增强型全生物降解材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种降解材料，采用双层膜结构，包括第一层膜和第二层膜，且第一层膜的降解时间大于第二层膜的降解时间；其中，第一层膜的原料组分包括：高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、纳米二氧化硅、聚乙醇酸、正辛基二茂铁、硝酸钇、硝酸镝、二甲基二硫代氨基甲酸铁、硼酸、草炭粉和海藻酸钠；第二层膜的原料组分包括：聚丁二酸/己二酸丁二醇酯、聚乳酸、高密度聚乙烯、纳米二氧化硅、聚乙醇酸、硝酸镝、硼酸、草炭粉和海藻酸钠。本发明专利技术提供的增强型全生物降解材料，不仅具有优异的拉伸强度和断裂伸长率等机械性能；而且易于降解，在用作地膜时还具有优异的调温保墒、防虫除草以及提高作物出苗率等功效。

Reinforced type full biodegradable material and preparation method thereof

The invention relates to a degradable material, using double membrane structure, comprising a first layer and second layer film, degradation time and degradation time first film layer is greater than second; the first film raw materials include: high density polyethylene, low density polyethylene, linear low density polyethylene, nano silica, polyglycolic acid, octyl two ferrocene, yttrium nitrate, Dysprosium Nitrate, two methyl two dithiocarbamate iron, boric acid, peat powder and sodium alginate; second layer membrane material comprises the following components: succinic acid / butylene adipate, polylactic acid, high density polyethylene, nano silica, polyglycolic acid, Dysprosium Nitrate boric acid, peat, powder and sodium alginate. Enhanced full biodegradable material provided by the invention not only has excellent tensile strength and elongation and other mechanical properties; and easy degradation, as in the film also has excellent temperature and soil moisture, and improve crop pest control weed emergence rate etc..

【技术实现步骤摘要】
增强型全生物降解材料及其制备方法
本专利技术涉及可降解材料
，具体涉及一种增强型全生物降解材料及其制备方法。
技术介绍
地膜覆盖是旱作节水农业和增加农作物生长期的关键技术措施之一。农用地膜不但应用于蔬菜栽培，也相继用于大田作物、果树、林业、花卉及经济作物的生产；不仅用于露地栽培，也用于早春保护设施内的覆盖。地膜覆盖技术的应用极大地促进了农业产量和效益的提高，在带动农业生产方式转变和促进农业生产力飞跃方面功不可没。然而，普通地膜是由石油化工产品中的聚乙烯为主要成分吹塑而成，含有高分子的聚乙烯化合物及其树脂，具有不易腐烂、极难分解的性能。已有研究结果表明，自然状态下残留的地膜能够在土壤中存留百年以上。残膜会影响到土壤特性，降低土壤肥力，严重的还会造成土壤中水分养分运移不畅，在局部地区引起次生盐碱化等。同时，对农作物生长的危害加重，主要表现在农作物根系生长可能受阻，降低作物获得水分养分的能力，导致产量降低。现如今，地膜污染已是严重的农村生态问题之一，很多农民只是在翻地前用耙子简单清理，满地的残膜很快就被新铺的地膜覆盖，大块残膜往往被就地焚烧，或干脆弃置田间地头；在不少地方已出现残膜堵塞沟渠、影响农田排灌；一些残膜甚至混入秸秆、牧草，毒死误食的牛羊。