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CN106003943A - 三层共挤生物降解地膜的制备方法及三层共挤生物降解地膜 - Google Patents

三层共挤生物降解地膜的制备方法及三层共挤生物降解地膜 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种三层共挤生物降解地膜的制备方法及三层共挤生物降解地膜。本发明的三层共挤生物降解地膜的制备方法，由内层料、中层料和外层料通过三层共挤吹膜工艺加工成薄膜，通过材料复配改性技术和三层共挤技术，使生物降解地膜具有优异的阻隔性能和良好的纵/横向力学性能。

Description

三层共挤生物降解地膜的制备方法及三层共挤生物降解地膜
技术领域
本发明涉及农用薄膜领域，尤其涉及一种三层共挤生物降解地膜的制备方法及三层共挤生物降解地膜。
背景技术
塑料农用地膜对土壤具有保墒和增温作用，随之为农业带来增产丰收，已在我国被誉为农业上集化肥和种子之后的第三次革命。我国是每年使用聚乙烯地膜最多的国家，主要用在烟草、棉花、玉米、蔬菜等农作物，聚乙烯地膜在给农业带来巨大效益的同时，给生态环境带来了严重的“白色污染”，据不完全统计，新疆部分地区聚乙烯地膜残留量达到10-25kg，并且在持续增加，聚乙烯地膜降解时间长达200多年，每年大量残膜留在地表和土壤中，既不能被微生物降解，也不被农作物吸收，更不利于清理和回收，造成农作物减产和土壤结构板结，危害生态环境。
目前公开的专利中，主要在聚乙烯中引入光敏剂，其在紫外线的作用下，经过一段时间成为碎片，主要是聚乙烯分子链断裂，但不能完全降解，日积月累在土壤中残留，造成农作物减产和“白色污染”。
全生物降解地膜材料是铺膜后在自然条件下60-180天内完全生物降解为水、二氧化碳及小分子物质等，不会对土壤造成污染，且降解后产物可作为农作物肥料，易于作物生长，属低碳、环保材料。目前全球的生物降解地膜已达几十种，主要有：生物降解均聚脂，如羟基脂肪酸酯(盐)聚合物(PHAs)、聚乳酸(PLA)，聚己内酯(PCL)；生物降解共聚酯，如聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚(丁二酸丁二醇酯共己二酸丁二醇酯)(PBSA)；或是具有多糖结构的天然产物，如热塑性淀粉(TPS)、醋酸纤维素等。但生物降解材料存在各种力学性能差、保水、保墒性不好及降解时间不可控等问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种三层共挤生物降解地膜的制备方法，通过材料复配改性和三层共挤技术，使生物降解地膜具有优异的阻隔性能和良好的纵/横向力学性能。
本发明的目的还在于，提供一种三层共挤生物降解地膜，具有优异的阻隔性能和良好的纵/横向力学性能。
为实现上述目的，本发明首先提供一种三层共挤生物降解地膜的制备方法，由内层料、中层料和外层料通过三层共挤吹膜工艺加工成薄膜，所述内层料、中层料和外层料分别对应形成三层共挤生物降解地膜的内层、中间层、及外层；
所述内层料包括以下原料组分及质量配比：PBAT树脂40-60份、非粮淀粉20-30份、非粮淀粉改性剂6-10份、除草剂1-3份、抗老化剂1-3份；
所述中层料包括以下原料组分及质量配比：PPC树脂60-80份、改性剂10-20份、保水剂1-4份、交联剂0.3-1份、粘合剂0.5-2份；
所述外层料包括以下原料组分及质量配比：PBAT树脂35-60份、PLA树脂10-25份、扩链剂0.5-1份、增塑剂为3-8份、抗老化剂1-3份、熔体强度改性剂0.5-2份。
所述内层料中，所述非粮淀粉为：过100目筛的木薯淀粉、番薯淀粉中的一种；
所述非粮淀粉改性剂为：聚丙烯腈、磷酸酯、甲酰胺中的一种或两种的混合物。
所述内层料中，所述除草剂为：氟草醚酯、氟磺胺草醚、吲哚酮草酯中的一种或两种的混合物；
所述抗老化剂为：四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、硫代二丙酸双月桂酯、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮中的一种或多种的混合物。
所述中层料中，所述改性剂为：乙二酸、环氧脂肪酸丁酯、硬脂酸钙中的两种的混合物；
所述保水剂为：聚丙烯酰胺、淀粉接枝聚丙烯酸钠中的一种；
所述交联剂为：过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧化己烷、异氰酸酯中的一种；
