的生物降解地膜
技术领域
本发明涉及一种薄膜生产装置及采用所述装置生产的生物降解地膜。
背景技术
地膜作为农业生产中重要的生产资料，具有提高土壤温度、防止水分蒸发、提高肥效、防治杂草等作用，能有效提高农业生产力。在我国得到了广泛的应用，据统计我国地膜使用量从1982年0.6万吨上升到2014年144万吨，覆盖面积已超过1800万公顷，应用作物种类也从经济作物逐渐发展到主要粮食作物，如玉米、小麦、水稻等，未来地膜应用仍有很大的上升用空间。然而随着地膜覆盖技术普及和应用，也带来了严重的地膜残留污染问题，调查显示多年覆膜农田的平均残膜量在71.9-259.1kg/hm2，残留的地膜将会阻碍土壤水分的渗透，降低土壤通透性；并可能阻碍根系伸展，影响作物生长，引起作物减产等问题，成为农业生产中的“白色污染”。
开发生物可降解地膜是解决“白色污染”、保护土壤、减轻农民工作量的重要技术，为此国内外投入了大量的精力进行生物降解地膜的开发。然而目前已报道的降解地膜大多是以聚乙烯加上光敏剂、淀粉或碳酸钙等制备而成，这种地膜在一定的时期内可以崩解成小碎片，但地膜中的聚乙烯并未降解，仍会对土壤造成严重污染。在完全生物降解方面，目前国内已有金发科技、鑫富药业等企业采用脂肪族共聚酯聚己二酸-丁二酸丁二醇酯(PBSA)、聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)等开展了生物降解地膜实验。国外主要有如德国BASF的由PBAT和聚乳酸(PLA)组成的
Figure BDA0002740431230000011
系列生物降解地膜在德、意、日得到较好的应用，并于2012年进入中国市场，以及法国利马格兰集团的Biolice可降解地膜，主要成分为PBAT/淀粉。
生物降解聚酯是现阶段生物降解地膜的主要基体树脂，其具有良好的力学性能和生物降解性，但同时伴随着结晶速率慢的缺点，导致以生物降解聚酯作为主要成分的生物降解地膜的抗撕裂强度偏低。生物降解地膜的使用环境复杂多样，难免会在膜表面造成割伤、划伤、穿刺、破洞等缺陷，若抗撕裂强度较低，则缺陷会迅速扩展，影响地膜使用效果，因此必须设法提高生物降解地膜的抗撕裂强度。
发明内容
本发明主要解决的技术问题之一是现有技术中生物降解聚酯普遍存在结晶速率慢的缺点，导致以生物降解聚酯作为主要成分的生物降解地膜在吹制过程中存在膜泡定型后抗撕裂强度偏低的问题。为此，本发明提供一种薄膜生产装置，所述装置通过在挤出的膜泡外加装限定装置的方式，调节膜泡逐步吹胀，直至完全定型，保证生物降解聚酯完全结晶(或基本完全结晶)后仍存在一定的吹胀作用，从而起到提高牵伸方向抗撕裂强度的效果，很好地解决了现有技术问题。
本发明主要解决的技术问题之二是提供一种与解决技术问题之一相对应的持续吹胀的高抗撕裂生物降解地膜的制备方法。
本发明主要解决的技术问题之三是提供一种与解决技术问题之一相对应的持续吹胀的高抗撕裂生物降解地膜。
为了解决以上技术问题，本发明的第一方面提供了一种薄膜生产装置，所述薄膜生产装置包括挤出机、口模和设置于口模上方的限定装置，所述限定装置包括具有上开口和下开口的筒体，所述筒体的直径沿下开口至上开口方向依次增加。
本发明中所述“筒体”指的为广义上的筒体结构，其可以为圆筒、方筒或其他形状不规则的筒体。
本发明中所述的限定装置用于在薄膜生产中限定膜泡的吹胀程度，使所述膜泡能够逐步吹胀。
根据本发明的一些实施方式，所述“设置于口模上方的限定装置”指的是所述口模的中轴线与所述限定装置的中轴线重合，即所述限定装置位于所述口模的正上方。
根据本发明的一些实施方式，相比于上开口，所述下开口更靠近于所述口模。
根据本发明的一些实施方式，所述下开口与口模之间的垂直距离为口模直径的0-1.5倍，例如0.1倍、0.2倍、0.3倍、0.4倍、0.5倍、0.6倍、0.7倍、0.8倍、0.9倍、1.1倍、1.2倍、1.3倍、1.4倍、1.5倍以及它们之间的任意值。
根据本发明的一些实施方式，所述下开口与口模之间的垂直距离为口模直径的0-1倍。
