CN116199916A - 一种低水蒸气透过性的淀粉基全生物降解农用地膜的方法 - Google Patents

一种低水蒸气透过性的淀粉基全生物降解农用地膜的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低水蒸气透过性的淀粉基全生物降解农用地膜的方法，包括以下步骤：S1.配料：按重量份数选取，聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)60～90份、淀粉10～40份、巴西棕榈蜡0.5～5份、润滑剂0.1～5份、开口剂0.1～5份、抗氧剂0.2～1.5份，交联剂0.01～1份，成核剂0.1～2份作为原料；S2.热塑性淀粉(TPS)的制备；S3.混合；S4.挤出造粒；S5.吹膜。所制备出的可降解地膜力学性能良好，还有优异的低水蒸气透过性。

Description

一种低水蒸气透过性的淀粉基全生物降解农用地膜的方法
技术领域
本发明属于农用降解地膜生产技术领域，具体涉及一种低水蒸气透过性的淀粉基全生物降解农用地膜的方法。
背景技术
我国作为农业大国，每年都会使用大量的地膜，其具有增温保墒、防病抗虫和抑制杂草等功能，使农作物增产20％～50％。但传统聚乙烯(PE)地膜在提高农作物产量的同时，也带来了严重的环境污染和生态安全问题。因此，开发、设计和使用新型生物可降解地膜迫在眉睫。聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)备受青睐，它是一种新型的生物可降解材料，其力学性能与低密度聚乙烯(LDPE)相当。淀粉作为一种具有很高应用潜力的可再生天然聚合物，可以与合成的生物可降解聚合物混合，以降低成本。针对上述情况，本发明之目的在于提供一种全生物降解农用地膜制备方法，所制备出的可降解地膜力学性能良好，还有优异的低水蒸气渗透性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种具有优异低水蒸气渗透性的降解地膜。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种低水蒸气透过性的淀粉基全生物降解农用地膜的方法,包括以下步骤：
S1.配料：按重量份数选取，聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)60～90份、淀粉10～40份、巴西棕榈蜡0.5～5份、润滑剂0.1～5份、开口剂0.1～5份、抗氧剂0.2～1.5份、交联剂0.01～1份、成核剂0.1～2份作为原料。
S2.S1步骤中使用的淀粉为热塑性淀粉(TPS)，TPS通过如下方法制备：在双螺杆挤出机中对淀粉进行塑化，挤出物在空气中冷却，然后密封以防止淀粉吸水。
S3.混合：将原料在高混机内混合，先低速500～1000r/min混合40～100s，再高速1000～2000r/min混合10～50s。
S4.挤出造粒：将混合好的物料通过喂料泵送入喂料槽，经双螺杆挤出机、冷水槽、鼓风机、切粒机，得到的颗粒直径为2～3.5mm，长度为2.5～3.5mm。
S5.吹膜成型：将步骤S4得到的颗粒放入吹膜机中吹膜，即得到全生物降解农用地膜。
更优的，步骤S1中，所述润滑剂包括硬脂酸、季戊四醇硬脂酸酯、油酸酰胺、硅油、单甘油、聚乙烯蜡、二羟基丙基十八烷酸酯和白油中的一种或多种。
进一步的，步骤S1中，所述开口剂包括二氧化硅、滑石粉、碳酸钙、油酸酞胺、芥酸酞胺和硅酮中的一种或多种。
进一步的，步骤S1中，所述抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂164、抗氧剂264、抗氧剂DNP、抗氧剂DLTP和抗氧剂TNP中的一种或多种。
进一步的，步骤S1中，所述交联剂包括过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、硼砂和硼酸中的一种或多种。
进一步的，步骤S1中，所述成核剂包括二苄叉山梨酸醇类、丁二酸钠、戊二酸钠、己酸钠、苯乙酸铝、柠檬酸、柠檬酸衍生物、马来酸、马来酸衍生物、羟基乙酸和羟基乙酸衍生物中的一种或几种。
进一步的，步骤S2中，淀粉：甘油：水的质量比固定在100：30：20，螺杆转速设定在150转/分，挤出机的温度分布为80℃、100℃、120℃、135℃、145℃、165℃、150℃、145℃；淀粉选用马铃薯淀粉。
进一步的，步骤S4中，双螺杆挤出机各区挤出温度分别为100℃、120℃、145℃、165℃、170℃、160℃、150℃、150℃。
进一步的，步骤S5中，吹膜机的设定温度145℃、155℃、165℃、170℃、160℃，吹胀比2.5～3.5，牵引比1.5～2.5，厚度为10～15μm。
本发明将热塑性淀粉、巴西棕榈蜡与生物降解聚酯PBAT通过共混后造粒吹膜，制得了力学性能良好的低水蒸气透过性的全生物降解农用地膜。
