CN104559087A

CN104559087A - 一种可控生物基全降解地膜

Info

Publication number: CN104559087A
Application number: CN201510031755.2A
Authority: CN
Inventors: 司鹏; 张宜辉; 郝妮媛; 刘阳; 齐迎珍; 邹俊
Original assignee: Jiangsu University of Science and Technology
Current assignee: Jiangsu University of Science and Technology
Priority date: 2015-01-21
Filing date: 2015-01-21
Publication date: 2015-04-29

Abstract

本发明公开了一种可控生物基全降解地膜，由以下重量份数的原料组成：聚乳酸15-60份、聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯40-85份、反应性助剂0.1-0.5份、抗氧剂0.1-0.5份、润滑剂0.1-0.5份、紫外吸收剂0.1-0.5份和光稳定剂0.1-0.5份。本发明采用了新型反应性助剂，解决了PLA与PBAT的界面相容性难题，并通过调整PLA、PBAT的配比及加入其它紫外吸收剂、光稳定剂解决了降解地膜周期可控性的难题，利用聚乳酸力学强度高的特性，结合PBAT柔韧性好的优势来开发出以PLA多元复合改性技术为基础的，降解周期可控、地膜厚度降至6μm、生物基含量最高达60％且全生物降解的低成本农用地膜。本发明的可控生物基全降解地膜质量优良，对推动我国土壤治污、发展生态农业方面具有广泛推广的应用前景。

Description

一种可控生物基全降解地膜

技术领域

本发明属于生物降解材料领域，具体涉及一种可控生物基全降解地膜。

背景技术

普通的农用塑料聚乙烯(PE)地膜在空气、阳光、土壤和水中非常难以分解，当年促进农业增产的″白色革命″，今日导致农业减产、土地污染的″白色污染″。造成″白色污染″的主要原因是农民连续多年大量使用地膜，尤其是为节省成本使用厚度低于国家标准的超薄地膜，地膜容易破碎，且无法回收和清理，成为农田永久垃圾。残留地膜严重影响到作物发芽生长，造成减产。

回收地膜和开发全降解地膜是目前世界上解决地膜污染的两个方向。其中降解地膜为农民省去了回收残膜和处理这两个环节，随着逐年提高的残膜捡拾费、废物管理费用，这是治理白色污染最便捷的方法。然而目前已报道的很多降解薄膜绝大部分是以传统的石油基塑料PE加上光敏剂、淀粉或碳酸钙等制备而成，其在一定的时期内可以崩解成为小碎片，但地膜中的PE并未真正降解，对土地造成的污染更加严重。

完全生物降解地膜由于其特殊的分子构成，在使用过程中性能稳定；使用后能在堆肥、土壤、水和活化污泥等环境下，被微生物或动植物体内的酶最终分解为二氧化碳和水，具有良好的生物相容性和生物可吸收性。目前国内已有金发科技、鑫富药业等企业在新疆、云南等地开展规模全生物降解膜实验，采用的分别是脂肪族共聚酯聚己二酸-丁二酸丁二醇酯(PBSA)、聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)等石油基生物降解塑料，试验效果并不理想，存在力学性能差、降解周期无法调控和成本高等缺陷，另外采用的原料仍然是石油基的塑料；而国外以法国利马格兰集团为代表Biolice可降解地膜，主成分为PBAT/淀粉，这种地膜由于含有淀粉，耐水性差，导致地膜保温保熵的效果较差。此外这些地膜厚度至少在12μm以上，大大增加了地膜的成本，导致推广不顺利。

本发明的目的是克服现有地膜的缺陷，提供一种能够降解周期可控、力学强度高于PE地膜、地膜厚度降至6μm、成本相对低廉且生物基含量最高达60％的生物基全降解薄膜，满足我国治理农业耕地″白色污染″的需要。通过对现有技术文献的检索发现，尚未见到与本发明的技术方案相关的报道。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于提供一种可控生物基全降解地膜，该地膜具有降解周期可控、力学强度高于PE地膜、地膜厚度降至6μm、成本相对低廉且生物基含量最高达60％等特点，满足我国治理农业耕地″白色污染″的需要。

技术方案：本发明的技术方案是：一种可控生物基全降解地膜，由以下重量份数的原料组成：聚乳酸(PLA)15-60份、聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)40-85份、反应性助剂0.1-0.5份、抗氧剂0.1-0.5份、润滑剂0.1-0.5份、紫外吸收剂0.1-0.5份和光稳定剂0.1-0.5份。

