CN114539733A - 一种防草生物可降解农用膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于可降解农用膜技术领域，本发明公开了一种防草生物可降解农用膜及其制备方法。本发明将黑色母粒、助剂、热塑性淀粉和生物可降解树脂放入高速粉碎机中获得粉末状粉碎物，之后加热混合获得初混物然后挤出造粒，最后进行吹塑制得防草生物可降解农用膜。本发明制备的防草生物可降解农膜有效地改善了黑色母粒和助剂在生物可降解材料中的分散性，减少黑色母粒的使用量，使防草生物可降解农膜的颜色更均匀，使农膜具有更好的遮光性，抑制杂草生长起到防草的作用。
Description
技术领域
本发明涉及可降解农用膜技术领域，尤其涉及一种防草生物可降解农用膜及其制备方法。
背景技术
目前使用的农用膜多采用聚乙烯(polyethylene，PE)、聚氯乙烯(Polyvinylchloride，PVC)等树脂为原料，通过吹塑、压延工艺等制备而成，这些农用膜通常具有保温、保湿作用。但是这些农用膜在使用后回收困难，并且这些农用膜在土壤中难以降解，导致土壤透气性变差和板结，并对土壤产生持续性污染。因此，开发出在土壤中可生物降解的农用膜，取代传统的难降解的农用膜尤为重要。
农田中杂草中会严重影响农作物的正常生长，导致农作物减产。尽管除草剂能够有效地抑制杂草的生长，但是除草剂的使用会污染土壤和水源，并且长期使用除草剂会使杂草产生耐药性。农田中杂草的生长依赖于光合作用，减少杂草的光照时间和光照强度，能够有效地抑制杂草的生长，因此在农用膜中加入遮光剂能够有效地抑制杂草的生长，从而起到防草的作用。
尽管添加剂能够有效地改善农用膜的性能，但是添加剂在树脂基中差的分散性限制农用膜其它性能的发挥。因此，如何改善添加剂在树脂基中的分散性变得迫在眉睫。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种防草生物可降解农用膜及其制备方法，以解决现有技术填料在聚合物基体中分散性差的问题。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种防草生物可降解农用膜，包括如下重量份数的组分：
作为优选，所述可降解树脂为聚丁二酸丁二醇脂、聚己内酯、聚己二酸-对苯二甲酸-丁二醇酯、聚己二酸乙二醇脂中的一种或多种；所述的热塑性淀粉为改性玉米淀粉、改性土豆淀粉、改性木薯淀粉中的一种或多种。
作为优选，所述黑色母粒中碳黑的质量分数为30～50％。
作为优选，所述助剂为蒙脱土、纳米碳酸钙、高岭土为中的一种或多种。
本发明还提供了所述防草生物可降解农用膜的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：将黑色母粒、热塑性淀粉、助剂与可降解树脂进行热混，得到初混料；
步骤2：将步骤1制得的初混料加入双螺杆挤出机中挤出造粒，得防草可生物降解混合物切粒；
步骤3：将步骤2制得的防草可生物降解混合物切粒加到吹膜机中吹塑成型，得到可防草生物可降解农用膜。
作为优选，所述步骤1中，黑色母粒和助剂为经过粉碎的黑色母粒和经过粉碎的助剂；热塑性淀粉包括热塑性淀粉和经过粉碎的热塑性淀粉，热塑性淀粉和经过粉碎的热塑性淀粉的质量比为5:1-1:5；可降解树脂包括可降解树脂和经过粉碎的可降解树脂，可降解树脂和经过粉碎的可降解树脂的质量比为1:4-4:1。
作为优选，所述粉碎在高速粉碎机中进行，粉碎的时间为5～60min。
作为优选，所述步骤1中，热混的转速为100～1500r/min，热混的温度为20～150℃，热混的时间为5～60min。
作为优选，所述步骤2中，挤出造粒过程中，双螺杆挤出机内一区到六区温度为50～250℃，机头温度为150～250℃，螺杆转速为80～500r/min。
作为优选，所述步骤3中，吹塑成型的温度为150～250℃。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明有益效果如下：
本发明提供了一种防草可生物降解农用膜及其制备方法，本发明预先将助剂和黑色母粒与生物可降解树脂粉碎成粉末，再进行混合，助剂和黑色母粒能均匀的附着在生物可降解树脂和热塑性淀粉表面，原料的混合效果更好；粉体状的助剂和黑色母粒在聚合物基体熔体中分散性更好，有利于减少助剂的使用量；获得的防草农膜的颜色更均匀。
具体实施方式
本发明提供一种防草生物可降解农用膜，包括如下重量份数的组分：
在本发明中，所述可降解树脂的添加量优选为20～85份，进一步优选为25～65份。
在本发明中，所述热塑性淀粉的添加量优选为10～50份，进一步优选为20～45份。
在本发明中，所述黑色母粒的添加量优选为2～10份，进一步优选为5～8份。
在本发明中，所述助剂的添加量优选为5～30份，进一步优选为10～20份。
