一种生物降解除草地膜及其制备方法技术

本发明专利技术属于农用薄膜技术领域，公开了一种生物降解除草地膜及其制备方法。本发明专利技术地膜包含以下质量百分数的组分：生物降解树脂A 70～97％；生物降解除草剂母粒3～30％；该母粒由包括以下步骤的方法制备得到：将10～60％除草剂与0.5～7％表面活性剂A混合，超声活化；再与25～75％生物降解树脂B、1～10％表面活性剂B高速混合，挤出造粒，得到除草剂母粒，所用表面活性剂A(亲水亲油平衡值为7～10)与表面活性剂B(亲水亲油平衡值为3～6)的质量比为1:1～1:2。本发明专利技术采用不同亲水亲油平衡值的表面活性剂分别作为除草剂的润湿分散剂及其与树脂的增容剂，有效提高除草剂与树脂的相容性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于农用薄膜
，特别涉及一种生物降解除草地膜及其制备方法。
技术介绍
除草地膜是将除草剂加入塑料薄膜中制备而成的一种具有除草作用的功能性地膜产品。在地膜使用过程中，除草剂扩散至地膜表面形成除草分子层，与附着于地膜表层的水滴一起溶滴至地面，被土壤吸收形成具有一定浓度的灭草处理层，最终达到抑制杂草生长、并导致杂草死亡的目的。与传统的喷施使用方式相比，将除草剂加入塑料薄膜中制备成除草地膜可减少除草剂在喷施过程中的损耗，通过提高除草剂的利用率，实现除草剂用量的减量化及除草的靶向化；可降低释放速率，使除草剂长时间持续释放，延长药效期；是一种新型的特殊除草剂剂型，可降低除草剂在使用过程对人和动物的伤害。针对除草剂有效成分释放速度过快、药效持续时间短、生态污染严重等重大问题，除草剂地膜技术是克服这些问题的良好方法，具有广阔的市场前景。但目前的除草地膜多采用不可降解的聚乙烯为载体，与除草剂混合后制备而成，不具有完全生物降解的功能，如果连年使用，将给土壤和环境造成严重的白色污染问题，并造成土壤板结、通透性变差、根系生长受阻，后茬作物减产。生物降解除草地膜是以可完全生物降解的高分子树脂为载体，将除草剂或除草母粒与可完全生物降解的高分子树脂混合后制备而成，具有能生物降解和杂草防除的功能，是一种环境友好型的功能性地膜产品。由于目前市售的除草剂都是小分子的化合物，且绝大多数的除草剂具有一定的极性，这些小分子的除草剂与可完全生物降解的高分子树脂的相容性差，导致除草地膜中除草剂的释放速度快，药效时间短。中国专利技术专利(CN201210525950.7)“一种可完全生物降解农用除草地膜”中利用搅拌机将生物降解树脂和除草剂、扩链剂、脱模剂搅拌均匀后，用双螺杆挤出机对共混后的材料进行挤出改性、造粒，然后用拉膜机进行拉膜而成，该技术没有解决除草剂与生物降解高分子树脂的相容性问题；中国专利技术专利(CN102276966A)“可生物分解除草地膜母粒、除草地膜制备方法”中采用将偶联剂加入除草剂与可降解高分子树脂混合物中制备成除草母粒，其对最终除草剂与可降解高分子树脂基体材料界面结合力的改善效果有限。现有技术制备的除草地膜在使用过程中存在除草剂释放速度过快，除草剂药效较短，除草效果差等问题，影响地膜的应用和推广。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点与不足，本专利技术的首要目的在于提供一种生物降解除草地膜。本专利技术另一目的在于提供一种上述生物降解除草地膜的制备方法。