CN117700861A - 一种缓迟降解式地下农用塑料薄膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于塑料薄膜制备技术领域，涉及一种缓迟降解式地下农用塑料薄膜及其制备方法，所述塑料薄膜是用缓迟降解式地下农用塑料颗粒制成，所述塑料颗粒的原料按照质量百分数包括聚乙烯树脂79％～84％、淀粉3％～4％、桐木粉5％～7％、滑石粉1％～2％和辅料5％～8％；所述桐木粉的细度为500目；所述辅料包括色母粒、环氧化油脂和癸二酸二丁酯，按照质量比色母粒：环氧化油脂：癸二酸二丁酯＝1：1～2：1；本发明首次将桐木粉用于制备塑料，其原料组份结构合理，采用木质下脚料实现废物利用且成本降低，制备工艺成熟，产品使用性能优良，降解速度可控，增加活性营养，应用环境友好。

Description

一种缓迟降解式地下农用塑料薄膜及其制备方法

技术领域：

本发明属于塑料薄膜制备技术领域，涉及一种缓迟降解式地下农用塑料薄膜及其制备方法，采用淀粉、桐木粉和滑石粉等原料先经科学工艺处理制备成塑料颗粒，再用于地下埋伏环境农用地膜的制备，可以实现缓慢式降解。

背景技术：

塑料是通过加聚或缩聚反应聚合而成的高分子化合物，由合成树脂及填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等添加剂组成；可任意捏成各种形状最后能保持形状不变的材料或可塑材料产品。塑料的应用范围非常广泛，例如农用塑料，包括农用地膜、节水农业器械和土工合成材料；包装材料和塑料建材等。在实际的应用中，为了方便运输、存储及加工等原因，需要将塑料以颗粒的形式存在，且为了更好的保护环境，尤以可降解塑料颗粒为主，可降解塑料颗粒可用来制造各种塑料袋、桶、盆、玩具、家具、文具等生活用具及各种塑料制品。但是该现有的材料的降解速度较慢，尤其是在具体的应用中，严重影响了使用效果，而且其功能单一，不能给予土壤增加养分的作用。在现有技术中，中国专利CN202010870841.3公开了一种生物降解塑料颗粒，按照重量份计，聚乙烯颗粒100份，竹纤维5-10份，改性淀粉10-20份，聚乳酸35-50份，甘油2-6份，甲壳素0.5-1.5份，生物酶0.5-0.8份，硅烷偶联剂0.5-2份，稳定剂0.1-0.5份。能够制备成一次性的产品，例如一次性餐具、容器，方便人们使用，同时能够完全降解，不会对环境造成危害。

中国专利CN201811244708.6公开了一种易降解塑料颗粒，由下列重量份数的原料制成：玉米淀粉30-50份、玻璃纤维20-40份、聚乳酸30-50份、聚羟基丁酸20-30份、无机填料40-50份、聚乙烯30-50份、聚乙烯醇20-30份、沉淀硫酸钡20-30份、硬脂酸钠2-5份。光和热稳定性好，耐老化能力强，拉伸强度得到提高，安全性高，具有良好的应用前景。

中国专利CN202111292365.2公开了一种降解塑料颗粒制备工艺及解塑料颗粒与应用，工艺包括以下步骤：在温度110～120℃，转速1300r/min，将聚丙烯、山梨酸、硬脂酸钙、增溶剂、表面改性剂和降解剂搅拌90至100分钟获得混合物；将混合物通过熔融挤出获得条状塑料；将条状塑料切割成颗粒并将颗粒加工出凹槽获得凹字形塑料颗粒；将凹字形塑料颗粒进行快速冷却获得所述降解塑料颗粒。各组分原料的重量份数为：聚丙烯80份、山梨酸5份、硬脂酸钙10份、增溶剂4份、表面改性剂4份和降解剂3份。目的是可以增加性能以改变单一性能塑料颗粒带来的局限，所述的塑料颗粒优选应用在制造电缆外皮的工艺中。

