CN117050479A - 一种西兰花覆盖栽培全生物降解地膜专用材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开西兰花覆盖栽培全生物降解地膜专用材料及其制备方法，采用聚丁二酸丁二醇酯、聚己内酯、聚乳酸、相容剂、爽滑剂、光敏剂、熔指调节剂、增强增透剂等，通过熔融共混挤出制得专用材料。本发明材料是根据西兰花栽培生长周期及特点研制开发的，专用于西兰花覆盖栽培地膜生产，成膜性好，吹膜工艺稳定。推广应用证明，采用该材料生产的地膜用于西兰花栽培，机械覆膜作业正常，60天即可自然脆化破裂。经埋土试验，一年内完全生物降解。经对比试验，本发明材料各项性能达到或超过聚乙烯地膜材料性能，可以替代聚乙烯而用于西兰花覆盖栽培地膜生产。

Description

一种西兰花覆盖栽培全生物降解地膜专用材料及其制备方法

技术领域

本发明属于全生物降解高分子新材料技术领域，具体涉及一种西兰花覆盖栽培全生物降解地膜专用材料及其制备方法。

背景技术

37年来，尽管生物降解地膜这一领域已经取得突破性进展，但由于种种原因，其产业化及推广应用进展迟缓。技术原因主要有两个：其一、机械强度普遍不够，规模化作业困难，这是限制生物降解地膜广泛应用的主要原因之一。生物降解地膜材料本身的理化特性决定了其拉伸强度较差，从而导致在以机械作业为主的农业地区无法进行机械化覆膜作业。因此，通过完善和改进地膜配方，提高地膜的抗拉伸强度，满足农机作业要求，才能为大规模应用生物降解地膜创造条件。其二、生物降解地膜破裂时间和降解可控性差，难以满足不同气候条件和作物的生长需要。现有的生物降解地膜产品有些破裂和降解过早，覆盖时间远低于作物地膜覆盖安全期，难以保证其增温保墒和抑制杂草等主要功能的发挥，从而对地膜的推广造成了障碍。

发明内容

对于背景技术的以上问题，有必要针对不同气候条件和农作物的生长周期，研制开发专用全生物降解地膜材料。

在北方，西兰花从种植到收获大概需要60天左右，不但要求地膜材料具有良好的拉伸强度，还需要较快的降解速度。

本发明提供的技术方案如下：

一种西兰花覆盖栽培全生物降解地膜专用材料，以质量份计，所述材料包括以下组分：

其中，所述增强增透母粒制备方法如下：原料按质量比，聚丁二酸丁二醇酯：硫酸钙晶须：爽滑剂＝35-75：20-50：5-15；先称量硫酸钙晶须和爽滑剂，先将硫酸钙晶须加入到捏合锅内，开动搅拌，然后均匀加入爽滑剂，继续搅拌30-40分钟，备用；然后称量聚丁二酸丁二醇酯，将上述捏合好的硫酸钙晶须和聚丁二酸丁二醇酯依次加入到高速搅拌机中，搅拌5-15分钟，备用；最后将高速搅拌好的物料送进双螺杆挤出机挤出造粒，温度控制90-175℃，冷却、混合、包装，即得增强增透母粒。

作为上述发明的进一步优选，聚丁二酸丁二醇酯、聚己内酯、聚乳酸均选用吹膜级合成树脂。聚丁二酸丁二醇酯选用新疆昌吉蓝山屯河化工有限公司牌号TH801,聚己内酯选用深圳光华伟业股份有限公司牌号800C,聚乳酸选用浙江海正生物材料股份有限公司牌号REVODE101。

作为上述发明的进一步优选，相容剂选用以色列Polyram公司生产的Bondryam7107。

作为上述发明的进一步优选，光敏剂选用湖北艺康源化工有限公司生产硬脂酸铁，细度1-3微米，纯度大于99％。

作为上述发明的进一步优选，熔指调节剂选用北京意太维塑胶原料有限公司生产的YTW-2P。

作为上述发明的进一步优选，所述增强增透母粒搅拌速率为60-800转/分钟。

作为上述发明的进一步优选，硫酸钙晶须选用江西峰竺新材料科技有限公司生产的硫酸钙晶须，产品牌号为S04-L,长径比5-40。

作为上述发明的进一步优选，爽滑剂选用江西东远科技有限公司生产的芥酸酰胺，总酰胺含量大于98％。

上述西兰花覆盖栽培全生物降解地膜专用材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一.增强增透母粒制备

