本发明专利技术公开一种降解可控的PBAT基生物降解地膜及其制备、使用方法，属于高分子化合物技术领域。本发明专利技术首次提出根据作物的生长周期通过地膜结构结合塑料地膜降解液，有效地控制膜降解时间，且保证作物生长对温湿需求。本发明专利技术地膜结构包括基底层、支撑层和加强层；基底层为改性淀粉和PBAT复合改性材料，可通过土壤中微生作用促进地膜分解；支撑层为PBAT、PE、改性淀粉共混材料，保证地膜的韧性、气密性和防水性，保证作物生长所需温湿度，同时具有较好的机械强度，适用农艺操作；加强层主要成分为PE，可防止地膜降解过快，使降解周期与作物生长周期匹配，具有良好的推广前景和经济价值。具有良好的推广前景和经济价值。
【技术实现步骤摘要】
一种降解可控的PBAT基生物降解地膜及其制备、使用方法
[0001]本专利技术涉及PBAT改性地膜，具体地，涉及一种降解可控的PBAT基生物降解地膜及其制备、使用方法。
技术介绍
[0002]地膜覆盖栽培技术是将塑料薄膜覆盖在播种后的地面或种植后的农作物幼苗上，起到促进种子萌发、加速幼苗根系和植物地上部分生长等作用。传统的塑料薄膜包括PE薄膜、PP薄膜等，其具有良好的韧性、气密性和防水性，有利于农艺操作并能有效保证作物生长温湿度。但由于其不能自然降解，形成白色垃圾对环境造成污染，成为其在农业领域推广应用的致命缺点。传统的地膜覆盖栽培技术，覆盖的地膜在作物收割后需要进行人工回收，但据统计由于使用后地膜已老化，存在不同程度的破裂、碎裂的情况，回收率不到60%；残留的地膜经自然风化后在土地耕作过程中会碎裂成非常细小的微塑料（粒径小于5mm），这些微塑料会进入深层土壤及地下水中，影响作物栽培生长，进而对人类健康造成威胁。
[0003]目前的可完全降解的塑料材料中聚己二酸对苯二甲酸丁二酯（Polybutylene adipate terephthalate），简称PBAT，因具有优异的柔韧性同时可完全生物降解的优点，成为降解塑料研究中活跃度最高和市场应用前景最好的降解材料之一。然而，PBAT价格高昂，对于农业生产领域而言成本太高。市场上针对降低PBAT材料成本的研发很多，其中研究最多的就是通过添加价格较低的填充剂来降低成本。在众多的填充剂中，作为生物材料的淀粉，因自然资源禀赋，且可保证PBAT可完全生物降解，成为关注焦点之一。例如，中国专利申请CN112625304A公开的一种高淀粉填充PBAT材料及其制备方法，通过高淀粉填充PBAT材料，成本远低，且制得的PBAT材料拉伸强度、维卡软化温度均显著高于现有技术。然而，这通过生物材料改性的PBAT薄膜均存在一些共性缺陷，由于生物材料的机械强度有限，其大量的填充引入，降低了PBAT材料的力学性能，这会导致薄膜在农艺操作过程中容易破损，存在气密性差、防水性不足的问题；而且淀粉、纤维素等生物材料降解速度太快，对于地膜而言，不能满足为作物生长周期提供充足的温湿度，因此该类材料尚不适应于农业地膜的应用。
[0004]虽然，现有技术中也有通过将PBAT与PE、PP等传统塑料共混以解决其韧性低、气密性差、防水性不足问题的研发，如中国专利申请CN110511544A公开的一种生物可降解透气复合膜及其制备方法，用PE和PBAT作为基体树脂，开发出一种生物可降解透气复合膜，解决传统透气复合膜孔洞孔径不均匀、透气性能不佳、无法降解等缺点。但这种材料仅限于应用包装、储藏、运输等领域使用，而地膜所使用的场景多是户外环境，由于PBAT内在缺陷使其与PE等传统塑料相容性较差，特别是在极端气候下，例如高温或低温天气，或强烈的紫外线暴晒等，PBAT和PE之间以及与所用的各助剂之间容易产生相分离，导致地膜力学性能不均，进而导致其降解可控性差，存在降解时间过长影响土地接茬耕作或存在不能完全降解的情况。
