轻量化改性生物降解地膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及地膜，具体涉及一种轻量化改性生物降解地膜及其制备方法。所述的轻量化改性生物降解地膜由以下质量份数的原料制成：聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯65‑90份、聚乳酸5‑25份、润滑剂0.1‑1份、抑菌剂0.1‑1份、紫外线吸收剂0.1‑1份、光稳定剂0.1‑1份、轻量化改性复合材料5‑15份；其中，轻量化改性复合材料由环氧氯丙烷0.1‑0.5份、β‑环糊精0.5‑2份、硅酸铝钾0.5‑2份、介孔二氧化硅5.5‑8.9份制成。本发明专利技术采用的轻量化改性复合材料，既对地膜轻量化做出了贡献，也起到增强作用，而且协同增加了地膜的保温保墒作用。本发明专利技术制备方法简单易行，易于实现。

【技术实现步骤摘要】
轻量化改性生物降解地膜及其制备方法
本专利技术涉及地膜，具体涉及一种轻量化改性生物降解地膜及其制备方法。
技术介绍
地膜能够保温、保墒、保土、保肥，使农作物增产、增收，是目前最重要的农业生产资料之一。我国从1978年开始推广地膜覆盖技术，至今地膜覆盖面积达4亿多亩，地膜使用量达150多万吨，已成为世界上地膜使用量最多的国家。但随着地膜使用量的逐年增加，地膜的厚度越来越薄，地膜回收也变得越来越困难。传统PE地膜残留在土壤中100年也不会降解，因此，经过多年的累积，土壤中地膜残留量越来越多，对土壤的危害也日趋严重。残膜会导致土壤的原有结构遭到破坏，甚至直接影响作物根系的发育，最终导致作物减产。地膜残留污染已逐渐成为农业可持续发展的严重威胁，因此，有效防治农田的白色污染刻不容缓。生物降解材料的出现，给地膜污染带来了转机。采用生物降解材料完全替代传统地膜材料PE，可以最终解决地膜的污染问题。目前，已经商品化的生物降解材料有聚乳酸(PLA)、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚丁二酸-己二酸-丁二醇酯(PBSA)、聚己内酯(PCL)、聚羟基脂肪酸酯(PHAs)、聚丙撑碳酸酯(PPC)等。CN106084378A、CN103554589A、CN103819794A、CN106336567A、CN105001568A、CN101831097A、CN102964669A、CN105175848A、CN102850626A等专利技术公开的可降解地膜，其材料中都含有聚乙烯，而聚乙烯不可能生物降解，故上述专利中的可降解地膜均不是完全生物降解地膜。CN104004230A、CN106117622A、CN104109359A等专利技术公开的可降解地膜，材料由聚乙烯醇及其它材料组成，聚乙烯醇分子链为碳－碳链，与聚乙烯相同，故也不能生物降解，而且聚乙烯醇为水溶性材料，遭遇雨水会存在溶解破洞的风险，不适于用作地膜。CN103709687A、CN103709695A和CN106084700A等专利技术公开的全生物降解地膜，组合物中分别加入了改性滑石粉5-40重量％、改性滑石粉0.1-5重量％、碳酸钙20-50％，由于滑石粉或碳酸钙的加入，使得材料的密度进一步增大，地膜成本加大，不利于推广。CN106046725A、CN106221165A、CN106003943A等专利技术公开的生物降解地膜，材料中分别加入了增塑剂0.5-2.5份、增塑剂3-10份、增塑剂3-8份，由于地膜很薄，比表面积很大，在户外的自然环境中使用，增塑剂易于迁出，不利于地膜的稳定性。综上可以看出，目前还没有涉及生物降解地膜轻量化研究，即降低地膜的密度，从而降低地膜的成本。众所周知，传统PE材料密度是0.92-0.95g/cm3，而生物降解材料的密度大都在1.25-1.30g/cm3，约为传统PE材料密度的1.3倍。传统PE材料的单价约为10000元/吨，而生物降解材料的单价为20000-40000元/吨，约为传统PE材料单价的2倍以上。若暂不考虑地膜中其它助剂的成本以及加工费的差异，生物降解地膜的成本将是传统PE地膜成本的2.6倍以上，因此，只有降低生物降解地膜的成本，才能提高其市场竞争力。基于以上原因，在不改变地膜厚度和主要的生物降解材料的基础上，降低地膜密度，可以有效降低地膜成本，为生物降解地膜的推广应用奠定基础。另外，生物降解地膜的保温保墒性能也是很重要的指标，追求轻量化的同时势必会影响生物降解地膜的保温保墒性能。因此，在降低地膜密度的基础上，改善生物降解地膜的保温保墒性能也是目前亟需解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种密度小，具有保温、保墒性能的轻量化改性生物降解地膜；本专利技术同时提供其制备方法。本专利技术所述的轻量化改性生物降解地膜，由以下质量份数的原料制成：聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯65-90份、聚乳酸5-25份、润滑剂0.1-1份、抑菌剂0.1-1份、紫外线吸收剂0.1-1份、光稳定剂0.1-1份、轻量化改性复合材料5-15份；其中，轻量化改性复合材料由环氧氯丙烷0.1-0.5份、β-环糊精0.5-2份、硅酸铝钾0.5-2份、介孔二氧化硅5.5-8.9份制成。