本发明中将所述下开口与口模之间的垂直距离设置在上述范围内，可以更大程度地有效发挥限定装置的效果。若限定装置下开口离口模平面较远，则可能发生膜泡从两者的缝隙处鼓出，导致吹膜不稳定。而若限定装置的下开口低于口模平面，则造成低于口模平面部分的限定装置未发挥限定作用。
在本发明的一些优选实施方式中，所述限定装置的下开口与口模平面平行安装，即所述下开口与口模之间的垂直距离为口模直径的0倍，以此更大程度地有效发挥限定装置的效果。
根据本发明的一些实施方式，所述上开口的直径大于或等于口模直径与吹胀比的乘积。
根据本发明的一些实施方式，拟生产薄膜的幅宽(口模直径与吹胀比的乘积)决定了上开口的直径下限，即上开口的直径的最小值应该大于或等于生产薄膜的幅宽，较小的上开口直径在生产大幅宽薄膜的产品时会导致膜泡出了限定装置后继续被吹胀，导致吹膜不稳定。
根据本发明的一些实施方式，上开口的直径的最大值并没有特殊限定，较大的上开口直径可以用于生产小幅宽的薄膜产品，但从实际操作以及经济角度考虑，优选所述上开口的直径为口模直径的2倍及以上。
根据本发明的一些实施方式，所述上开口的直径为口模直径的2.5倍及以上，例如为口模直径的5倍、10倍或20倍。
根据本发明的一些实施方式，所述下开口的直径为口模直径的1.01-2倍，例如1.05倍、1.10倍、1.15倍、1.20倍、1.25倍、1.30倍、1.35倍、1.40倍、1.45倍、1.55倍、1.6倍、1.7倍、1.8倍、1.9倍以及它们之间的任意值。
根据本发明的一些实施方式，所述下开口的直径为口模直径的1.05-1.5倍。
在本发明的一些实施方式中，由于吹膜设备的特点，本发明中的限定装置的下开口难以完全跟口模平行，而需稍留间隙，从而使得限定装置的下开口直径需要比口模略大，以防止膜泡在下开口处有较大的摩擦。
根据本发明的一些实施方式，所述上开口和下开口之间的垂直距离为上开口的直径的2倍及以上。
根据本发明的一些实施方式，所述上开口和下开口之间的垂直距离为上开口的直径的2-50倍，例如3倍、4倍、5倍、7倍、9倍、11倍、13倍、15倍、17倍、19倍、25倍、30倍、35倍、40倍、45倍以及它们之间的任意值。
根据本发明的一些实施方式，所述上开口和下开口之间的垂直距离为上开口的直径的2-20倍。
本发明中，若上开口和下开口之间的垂直距离过小，即限定装置过于扁平，可能导致膜泡由于牵引拉伸力的存在而较快地脱离限定装置，难以持续受限定装置的限制，极端情况下，膜泡可能完全不受限定装置的限制。而上开口和下开口之间的垂直距离较大时，即限定装置较为细长，则可以较好地发挥其对膜泡的限制作用，但从实际操作以及经济角度考虑一般最大不超过50倍。
本发明中采用上述由下开口至上开口方向直径依次增加的筒体结构，可以使吹膜过程更为稳定，同时通过控制上开口和下开口的直径以及上开口和下开口之间的垂直距离，可以尽可能地将膜泡受限取向，从而使薄膜性能(尤其是垂直于拉伸方向地性能)得到提升。
根据本发明的一些实施方式，所述限定装置内还设置有风力模块，所述风力模块用于持续送风，以保证生物降解地膜不与限定装置内壁粘连。
本发明的发明人在研究中发现，生物降解聚酯由于结晶速率慢的缺点，导致以生物降解聚酯作为主要成分的生物降解地膜在吹制过程中存在膜泡定型后，吹胀方向的力消失而牵伸方向的力保持作用的情况下，生物降解聚酯分子链继续运动重排结晶，分子量之间的缠结减少，相互作用减弱，从而导致对应生物降解地膜的牵伸方向抗撕裂强度偏低。而由于牵伸方向的力一直存在，因此垂直牵伸方向的抗撕裂强度较大，主要需要提高沿牵伸方向的抗撕裂强度。本发明通过在膜泡外加装限定装置的方式，调节膜泡逐步吹胀，直至完全定型，保证生物降解聚酯完全结晶(或基本完全结晶)后仍存在一定的吹胀作用，从而起到提高牵伸方向抗撕裂强度的效果，很好地解决了现有技术问题。
本发明的第二方面提供了一种生物降解地膜的制备方法，所述方法采用第一方面所述的装置，包括以下步骤：
S1，提供生物降解地膜母料；
S2，将S1中的生物降解地膜母料加入挤出机中经过混合、熔融、挤至口模并从口模挤出，得到膜泡；
