一种旱作农业区增强型生态降解地膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种旱作区生物全降解材料，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；第一层膜的原料组分包括降解剂、热稳定剂、光稳定剂、抗氧剂、低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯；第二层膜的原料组分包括淀粉、二氧化硅、硅烷偶联剂、聚乙烯醇、降解剂、低密度聚乙烯以及线性低密度聚乙烯。本发明专利技术提供的旱作区生物全降解材料，充分结合了聚乙烯材料和淀粉的优点，采用双层结构，不仅具有优异的机械性能和防水性能，而且易于降解，其在实际使用过程中，各部分能够同时达到降解终点，从而消除了传统市售降解地膜在应用过程中各部分降解速率不一的缺陷，进而大大减少了残膜对机械的缠绕，显著促进了农业生产力的发展。

Enhanced ecological degradation plastic film in dry farming area and preparation method thereof

The invention relates to a dry area of bio degradable materials, including the first layer and second layer film, degradation time and degradation time first film layer is greater than second; raw materials include the first layer of membrane degrading agent, heat stabilizer, antioxidant, light stabilizer, low density polyethylene and linear low density polyethylene the second layer film; composition of raw materials including starch, silica, silane coupling agent, polyvinyl alcohol, degradation agent, low density polyethylene and linear low density polyethylene. Dry area of bio degradable material provided by the invention combines the advantages of polyethylene materials and starch, adopts a double-layer structure, not only has excellent mechanical properties and waterproof performance, and easy degradation, in the actual use of the process, each part can also reduce the solution to eliminate the plastic film on the end point, in the process of the application a part of the degradation rate of degradation of traditional sale defects, and then reduce the residual film on the mechanical winding, greatly promoted the development of agricultural productivity.

【技术实现步骤摘要】
一种旱作农业区增强型生态降解地膜及其制备方法
本专利技术涉及地膜
，具体涉及一种旱作农业区增强型生态降解地膜及其制备方法。
技术介绍
农用地膜覆盖的增温、保墒、防霜冻等功能，极大地促进了农业产量和效益的提高，带动了农业生产方式的转变和农业生产力的飞跃方面。据统计，地膜覆盖技术的推广应用，使全世界农作物适种地区在南、北半球分别向南、北推移了2°-4°的地理纬度，向高山地区推移了500-1000m海拔高度，作物普遍增产30％-50％，增值40％-60％。塑料地膜的大量使用带来了农业生产上的“白色革命”。采用人工合成高分子PE材料制备而成的地膜应用最为广泛的，但其在自然条件下很难降解；且地膜应用30多年来，由于人们环保意识的滞后以及有效残膜回收措施的缺乏，目前我国长期覆膜的农田土壤，平均每亩地膜残留量高达5-15公斤。大量残留的地膜碎片不易被土壤微生物降解，且长期存留于农田导致土壤结构破坏、耕地质量严重下降；此外，大量残膜的存在造成农事操作受阻，给下一季农作物耕作带来不利影响，严重阻碍了农业方面生产力的发展。