所述粘合剂为：乙烯丙烯酸共聚物、乙烯—丙烯酸甲酯—甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种。
所述外层料中，所述扩链剂为：聚氧化丙烯二胺、二甲氧基二氨基联苯中的一种；
所述增塑剂为：聚乙二醇400、柠檬酸三丁酯、环氧大豆油中的一种或两种的混合物；
所述抗老化剂为：四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、硫代二丙酸双月桂酯、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮中的一种或多种的混合物；
所述熔体强度改性剂为：聚对苯二酰对苯二胺、甲基丙烯酸甲酯中的一种。
所述三层共挤吹膜工艺中，所使用三层共挤吹膜机的长径比为28-32:1、吹胀比为1.5-3:1。
本发明还提供一种三层共挤生物降解地膜，包括中间层、及分别位于中间层两侧的内层与外层，所述内层、中间层、及外层分别由内层料、中层料、及外层料分别对应形成；
所述内层料包括以下原料组分及质量配比：PBAT树脂40-60份、非粮淀粉20-30份、非粮淀粉改性剂6-10份、除草剂1-3份、抗老化剂1-3份；
所述中层料包括以下原料组分及质量配比：PPC树脂60-80份、改性剂10-20份、保水剂1-4份、交联剂0.3-1份、粘合剂0.5-2份；
所述外层料包括以下原料组分及质量配比：PBAT树脂35-60份、PLA树脂10-25份、扩链剂0.5-1份、增塑剂为3-8份、抗老化剂1-3份、熔体强度改性剂0.5-2份。
所述内层料中，所述非粮淀粉为：木薯淀粉、番薯淀粉中的一种，过100目筛；
所述非粮淀粉改性剂为：聚丙烯腈、磷酸酯、甲酰胺中的一种或两种的混合物；
所述除草剂为：氟草醚酯、氟磺胺草醚、吲哚酮草酯中的一种或两种的混合物；
所述抗老化剂为：四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、硫代二丙酸双月桂酯、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮中的一种或多种的混合物。
所述中层料中，所述改性剂为：乙二酸、环氧脂肪酸丁酯、硬脂酸钙中的两种的混合物；
所述保水剂为：聚丙烯酰胺、淀粉接枝聚丙烯酸钠中的一种；
所述交联剂为：过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧化己烷、异氰酸酯中的一种；
所述粘合剂为：乙烯丙烯酸共聚物、乙烯—丙烯酸甲酯—甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种。
所述外层料中，所述扩链剂为：聚氧化丙烯二胺、二甲氧基二氨基联苯中的一种；
所述增塑剂为：聚乙二醇400、柠檬酸三丁酯、环氧大豆油中的一种或两种的混合物；
所述抗老化剂为：四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、硫代二丙酸双月桂酯、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮中的一种或多种的混合物；
所述熔体强度改性剂为：聚对苯二酰对苯二胺、甲基丙烯酸甲酯中的一种。
本发明的有益效果：本发明的三层共挤生物降解地膜的制备方法，由内层料、中层料和外层料通过三层共挤吹膜工艺加工成薄膜，通过材料复配改性和三层共挤技术，使得生物降解地膜具有优异的阻隔氧气、水蒸气透过性能及良好的纵/横向力学性能。本发明的三层共挤生物降解地膜，具有优异的阻隔性能和良好的纵/横向力学性能。
附图说明
为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
附图中，
图1为本发明的三层共挤生物降解地膜的制备方法的示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。
请参阅图1，本发明提供的三层共挤生物降解地膜的制备方法，由内层料、中层料和外层料通过三层共挤吹膜工艺加工成薄膜，所述内层料、中层料和外层料分别对应形成三层共挤生物降解地膜的内层、中间层、及外层；
所述内层料包括以下原料组分及质量配比：PBAT树脂40-60份、非粮淀粉20-30份、非粮淀粉改性剂6-10份、除草剂1-3份、抗老化剂1-3份；
所述中层料包括以下原料组分及质量配比：PPC树脂60-80份、改性剂10-20份、保水剂1-4份、交联剂0.3-1份、粘合剂0.5-2份；
