一种可控淀粉基生物降解农用地膜制造技术

本发明专利技术公开了一种可控淀粉基生物降解农用地膜。本发明专利技术的农用地膜由PBAT+PLA或PBAT+PLA+MTPS或PBAT+PLA+MTPS+甘蔗渣纤维素与扩链剂、脱模剂组成，通过上述配方，结合膜下滴灌技术，通过调整组成配比，可根据气候特点及覆盖作物的生长发育与水肥需求规律，调控生物地膜的降解时间及降解效率，使其安全期达到当地覆盖农作物的最佳覆膜天数，既保证在覆盖期间起到增温保墒、控草减药、稳产增收应有的效果，又能在生长后期或收获之后及时降解，最终被土壤微生物分解为水和二氧化碳，不会造成土壤及生态环境污染；配方中加入了价格低廉的改性淀粉基复合材料和甘蔗纤维素，还可大幅降低生产成本，具有较好的综合性能和良好的市场应用前景。

A Controllable Starch-based Biodegradable Agricultural Film

The invention discloses a controllable starch-based biodegradable agricultural land film. The agricultural film of the invention is composed of PBAT+PLA or PBAT+PLA+MTPS or PBAT+PLA+MTPS or PBAT+PLA+MTPS+bagasse cellulose and chain extender and release agent. By adjusting the composition ratio, the degradation time and degradation efficiency of the biofilm can be regulated according to the climatic characteristics, the growth and development of the covering crops and the law of water and fertilizer demand, so as to make the safe period reach the local level. The optimum mulching days for crops not only ensure that the mulching period has the effect of increasing temperature and soil moisture, controlling herbs and reducing herbs, stabilizing production and increasing income, but also can degrade in time after growing or harvesting, and eventually be decomposed into water and carbon dioxide by soil microorganisms, which will not cause soil and ecological environmental pollution; low-cost modified starch-based composites and sugarcane fibers are added to the formula. Vitamin can also significantly reduce production costs, with good comprehensive performance and good market application prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种可控淀粉基生物降解农用地膜
本专利技术涉及一种农用地膜，具体是一种可控淀粉基生物降解农用地膜，属于高分子材料