但是上述降解塑料颗粒用于制备农用地膜时，其产品存在降解速度不可控，降解后不易转化成营养成分，地下适用性能较差，降解污染较大，而且不能给予活性动物增加养分等缺点。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，解决上述性能差的技术问题，寻求设计一种适用于农业养殖用并铺设在地下的降解式地下农用塑料薄膜，应用于防止蝉卵的四周扩散，使地膜在2-3年内可控式完全腐烂成降解物并为蝉卵或土壤提供营养成分。

为了实现上述目的，本发明提供一种制备农业养殖用塑料薄膜的缓迟降解式地下农用塑料颗粒，其原料按照质量百分数包括聚乙烯树脂79％～84％、淀粉3％～4％、桐木粉5％～7％、滑石粉1％～2％和辅料5％～8％；所述桐木粉的细度为500目；所述辅料包括色母粒、环氧化油脂和癸二酸二丁酯，按照质量比色母粒：环氧化油脂：癸二酸二丁酯＝1：1～2：1。

所述聚乙烯树脂无臭、无毒，具有优良的耐低温性能，由于降解塑料颗粒使用环境复杂，往往涉及低温、空间封闭或对材料要求极高的环境，在降解塑料颗粒中加入聚乙烯树脂，能够提高塑料薄膜的环保及耐低温的性能，一定程度上保护了使用塑料薄膜的应用对象，给与其一个适宜的环境；土豆淀粉具有黏性大、糊化温度低及吸水力强等特点，在降解塑料颗粒中添加能够起到填充及交联的作用，提高了塑料薄膜的强度、硬度和耐磨性；桐木粉具有一定的耐腐蚀、耐酸碱、不易磨损及防潮的优势，将桐木处理为500目的细粉，掺杂进降解塑料颗粒中，制成塑料薄膜增加了耐腐蚀、耐酸碱及防潮的性能，能够在潮湿、阴冷及酸碱环境中使用，桐木粉遇水腐蚀后快速变厚、腐烂，助推塑料薄膜分解或变质，同淀粉一起腐烂到肥料作用，并轻散土质，使塑料地膜在2-3年内完全腐烂或降解；滑石粉具有润滑性、抗酸性、化学性不活泼、遮盖力良好、柔软及吸附力强等特性，滑石粉的结晶构造是呈层状的，具有易分裂成鳞片的趋向和特殊的滑润，能够提高塑料薄膜的遮盖力及吸附力，有利于塑料薄膜的腐烂。

本发明还提供一种缓迟降解式地下农用塑料颗粒的制备方法，包括以下步骤：

步骤(1)，选择桐木加工的废料或锯粉，粉碎至50目左右的颗粒，加入硼氢化钠和亚硫酸氢钠反应得到的漂白剂进行漂白，硼氢化钠和亚硫酸氢钠的摩尔比为1：3，漂白后再粉碎成500目的细粉，将细粉制成见水可分离的1～2mm的球状桐木颗粒，备用；

步骤(2)，按照质量分数将聚乙烯树脂79％～84％、土豆淀粉3％～4％、桐木粉5％～7％、滑石粉1％～2％和辅料5％～8％装入搅拌机得到混合物，搅拌机的温度设置为123℃，转速设置为1400r/min，搅拌时间设置为120min；

步骤(3)，将搅拌机得到的混合物通过熔融挤出获得条状塑料；

步骤(4)，将条状塑料切割成颗粒并将颗粒加工出凹槽获得凹字形塑料颗粒；凹字形塑料颗粒进行快速冷却获得降解塑料颗粒。

本发明涉及的塑料颗粒用于地下农用塑料薄膜的制备方法包括以下步骤：

(1)将降解塑料颗粒加入挤出机内220℃进行熔融、塑化；

(2)挤压并汇流于模头，通过模头于220℃挤出；

(3)将模头挤出物经过20℃的冷却装置冷却，形成膜片；

(4)膜片经纵向拉伸机进行预热、纵向拉伸和热定型，得到塑料薄膜。

本发明涉及的地下农用塑料薄膜的使用方法包括以下步骤：

(1)预估树木根部周围的面积，裁剪出对应数量的塑料薄膜；

(2)将塑料薄膜铺设在树木根部的地下0.5～1.2米处，即蝉卵殖种土壤的底部。

本发明与现有技术相比，首次将桐木粉用于制备塑料，其原料组份结构合理，采用木质下脚料实现废物利用且成本降低，制备工艺成熟，产品使用性能优良，降解速度可控，增加活性营养，应用环境友好。