S3，通过限定装置使膜泡逐步吹胀后，冷却、定型得到所述生物降解地膜。
根据本发明的一些实施方式，S1中，所述提供生物降解地膜母料包括：将脂肪族芳香族共聚酯以及任选的聚乳酸、聚甲基乙撑碳酸酯、聚己内酯、相容剂、扩链剂、耐水解剂、紫外线吸收剂和其他助剂加入双螺杆挤出机中经过混合、熔融、反应和挤出，得到所述生物降解地膜母料。
根据本发明的一些实施方式，所述生物降解地膜为单层或多层，当制备的生物降解地膜为多层时，S1中相应的提供各层地膜所对应的母料。
根据本发明的一些实施方式，以所述脂肪族芳香族共聚酯为1000重量份数计，所述聚乳酸为0-100份，例如10份、15份、20份、25份、30份、35份、40份、45份、55份、60份、70份、80份、90份以及它们之间的任意值。
根据本发明的一些实施方式，以所述脂肪族芳香族共聚酯为1000重量份数计，所述聚乳酸为5-50份。
根据本发明的一些实施方式，以所述脂肪族芳香族共聚酯为1000重量份数计，所述聚甲基乙撑碳酸酯为0-100份，例如10份、15份、20份、25份、30份、35份、40份、45份、55份、60份、70份、80份、90份以及它们之间的任意值。
根据本发明的一些实施方式，以所述脂肪族芳香族共聚酯为1000重量份数计，所述聚甲基乙撑碳酸酯为5-50份。
根据本发明的一些实施方式，以所述脂肪族芳香族共聚酯为1000重量份数计，所述聚己内酯为0-100份，例如10份、15份、20份、25份、30份、35份、40份、45份、55份、60份、70份、80份、90份以及它们之间的任意值。
根据本发明的一些实施方式，以所述脂肪族芳香族共聚酯为1000重量份数计，所述聚己内酯为5-50份。
根据本发明的一些实施方式，以所述脂肪族芳香族共聚酯为1000重量份数计，所述相容剂为0-100份，例如10份、15份、20份、25份、30份、35份、40份、45份、55份、60份、70份、80份、90份以及它们之间的任意值。
根据本发明的一些实施方式，以所述脂肪族芳香族共聚酯为1000重量份数计，所述相容剂为5-50份。
根据本发明的一些实施方式，以所述脂肪族芳香族共聚酯为1000重量份数计，所述扩链剂为0-20份，例如1份、2份、4份、5份、6份、8份、9份、12份、14份、16份、18份以及它们之间的任意值。
根据本发明的一些实施方式，以所述脂肪族芳香族共聚酯为1000重量份数计，所述扩链剂为3-10份。
根据本发明的一些实施方式，以所述脂肪族芳香族共聚酯为1000重量份数计，所述耐水解剂为0-100份，例如10份、15份、20份、25份、30份、35份、40份、45份、55份、60份、70份、80份、90份以及它们之间的任意值。
根据本发明的一些实施方式，以所述脂肪族芳香族共聚酯为1000重量份数计，所述耐水解剂为5-50份。
根据本发明的一些实施方式，以所述脂肪族芳香族共聚酯为1000重量份数计，所述紫外线吸收剂为0-50份，例如5份、15份、20份、25份、35份、40份、45份以及它们之间的任意值。
根据本发明的一些实施方式，以所述脂肪族芳香族共聚酯为1000重量份数计，所述紫外线吸收剂为3-20份。
根据本发明的一些实施方式，以所述脂肪族芳香族共聚酯为1000重量份数计，所述其他助剂为0-50份，例如5份、15份、20份、25份、35份、40份、45份以及它们之间的任意值。
根据本发明的一些实施方式，以所述脂肪族芳香族共聚酯为1000重量份数计，所述其他助剂为10-30份。
根据本发明的一些实施方式，所述脂肪族芳香族共聚酯选自包含脂肪族二酸或脂肪族二酸衍生物链段、芳香族二酸或芳香族二酸衍生物链段与至少一种脂肪族二醇链段的共聚酯中的一种或多种。
根据本发明的一些实施方式，所述脂肪族芳香族共聚酯中脂肪族二酸占总二酸的摩尔分数为40％-70％，优选为50-65％。
根据本发明的一些实施方式，所述脂肪族芳香族共聚酯选自聚丁二酸共对苯二甲酸丁二醇酯和/或聚己二酸共对苯二甲酸丁二醇酯。