上述的反应性助剂为过氧化二苯甲酰(BPO)、过氧化二异丙苯(DCP)、过氧化2-乙基己基酸叔戊酯(TAPO)、过氧化2-乙基己基酸叔丁酯(TBPO)、过氧化醋酸叔戊酯(TAPA)、过氧化苯甲酸叔戊酯(TAPB)、过氧化二叔丁基(DTBP)或2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧基)己烷(双25)中的一种或几种。

上述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂BHT，亚磷酸酯类抗氧剂168、抗氧剂626、抗氧剂亚磷酸苯酯这两类抗氧剂中的一种或几种。

上述的润滑剂为N，N-乙撑双硬脂酰胺，油酸酰胺、硬脂酸锌、硬脂酸钙或环氧大豆油中的一种或几种。

所述的一种可控生物基全降解地膜，其特征在于所述的紫外吸收剂为UV531、UV320、UV326或UV327中的一种或几种。

上述的光稳定剂为光稳定剂622、光稳定剂770、光稳定剂783、光稳定剂791、光稳定剂944或光稳定剂3853中的一种或几种。

有益效果：与现有技术相比，本发明采用了新型反应性助剂，解决了PLA与PBAT的界面相容性难题，并通过调整PLA、PBAT的配比及加入其它紫外吸收剂、光稳定剂解决了降解地膜周期可控性的难题；利用聚乳酸力学强度高的特性，结合PBAT柔韧性好的优势来开发出以PLA多元复合改性技术为基础的，降解周期可控、地膜厚度降至6μm、生物基含量较高且全生物降解的低成本农用地膜。可控生物基全降解地膜质量优良，对推动我国土壤治污、发展生态农业方面具有广泛推广的应用前景。

具体实施方式

以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明所作的修改和替换，均属于本发明的范围。

实施例1：

将60份聚乳酸(NatureWorks公司Ingeo^TM4032D)、40份聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(BASF公司F BX 7011)、0.5份BPO、0.5份抗氧剂1010、0.5份N，N-乙撑双硬脂酰胺、0.5份UV531和0.5份光稳定剂622加入高混机混合均匀后，再将混合料通过平行同向双螺杆挤出机熔融共混反应挤出改性。将制备的改性料通过普通PE吹膜机吹膜，厚度为12μm，幅宽为920mm。地膜的拉伸强度为35Mpa，断裂伸长率达260％，撕裂强度为131N/mm。10月份将该地膜铺设于蔬菜大棚地里，90天开始出现破洞，130天地膜开始进入大裂期，160天基本看不到地膜残片。

实施例2：

将45份聚乳酸(NatureWorks公司Ingeo^TM4032D)、55份聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(BASF公司F BX 7011)、0.3份DCP、0.3份抗氧剂1076、0.3份油酸酰胺、0.3份UV320和0.3份光稳定剂770加入高混机混合均匀后，再将混合料通过平行同向双螺杆挤出机熔融共混反应挤出改性。将制备的改性料通过普通PE吹膜机吹膜，厚度为12μm，幅宽为920mm。地膜的拉伸强度为32Mpa，断裂伸长率达310％，撕裂强度为119N/mm。10月份将该地膜铺设于蔬菜大棚地里，75天开始出现破洞，110天地膜开始进入大裂期，150天基本看不到地膜残片。

实施例3：

将35份聚乳酸(NatureWorks公司Ingeo^TM4032D)、65份聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(BASF公司F BX 7011)、0.25份双25、0.25份抗氧剂BHT、0.25份硬脂酸锌、0.25份UV326和0.25份光稳定剂783加入高混机混合均匀后，再将混合料通过平行同向双螺杆挤出机熔融共混反应挤出改性。将制备的改性料通过普通PE吹膜机吹膜，厚度为6μm，幅宽为920mm。地膜的拉伸强度为29Mpa，断裂伸长率达352％，撕裂强度为112N/mm。5月份将该地膜铺设于玉米地里，60天开始出现破洞，76天地膜开始进入大裂期，110天基本看不到地膜残片。