具体实施方式：

以下结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。

实施例1：

本实施例涉及一种缓迟降解式地下农用塑料颗粒，其具体原料按照质量百分数包括聚乙烯树脂80％、土豆淀粉3.8％、桐木粉7％、滑石粉1.6％和辅料7.6％；其中，辅料包括色母粒、环氧化油脂和癸二酸二丁酯，按照质量比色母粒：环氧化油脂：癸二酸二丁酯＝1：1～2：1。

所述桐木粉的细度为500目；滑石粉的细度为600目。

所述缓迟降解式地下农用塑料颗粒的制备方法，工艺过程包括以下步骤：

S101，桐木粉颗粒制备：选择梧桐木材加工的废料或锯粉，先粉碎至500-600目的细粉，再用硼氢化钠与亚硫酸氢钠进行反应得到的漂白剂进行漂白；其中，硼氢化钠和亚硫酸氢钠的摩尔比为1：3，然后将细粉中加入重量比为3-5％的淀粉混合制做成遇到水可分离的粒径为1～2mm的球状桐木粉颗粒备用；

S102，物料混合：按照质量份数将聚乙烯树脂80％～90％、淀粉3％～4％、桐木粉颗粒5％～7％、滑石粉1％～2％和辅料5％～8％装入搅拌机中密封式搅拌均匀后得到混合物料；搅拌机的温度设置为123-130℃，转速设置为1400r/min，搅拌时间设置为20-35min；

S103，塑料混合体制备：将搅拌得到的混合物料通过常规的熔融挤出工艺获得条状塑料混合体；

S104，将条状塑料混合体切割成颗粒状塑料，并将颗粒状塑料加工出凹槽获得凹字形塑料颗粒；再将凹字形塑料颗粒进行快速冷却获得降解式塑料颗粒物，作为制备薄膜的原料，备用。

本实施例采用的聚乙烯树脂无臭、无毒，具有优良的耐低温性能，由于降解塑料颗粒使用环境复杂，往往涉及低温、空间封闭或对材料要求极高的环境，在降解塑料颗粒中加入聚乙烯树脂，提高了塑料薄膜的环保及耐低温的性能，一定程度上保护了使用塑料薄膜的应用对象，给与一个适宜的环境。土豆淀粉具有黏性大、糊化温度低及吸水力强等特点，在降解塑料颗粒中添加能够起到填充及交联的作用，提高了塑料薄膜的强度、硬度和耐磨性；桐木粉具有一定的耐腐蚀、耐酸碱、不易磨损及防潮的优势，将桐木处理为500目的细粉，掺杂进降解塑料颗粒中，制成塑料薄膜增加了耐腐蚀、耐酸碱及防潮的性能，能够在潮湿、阴冷及酸碱环境中使用，桐木粉遇水腐蚀后快速变厚、腐烂，助推塑料薄膜分解或变质，同淀粉一起腐烂到肥料作用，并轻散土质，使塑料地膜在2-3年内完全腐烂或降解，滑石粉具有润滑性、抗酸性、化学性不活泼、遮盖力良好、柔软及吸附力强等特性，滑石粉的结晶构造是呈层状的，具有易分裂成鳞片的趋向和特殊的滑润，提高了塑料薄膜的遮盖力及吸附力，有利于塑料薄膜的腐烂。

本实施例的辅料包括色母粒、环氧化油脂和癸二酸二丁酯，色母粒保持了降解颗粒中颜料的化学稳定性和颜色稳定性，提高了颜料的分散性；环氧化油脂用作可循环再生的生物降解材料，无毒润滑油，高聚物稳定剂和各种中间体等，是良好的增塑剂；癸二酸二丁酯有很强的溶剂能力与大多数树酯和合成橡胶相溶，可做主增塑剂，无毒，可用于与食品接触的包装材料，使制品有优良的低温性能和耐电性，提升了塑料薄膜的耐低温性能和环保性。