(1)按照增强增透母粒的配方，称量硫酸钙晶须和爽滑剂，先将硫酸钙晶须加入到捏合锅内，开动搅拌，然后均匀加入爽滑剂，继续搅拌30-40分钟，备用。

(2)按照增强增透母粒的配方，称量聚丁二酸丁二醇酯，将上述捏合好的硫酸钙晶须和聚丁二酸丁二醇酯依次加入到高速搅拌机中，搅拌5-15分钟，备用。

(3)将高速搅拌好的物料送进双螺杆挤出机挤出造粒，温度控制90-175℃，冷却、混合、包装，即得增强增透母粒。

步骤二.西兰花覆盖栽培全生物降解地膜专用材料制备

(1)按照西兰花覆盖栽培全生物降解地膜专用材料的配方，材料所有组分依次加入到高速搅拌机中，搅拌5-10分钟，备用。

(2)将高速搅拌好的物料送进双螺杆挤出机挤出造粒，温度控制90-170℃，冷却、混合、检测、包装，即得西兰花覆盖栽培全生物降解地膜专用材料。

本发明还提供所述的西兰花覆盖栽培全生物降解地膜专用材料在西蓝花种植中的应用。

本发明与现有技术相比，较好地解决了地膜材料的拉伸强度和降解速度问题，其有益效果是：

1)优选的聚丁二酸丁二醇酯、聚己内酯、聚乳酸三种材料都是吹膜级，以聚丁二酸丁二醇酯为主，聚己内酯和聚乳酸为辅。聚丁二酸丁二醇酯降解速度比较快，性能与聚乙烯相近，聚己内酯具有极好的伸展性，可用于高强度的薄膜成型，聚乳酸具有良好的抗拉强度，透明度较好。三者组合可以性能互补。

2)优选硫酸钙晶须表面处理并做成母粒，适量添加既增加材料的强度又能提高透明度。

3)优选相容增韧剂，有效提高聚丁二酸丁二醇酯、聚己内酯、聚乳酸和硫酸钙晶须的相容性，同时增加材料的韧性。

4)优选熔指调节剂，控制材料的粘度波动，提高其成膜性和加工稳定性。

5)优选介酸酰胺爽滑剂，既增加地膜好的手感，又能降低体积电阻率，避免因静电引起的安全生产事故。

6)推广应用证明，采用该材料生产的地膜用于西兰花栽培，机械覆膜作业正常，60天即可自然脆化破裂。经埋土试验，一年内完全生物降解。

综上，本发明材料专用于西兰花覆膜栽培全生物降解地膜生产，成膜性好，吹膜工艺稳定。推广应用证明，采用该材料生产的地膜用于西兰花栽培，机械覆膜作业正常，60天即可自然脆化破裂。经埋土试验，一年内完全生物降解。经对比试验，本发明材料各项性能达到或超过聚乙烯地膜材料性能，可以替代聚乙烯而用于西兰花覆盖栽培地膜生产。