附图说明
图1是地膜的力学特性和水蒸气透过性。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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作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。
通过具体的实施例对本发明进行进一步详细描述：
实施例1：一种低水蒸气透过性的淀粉基全生物降解农用地膜的方法，包括以下重量份数：PBAT60份、淀粉40份、巴西棕榈蜡0.5份、季戊四醇硬脂酸酯4份、二氧化硅2份、抗氧剂10100.75份、过氧化二异丙苯0.5份、丁二酸钠0.5份作为原料。
TPS的制备方法：在双螺杆挤出机中对淀粉进行塑化，淀粉：甘油：水的质量比固定在100：30：20，螺杆转速设定在150转/分，挤出机的温度分布为80℃、100℃、120℃、135℃、145℃、165℃、150℃、145℃。挤出物在空气中冷却，然后密封以防止淀粉吸水。
一种低水蒸气透过性的淀粉基全生物降解农用地膜的方法：将60份PBAT、40份淀粉、0.5份巴西棕榈蜡、3份季戊四醇硬脂酸酯、2份二氧化硅、0.75份抗氧剂1010、0.5份过氧化二异丙苯和0.5份丁二酸钠在高混机内混合，先低速500r/min混合40s，再高速1000r/min混合10s。混合好的物料通过喂料泵送入喂料槽，经双螺杆挤出机、冷水槽、鼓风机、切粒机，得到颗粒直径为2～3.5mm，长度为2.5～3.5mm的颗粒物，双螺杆挤出机各区挤出温度分别为100℃、120℃、145℃、165℃、170℃、160℃、150℃、150℃。将所得的颗粒放入吹膜机中吹膜，吹膜机的设定温度145℃、155℃、165℃、170℃、160℃，吹胀比2.5～3.5，牵引比1.5～2.5。所得厚度为10～15μm的薄膜即为全生物降解农用地膜。
实施例2：一种低水蒸气渗透性的淀粉基全生物降解农用地膜的方法，包括以下重量份数：PBAT75份、淀粉25份、巴西棕榈蜡2份、油酸酰胺3份、油酸酞胺3份、抗氧剂1641份，硼砂0.7份，马来酸1份作为原料。
TPS的制备方法：在双螺杆挤出机中对淀粉进行塑化，淀粉：甘油：水的质量比固定在100：30：20，螺杆转速设定在150转/分，挤出机的温度分布为80℃、100℃、120℃、135℃、145℃、165℃、150℃、145℃。挤出物在空气中冷却，然后密封以防止淀粉吸水。
一种低水蒸气透过性的淀粉基全生物降解农用地膜的方法：将75份PBAT、25份淀粉、2份巴西棕榈蜡、3份油酸酰胺、3份油酸酞胺、1份抗氧剂164、0.7份硼砂和1份马来酸在高混机内混合，先低速500r/min混合40s，再高速1000r/min混合10s。混合好的物料通过喂料泵送入喂料槽，经双螺杆挤出机、冷水槽、鼓风机、切粒机，得到颗粒直径为2～3.5mm，长度为2.5～3.5mm的颗粒物，双螺杆挤出机各区挤出温度分别为100℃、120℃、145℃、165℃、170℃、160℃、150℃、150℃。将所得的颗粒放入吹膜机中吹膜，吹膜机的设定温度145℃、155℃、165℃、170℃、160℃，吹胀比2.5～3.5，牵引比1.5～2.5。所得厚度为10～15μm的薄膜即为全生物降解农用地膜。
实施例3：一种低水蒸气渗透性的淀粉基全生物降解农用地膜的方法，包括以下重量份数：PBAT90份、淀粉10份、巴西棕榈蜡5份、白油4份、硅酮4份、抗氧剂DLTP1.5份，N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.5份，羟基乙酸1.5份作为原料。
TPS的制备方法：在双螺杆挤出机中对淀粉进行塑化，淀粉：甘油：水的质量比固定在100：30：20，螺杆转速设定在150转/分，挤出机的温度分布为80℃、100℃、120℃、135℃、145℃、165℃、150℃、145℃。挤出物在空气中冷却，然后密封以防止淀粉吸水。
一种低水蒸气透过性的淀粉基全生物降解农用地膜的方法：将90份PBAT、10份淀粉、5份巴西棕榈蜡、4份白油、4份硅酮、1.5份抗氧剂DLTP，0.5份N,N-亚甲基双丙烯酰胺，1.5份羟基乙酸在高混机内混合，先低速500r/min混合40s，再高速1000r/min混合10s。混合好的物料通过喂料泵送入喂料槽，经双螺杆挤出机、冷水槽、鼓风机、切粒机，得到颗粒直径为2～3.5mm，长度为2.5～3.5mm的颗粒物，双螺杆挤出机各区挤出温度分别为100℃、120℃、145℃、165℃、170℃、160℃、150℃、150℃。将所得的颗粒放入吹膜机中吹膜，吹膜机的设定温度145℃、155℃、165℃、170℃、160℃，吹胀比2.5～3.5，牵引比1.5～2.5。所得厚度为10～15μm的薄膜即为全生物降解农用地膜。