实施例2：

本实施例涉及一种缓迟降解式地下农用塑料颗粒，与实施例1不同的是，其原料按照质量百分数包括聚乙烯树脂83％、土豆淀粉3.5％、桐木粉6％、滑石粉1.5％和辅料6％；本实施例涉及的产品制备得到的塑料薄膜用于在春季种植土豆时的覆盖地膜场合，在气温不高于零上5℃时，可以提升地面下温度7-9度，使用的地膜在5-6个月后基体降解，气温高于25度时8-9个月内降解95％以上。

实施例3：

本实施例涉及一种缓迟降解式地下农用塑料颗粒，与实施例1不同的是，其原料按照质量百分数包括聚乙烯树脂80％、土豆淀粉4％、桐木粉7％、滑石粉1％和辅料8％；本实施例涉及的产品制备得到的塑料薄膜用于在夏季生长的蔬菜覆盖地膜场合，能防止土壤水分快速蒸发，特别是干旱地块，有利于保墒；还能有效预防杂草生长。

实施例4：

本实施例提供的可缓迟降解塑料颗粒，与实施例1不同的是，按照质量百分数由聚乙烯树脂84％、土豆淀粉3％、桐木粉5％、滑石粉1％和辅料7％组成；本实施例涉及的产品制备得到的塑料薄膜用于秋季种植菠菜时的覆盖地膜场合，不仅可以保持土壤湿润，减少水分蒸发，还可以提高土壤温度，增加菠菜生长环境的稳定性。

实施例5：

本实施例涉及缓迟降解式地下农用塑料薄膜的制备方法，工艺过程为：先将实施例1-实施例4任一获得的降解式塑料颗粒物加入挤出机内控温220-230℃进行熔融、塑化；再经过挤压并汇流于模头后通过模头控温220-230℃挤出物料；然后将由模头挤出的物料经过冷却装置冷却至20-23℃并使其形成膜片状物料；最后将膜片状物料经纵向拉伸机进行预热、纵向拉伸和热定型，得到缓迟降解式地下农用塑料薄膜。