实施例4：

将25份聚乳酸(NatureWorks公司Ingeo^TM4032D)、65份聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(BASF公司F BX 7011)、0.2份TAPO、0.2份抗氧剂626、0.2份硬脂酸钙、0.2份UV327和0.2份光稳定剂791加入高混机混合均匀后，再将混合料通过平行同向双螺杆挤出机熔融共混反应挤出改性。将制备的改性料通过普通PE吹膜机吹膜，厚度为6μm，幅宽为920mm。地膜的拉伸强度为27Mpa，断裂伸长率达374％，撕裂强度为105N/mm。5月份将该地膜铺设于玉米地里，55天开始出现破洞，70天地膜开始进入大裂期，106天基本看不到地膜残片。

实施例5：

将15份聚乳酸(NatureWorks公司Ingeo^TM4032D)、85份聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(BASF公司F BX 7011)、0.1份TBPO、0.1份抗氧剂168、0.1份环氧大豆油、0.1份UV531和0.1份光稳定剂944加入高混机混合均匀后，再将混合料通过平行同向双螺杆挤出机熔融共混反应挤出改性。将制备的改性料通过普通PE吹膜机吹膜，厚度为6μm，幅宽为920mm。地膜的拉伸强度为25Mpa，断裂伸长率达466％，撕裂强度为97N/mm。4月份将该地膜铺设于棉花地里，30天开始出现破洞，47天地膜开始进入大裂期，100天基本看不到地膜残片。

对比实施例1：

将100份聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(BASF公司F BX 7011)、0.1份BPO、0.1份抗氧剂1010、0.1份N，N-乙撑双硬脂酰胺、0.1份UV531和0.1份光稳定剂622加入高混机混合均匀后，再将混合料通过平行同向双螺杆挤出机熔融共混反应挤出改性。将制备的改性料通过普通PE吹膜机吹膜，厚度为12μm，幅宽为920mm。地膜的拉伸强度为22Mpa，断裂伸长率达587％，撕裂强度为88N/mm。10月份将该地膜铺设于蔬菜大棚地里，15天开始出现破洞，25天地膜开始进入大裂期，62天基本看不到地膜残片。

对比实施例2：

将100份PBSA、0.1份BPO、0.1份抗氧剂1010、0.1份N，N-乙撑双硬脂酰胺、0.1份UV531和0.1份光稳定剂622加入高混机混合均匀后，再将混合料通过平行同向双螺杆挤出机熔融共混反应挤出改性。将制备的改性料通过普通PE吹膜机吹膜，厚度为12μm，幅宽为920mm。地膜的拉伸强度为20.5Mpa，断裂伸长率达622％，撕裂强度为86N/mm。10月份将该地膜铺设于蔬菜大棚地里，13天开始出现破洞，22天地膜开始进入大裂期，53天基本看不到地膜残片。

对比实施例3：

将BOLICE公司的PBAT/淀粉改性地膜料通过普通PE吹膜机吹膜，厚度为16μm，幅宽为920mm。地膜的拉伸强度为12.5Mpa，断裂伸长率达328％，撕裂强度为92N/mm。10月份将该地膜铺设于蔬菜大棚地里，11天开始出现破洞，21天地膜开始进入大裂期，50天基本看不到地膜残片。

Claims

1.一种可控生物基全降解地膜，其特征在于，按重量份数配比由原料：聚乳酸15-60份、聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯40-85份、反应性助剂0.1-0.5份、抗氧剂0.1-0.5份、润滑剂0.1-0.5份、紫外吸收剂0.1-0.5份和光稳定剂0.1-0.5份组成。

2.根据权利要求1所述的一种可控生物基全降解地膜，其特征在于，所述的反应性助剂为过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯、过氧化2-乙基己基酸叔戊酯、过氧化2-乙基己基酸叔丁酯、过氧化醋酸叔戊酯、过氧化苯甲酸叔戊酯、过氧化二叔丁基或2，5-二甲基-2，5-二己烷中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的一种可控生物基全降解地膜，其特征在于，所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂BHT，亚磷酸酯类抗氧剂168、抗氧剂626、抗氧剂亚磷酸苯酯中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的一种可控生物基全降解地膜，其特征在于，所述的润滑剂为N，N-乙撑双硬脂酰胺，油酸酰胺、硬脂酸锌、硬脂酸钙或环氧大豆油中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的一种可控生物基全降解地膜，其特征在于，所述的紫外吸收剂为UV531、UV320、UV326或UV327中的任意一种。

6.根据权利要求1所述的一种可控生物基全降解地膜，其特征在于，所述的光稳定剂为光稳定剂622、光稳定剂770、光稳定剂783、光稳定剂791、光稳定剂944或光稳定剂3853中的任意一种。