[0005]塑料降解溶液是指利用催化剂使得塑料制品迅速有效降解的制剂。目前针对塑料降解制剂的研究并不多，且现有的塑料降解溶液一般需要用相应的容器装置盛放，将需要
降解的塑料制品投入其中，在一定的处理条件下进行降解。例如中国专利申请CN109776857A公布的等离子体塑料降解装置及其降解溶液配方，所述降解溶液配方由溶剂、催化剂和反应物组成。降解溶液盛放在等离子体塑料降解装置的反应腔体内，利用高压正弦波脉冲溶液瞬间气化产生的气体在电场的作用下产生等离子体等条件，将送入放电区域的塑料颗粒高效分解。对于地膜降解而言，这种降解方式并不适用，因此，如何在保证地膜完全降解的前提下，使其降解周期与作物生长周期相匹配，保证作物生长所需的温湿度，并且不影响土地的接茬耕作，仍是亟待解决的问题。
技术实现思路
[0006]针对上述存在的如何在保证地膜完全降解的前提下，使其降解周期与作物生长周期相匹配，保证作物生长所需的温湿度，并且不影响土地的接茬耕作的问题，本专利技术提供一种降解可控的PBAT基生物降解地膜及其制备、使用方法，采用多层共挤吹膜设备挤出的多层复合结构薄膜保证地膜的韧性及机械强度，适应农艺操作；并结合农作物的生长周期，通过配合塑料降解溶液，有效地控制地膜的降解时间与作物生长周期匹配，充分满足作物生长对温湿度的需求。具体技术方案如下：首先本专利技术提供一种降解可控的PBAT基生物降解地膜，该地膜包括基底层、支撑层和加强层；所述基底层的组分按重量份数计包括：PBAT 10～30份，改性淀粉3～10份；所述支撑层的组分按重量份数计包括：PBAT 60～90份，PE 18～36份，改性淀粉10～15份；所述加强层的组分按重量份数计包括：PBAT0～10份，PE 60～80份，改性淀粉0～5份；所述改性淀粉均为端羟基超支化聚酯与食用淀粉混炼制备的热塑性淀粉；所述基底层、支撑层和加强层通过多层共挤吹膜设备挤出复合在一起。
[0007]前述的降解可控的PBAT基生物降解地膜，所述基底层、支撑层、加强层的厚度比为1:3～5:0.2～0.5。
[0008]前述的降解可控的PBAT基生物降解地膜，所述食用淀粉为马铃薯淀粉、红薯淀粉、木薯粉或绿豆粉中的一种；其与端羟基超支化聚酯混炼的混合质量比为3:1。
[0009]其次，本专利技术提供一种前述的降解可控的PBAT基生物降解地膜的制备方法，包括如下步骤：1）将PBAT、PE粒料分别进行粉碎处理，获得PBAT粉剂和PE粉剂，备用；2）将食用淀粉与端羟基超支化聚酯按照规定的重量比混合后于混炼机中混炼改性，获得热塑性淀粉，经剪切分散后备用；3）按照基底层、支撑层和加强层组分配方分别称取PBAT粉剂和/或PE粉剂与改性淀粉高温熔融混合混匀，获得改性基料；4）将各层熔融后的改性基料引入多层共挤吹膜机，进行吹膜共挤出，经吹胀、冷却定型、剖切、牵引后收卷，获得降解可控的PBAT基生物降解地膜。
[0010]前述的降解可控的PBAT基生物降解地膜的制备方法，步骤1）中所述PBAT粉剂和PE粉剂的粒径规格为小于100μm；步骤2）中所述食用淀粉与端羟基超支化聚酯混炼改性的温度为130～160℃；获得的热塑性淀粉剪切分散的颗粒粒径规格为小于20μm。
[0011]前述的降解可控的PBAT基生物降解地膜的制备方法，步骤3）中，基底层PBAT粉剂和改性淀粉高温混合的温度为105～130℃；支撑层PBAT粉剂、PE粉剂和改性淀粉高温混合