这些残膜也可能继续对地下水和土壤产生污染，长此下去，必然对农业可持续发展构成严重威胁。因此，有必要研发一种减少污染、性能优、质量高的地膜降解技术，以缓解农业生态压力，走绿色持续健康发展之路。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术旨在提供一种增强型全生物降解材料及其制备方法。本专利技术提供的增强型全生物降解材料，不仅具有优异的拉伸强度和断裂伸长率等机械性能；而且在用作地膜使用时，具有优异的调温保墒、防虫除草以及提高作物出苗率等功效。此外，采用本专利技术提供的降解材料制备得到的地膜易于降解，尤其是在实际使用过程中，地膜各部分能够同时达到降解终点，从而消除了传统市售地膜在应用过程中各部分降解速率不一的缺陷。为此，本专利技术提供如下技术方案：第一方面，本专利技术提供一种降解材料，降解材料采用双层膜结构，包括第一层膜和第二层膜，且第一层膜的降解时间大于第二层膜的降解时间；其中，第一层膜的原料组分按重量份计，包括：高密度聚乙烯30-40重量份、低密度聚乙烯5-15重量份、线性低密度聚乙烯20-35重量份、纳米二氧化硅2-5重量份、聚乙醇酸5-8重量份、正辛基二茂铁0.05-0.20重量份、硝酸钇3-5重量份、硝酸镝1-3重量份、二甲基二硫代氨基甲酸铁0.01-0.10重量份、硼酸3-5重量份、草炭粉3-8重量份和海藻酸钠5-8重量份；第二层膜的原料组分按重量份计，包括：聚丁二酸/己二酸丁二醇酯20-30重量份、聚乳酸15-25重量份、高密度聚乙烯10-20重量份、纳米二氧化硅2-5重量份、聚乙醇酸5-8重量份、硝酸镝1-3重量份、硼酸3-5重量份、草炭粉3-8重量份和海藻酸钠5-8重量份。在本专利技术的进一步实施方式中，高密度聚乙烯的熔融指数为0.1-10.0g/10min，低密度聚乙烯的熔融指数为0.5-5.0g/10min，线性低密度聚乙烯的熔融指数为1.5-2.5g/10min。在本专利技术的进一步实施方式中，高密度聚乙烯选用6070、5502、TR144和CH2802中的一种或多种；低密度聚乙烯选用LD662、2012TN26、2426H、2436H和LD600中的一种或多种；线性低密度聚乙烯选用7042、7042T、9020、7042N、7042K、218W、0218D、9042和FV149M中的一种或多种。在本专利技术的进一步实施方式中，纳米二氧化硅的粒径为20nm-100nm；聚乙醇酸的数均分子量为20000-50000，聚丁二酸/己二酸丁二醇酯的数均分子量为8000-30000，聚乳酸的数均分子量为60000-150000。在本专利技术的进一步实施方式中，第一层膜的厚度为2-4μm，第二层膜的厚度为3-8μm。第二方面，本专利技术提供一种降解材料的制备方法，包括以下步骤：S101：将第一层膜中的各原料组分混合均匀后造粒，得到第一层膜降解塑料颗粒；其中，将高密度聚乙烯、聚乙醇酸、正辛基二茂铁、硼酸和草炭粉的混合物与水按照1：(5-8)的质量比混合并搅拌均匀，调节pH值为7.8-8.3；然后加入纳米二氧化硅、硝酸钇和硝酸镝继续搅拌，调节pH值为5.5-6.0；将pH值为5.5-6.0的产物干燥，之后与剩余原料组分混合后(即第一层膜的原料组分中除聚乙烯、聚乙醇酸、正辛基二茂铁、硼酸、草炭粉、纳米二氧化硅、硝酸钇和硝酸镝之外的原料组分)进行球磨处理，然后将球磨处理后的产物造粒；S102：将第二层膜中的各原料组分混合均匀后造粒，得到第二层膜降解塑料颗粒；其中，将高密度聚乙烯、聚乙醇酸、硼酸和草炭粉的混合物与水按照1：(5-8)的质量比混合并搅拌均匀，调节pH值为6.5-7.0；将pH值为6.5-7.0的产物干燥，之后与剩余原料组分混合后(即第二层膜的原料组分中除高密度聚乙烯、聚乙醇酸、硼酸和草炭粉之外的原料组分)进行球磨处理，然后将球磨处理后的产物造粒；S103：将第一层膜降解塑料颗粒和第二层膜降解塑料颗粒进行共挤吹塑。在本专利技术的进一步实施方式中，S101和S102中，搅拌的条件均为：温度为45℃-55℃，转速为150rpm-250rpm，时间为50min-80min；球磨处理的条件均为：转速为300-450rpm，时间为200min-300min；造粒均在双螺杆造粒机中进行，且双螺杆造粒机的条件具体为：温度为175℃-185℃，螺杆转速为130rpm-180rpm，螺杆长径比L/D为30-50。在本专利技术的进一步实施方式中，S103中，共挤吹塑在双层共挤吹膜机中进行，且双层共挤吹膜机的条件具体为：温度为158℃-163℃，吹胀比为3.2-3.5，牵引速度为9m/min-11m/min。第三方面，本专利技术提供的降解材料在制备地膜、透明膜和包装材料产品或产品添加剂中的应用。