根据本发明的一些实施方式，所述聚乳酸选自薄膜级聚乳酸，优选所述聚乳酸的熔融指数为0.5g/10min-10g/10min，更优选为0.5g/10min-5g/10min。
根据本发明的一些实施方式，所述聚甲基乙撑碳酸酯选自薄膜级聚甲基乙撑碳酸酯，优选所述聚甲基乙撑碳酸酯的熔融指数为0.5g/10min-10g/10min，更优选为0.5g/10min-5g/10min。
根据本发明的一些实施方式，所述聚己内酯选自薄膜级聚己内酯，优选所述聚己内酯的熔融指数为0.5g/10min-10g/10min，更优选为0.5g/10min-5g/10min。
根据本发明的一些实施方式，所述相容剂选自马来酸酐类化合物、丙烯酸酯类化合物、硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂中的一种或多种。
根据本发明的一些实施方式，所述相容剂选自包括马来酸酐或丙烯酸酯的聚合物中的一种或多种。
根据本发明的一些实施方式，所述相容剂选自乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐三元共聚物和/或乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯。
根据本发明的一些实施方式，所述扩链剂选自能够与羟基或羧基发生反应的多官能团化合物或聚合物中的一种或多种。
根据本发明的一些实施方式，所述扩链剂选自多官能团的异氰酸酯和多官能团的环氧化合物或聚合物中的一种或多种。
根据本发明的一些实施方式，所述扩链剂选自德国BASF公司生产Joncryl系列大分子环氧扩链剂、甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和赖氨酸二异氰酸酯中的一种或多种。
根据本发明的一些实施方式，所述耐水解剂选自碳二亚胺类耐水解剂中的一种或多种。
根据本发明的一些实施方式，所述紫外线吸收剂选自二氧化钛、炭黑、UV327和UV326中的一种或多种。
根据本发明的一些实施方式，所述其他助剂包括开口剂、润滑剂、抗氧剂、成核剂和着色剂中的一种或多种。
根据本发明的一些实施方式，所述开口剂为能增加表面粗糙度或/和降低表面能的助剂，包括无机开口剂和有机开口剂，优选的所述无机开口剂选自碳酸钙、滑石粉、氧化钙、二氧化钛、氧化铝、氧化镁、氮化硼、氧化硅、炭黑、云母和白垩粉中的一种或多种，和/或所述有机开口剂选自油酸酰胺和芥酸酰胺中的一种或多种。
根据本发明的一些实施方式，所述润滑剂选自硅酮类润滑剂、硬脂酸酯类润滑剂、硬脂酸盐类润滑剂、聚乙烯蜡类润滑剂和酰胺类润滑剂中的一种或多种。
根据本发明的一些实施方式，所述抗氧剂选自1010、1076和B900中的一种或多种。
根据本发明的一些实施方式，所述成核剂选自滑石粉、钛白粉、高岭土、二氧化硅、氮化硼、水滑石、碳酸盐、碳酸氢盐和硬脂酸盐中的一种或多种。
根据本发明的一些实施方式，所述着色剂选自有机颜料和/或无机颜料。
在本发明的一些优选实施方式中，所述方法采用第一方面所述的装置，包括以下具体步骤：
将所需量的生物降解脂肪族芳香族共聚酯和任选的聚乳酸、聚甲基乙撑碳酸酯、聚己内酯、相容剂、扩链剂、耐水解剂、紫外线吸收剂和其他助剂加入双螺杆挤出机中，经混合、熔融、反应、挤出，得到生物降解地膜母料(多层地膜需制备多种母料)；将上述生物降解地膜母料经单螺杆挤出机混合、熔融、挤至单层口模(或多层口模的不同层)，并从口模挤出、通过限定装置调节膜泡逐步吹胀、冷却，直至完全定型，得到所述的持续吹胀的高抗撕裂生物降解地膜。
根据本发明的一些实施方式，所述双螺杆挤出机的转速为100至500rpm；挤出温度为130℃至250℃。
根据本发明的一些实施方式，所述单螺杆挤出吹膜机的转速为30至200rpm；挤出温度为130℃至250℃。
根据本发明的一些实施方式，所述定型后膜泡直径与单螺杆口模直径的比例(吹胀比)优选为3：1-6：1。
本发明的第三方面提供了一种根据第二所述的方法制备的生物降解地膜。
根据本发明的一些实施方式，所述生物降解地膜的厚度为4-20μm。