生物降解地膜的出现为解决农用地膜污染提供了一个有效途径。淀粉作为自然界丰富的可再生资源，来源广泛、价格低廉、无毒无害且可完全生物降解，其制品在使用中具有优异的环保性能，废弃后能迅速降解，从而源于自然并回归自然。然而较差的力学性能与防水性能限制了其应用，淀粉分子内与分子间存在着大量的氢键，因而热塑性差，难以加工成型，制备得到的产品存在力学强度低、耐水性差和湿强度低等缺点。近年来，虽然人们已经对将淀粉应用于可降解材料进行了研究，但上述问题仍未得到有效解决。基于此，研究开发一种新型的可降解地膜尤为重要，其将显著减小农业耕种的生产成本，进而促进农业生产力的发展。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供了一种旱作农业区增强型生态降解地膜及其制备方法。本专利技术提供的旱作区生物全降解材料，充分结合了聚乙烯材料和淀粉的优点，其采用双层结构，不仅具有优异的机械性能和防水性能，而且易于降解，其在实际使用过程中，各部分能够同时达到降解终点，从而消除了传统市售降解地膜在应用过程中各部分降解速率不一的缺陷。此外，本专利技术提供的地膜在实际使用过程中能够同时达到降解终点，从而大大减少了残膜对机械的缠绕，降低了残膜对下一季作物的影响并节省了人力成本，进而显著促进了农业生产力的发展。为此，本专利技术提供如下技术方案：第一方面，一种全降解材料，全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：降解剂0.01-0.10重量份、热稳定剂0.20-0.40重量份、光稳定剂0.10-0.30重量份、抗氧剂0.05-0.20重量份、线性低密度聚乙烯5-10重量份和线性低密度聚乙烯89-94.64重量份；第二层膜的原料组分按重量份计，包括：淀粉15-45重量份、纳米二氧化硅1-5重量份、硅烷偶联剂2-5重量份、聚乙烯醇10-30重量份、降解剂0.01-0.10重量份、线性低密度聚乙烯3-5重量份以及线性低密度聚乙烯9.9-68.99重量份。具体地，本专利技术提供的全降解材料为双层膜旱作区生物全降解材料，其在用作地膜时，实际使用过程中，第一层膜为地膜表层膜，即与空气接触的层，第二层膜为地膜底层膜，即与土壤接触的层。第一层膜的降解时间大于第二层膜的降解时间，是指在降解性能测试中，如光氧化降解实验、热氧化降解实验或其他降解实验中，达到同样降解情况时，第一层膜的降解时间大于第二层膜的降解时间。低密度聚乙烯俗称高压聚乙烯，即在100-300MPa的高压下，过氧化物催化自由基聚合生成，其密度约为0.910-0.925g/cm3，熔点约为130℃-145℃，具有密度低及材质软等优点。线型低密度聚乙烯是指乙烯与少量高级-烯烃在催化剂存在下聚合而成之共聚物，密度约为0.918～0.935g/cm3，具有较高的软化温度和熔融温度，且具有强度大、韧性好、延展能力高等优点。在本专利技术的进一步实施方式中，降解剂包括二氧化钛、三氧化二铁、二氧化锰、二茂铁、硬脂酸铁、硬脂酸锰、硬脂酸钴、硬脂酸铜、硬脂酸铈、硬脂酸镧、硬脂酸镨、二甲基二硫代氨基甲酸铁和二乙基二硫代氨基甲酸铈中的一种或几种；热稳定剂包括硬脂酸钡、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸锶、硬脂酸镁、月桂酸钡、月桂酸钙、月桂酸锌和月桂酸镁中的一种或多种；光稳定剂包括水杨酸苯酯、4，4-亚异丙基双(苯酚水杨酸酯)、水杨酸对叔丁基苯酯、间苯二酚单苯甲酸酯、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮和2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮中的一种或多种；抗氧剂包括2，6-二叔丁基对甲酚、2，4，6-三叔丁基苯酚、4-羟甲基-2，6-二叔丁基苯酚、叔丁基羟基茴香醚、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和2，2’-亚甲基双(4-乙基-6-叔丁基苯酚)中的一种或多种；淀粉包括玉米淀粉、马铃薯淀粉、土豆淀粉、大米淀粉、豌豆淀粉、高粱淀粉和木薯淀粉中的一种或多种；硅烷偶联剂包括3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种。在本专利技术的进一步实施方式中，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，聚乙烯醇的聚合度为500-1800，醇解度为78％-99％。在本专利技术的进一步实施方式中，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；聚乙烯醇选用1799、1788、1778、0588和0578中的一种或多种。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4-8μm。