技术介绍
地膜具有增温、保湿、防草等作用，有利于作物生长发育，能大幅提高作物产量。然而，普通农用地膜在自然条件下极难降解，人工回收费钱费力，亦难做到干净彻底，其残膜在土壤中不断积累，导致土壤物理结构的改变，使土壤水分和养分向下运输受到阻碍，土壤孔隙度、通透性降低，造成耕地质量下降。目前，在农业上应用的生物降解地膜在作物增产、土壤与环境保护等方面具有诸多优点，但材料成本较高，在生产上大面积推广困难；另一方面，受气候条件及作物生长发育与肥水需求规律的影响较大，虽能在一定时间内自行降解且对土壤无残留无污染，但其降解时间及降解效率难以控制，不具有适宜于覆盖作物的降解特性。在作物苗期或低温时期就开始降解，起不到增温保墒的作用，在作物生长后期或收获之后又延迟降解，严重影响下茬作物的种植时间和生长发育，从而制约其推广及应用价值。因此，寻找并开发可控且能完全降解的农用地膜对农业稳产增效及可持续发展都具有重要的战略意义。聚己二酸丁二醇-对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）是一种可完全降解的脂肪族-香族共聚酯，兼具了PET和PBT的特性，且能被自然界中微生物完全降解，最终生成CO2和H2O。因此，PBAT具有良好的机械性能和生物降解性能。聚乳酸（PLA）是一种重要的生物可降解的线性脂肪族聚酯，它具有良好的生物降解性和生物相容性，高强度、高模量等优点，是公认的环境友好材料。按照一定比例将PBAT和PLA共混，可以结合两者的优点，不仅实现了性能互补，还提升了应用价值。考虑到较低的生产成本、良好的降解性能及优异的使用性能，淀粉基生物降解材料成为生物降解地膜研发的焦点，通常淀粉含量越高，成本越低，材料的降解性能越好；其中，利用马来酸酐为增容剂与甘油改性的淀粉基复合材料（MTPS），与PBAT/PLA共混表现出较好的相容性和柔韧性。将MTPS加入到PBAT/PLA共混物中，既可以加快其降解速度，又可以大幅降低成本，并赋予材料良好的机械性能及生物降解性能。甘蔗渣纤维素是从制糖业副产物甘蔗渣中提取的纤维素，甘蔗渣纤维素来源广泛、价格低廉，且能被大自然中的微生物完全降解，是一种重要的可再生和环境友好型生物质资源。PBAT/PLA/MTPS共混物中添加一定量的甘蔗渣纤维，可以明显改变生物降解地膜的降解时间，从而有效改善生物降解地膜的降解性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可控淀粉基生物降解农用地膜。本专利技术的农用地膜是本专利技术的专利技术人课题组基于前期研究基础，根据当地气候特点及覆盖作物的生长发育与水肥需求规律进行研发。利用在PBAT、PLA中添加木薯淀粉、甘油、马来酸酐、甘蔗渣纤维素、氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑等原料，并结合膜下滴灌技术，通过调整组成配比，调控生物地膜的降解时间及降解效率，使其安全期达到当地覆盖农作物的最佳覆膜天数，既保证在覆盖期间起到增温保墒、控草减药、稳产增收应有的效果，又能在生长后期或收获之后及时降解，最终被土壤微生物分解为水和二氧化碳，不会造成土壤及生态环境污染。由于该地膜中加入了价格低廉的改性淀粉基复合材料和甘蔗纤维素，不仅可以改变地膜的降解速度和降解效率，而且也大幅降低了生产成本。总之，该生物降解地膜综合性能较好，价格较低，具有良好的市场应用前景。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种可控淀粉基生物降解农用地膜，由PBAT+PLA或PBAT+PLA+MTPS或PBAT+PLA+MTPS+甘蔗渣纤维素、扩链剂、脱模剂组成，各组分重量百分含量如下：PBAT+PLA或PBAT+PLA+MTPS或PBAT+PLA+MTPS+甘蔗渣纤维素80~99.8%，扩链剂0.1~10%，脱模剂0.1~10%；所述的扩链剂为德国BASFADR-4370S，脱模剂为天诗蜡粉PEW-0300。本专利技术的可控淀粉基生物降解农用地膜，其制备方法包括如下步骤：（1）烘料：将PBAT和PLA置于50℃下热风烘干；（2）搅拌：将PBAT+PLA或PBAT+PLA+MTPS或PBAT+PLA+MTPS+甘蔗渣纤维素与扩链剂、脱模剂机械搅拌均匀，混合成预混料；（3）改性：将预混料由双螺杆挤出机进行挤出改性、造粒，挤出造粒的条件为：双螺杆挤出机的各段温度控制在140-175℃，螺杆转速：100-280r/min，切粒机转速控制在230-260r/min；（4）拉膜：利用横向式拉膜机将改性后的物料进行拉膜，根据覆盖作物栽培需要，制成厚度为15-25μm、宽度为90-120cm的生物降解地膜；（5）包装：利用收卷机收卷，包装，入库。本专利技术的可控淀粉基生物降解农用地膜，其制备方法还可以是采用如下步骤：（1）制备马来酸酐改性的热塑性淀粉（MTPS）和溶解甘蔗渣纤维素，然后采用熔融共混的方法制备PBAT+PLA或PBAT+PLA+MTPS或PBAT+PLA+MTPS+甘蔗渣纤维素共混物；（2）将PBAT+PLA或PBAT+PLA+MTPS或PBAT+PLA+MTPS+甘蔗渣纤维素与扩链剂、脱模剂机械搅拌均匀，混合成预混料；（3）将预混料由双螺杆挤出机进行挤出改性、造粒，挤出造粒的条件为：双螺杆挤出机的各段温度控制在140-175℃，螺杆转速：100-280r/min，切粒机转速控制在230-260r/min；（4）利用横向式拉膜机将改性后的物料进行拉膜，根据覆盖作物栽培需要，制成厚度为15-25μm、宽度为90-120cm的生物降解地膜；（5）包装：利用收卷机收卷，包装，入库。优选的，所述马来酸酐改性的热塑性淀粉（MTPS）的制备方法是：将淀粉77.5%、甘油20%、马来酸酐2.5%按质量比预混合均匀后放入转矩流变仪中塑化，条件为：温度130℃，转速为100r/min，时间为10min。优选的，所述甘蔗渣纤维素的制备方法是：将甘蔗渣纤维素和氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑置于90℃真空干燥条件下分别处理5h和14h，再将两者按照1：19的比例混匀，并置于90℃的油浴条件下进行溶解。本专利技术的可控淀粉基生物降解农用地膜，可结合膜下滴灌技术，调控生物地膜的降解时间及降解效率，通过调查分析，综合评价不同生物降解地膜的物理特性及生物降解性能；具体方法如下：①建设小区：将试验地平整后划分成27个小区，每个小区规格为：长×宽=10m×1m；②铺设滴灌：先在小区一侧铺设主管，主管连接智能灌溉系统，然后从主管引出滴灌带，在每个小区中央铺设一条带；③覆盖地膜：将设计的9种不同成分和配比的生物降解地膜铺设在试验小区，每种地膜铺设一个小区，并重复3次；④调查分析：覆膜后各小区统一滴灌，每隔3天滴灌一次。在第20d时开始对地膜降解情况进行调查统计，每隔10d调查一次，直至土壤表面地膜基本消失。调查时以0-7级评估地膜降解程度：0级，地膜外观形态完整，未出现裂纹；1级，开始出现10cm以下裂纹；2级，田间25%地膜出现细小裂纹；3级，地膜出现50cm大块裂纹；4级，地膜分裂成多块较大的独立部分，且内部出现10cm裂纹；5级，地膜裂解为4cm×4cm以下碎片；6级，50%地面无肉眼可见地膜；7级，土壤表面地膜基本消失。可降解地膜降解期大致划分为诱导期、开裂期、大本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可控淀粉基生物降解农用地膜，其特征在于，由PBAT+PLA或PBAT+PLA+MTPS或PBAT+PLA+MTPS +甘蔗渣纤维素、扩链剂、脱模剂组成，各组分重量百分含量如下：PBAT+PLA或PBAT+PLA+MTPS或PBAT+PLA+MTPS +甘蔗渣纤维素 80~99.8%，扩链剂0.1~10%，脱模剂0.1~10%；所述的扩链剂为德国BASF ADR‑4370S，脱模剂为天诗蜡粉PEW‑0300。