所述外层料包括以下原料组分及质量配比：PBAT树脂35-60份、PLA树脂10-25份、扩链剂0.5-1份、增塑剂为3-8份、抗老化剂1-3份、熔体强度改性剂0.5-2份。
具体地，所述三层共挤吹膜工艺的具体技术方案如下：
将内层料、中层料和外层料按照配方要求计量后，分别加入三层共挤吹膜机的料斗中，开启已经按预定温度加热的三层共挤吹膜机，内层料、中层料和外层料通过在一定加热温度下熔融、剪切，在三层共挤模头口处制成薄膜，然后通过吹胀、冷却、定型，制得三层共挤生物降解地膜，最后通过收卷装置收卷，优选的，所述三层共挤吹膜机长径比为28-32:1、吹胀比为1.5-3:1。
具体地，所述非粮淀粉为：木薯淀粉、番薯淀粉中的一种，淀粉目数为100目，即所述非粮淀粉为过100目筛的淀粉。
具体地，所述非粮淀粉改性剂为：聚丙烯腈、磷酸酯、甲酰胺中的一种或两种的混合物。
具体地，所述除草剂为：氟草醚酯、氟磺胺草醚、吲哚酮草酯中的一种或两种的混合物。
具体地，所述抗老化剂为：四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、硫代二丙酸双月桂酯、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮中的一种或多种的混合物。
具体地，所述改性剂为：乙二酸、环氧脂肪酸丁酯、硬脂酸钙中的两种的混合物。
具体地，所述保水剂为：聚丙烯酰胺、淀粉接枝聚丙烯酸钠中的一种。
具体地，所述交联剂为：过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧化己烷、异氰酸酯中的一种。
具体地，所述粘合剂为：乙烯丙烯酸共聚物、乙烯—丙烯酸甲酯—甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种。
具体地，所述扩链剂为：聚氧化丙烯二胺、二甲氧基二氨基联苯中的一种。
具体地，所述增塑剂为：聚乙二醇400、柠檬酸三丁酯、环氧大豆油中的一种或两种的混合物。
具体地，所述熔体强度改性剂为：聚对苯二酰对苯二胺、甲基丙烯酸甲酯中的一种。
本发明的三层共挤生物降解地膜的制备方法，由内层料、中层料和外层料通过三层共挤吹膜工艺加工成薄膜，通过材料复配改性和三层共挤技术，使得生物降解地膜具有优异的阻隔氧气、水蒸气透过性能及良好的纵/横向力学性能。
本发明还提供一种三层共挤生物降解地膜，包括中间层、及分别位于中间层膜两侧的内层与外层，所述内层、中间层、及外层分别由内层料、中层料、及外层料分别对应形成；
具体地，所述非粮淀粉为：木薯淀粉、番薯淀粉中的一种，淀粉目数为100目，即所述非粮淀粉为过100目筛的淀粉。
具体地，所述非粮淀粉改性剂为：聚丙烯腈、磷酸酯、甲酰胺中的一种或两种的混合物。
具体地，所述除草剂为：氟草醚酯、氟磺胺草醚、吲哚酮草酯中的一种或两种的混合物。
具体地，所述抗老化剂为：四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、硫代二丙酸双月桂酯、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮中的一种或多种的混合物。
具体地，所述改性剂为：乙二酸、环氧脂肪酸丁酯、硬脂酸钙中的两种的混合物。
具体地，所述保水剂为：聚丙烯酰胺、淀粉接枝聚丙烯酸钠中的一种。
具体地，所述交联剂为：过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧化己烷、异氰酸酯中的一种。
具体地，所述粘合剂为：乙烯丙烯酸共聚物、乙烯—丙烯酸甲酯—甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种。
具体地，所述扩链剂为：聚氧化丙烯二胺、二甲氧基二氨基联苯中的一种。
具体地，所述增塑剂为：聚乙二醇400、柠檬酸三丁酯、环氧大豆油中的一种或两种的混合物。
具体地，所述熔体强度改性剂为：聚对苯二酰对苯二胺、甲基丙烯酸甲酯。
综上所述，本发明的三层共挤生物降解地膜的制备方法，由内层料、中层料和外层料通过三层共挤吹膜工艺加工成薄膜，通过材料复配改性和三层共挤技术，使得生物降解地膜具有优异的阻隔氧气、水蒸气透过性能及良好的纵/横向力学性能。本发明的三层共挤生物降解地膜，具有优异的阻隔性能和良好的纵/横向力学性能。