根据本发明的一些实施方式，所述生物降解地膜包括1-5层。
本发明中所提供的生物降解地膜，制备过程中经历了持续吹胀的过程，相比于相同配方但未经历持续吹胀的地膜，其牵伸方向的抗撕裂强度至少提高20％。
本发明的第四方面提供了第二方面所述的方法制备的生物降解地膜在农业用地膜或园艺用地膜中的应用。
本发明通过在膜泡外加装限定装置的方式，调节膜泡逐步吹胀，直至完全定型，保证生物降解聚酯完全结晶(或基本完全结晶)后仍存在一定的吹胀作用，从而起到提高牵伸方向抗撕裂强度的效果，很相比于相同配方但未经历持续吹胀的地膜，其牵伸方向的抗撕裂强度至少提高20％，可用于生物降解地膜的工业化生产中。
附图说明
图1为本发明的薄膜生产装置示意图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但是需要指出的是，本发明的保护范围并不受这此限制，而是由权利要求书来确定。
需要特别说明的是，在本说明书的上下文中公开的两个或多个方面(或实施方式)可以彼此任意组合，由此而形成的技术方案属于本说明书原始公开内容的一部分，同时也落入本发明的保护范围之内。
薄膜厚度测试：采用GB/T 6672-2001标准测试，均匀测10个点取平均值。
撕裂强度测试：按照GB/T 16578.2-2009标准，采用Labthink SLY-S1型撕裂度仪进行测试。将薄膜垂直于拉伸方向裁成标准中的矩形形态，在上海一恒科学仪器有限公司Bluepard BPS-100CB恒温恒湿箱(温度23℃，相对湿度50％)中放置24小时。使用撕裂过程中吸收的能量位于摆锤总能量20％-80％之间的摆锤进行测试，同一样品重复5次取平均值。
【合成例1】
本发明所用的聚己二酸共对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)为德国BASF公司生产，牌号为
Figure BDA0002740431230000101
F Blend C1200。本发明中用到的聚乳酸为美国NatureWorks公司生产，牌号为
Figure BDA0002740431230000102
4032D。本发明使用的相容剂为美国杜邦公司生产，牌号为
Figure BDA0002740431230000104
PTW。本发明使用的扩链剂为德国BASF公司生产，牌号为
Figure BDA00027404312300001013
4370。本发明所用的抗氧剂为烟台新秀化学科技股份有限公司生产，牌号为
Figure BDA0002740431230000106
Figure BDA0002740431230000105
1010。本发明所用的开口剂为上海国药化试有限公司的CP级油酸酰胺。本发明所用的成核剂为上海国药化试有限公司生产的CP级微米氮化硼。本发明所用的耐水解剂为上海朗亿功能材料有限公司生产，牌号为
Figure BDA0002740431230000107
1010。本发明用到的紫外线吸收剂为宜兴天使合成化学有限公司生产，牌号为UV327。
将上文所述的PBAT
Figure BDA0002740431230000109
F Blend C1200，聚乳酸
Figure BDA00027404312300001014
4032D，相容剂
Figure BDA00027404312300001010
PTW，扩链剂
Figure BDA00027404312300001015
4370，抗氧剂1010，开口剂油酸酰胺，成核剂微米氮化硼，耐水解剂
Figure BDA00027404312300001012