本专利技术提供的上述技术方案具有以下优点：(1)申请人经过大量实验发现：本专利技术提供的增强型全生物降解材料，采用双层膜结构，不仅具有优异的拉伸强度和断裂伸长率等机械性能；而且易于降解，尤其是在用作地膜的实际使用过程中，地膜各部分能够同时达到降解终点，从而消除了传统市售地膜在应用过程中各部分降解速率不一的缺陷。(2)本专利技术提供的全生物降解材料制备得到的地膜采用双层膜结构，各层由不同降解特性的材料制成且各层的降解速率不同，最终使制备得到的地膜在实际使用过程中，各部分能够同时达到降解终点，从而消除了传统市售地膜在应用过程中各部分降解速率不同的缺陷，进而显著改善了降解地膜的实用性。传统市售地膜在实际使用过程中各部分的降解速率不一，主要表现形式为：地膜暴露于空气的部分(简称“暴露部分”)与地膜埋于土壤部分(“埋土部分”)降解速率相差巨大；通常情况下，暴露部分的地膜已达到降解终点，地膜变脆，甚至已降解为二氧化碳和水；而埋土部分的地膜基本没有变化，依旧维持其初始机械力学性能，从而给下一季农作物耕作带来不利的影响，且没有达到降解地膜应有的效果；换句话说，采用本专利技术提供的生物降解材料制备得到的地膜，其在实际应用过程中各部分降解均匀且彻底，从而消除了本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种降解材料，其特征在于，所述降解材料采用双层膜结构，包括第一层膜和第二层膜，且所述第一层膜的降解时间大于所述第二层膜的降解时间；其中，所述第一层膜的原料组分按重量份计，包括：高密度聚乙烯30‑40重量份、低密度聚乙烯5‑15重量份、线性低密度聚乙烯20‑35重量份、纳米二氧化硅2‑5重量份、聚乙醇酸5‑8重量份、正辛基二茂铁0.05‑0.20重量份、硝酸钇3‑5重量份、硝酸镝1‑3重量份、二甲基二硫代氨基甲酸铁0.01‑0.10重量份、硼酸3‑5重量份、草炭粉3‑8重量份和海藻酸钠5‑8重量份；所述第二层膜的原料组分按重量份计，包括：聚丁二酸/己二酸丁二醇酯20‑30重量份、聚乳酸15‑25重量份、高密度聚乙烯10‑20重量份、纳米二氧化硅2‑5重量份、聚乙醇酸5‑8重量份、硝酸镝1‑3重量份、硼酸3‑5重量份、草炭粉3‑8重量份和海藻酸钠5‑8重量份。

【技术特征摘要】
1.一种降解材料，其特征在于，所述降解材料采用双层膜结构，包括第一层膜和第二层膜，且所述第一层膜的降解时间大于所述第二层膜的降解时间；其中，所述第一层膜的原料组分按重量份计，包括：高密度聚乙烯30-40重量份、低密度聚乙烯5-15重量份、线性低密度聚乙烯20-35重量份、纳米二氧化硅2-5重量份、聚乙醇酸5-8重量份、正辛基二茂铁0.05-0.20重量份、硝酸钇3-5重量份、硝酸镝1-3重量份、二甲基二硫代氨基甲酸铁0.01-0.10重量份、硼酸3-5重量份、草炭粉3-8重量份和海藻酸钠5-8重量份；所述第二层膜的原料组分按重量份计，包括：聚丁二酸/己二酸丁二醇酯20-30重量份、聚乳酸15-25重量份、高密度聚乙烯10-20重量份、纳米二氧化硅2-5重量份、聚乙醇酸5-8重量份、硝酸镝1-3重量份、硼酸3-5重量份、草炭粉3-8重量份和海藻酸钠5-8重量份。2.根据权利要求1所述的降解材料，其特征在于：所述高密度聚乙烯的熔融指数为0.1-10.0g/10min，所述低密度聚乙烯的熔融指数为0.5-5.0g/10min，所述线性低密度聚乙烯的熔融指数为1.5-2.5g/10min。3.根据权利要求2所述的降解材料，其特征在于：所述高密度聚乙烯选用6070、5502、TR144和CH2802中的一种或多种；所述低密度聚乙烯选用LD662、2012TN26、2426H、2436H和LD600中的一种或多种；所述线性低密度聚乙烯选用7042、7042T、9020、7042N、7042K、218W、0218D、9042和FV149M中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的降解材料，其特征在于：所述纳米二氧化硅的粒径为20nm-100nm；所述聚乙醇酸的数均分子量为20000-50000，所述聚丁二酸/己二酸丁二醇酯的数均分子量为8000-30000，所述聚乳酸的数均分子量为60000-150000。5.根据权利要求1-4任一项所述的降解材料，其特征在于：所述第一层膜的厚度为2-4μ...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆海荣，郭倩，郭亚楠，
申请(专利权)人：山西骏博环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山西,14