的温度为110～160℃；加强层PBAT粉剂、PE粉剂和改性淀粉高温混合的温度为130～205℃；步骤4）中，各层吹膜共挤出的参数为：基底层螺杆料筒温度为185～190℃；支撑层螺杆料筒温度为205～210℃；加强层螺杆料筒温度为215～225℃；模头流道温度为210℃；风冷温度5～25℃；基底层、支撑层、加强层吹胀的厚度比为：1:3～5:0.2～0.5；冷凝线长度为300～500mm。
[0012]再次，本专利技术提供一种前述的降解可控的P本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种降解可控的PBAT基生物降解地膜，其特征在于：该地膜包括基底层、支撑层和加强层；所述基底层的组分按重量份数计包括：PBAT 10～30份，改性淀粉3～10份；所述支撑层的组分按重量份数计包括：PBAT 60～90份，PE 18～36份，改性淀粉10～15份；所述加强层的组分按重量份数计包括：PBAT 0～10份，PE 60～80份，改性淀粉0～5份；所述改性淀粉均为端羟基超支化聚酯与食用淀粉混炼制备的热塑性淀粉；所述基底层、支撑层和加强层通过多层共挤吹膜设备挤出复合在一起。2.根据权利要求1所述的降解可控的PBAT基生物降解地膜，其特征在于：所述基底层、支撑层、加强层的厚度比为1:3～5:0.2～0.5。3.根据权利要求1所述的降解可控的PBAT基生物降解地膜，其特征在于：所述食用淀粉为马铃薯淀粉、红薯淀粉、木薯粉或绿豆粉中的一种；其与端羟基超支化聚酯混炼的混合质量比为3:1。4.一种根据权利要求1
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3任意一项所述的降解可控的PBAT基生物降解地膜的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：1）将PBAT、PE粒料分别进行粉碎处理，获得PBAT粉剂和PE粉剂，备用；2）将食用淀粉与端羟基超支化聚酯按照规定的重量比混合后于混炼机中混炼改性，获得热塑性淀粉，经剪切分散后备用；3）按照基底层、支撑层和加强层组分配方分别称取PBAT粉剂和/或PE粉剂与改性淀粉高温熔融混合混匀，获得改性基料；4）将各层熔融后的改性基料引入多层共挤吹膜机，进行吹膜共挤出，经吹胀、冷却定型、剖切、牵引后收卷，获得降解可控的PBAT基生物降解地膜。5.根据权利要求4所述的降解可控的PBAT基生物降解地膜的制备方法，其特征在于：步骤1）中所述PBAT粉剂和PE粉剂的粒径规格为小于100μm；步骤2）中所述食用淀粉与端羟基超支化聚酯混炼改性的温度为130～160℃；获得的热塑性淀粉剪切分散的颗粒粒径规格为小于20μm。6.根据权利要求4所述的降解可控的PBAT基生物降解地膜的制备方法，其特征在于：步骤3）中，基底层PBAT粉剂和改性淀粉高温混合的温度为105～130℃；支撑层PBAT粉剂、PE粉剂和改性淀粉高温混合的温度为110～160℃；加强层PBAT粉剂、PE粉剂和改性淀粉高温混合的温度为130～205℃；步骤4）中，各层吹膜共挤...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁杨惠勤，王崭，马会芹，谢寅浩，
申请(专利权)人：江苏苏美达新材料科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
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