在本发明中，所述可降解树脂优选为聚丁二酸丁二醇脂、聚己内酯、聚己二酸-对苯二甲酸-丁二醇酯、聚己二酸乙二醇脂中的一种或多种，进一步优选为聚己内酯和/或聚己二酸-对苯二甲酸-丁二醇酯；所述的热塑性淀粉优选为改性玉米淀粉、改性土豆淀粉、改性木薯淀粉中的一种或多种，进一步优选为改性土豆淀粉和/或改性木薯淀粉。
在本发明中，所述黑色母粒中碳黑的质量分数优选为30～50％，进一步优选为35～45％。
在本发明中，所述助剂优选为蒙脱土、纳米碳酸钙、高岭土为中的一种或多种，进一步优选为纳米碳酸钙和/或高岭土。
本发明还提供了所述防草生物可降解农用膜的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：将黑色母粒、热塑性淀粉、助剂与可降解树脂进行热混，得到初混料；
步骤2：将步骤1制得的初混料加入双螺杆挤出机中挤出造粒，得防草可生物降解混合物切粒；
步骤3：将步骤2制得的防草可生物降解混合物切粒加到吹膜机中吹塑成型，得到可防草生物可降解农用膜。
在本发明中，所述步骤1中，黑色母粒和助剂为经过粉碎的黑色母粒和经过粉碎的助剂；热塑性淀粉包括热塑性淀粉和经过粉碎的热塑性淀粉，热塑性淀粉和经过粉碎的热塑性淀粉的质量比优选为1:5-5:1，进一步优选为1:2-2:1；可降解树脂包括可降解树脂和经过粉碎的可降解树脂，可降解树脂和经过粉碎的可降解树脂的质量比优选为1:4-4:1，进一步优选为1:2-2:1。
在本发明中，所述粉碎在高速粉碎机中进行，粉碎的时间优选为5～60min，进一步优选为10～30min。
在本发明中，所述步骤1中，热混的转速优选为100～1500r/min，进一步优选为300～1200r/min；热混的温度优选为20～150℃，进一步优选为70～120℃；热混的时间优选为5～60min，进一步优选为10～40min。
在本发明中，所述步骤2中，挤出造粒过程中，双螺杆挤出机内一区到六区温度优选为50～250℃，进一步优选为60～220℃；机头温度优选为150～250℃，进一步优选为150～220℃；螺杆转速优选为80～500r/min，进一步优选为150～400r/min。
在本发明中，所述步骤3中，吹塑成型的温度优选为150～250℃，进一步优选为180～240℃。
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
步骤1：将10份聚己二酸-对苯二甲酸-丁二醇酯、10份聚己内酯、10份聚己二酸乙二醇脂、10份热塑性淀粉、5份黑色母粒、15份助剂加到粉碎机中，高速粉碎20min制得粉末；
步骤2：将步骤1中的粉末状粉碎料、20份聚己二酸-对苯二甲酸-丁二醇酯和20份热塑性淀粉加到混料机中，在温度120℃和转速1200r/min下混合20min，获得初混物料；
步骤3：将步骤2中制得的初混料加到双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机中设置条件为一区到六区的温度为240℃，机头温度为240℃，螺杆转速为350r/min；
步骤4：将步骤3中生产的黑色可生物降解切粒加到吹塑机中，在220℃下吹塑成型，制得防草可生物降解农用膜。
实施例2
步骤1：将10份聚己二酸-对苯二甲酸-丁二醇酯、10份聚丁二酸丁二醇脂、10份聚己二酸乙二醇脂、10份热塑性淀粉、5份黑色母粒、15份助剂加到粉碎机中，高速粉碎20min制得粉末；
步骤2：将步骤1中的粉末状粉碎料、20份聚己二酸-对苯二甲酸-丁二醇酯和20份热塑性淀粉加到混料机中，在温度120℃和转速1200r/min下混合20min，获得初混物料；
步骤3：将步骤2中制得的初混料加到双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机中设置条件为一区到六区的温度为240℃，机头温度为240℃，螺杆转速为350r/min；
步骤4中将步骤3中生产的黑色可生物降解切粒加到吹塑机中，在220℃下吹塑成型，制得防草可生物降解农用膜。
实施例3
步骤1：将10份聚己二酸-对苯二甲酸-丁二醇酯、10份聚己内酯、10份聚己二酸丁二醇脂、10份热塑性淀粉、5份黑色母粒、15份助剂加到粉碎机中，高速粉碎20min制得粉末；
步骤2：将步骤1中的粉末状粉碎料、20份聚己二酸-对苯二甲酸-丁二醇酯和20份热塑性淀粉加到混料机中，在温度120℃和转速1200r/min下混合20min，获得初混物料；
步骤3：将步骤2中制得的初混料加到双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机中设置条件为一区到六区的温度为240℃，机头温度为240℃，螺杆转速为350r/min；
步骤4：将步骤3中生产的黑色可生物降解切粒加到吹塑机中，在220℃下吹塑成型，制得防草可生物降解农用膜。
实施例4
步骤1：将10份聚己二酸-对苯二甲酸-丁二醇酯、10份聚己内酯、10份聚己二酸乙二醇脂、10份热塑性淀粉、5份黑色母粒、15份助剂加到粉碎机中，高速粉碎20min制得粉末；