实施例6：

本实施例在实施例5的基础上，提供一种塑料薄膜的使用方法，其具体工艺过程包括以下步骤：

S201：预估树木根部周围的面积，裁剪出对应数量的塑料薄膜；

S202：将塑料薄膜铺设在树木根部的地下0.5～1.2米处，即蝉卵殖种土壤的底部。

实施例7：

本实施例涉及用实施例1-4制得的塑料颗粒分别制备的缓迟降解式塑料薄膜的应用效果实验，通过与以下对比例进行比较，证明其应用效果。

对比例1：

本对比例提供的缓迟降解塑料颗粒，按照质量百分数由聚乙烯树脂70％、土豆淀粉2％、桐木粉5％、滑石粉15％和辅料8％组成。

按照实施例1的可缓迟降解塑料颗粒的制备方法进行制备。

对比例2：

本对比例提供的可缓迟降解塑料颗粒，按照质量百份数由聚乙烯树脂80％、土豆淀粉6％、桐木粉7％、滑石粉5％和辅料2％组成。

按照实施例6的可缓迟降解塑料颗粒的制备方法进行制备。

对比例3：

本对比例提供的可缓迟降解塑料颗粒，按照质量百份数由聚乙烯树脂85％、土豆淀粉4％、桐木粉3％、滑石粉3％和辅料5％组成。

按照实施例6的可缓迟降解塑料颗粒的制备方法进行制备。

对比例4：

本对比例提供的可缓迟降解塑料颗粒，按照质量百分数由聚乙烯树脂89％、土豆淀粉3％、桐木粉2％、滑石粉3％和辅料3％组成。

按照实施例6的可缓迟降解塑料颗粒的制备方法进行制备。

将实施例1-实施例4以及对比例1-对比例4的可缓迟降解塑料颗粒分别制备塑料薄膜，然后测试塑料薄膜的外观、拉伸强度及耐酸碱性；拉伸强度按照GB/T 1040.3-2006中规定的方法进行测定，试验速度为200mm/min；耐酸碱性按照GB-T 11547-2008中规定的方法进行测定，其中使用的酸为质量浓度5％的硫酸水溶液，使用的碱为质量浓度5％的氢氧化钠水溶液，浸泡时间为1周，观察外观变化，按外观变化程度分为优秀、中等和差等；优秀为薄膜外观无变化；中等为薄膜外观有轻微变化；差等为薄膜外观有严重变化；实验结果见表1。

表1实验结果

通过表1能够看出，实施例1-实施例4制备的塑料薄膜在外观、拉伸强度及耐酸碱方面的性能均优于对比例1-对比例4。实施例1-实施例4制备的塑料薄膜的外观平整光滑、无气泡、无灰尘、无亮点、无杂质且干净；拉伸强度均大于40Mpa；耐酸碱性测试均为优秀。

对实施例1-实施例4制备得到的塑料薄膜的在蝉卵养殖中应用进行对比测试，对照组为常规养殖，铺设普通塑料薄膜及不铺设塑料薄膜；实验组为铺设实施例1-实施例4制备得到的塑料薄膜，实验结果见表2。

表2实验结果

通过表2可知，实施例1-实施例4制备得到的塑料薄膜在蝉卵种植中起到了良好的作用，第一方面使得蝉卵的分布更加集中，便于后期成虫的捕获，及时获取经济效益；第二方面让土壤的有机质含量更加丰富，增加了土壤的肥力，有利于蝉卵及树木的成长；第三方面降解时间较短，保护了环境。

Claims (4)

1.一种缓迟降解式地下农用塑料薄膜，其特征在于，所述塑料薄膜是用缓迟降解式地下农用塑料颗粒制成，所述塑料颗粒的原料按照质量百分数包括聚乙烯树脂79％～84％、淀粉3％～4％、桐木粉5％～7％、滑石粉1％～2％和辅料5％～8％；所述桐木粉的细度为500目；所述辅料包括色母粒、环氧化油脂和癸二酸二丁酯，按照质量比色母粒：环氧化油脂：癸二酸二丁酯＝1：1～2：1。

2.根据权利要求1所述的缓迟降解式地下农用塑料薄膜，其特征在于，所述塑料颗粒的制备方法，包括以下步骤：

步骤(1)，选择桐木加工的废料或锯粉，粉碎至50目的颗粒，加入硼氢化钠和亚硫酸氢钠反应得到的漂白剂进行漂白，硼氢化钠和亚硫酸氢钠的摩尔比为1：3，漂白后再粉碎成500目的细粉，将细粉制成见水可分离的1～2mm的球状桐木颗粒，备用；

步骤(2)，将聚乙烯树脂、淀粉、桐木粉、滑石粉和辅料装入搅拌机得到混合物，搅拌机的温度设置为123℃，转速设置为1400r/min，搅拌时间设置为120min；

步骤(3)，将搅拌机得到的混合物通过熔融挤出获得条状塑料；

步骤(4)，将条状塑料切割成颗粒并将颗粒加工出凹槽获得凹字形塑料颗粒；凹字形塑料颗粒进行快速冷却获得降解塑料颗粒。

3.如权利要求1所述缓迟降解式地下农用塑料薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将塑料颗粒加入挤出机内220℃进行熔融、塑化；

(2)挤压并汇流于模头，通过模头于220℃挤出；

(3)将模头挤出物经过20℃的冷却装置冷却，形成膜片；

(4)膜片经纵向拉伸机进行预热、纵向拉伸和热定型，得到塑料薄膜。

4.如权利要求1所述缓迟降解式地下农用塑料薄膜的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)预估树木根部周围的面积，裁剪出对应数量的塑料薄膜；

(2)将塑料薄膜铺设在树木根部的地下0.5～1.2米处，即蝉卵殖种土壤的底部。