【技术特征摘要】
1.一种可控淀粉基生物降解农用地膜，其特征在于，由PBAT+PLA或PBAT+PLA+MTPS或PBAT+PLA+MTPS+甘蔗渣纤维素、扩链剂、脱模剂组成，各组分重量百分含量如下：PBAT+PLA或PBAT+PLA+MTPS或PBAT+PLA+MTPS+甘蔗渣纤维素80~99.8%，扩链剂0.1~10%，脱模剂0.1~10%；所述的扩链剂为德国BASFADR-4370S，脱模剂为天诗蜡粉PEW-0300。2.根据权利要求1所述的可控淀粉基生物降解农用地膜，其特征在于，其制备方法包括如下步骤：（1）烘料：将PBAT和PLA置于50℃下热风烘干；（2）搅拌：将PBAT+PLA或PBAT+PLA+MTPS或PBAT+PLA+MTPS+甘蔗渣纤维素与扩链剂、脱模剂机械搅拌均匀，混合成预混料；（3）改性：将预混料由双螺杆挤出机进行挤出改性、造粒，挤出造粒的条件为：双螺杆挤出机的各段温度控制在140-175℃，螺杆转速：100-280r/min，切粒机转速控制在230-260r/min；（4）拉膜：利用横向式拉膜机将改性后的物料进行拉膜，根据覆盖作物栽培需要，制成厚度为15-25μm、宽度为90-120cm的生物降解地膜；（5）包装：利用收卷机收卷，包装，入库。3.根据权利要求1所述的可控淀粉基生物降解农用地膜，其特征在于，其制备方法为如下步骤：（1）制备马来酸酐改性的热...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洋，高玉尧，安东升，徐磊，胡小文，窦美安，陈炫，徐志军，苏俊波，孔冉，
申请(专利权)人：中国热带农业科学院湛江实验站，
类型：发明
国别省市：广东,44