其中：所述的轻量化改性复合材料的制备方法是，将环氧氯丙烷与β-环糊精进行交联反应制备环氧氯丙烷交联-β-环糊精，在交联反应过程中依次引入硅酸铝钾、介孔二氧化硅。所述的轻量化改性复合材料的具体制备过程如下：以氢氧化钠作为催化剂，于60-65℃下，0.5-2份的β-环糊精与0.1-0.5份的环氧氯丙烷交联反应1-2小时制得。其中，在反应0.5-0.6小时的时候，依次引入0.5-2份的硅酸铝钾、5.5-8.9份的介孔二氧化硅。所述的硅酸铝钾的目数为5000-6000目。所述的介孔二氧化硅的孔径为2-50nm，目数为5000-6000目。所述的聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯为100％生物基，熔点110-120℃，熔融指数≤5.0g/10min(190℃，2.16kg)，其共聚单体己二酸、对苯二甲酸、丁二醇均为100％生物基。所述的聚乳酸为聚左旋乳酸，单体中右旋乳酸含量≤2wt.％，熔点160-170℃，熔融指数≤5.0g/10min(190℃，2.16kg)。所述的润滑剂为乙烯-四氟乙烯无规共聚物，乙烯与四氟乙烯的摩尔比为5:1-2，分子量50000-100000。所述的抑菌剂为吡咯酮锌。所述的紫外线吸收剂为甘油锌、甘油钙或甘油镁。所述的光稳定剂为对叔丁基苯甲酸锌、对叔丁基苯甲酸钙或对叔丁基苯甲酸镁。所述的轻量化改性生物降解地膜的制备方法是：先将环氧氯丙烷与β-环糊精进行交联反应制备环氧氯丙烷交联-β-环糊精，在交联反应过程中依次引入硅酸铝钾、介孔二氧化硅，制得轻量化改性复合材料，再将轻量化改性复合材料与聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚乳酸、润滑剂、抑菌剂、紫外线吸收剂、光稳定剂共混、挤出、吹塑，制得轻量化改性生物降解地膜。由于生物降解材料的密度普遍偏高，比PE密度高出30％以上，这无形中增加了生物降解地膜的成本，不利于推广应用。而且现有技术中鲜有关于生物降解地膜轻量化的报道，因此，本专利技术通过在地膜中引入介孔材料，从而实现地膜轻量化。根据国际纯粹与应用化学协会(IUPAC)的定义，孔径小于2nm的称为微孔，孔径在2-50nm的称为介孔(或称中孔)，孔径大于50nm的称为大孔。微孔材料的孔径过小，对地膜的轻量化贡献太小，大孔材料的孔径过大，不利于超薄地膜的生产，因此，在地膜中引入介孔材料比较合适。将介孔材料加入地膜中，相当于在地膜的微观结构上引入了中空结构，这些中空结构是由介孔材料贡献的，从而会使得相同厚度的地膜，单位平方米的克重降低，即地膜的密度明显下降，从而达到降低地膜成本的目的。同时，由于介孔二氧化硅引入，也可以对地膜起到一定的增强作用，而且介孔二氧化硅微孔结构还可以改善地膜的保温作用。众所周知，地膜最重要的两大功能就是保温和保墒。介孔二氧化硅的引入虽然在一定程度上起到了保温作用，但是保墒作用较弱。β-环糊精的外部是亲水的，也不具有保墒作用，但是当β-环糊精与环氧氯丙烷交联形成疏水空腔结构后，能够将吸附于地膜内表面的水珠或水汽阻隔在膜内，就实现了保墒功能。且β-环糊精与环本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轻量化改性生物降解地膜，其特征在于由以下质量份数的原料制成：聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯65‑90份、聚乳酸5‑25份、润滑剂0.1‑1份、抑菌剂0.1‑1份、紫外线吸收剂0.1‑1份、光稳定剂0.1‑1份、轻量化改性复合材料5‑15份；其中，轻量化改性复合材料由环氧氯丙烷0.1‑0.5份、β‑环糊精0.5‑2份、硅酸铝钾0.5‑2份、介孔二氧化硅5.5‑8.9份制成。

【技术特征摘要】
1.一种轻量化改性生物降解地膜，其特征在于由以下质量份数的原料制成：聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯65-90份、聚乳酸5-25份、润滑剂0.1-1份、抑菌剂0.1-1份、紫外线吸收剂0.1-1份、光稳定剂0.1-1份、轻量化改性复合材料5-15份；其中，轻量化改性复合材料由环氧氯丙烷0.1-0.5份、β-环糊精0.5-2份、硅酸铝钾0.5-2份、介孔二氧化硅5.5-8.9份制成。2.根据权利要求1所述的轻量化改性生物降解地膜，其特征在于：轻量化改性复合材料的制备方法是，将环氧氯丙烷与β-环糊精进行交联反应制备环氧氯丙烷交联-β-环糊精，在交联反应过程中依次引入硅酸铝钾、介孔二氧化硅。3.根据权利要求1或2所述的轻量化改性生物降解地膜，其特征在于：硅酸铝钾的目数为5000-6000目。4.根据权利要求1或2所述的轻量化改性生物降解地膜，其特征在于：介孔二氧化硅的孔径为2-50nm，目数为5000-6000目。5.根据权利要求1所述的轻量化改性生物降解地膜，其特征在于：聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯为100％生物基，熔点110-120℃，熔融指数≤5.0g/10min，其共聚单...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞买只，
申请(专利权)人：淄博成达塑化有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37