本专利技术的目的通过下述方案实现：一种生物降解除草地膜，包含以下质量百分数的组分：生物降解除草剂母粒3～30％生物降解树脂A70～97％；所述的生物降解除草剂母粒由包括以下步骤的方法制备得到：将除草剂与表面活性剂A混合，超声活化；再与生物降解树脂B、表面活性剂B高速混合，挤出造粒，得到除草剂母粒。上述制备方法中，各反应物的质量百分比如下：所述表面活性剂A与表面活性剂B的质量比为1:1～1:2。所述的表面活性剂A为亲水亲油平衡值为7～10的表面活性剂。所述的表面活性剂B为亲水亲油平衡值为3～6的表面活性剂。所述的亲水亲油平衡值为7～10的表面活性剂优选为失水山梨醇月桂酸酯、聚氧乙烯月桂醚、聚氧乙烯(4EO)失水山梨醇单硬脂酸酯、聚氧丙烯甘露醇二油酸酯、聚氧乙烯氧丙烯油酸酯、聚氧丙烯硬脂酸酯和六乙二醇单硬脂酸酯中的至少一种。所述的亲水亲油平衡值为3～6的表面活性剂优选为丙二醇脂肪酸酯、丙二醇单硬脂酸酯、单硬脂酸甘油酯、失水山梨醇单油酸酯、丙二醇单月桂酸酯、二乙二醇脂肪酸酯和失水山梨醇单棕榈酸酯中的至少一种。本专利技术的生物降解除草剂母粒采用表面活性剂进行改性处理制备得到。其中，所用的表面活性剂由亲水亲油平衡值为3～10的一系列非离子表面活性剂组成，其中，以亲水亲油平衡值为7～10的非离子表面活性剂作为润湿分散剂，有效提高除草剂的润湿分散性；以亲水亲油平衡值为3～6的非离子表面活性剂作为增容剂，有效提高除草剂与树脂的相容性。表面活性剂的分子结构包括长链的疏水性基团和亲水性离子基团或极性基团两个部分。表面活性剂的特殊分子结构使其在应用过程中具有润湿、增溶等作用。因此，选择具有与除草剂分子和生物降解高分子树脂分别具有一定极性相似的表面活性剂，可以提高除草剂分子和生物降解高分子树脂基体的界面相容性。所用除草剂优选为芽前除草剂，更优选为乙草胺、丙草胺、丁草胺、异丙甲草胺、异丙隆、莠去津、扑草净、莠灭净、嗪草酮和环嗪酮中的至少一种。所述的生物降解树脂B可与生物降解树脂A相同或不同，优选为粒径为60～200目的聚(己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯)(PBAT)。优选地，所述生物降解除草剂母粒还含有1～5wt％的加工助剂。所述的加工助剂指润滑剂、分散剂和抗氧剂中的至少一种。所述的混合优选为在混合机中混合3～5min。所述的超声活化优选为在100～500W功率下超声3～25min。所述活化是为了利用超声波产生的能量，增强除草剂的极性官能团与表面活性剂中极性或弱极性官能团间的反应活性，从而利用亲水亲油平衡值为7～10的表面活性剂有效提高除草剂的润湿分散性。所述的高速混合优选为在600～1200rpm速率下搅拌混合1～5min，混合的温度不超过60℃。所述挤出造粒的各段温度为110～150℃。上述高速混合过程中，可加入加工助剂，如润滑剂、分散剂和抗氧剂中的至少一种。本专利技术的生物降解除草地膜中：所述的生物降解树脂A优选为聚乳酸(PLA)和聚(己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯)(PBAT)中的至少一种。优选地，所用PLA的熔融指数为3～5g/10min；所用PLA的量为生物降解树脂A总量的10～35wt％。优选地，所用PBAT的熔融指数为3～5g/10min；所用PBAT的量为生物降解树脂A总量的65～90wt％。优选地，所述生物降解除草地膜中还可以含有光稳定剂、紫外线吸收剂和抗氧剂等。本专利技术还提供一种上述生物降解除草地膜的制备方法，包含以下具体步骤：按比例将生物降解除草剂母粒与生物降解树脂A混合均匀后，吹塑加工，得到生物降解除草地膜。所述的混合指在混合机中混合3～5min。