步骤2：将步骤1中的粉末状粉碎料和40份聚己二酸-对苯二甲酸-丁二醇酯加到混料机中，在温度120℃和转速1200r/min下混合20min，获得初混物料；
步骤3：将步骤2中制得的初混料加到双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机中设置条件为一区到六区的温度为240℃，机头温度为240℃，螺杆转速为350r/min；
步骤4：将步骤3中生产的黑色可生物降解切粒加到吹塑机中，在220℃下吹塑成型，制得防草可生物降解农用膜。
实施例5
步骤1：将10份聚己二酸-对苯二甲酸-丁二醇酯、10份聚己内酯、10份聚己二酸乙二醇脂、10份热塑性淀粉、5份黑色母粒、20份助剂加到粉碎机中，高速粉碎20min制得粉末；
步骤2：将步骤1中粉末状的粉碎料、10份聚己二酸-对苯二甲酸-丁二醇酯和20份热塑性淀粉加到混料机中，在温度120℃和转速1200r/min下混合20min，获得初混物料；
步骤3：将步骤2中制得的初混料加到双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机中设置条件为一区到六区的温度为240℃，机头温度为240℃，螺杆转速为350r/min；
步骤4：将步骤3中生产的黑色可生物降解切粒加到吹塑机中，在220℃下吹塑成型，制得防草可生物降解农用膜。
对实施例1～5所得防草可生物降解农用膜的性能进行测试，结果如表1所示：
表1实施例1～5所得防草可生物降解农用膜的性能测试结果
| 拉伸强度(MPa) | 断裂伸长率(％) | 透光率(％) | |
| 实施例1 | 22.8 | 244 | 3.3 |
| 实施例2 | 24.1 | 226 | 2.8 |
| 实施例3 | 21.7 | 239 | 3.1 |
| 实施例4 | 24.6 | 251 | 3.4 |
| 实施例5 | 23.3 | 213 | 3.6 |
由表1可知，本发明所得防草可生物降解农用膜的拉伸强度、断裂伸长率和透光率均达到了较高的水平。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种防草生物可降解农用膜，其特征在于，包括如下重量份数的组分：
2.根据权利要求1所述的防草生物可降解农用膜，其特征在于，所述可降解树脂为聚丁二酸丁二醇脂、聚己内酯、聚己二酸-对苯二甲酸-丁二醇酯、聚己二酸乙二醇脂中的一种或多种；所述的热塑性淀粉为改性玉米淀粉、改性土豆淀粉、改性木薯淀粉中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的防草生物可降解农用膜，其特征在于，所述黑色母粒中碳黑的质量分数为30～50％。
4.根据权利要求2或3所述的防草生物可降解农用膜，其特征在于，所述助剂为蒙脱土、纳米碳酸钙、高岭土为中的一种或多种。
5.权利要求1～4任一项所述防草生物可降解农用膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：将黑色母粒、热塑性淀粉、助剂与可降解树脂进行热混，得到初混料；
步骤2：将步骤1制得的初混料加入双螺杆挤出机中挤出造粒，得防草可生物降解混合物切粒；
步骤3：将步骤2制得的防草可生物降解混合物切粒加到吹膜机中吹塑成型，得到可防草生物可降解农用膜。
6.根据权利要求5所述防草生物可降解农用膜的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，黑色母粒和助剂为经过粉碎的黑色母粒和经过粉碎的助剂；热塑性淀粉包括热塑性淀粉和经过粉碎的热塑性淀粉，热塑性淀粉和经过粉碎的热塑性淀粉的质量比为1:5-5:1；可降解树脂包括可降解树脂和经过粉碎的可降解树脂，可降解树脂和经过粉碎的可降解树脂的质量比为1:4-4:1。
7.根据权利要求6所述防草生物可降解农用膜的制备方法，其特征在于，所述粉碎在高速粉碎机中进行，粉碎的时间为5～60min。
8.根据权利要求5所述防草生物可降解农用膜的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，热混的转速为100～1500r/min，热混的温度为20～150℃，热混的时间为5～60min。
9.根据权利要求8所述防草生物可降解农用膜的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，挤出造粒过程中，双螺杆挤出机内一区到六区温度为50～250℃，机头温度为150～250℃，螺杆转速为80～500r/min。
10.根据权利要求5、8、9任一项所述防草生物可降解农用膜的制备方法，其特征在于，所述步骤3中，吹塑成型的温度为150～250℃。
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2022
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