附图说明

图1，西兰花栽培试验田和覆盖地膜脆化破裂现场实拍照片。

图2，聚乙烯地膜覆盖栽培西兰花现场实拍照片。

具体实施方式

材料：

聚丁二酸丁二醇酯选用新疆昌吉蓝山屯河化工有限公司，牌号TH801,

聚己内酯选用深圳光华伟业股份有限公司，牌号800C,

聚乳酸选用浙江海正生物材料股份有限公司，牌号REVODE101。

相容剂选用以色列Polyram公司生产的Bondryam 7107。

光敏剂选用湖北艺康源化工有限公司生产硬脂酸铁，细度1-3微米，纯度大于99％。

熔指调节剂选用北京意太维塑胶原料有限公司生产的YTW-2P。

硫酸钙晶须选用江西峰竺新材料科技有限公司生产的硫酸钙晶须，产品牌号为S04-L,长径比5-40。

爽滑剂选用江西东远科技有限公司生产的芥酸酰胺，总酰胺含量大于98％。

增强增透母粒制备

1)配方

聚丁二酸丁二醇酯 40份

硫酸钙晶须 50份

爽滑剂 10份

2)增强增透母粒制备

(1)按照配方，称量硫酸钙晶须和爽滑剂，先将硫酸钙晶须加入到捏合锅内，开动搅拌，搅拌速率为60转/分钟；然后均匀加入爽滑剂，按该搅拌速率继续搅拌35分钟，备用。

(2)按照配方，称量聚丁二酸丁二醇酯，将上述捏合好的硫酸钙晶须和聚丁二酸丁二醇酯依次加入到高速搅拌机中，搅拌速率为800转/分钟；搅拌10分钟，备用。

(3)将高速搅拌好的物料送进双螺杆挤出机挤出造粒，温度控制90-175℃，冷却、混合、包装，即得增强增透母粒。

实施例1

1)配方

2)工艺

(1)按照配方，称量所有材料组分，依次加入到高速搅拌机中，搅拌10分钟，备用。

(2)将高速搅拌好的物料送进双螺杆挤出机挤出造粒，温度控制90-170℃，冷却、混合、检测、包装，即得西兰花覆盖栽培全生物降解地膜专用材料。

实施例2

1)配方

2)工艺

(1)按照配方，称量所有材料组分，依次加入到高速搅拌机中，搅拌10分钟，备用。

(2)将高速搅拌好的物料送进双螺杆挤出机挤出造粒，温度控制90-170℃，冷却、混合、检测、包装，即得西兰花覆盖栽培全生物降解地膜专用材料。

实施例3

1)配方

2)工艺

(1)按照配方，称量所有材料组分，依次加入到高速搅拌机中，搅拌10分钟，备用。

(2)将高速搅拌好的物料送进双螺杆挤出机挤出造粒，温度控制90-170℃，冷却、混合、检测、包装，即得西兰花覆盖栽培全生物降解地膜专用材料。

实施例4

1)配方

2)工艺

(1)按照配方，称量所有材料组分，依次加入到高速搅拌机中，搅拌10分钟，备用。

(2)将高速搅拌好的物料送进双螺杆挤出机挤出造粒，温度控制90-170℃，冷却、混合、检测、包装，即得西兰花覆盖栽培全生物降解地膜专用材料。

实施例5

1)配方

2)工艺

(1)按照配方，称量所有材料组分，依次加入到高速搅拌机中，搅拌-10分钟，备用。

(2)将高速搅拌好的物料送进双螺杆挤出机挤出造粒，温度控制90-165℃，冷却、混合、检测、包装，即得西兰花覆盖栽培全生物降解地膜专用材料。

对比例1，聚丁二酸丁二醇酯,新疆昌吉蓝山屯河化工有限公司牌号TH801。

对比例2，线性聚乙烯7042树脂，兰州石化生产。

将实施例1～5和对比例1所得样品进行性能测试，结果如下：

将实施例1～5和对比例2所得样品进行性能测试，结果如下：

拉伸强度的测试标准为GB/T1040.2-2006。

断裂生长率的测试标准为GB/T1040.2-2006。

流动速率的测试标准为GB/T3682-2000B。

通过实例1-5产品性能测试结果和对比例1的测试结果进行对比，可以看出，实施例3配方综合性能最好。

通过实例1-5产品性能测试结果和对比例2的测试结果进行对比，可以看出，实施例3配方综合性能最好，可以替代聚乙烯7042。聚乙烯降解速度缓慢，西兰花地膜专用料具有较好的生物降解性能。