所述吹塑加工的各段温度为130～200℃。上述混合过程中，可加入光稳定剂、紫外线吸收剂和抗氧剂。本专利技术的生物降解除草地膜在农作物种植中的应用。本专利技术的机理为：本专利技术采用亲水亲油平衡值为3～10的一系列非离子表面活性剂为改性剂，其中改性剂分子链中不同极性部分分别与除草剂分子和生物降解树脂具有一定的极性相似性，因此通过选择亲水亲油平衡值为7～10的非离子表面活性剂增加除草剂的润湿分散性，提高除草剂在生物降解高分子树脂基体中的分散均匀性；通过选择亲水亲油平衡值为3～6的非离子表面活性剂增加除草剂分子与生物降解高分子树脂基体的界面相容性，提高其界面结合力，从而提高除草剂药效时间延长。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及有益效果：(1)本专利技术的除草剂母粒中使用了亲水亲油平衡值为3～10的一系列非离子表面活性剂作为除草剂与生物降解树脂的界面改性剂，并通过超声技术进行增强活化，使除草剂与生物降解树脂的相容性得到显著提高，相互作用力增强。(2)本专利技术使用了经亲水亲油平衡值为7～10的非离子表面活性剂预处理的除草剂母粒，能使除草剂均匀分散于地膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物降解除草地膜，其特征在于包含以下质量百分数的组分：生物降解除草剂母粒  3～30％生物降解树脂A       70～97％；所述的生物降解除草剂母粒由包括以下步骤的方法制备得到：将除草剂与表面活性剂A混合，超声活化；再与生物降解树脂B、表面活性剂B高速混合，挤出造粒，得到除草剂母粒；上述制备方法中，各反应物的质量百分比如下：所述表面活性剂A与表面活性剂B的质量比为1:1～1:2；所述的表面活性剂A为亲水亲油平衡值为7～10的表面活性剂；所述的表面活性剂B为亲水亲油平衡值为3～6的表面活性剂。

【技术特征摘要】
1.一种生物降解除草地膜，其特征在于包含以下质量百分数的组分：生物降解除草剂母粒3～30％生物降解树脂A70～97％；所述的生物降解除草剂母粒由包括以下步骤的方法制备得到：将除草剂与表面活性剂A混合，超声活化；再与生物降解树脂B、表面活性剂B高速混合，挤出造粒，得到除草剂母粒；上述制备方法中，各反应物的质量百分比如下：所述表面活性剂A与表面活性剂B的质量比为1:1～1:2；所述的表面活性剂A为亲水亲油平衡值为7～10的表面活性剂；所述的表面活性剂B为亲水亲油平衡值为3～6的表面活性剂。2.根据权利要求1所述的生物降解除草地膜，其特征在于：所述的亲水亲油平衡值为7～10的表面活性剂为失水山梨醇月桂酸酯、聚氧乙烯月桂醚、聚氧乙烯失水山梨醇单硬脂酸酯、聚氧丙烯甘露醇二油酸酯、聚氧乙烯氧丙烯油酸酯、聚氧丙烯硬脂酸酯和六乙二醇单硬脂酸酯中的至少一种。3.根据权利要求1所述的生物降解除草地膜，其特征在于：所述的亲水亲油平衡值为3～6的表面活性剂为丙二醇脂肪酸酯、丙二醇单硬脂酸酯、单硬脂酸甘油酯、失水山梨醇单油酸酯、丙二醇单月桂酸酯、二乙二醇脂肪酸酯和失水山梨醇单棕榈酸酯中的至少一种。4.根据权利要求1所述的生物降解除草地膜，其特征在于：所用除草剂为乙草胺、丙草胺、丁草胺、异丙甲草胺、异丙隆、...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈明周，谢东，杨友军，潘东英，张会平，高旭华，陈东城，黄瑶珠，
申请(专利权)人：广东省生物工程研究所广州甘蔗糖业研究所，
类型：发明
国别省市：广东;44