1010，紫外线吸收剂UV327，按照1000：10：10：5：5：5：5：10：5的质量比充分混合，之后加入双螺杆中进行挤出造粒，得到生物降解地膜粒料。双螺杆采用的是美国ThermoFisher科技公司的PolyLab HAAKE Rheomex OS PTW16同向双螺杆挤出机(螺杆直径16mm，长径比L/D＝40)。该挤出机从喂料口到口模共11段，编号为1-11，其中第1段只起到加料的作用，并不能加热。挤出机2-11段的温度分别为：140℃，150℃，160℃，160℃，180℃，180℃，180℃，200℃，180℃和180℃，螺杆转速设定在200rpm。该挤出机配有直径为3mm的圆形口模，样条从口模挤出经过风冷后，用切粒机切成设定直径为3mm左右的圆柱形粒子。得到的粒子在60℃真空干燥箱中抽4小时后，封装备用。
【对比例1】
将合成例1制备的生物降解地膜粒料挤出吹膜。所用设备为德国Collin公司生产的E30P型单螺杆挤出吹膜线，挤出机共有5个加热段，口模有4个加热段，分别设置为160℃-180℃，口模直径为60mm，吹胀比设为3:1，螺杆转速设为30rpm，通过调节牵伸速率，控制薄膜厚度在10微米左右，不使用膜泡限定装置。对所得到的生物降解地膜根据上文所述的方法进行平行拉伸方向的撕裂强度测试，结果为100gf。
【对比例2】
将合成例1制备的生物降解地膜粒料挤出吹膜。所用设备为德国Collin公司生产的E30P型单螺杆挤出吹膜线，挤出机共有5个加热段，口模有4个加热段，分别设置为160℃-180℃，口模直径为60mm，吹胀比设为4:1，螺杆转速设为30rpm，通过调节牵伸速率，控制薄膜厚度在8微米左右，不使用膜泡限定装置。对所得到的生物降解地膜根据上文所述的方法进行平行拉伸方向的撕裂强度测试，结果为80gf。
【实施例1】
将合成例1制备的生物降解地膜粒料挤出吹膜。所用设备为德国Collin公司生产的E30P型单螺杆挤出吹膜线，挤出机共有5个加热段，口模有4个加热段，分别设置为160℃-180℃，口模直径为60mm，吹胀比设为3:1，螺杆转速设为30rpm，通过调节牵伸速率，控制薄膜厚度在10微米左右。使用膜泡限定装置，其外观为示意图1所示的上下开口的圆台状，下开口距口模平面2cm，下开口直径8cm，上开口直径20cm，上下开口垂直距离30cm。观察发现，膜泡在限定装置的下半部分被限制吹胀后，离开限定装置，在空气中继续被吹胀至设定尺寸，即限定装置靠近下开口的部分起到了限制膜泡的作用，但靠近上开口部分则未发挥作用。对所得到的生物降解地膜根据上文所述的方法进行平行拉伸方向的撕裂强度测试，结果为105gf。
【实施例2】
将合成例1制备的生物降解地膜粒料挤出吹膜。所用设备为德国Collin公司生产的E30P型单螺杆挤出吹膜线，挤出机共有5个加热段，口模有4个加热段，分别设置为160℃-180℃，口模直径为60mm，吹胀比设为3:1，螺杆转速设为30rpm，通过调节牵伸速率，控制薄膜厚度在10微米左右。使用膜泡限定装置，其外观为示意图1所示的上下开口的圆台状，下开口距口模平面2cm，下开口直径8cm，上开口直径20cm，上下开口垂直距离60cm。对所得到的生物降解地膜根据上文所述的方法进行平行拉伸方向的撕裂强度测试，结果为140gf。
【实施例3】
将合成例1制备的生物降解地膜粒料挤出吹膜。所用设备为德国Collin公司生产的E30P型单螺杆挤出吹膜线，挤出机共有5个加热段，口模有4个加热段，分别设置为160℃-180℃，口模直径为60mm，吹胀比设为3:1，螺杆转速设为30rpm，通过调节牵伸速率，控制薄膜厚度在10微米左右。使用膜泡限定装置，其外观为示意图1所示的上下开口的圆台状，下开口距口模平面2cm，下开口直径8cm，上开口直径20cm，上下开口垂直距离100cm。对所得到的生物降解地膜根据上文所述的方法进行平行拉伸方向的撕裂强度测试，结果为150gf。
【实施例4】
将合成例1制备的生物降解地膜粒料挤出吹膜。所用设备为德国Collin公司生产的E30P型单螺杆挤出吹膜线，挤出机共有5个加热段，口模有4个加热段，分别设置为160℃-180℃，口模直径为60mm，吹胀比设为3:1，螺杆转速设为30rpm，通过调节牵伸速率，控制薄膜厚度在10微米左右。使用膜泡限定装置，其外观为示意图1所示的上下开口的圆台状，下开口距口模平面2cm，下开口直径8cm，上开口直径20cm，上下开口垂直距离150cm。对所得到的生物降解地膜根据上文所述的方法进行平行拉伸方向的撕裂强度测试，结果为180gf。