如图1所示，将实施例3的地膜用于西蓝花实验，实验起始时间为2023年4月，实验地点为宁夏贺兰县。采用该材料生产的地膜用于西兰花栽培，机械覆膜作业正常，60天即可自然脆化破裂。而如图2所示，对比例2的聚乙烯地膜经过60天之后，仍保持良好韧性，无脆化破裂。

另经埋土试验，一年内完全生物降解。埋土试验方法：分别取全生物降解地膜和聚乙烯地膜，同一时间埋在自然土壤里，深度10厘米，每月浇水一次。6个月(180天)挖出，观察降解情况。继续埋土到12个月(360天)，再挖出观察降解情况。

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (10)

1.一种西兰花覆盖栽培全生物降解地膜专用材料，其特征在于：以质量份计，所述材料包括以下组分：

其中，所述增强增透母粒制备方法如下：原料按质量比，聚丁二酸丁二醇酯：硫酸钙晶须：爽滑剂＝35-75：20-50：5-15；先称量硫酸钙晶须和爽滑剂，先将硫酸钙晶须加入到捏合锅内，开动搅拌，然后均匀加入爽滑剂，继续搅拌30-40分钟，备用；然后称量聚丁二酸丁二醇酯，将上述捏合好的硫酸钙晶须和聚丁二酸丁二醇酯依次加入到高速搅拌机中，搅拌5-15分钟，备用；最后将高速搅拌好的物料送进双螺杆挤出机挤出造粒，温度控制90-175℃，冷却、混合、包装，即得增强增透母粒。

2.根据权利要求1所述的一种西兰花覆盖栽培全生物降解地膜专用材料，其特征在于：所述聚丁二酸丁二醇酯、聚己内酯、聚乳酸均为吹膜级合成树脂。

3.根据权利要求1所述的一种西兰花覆盖栽培全生物降解地膜专用材料，其特征在于：所述相容剂为以色列Polyram公司生产的Bondryam 7107。

4.根据权利要求1所述的一种西兰花覆盖栽培全生物降解地膜专用材料，其特征在于：所述光敏剂为硬脂酸铁。

5.根据权利要求1所述的一种西兰花覆盖栽培全生物降解地膜专用材料，其特征在于：所述熔指调节剂为北京意太维塑胶原料有限公司生产的YTW-2P。

6.根据权利要求1所述的一种西兰花覆盖栽培全生物降解地膜专用材料，其特征在于：所述增强增透母粒制备时，搅拌速率为60-800转/分钟。

7.根据权利要求6所述的一种西兰花覆盖栽培全生物降解地膜专用材料，其特征在于：所述硫酸钙晶须，产品牌号为S04-L,长径比5-40。

8.根据权利要求6所述的一种西兰花覆盖栽培全生物降解地膜专用材料，其特征在于：所述爽滑剂为芥酸酰胺或油酸酰胺中的一种。

9.根据权利要求1至8任一项所述的西兰花覆盖栽培全生物降解地膜专用材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一.增强增透母粒制备

(1)按照增强增透母粒的配方，称量硫酸钙晶须和爽滑剂，先将硫酸钙晶须加入到捏合锅内，开动搅拌，然后均匀加入爽滑剂，继续搅拌30-40分钟，备用；

(2)按照增强增透母粒中的配方，称量聚丁二酸丁二醇酯，将上述捏合好的硫酸钙晶须和聚丁二酸丁二醇酯依次加入到高速搅拌机中，搅拌5-15分钟，备用；

(3)将高速搅拌好的物料送进双螺杆挤出机挤出造粒，温度控制90-175℃，冷却、混合、包装，即得增强增透母粒；

步骤二.西兰花覆盖栽培全生物降解地膜专用材料制备

(1)按照权利要求1配方，材料所有组分依次加入到高速搅拌机中，搅拌5-10分钟，备用；

(2)将高速搅拌好的物料送进双螺杆挤出机挤出造粒，温度控制90-170℃，冷却、混合、检测、包装，即得西兰花覆盖栽培全生物降解地膜专用材料。

10.如权利要求1至8任一项所述的一种西兰花覆盖栽培全生物降解地膜专用材料在西蓝花种植中的应用。