在本专利技术的进一步实施方式中，第一层膜的原料组分按重量份计，包括：硬脂酸镨0.03重量份、二茂铁0.05重量份、月桂酸锌0.30重量份、间苯二酚单苯甲酸酯0.20重量份、2，4，6-三叔丁基苯酚0.10重量份、低密度聚乙烯8重量份和线性低密度聚乙烯93重量份；第二层膜的原料组分按重量份计，包括：玉米淀粉15重量份、马铃薯淀粉15重量份、纳米二氧化硅1-5重量份、3-氨丙基三甲氧基硅烷5重量份、聚乙烯醇20重量份、硬脂酸镨0.03重量份、二茂铁0.05重量份、低密度聚乙烯5重量份以及线性低密度聚乙烯66重量份；其中，第一层膜的厚度为3μm，第二层膜的厚度为4μm；聚乙烯醇的聚合度为1700，醇解度为99％，低密度聚乙烯选用2012TN26，线性低密度聚乙烯选用等重量份的9020和FV149M。第二方面，本专利技术提供一种全降解材料的制备方法，包括以下步骤：S101：将第一层膜的各原料组分混合后进行球磨处理，之后造粒，得到第一层膜降解塑料颗粒；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，将淀粉、硅烷偶联剂、降解剂和聚乙烯醇的混合物与水按照1：(3-5)的质量比混合并搅拌均匀，调节pH值为5.8-6.3；然后加入纳米二氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全降解材料，其特征在于，所述全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：降解剂0.01‑0.10重量份、热稳定剂0.20‑0.40重量份、光稳定剂0.10‑0.30重量份、抗氧剂0.05‑0.20重量份、低密度聚乙烯5‑10重量份和线性低密度聚乙烯89‑94.64重量份；所述第二层膜的原料组分按重量份计，包括：淀粉15‑45重量份、纳米二氧化硅1‑5重量份、硅烷偶联剂2‑5重量份、聚乙烯醇10‑30重量份、降解剂0.01‑0.10重量份、低密度聚乙烯3‑5重量份以及线性低密度聚乙烯9.9‑68.99重量份。

【技术特征摘要】
1.一种全降解材料，其特征在于，所述全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：降解剂0.01-0.10重量份、热稳定剂0.20-0.40重量份、光稳定剂0.10-0.30重量份、抗氧剂0.05-0.20重量份、低密度聚乙烯5-10重量份和线性低密度聚乙烯89-94.64重量份；所述第二层膜的原料组分按重量份计，包括：淀粉15-45重量份、纳米二氧化硅1-5重量份、硅烷偶联剂2-5重量份、聚乙烯醇10-30重量份、降解剂0.01-0.10重量份、低密度聚乙烯3-5重量份以及线性低密度聚乙烯9.9-68.99重量份。2.根据权利要求1所述的全降解材料，其特征在于：所述降解剂包括二氧化钛、三氧化二铁、二氧化锰、二茂铁、硬脂酸铁、硬脂酸锰、硬脂酸钴、硬脂酸铜、硬脂酸铈、硬脂酸镧、硬脂酸镨、二甲基二硫代氨基甲酸铁和二乙基二硫代氨基甲酸铈中的一种或几种；所述热稳定剂包括硬脂酸钡、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸锶、硬脂酸镁、月桂酸钡、月桂酸钙、月桂酸锌和月桂酸镁中的一种或多种；所述光稳定剂包括水杨酸苯酯、4，4-亚异丙基双(苯酚水杨酸酯)、水杨酸对叔丁基苯酯、间苯二酚单苯甲酸酯、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮和2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮中的一种或多种；所述抗氧剂包括2，6-二叔丁基对甲酚、2，4，6-三叔丁基苯酚、4-羟甲基-2，6-二叔丁基苯酚、叔丁基羟基茴香醚、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和2，2’-亚甲基双(4-乙基-6-叔丁基苯酚)中的一种或多种；所述淀粉包括玉米淀粉、马铃薯淀粉、土豆淀粉、大米淀粉、豌豆淀粉、高粱淀粉和木薯淀粉中的一种或多种；所述硅烷偶联剂包括3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的全降解材料，其特征在于：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；所述聚乙烯醇的聚合度为500-1800，醇解度为78％-99％。4.根据权利要求3所述的全降解材料，其特征在于：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；所述聚乙烯醇选用1799、1788、1778、0588和0578中的一种或多种。5.根据权利要求1-4...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦文生，李城德，陆海荣，秦体文，孙智刚，
申请(专利权)人：兰州鑫银环橡塑制品有限公司，
类型：发明
国别省市：甘肃,62