【实施例5】
将合成例1制备的生物降解地膜粒料挤出吹膜。所用设备为德国Collin公司生产的E30P型单螺杆挤出吹膜线，挤出机共有5个加热段，口模有4个加热段，分别设置为160℃-180℃，口模直径为60mm，吹胀比设为4:1，螺杆转速设为30rpm，通过调节牵伸速率，控制薄膜厚度在8微米左右。使用膜泡限定装置，其外观为示意图1所示的上下开口的圆台状，下开口距口模平面2cm，下开口直径8cm，上开口直径30cm，上下开口垂直距离60cm。对所得到的生物降解地膜根据上文所述的方法进行平行拉伸方向的撕裂强度测试，结果为120gf。
【实施例6】
将合成例1制备的生物降解地膜粒料挤出吹膜。所用设备为德国Collin公司生产的E30P型单螺杆挤出吹膜线，挤出机共有5个加热段，口模有4个加热段，分别设置为160℃-180℃，口模直径为60mm，吹胀比设为4:1，螺杆转速设为30rpm，通过调节牵伸速率，控制薄膜厚度在8微米左右。使用膜泡限定装置，其外观为示意图1所示的上下开口的圆台状，下开口距口模平面2cm，下开口直径8cm，上开口直径30cm，上下开口垂直距离150cm。对所得到的生物降解地膜根据上文所述的方法进行平行拉伸方向的撕裂强度测试，结果为160gf。
【实施例7】
将合成例1制备的生物降解地膜粒料挤出吹膜。所用设备为德国Collin公司生产的E30P型单螺杆挤出吹膜线，挤出机共有5个加热段，口模有4个加热段，分别设置为160℃-180℃，口模直径为60mm，吹胀比设为4:1，螺杆转速设为30rpm。使用膜泡限定装置，其外观为示意图1所示的上下开口的圆台状，下开口距口模平面2cm，下开口直径8cm，上开口直径20cm，上下开口垂直距离60cm。拟通过调节牵伸速率，控制薄膜厚度在8微米左右，但由于限定装置的上开口直径为20cm低于吹胀比要求的24cm，因此膜泡出了限定装置后会继续吹胀，吹膜稳定性大幅降低，吹膜难度上升。
【实施例8】
将合成例1制备的生物降解地膜粒料挤出吹膜。所用设备为德国Collin公司生产的E30P型单螺杆挤出吹膜线，挤出机共有5个加热段，口模有4个加热段，分别设置为160℃～180℃，口模直径为60mm，吹胀比设为3:1，螺杆转速设为30rpm。使用膜泡限定装置，其外观为示意图1所示的上下开口的圆台状，下开口距口模平面10cm，下开口直径8cm，上开口直径20cm，上下开口垂直距离60cm。拟通过调节牵伸速率，控制薄膜厚度在10微米左右，但由于膜泡在口模至限定装置的下开口之间存在吹胀，因此膜泡与下开口之间摩擦较大，吹膜过程不稳定，几乎难以连续。
应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不对本发明构成任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性的词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明作出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例，相反，本发明可以扩展至其它所有具有相同功能的方法和应用。

Claims (10)

1.一种薄膜生产装置，其包括挤出机、口模和设置于口模上方的限定装置，所述限定装置包括具有上开口和下开口的筒体，所述筒体的直径沿下开口至上开口方向依次增加。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，相比于上开口，所述下开口更靠近于所述口模，
优选地，所述下开口与口模之间的垂直距离为口模直径的0-1.5倍，优选0-1倍。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述上开口的直径大于或等于口模直径与吹胀比的乘积，优选为口模直径的2倍及以上，更优选为2.5倍及以上；
和/或所述下开口的直径为口模直径的1.01-2倍，优选为1.05-1.5倍；