Claims (9)

1.一种低水蒸气透过性的淀粉基全生物降解农用地膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.配料：按重量份数选取，聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)60～90份、淀粉10～40份、巴西棕榈蜡0.5～5份、润滑剂0.1～5份、开口剂0.1～5份、抗氧剂0.2～1.5份、交联剂0.01～1份、成核剂0.1～2份作为原料；
S2.S1步骤中的淀粉为热塑性淀粉(TPS)，使用如下制备方法制备：在双螺杆挤出机中对马铃薯淀粉进行塑化，挤出物在空气中冷却，然后密封备用，以防止淀粉吸水；
S3.混合：将原料在高混机内混合，先低速500～1000r/min混合40～100s，再高速1000～2000r/min混合10～50s；
S4.挤出造粒：将混合好的物料通过喂料泵送入喂料槽，经双螺杆挤出机、冷水槽、鼓风机、切粒机，得到的颗粒直径为2～3.5mm，长度为2.5～3.5mm；
S5.吹膜成型：将步骤S4得到的颗粒放入吹膜机中吹膜，即得到全生物降解农用地膜。
2.据权利要求1所述低水蒸气透过性的淀粉基全生物降解农用地膜的方法，其特征在于：所述润滑剂包括硬脂酸、季戊四醇硬脂酸酯、油酸酰胺、硅油、单甘油、聚乙烯蜡、二羟基丙基十八烷酸酯和白油中的一种或多种。
3.据权利要求1所述低水蒸气透过性的淀粉基全生物降解农用地膜的方法，其特征在于：所述开口剂包括二氧化硅、滑石粉、碳酸钙、油酸酞胺、芥酸酞胺和硅酮中的一种或多种。
4.据权利要求1所述低水蒸气透过性的淀粉基全生物降解农用地膜的方法，其特征在于：所述抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂164、抗氧剂264、抗氧剂DNP、抗氧剂DLTP和抗氧剂TNP中的一种或多种。
5.据权利要求1所述低水蒸气透过性的淀粉基全生物降解农用地膜的方法，其特征在于：所述交联剂包括过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、N,N～亚甲基双丙烯酰胺、硼砂和硼酸中的一种或多种。
6.据权利要求1所述低水蒸气透过性的淀粉基全生物降解农用地膜的方法，其特征在于：所述成核剂包括二苄叉山梨酸醇类、丁二酸钠、戊二酸钠、己酸钠、苯乙酸铝、柠檬酸、柠檬酸衍生物、马来酸、马来酸衍生物、羟基乙酸和羟基乙酸衍生物中的一种或几种。
7.据权利要求1所述低水蒸气透过性的淀粉基全生物降解农用地膜的方法，其特征在于：步骤S2中，制备热塑性淀粉(TPS)选用如下原料，将马铃薯淀粉：甘油：水按质量比100：30：20混合，螺杆转速设定在150转/分，挤出机的温度分布为80℃、100℃、120℃、135℃、145℃、165℃、150℃、145℃。
8.据权利要求1所述低水蒸气透过性的淀粉基全生物降解农用地膜的方法，其特征在于：步骤S4中，双螺杆挤出机各区挤出温度分别为100℃、120℃、145℃、165℃、170℃、160℃、150℃、150℃。
9.据权利要求1所述低水蒸气透过性的淀粉基全生物降解农用地膜的方法，其特征在于：步骤S5中，吹膜机的设定温度145℃、155℃、165℃、170℃、160℃，吹胀比2.5～3.5，牵引比1.5～2.5，厚度为10～15μm。
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