和/或所述上开口和下开口之间的垂直距离为上开口的直径的2倍及以上，优选为2-50倍，更优选为2-20倍。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的装置，其特征在于，所述限定装置内还设置有风力模块，所述风力模块用于持续送风，以保证生物降解地膜不与限定装置内壁粘连。
5.一种生物降解地膜的制备方法，其采用权利要求1-4中任意一项所述的装置，包括以下步骤：
S1，提供生物降解地膜母料；
S2，将S1中的生物降解地膜母料加入挤出机中经过混合、熔融、挤至口模并从口模挤出，得到膜泡；
S3，通过限定装置使膜泡逐步吹胀后，冷却、定型得到所述生物降解地膜。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，S1中，所述提供生物降解地膜母料包括：将脂肪族芳香族共聚酯以及任选的聚乳酸、聚甲基乙撑碳酸酯、聚己内酯、相容剂、扩链剂、耐水解剂、紫外线吸收剂和其他助剂加入双螺杆挤出机中经过混合、熔融、反应和挤出，得到所述生物降解地膜母料。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，以所述脂肪族芳香族共聚酯为1000重量份数计，所述聚乳酸为0-100份优选为5-50份，所述聚甲基乙撑碳酸酯为0-100份优选为5-50份，所述聚己内酯为0-100份优选为5-50份，所述相容剂为0-100份优选为5-50份，所述扩链剂为0-20份优选为3-10份，所述耐水解剂为0-100份优选为5-50份，所述紫外线吸收剂0-50份优选为3-20份，所述其他助剂为0-50份优选为10-30份。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述脂肪族芳香族共聚酯选自包含脂肪族二酸或脂肪族二酸衍生物链段、芳香族二酸或芳香族二酸衍生物链段与至少一种脂肪族二醇链段的共聚酯中的一种或多种，优选地所述脂肪族芳香族共聚酯中脂肪族二酸占总二酸的摩尔分数为40％-70％，更优选地所述脂肪族芳香族共聚酯选自聚丁二酸共对苯二甲酸丁二醇酯和/或聚己二酸共对苯二甲酸丁二醇酯；
和/或所述聚乳酸选自薄膜级聚乳酸，优选所述聚乳酸的熔融指数为0.5g/10min-10g/10min；
和/或所述聚甲基乙撑碳酸酯选自薄膜级聚甲基乙撑碳酸酯，优选所述聚甲基乙撑碳酸酯的熔融指数为0.5g/10min-10g/10min；
和/或所述聚己内酯选自薄膜级聚己内酯，优选所述聚己内酯的熔融指数为0.5g/10min-10g/10min；
和/或所述相容剂选自马来酸酐类化合物、丙烯酸酯类化合物、硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂中的一种或多种，优选选自包括马来酸酐或丙烯酸酯的聚合物中的一种或多种，更优选选自乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐三元共聚物和/或乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯；
和/或所述扩链剂选自能够与羟基或羧基发生反应的多官能团化合物或聚合物中的一种或多种，优选选自多官能团的异氰酸酯和多官能团的环氧化合物或聚合物中的一种或多种；
和/或所述耐水解剂选自碳二亚胺类耐水解剂中的一种或多种；
和/或所述紫外线吸收剂选自二氧化钛、炭黑、UV327、UV326和UV0中的一种或多种；
和/或所述其他助剂包括开口剂、润滑剂、抗氧剂、成核剂和着色剂中的一种或多种。
9.一种权利要求5-8中任意一项所述的方法制备的生物降解地膜，优选所述生物降解地膜的厚度为4-20μm。
10.一种权利要求5-8中任意一项所述的方法制备的生物降解地膜在农业用地膜或园艺用地膜中的应用。
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