以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明后附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种三层共挤生物降解地膜的制备方法，其特征在于，由内层料、中层料和外层料通过三层共挤吹膜工艺加工成薄膜，所述内层料、中层料和外层料分别对应形成三层共挤生物降解地膜的内层、中间层、及外层；
所述内层料包括以下原料组分及质量配比：PBAT树脂40-60份、非粮淀粉20-30份、非粮淀粉改性剂6-10份、除草剂1-3份、抗老化剂1-3份；
所述中层料包括以下原料组分及质量配比：PPC树脂60-80份、改性剂10-20份、保水剂1-4份、交联剂0.3-1份、粘合剂0.5-2份；
所述外层料包括以下原料组分及质量配比：PBAT树脂35-60份、PLA树脂10-25份、扩链剂0.5-1份、增塑剂为3-8份、抗老化剂1-3份、熔体强度改性剂0.5-2份。
2.如权利要求1所述的三层共挤生物降解地膜的制备方法，其特征在于，所述内层料中，所述非粮淀粉为：过100目筛的木薯淀粉、番薯淀粉中的一种；
所述非粮淀粉改性剂为：聚丙烯腈、磷酸酯、甲酰胺中的一种或两种的混合物。
3.如权利要求1所述的三层共挤生物降解地膜的制备方法，其特征在于，所述内层料中，所述除草剂为：氟草醚酯、氟磺胺草醚、吲哚酮草酯中的一种或两种的混合物；
所述抗老化剂为：四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、硫代二丙酸双月桂酯、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮中的一种或多种的混合物。
4.如权利要求1所述的三层共挤生物降解地膜的制备方法，其特征在于，所述中层料中，所述改性剂为：乙二酸、环氧脂肪酸丁酯、硬脂酸钙中的两种的混合物；
所述保水剂为：聚丙烯酰胺、淀粉接枝聚丙烯酸钠中的一种；
所述交联剂为：过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧化己烷、异氰酸酯中的一种；
所述粘合剂为：乙烯丙烯酸共聚物、乙烯—丙烯酸甲酯—甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种。
5.如权利要求1所述的三层共挤生物降解地膜的制备方法，其特征在于，所述外层料中，所述扩链剂为：聚氧化丙烯二胺、二甲氧基二氨基联苯中的一种；
所述增塑剂为：聚乙二醇400、柠檬酸三丁酯、环氧大豆油中的一种或两种的混合物；
所述抗老化剂为：四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、硫代二丙酸双月桂酯、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮中的一种或多种的混合物；
所述熔体强度改性剂为：聚对苯二酰对苯二胺、甲基丙烯酸甲酯中的一种。
6.如权利要求1所述的三层共挤生物降解地膜的制备方法，其特征在于，三层共挤吹膜工艺中，所使用三层共挤吹膜机的长径比为28-32:1、吹胀比为1.5-3:1。
7.一种三层共挤生物降解地膜，其特征在于，包括中间层、及分别位于中间层两侧的内层与外层，所述内层、中间层、及外层分别由内层料、中层料、及外层料分别对应形成；
所述内层料包括以下原料组分及质量配比：PBAT树脂40-60份、非粮淀粉20-30份、非粮淀粉改性剂6-10份、除草剂1-3份、抗老化剂1-3份；
所述中层料包括以下原料组分及质量配比：PPC树脂60-80份、改性剂10-20份、保水剂1-4份、交联剂0.3-1份、粘合剂0.5-2份；
所述外层料包括以下原料组分及质量配比：PBAT树脂35-60份、PLA树脂10-25份、扩链剂0.5-1份、增塑剂为3-8份、抗老化剂1-3份、熔体强度改性剂0.5-2份。
8.如权利要求7所述的三层共挤生物降解地膜，其特征在于，所述内层料中，所述非粮淀粉为：木薯淀粉、番薯淀粉中的一种，过100目筛；
所述非粮淀粉改性剂为：聚丙烯腈、磷酸酯、甲酰胺中的一种或两种的混合物；
所述除草剂为：氟草醚酯、氟磺胺草醚、吲哚酮草酯中的一种或两种的混合物；
所述抗老化剂为：四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、硫代二丙酸双月桂酯、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮中的一种或多种的混合物。
9.如权利要求7所述的三层共挤生物降解地膜，其特征在于，所述中层料中，所述改性剂为：乙二酸、环氧脂肪酸丁酯、硬脂酸钙中的两种的混合物；
所述保水剂为：聚丙烯酰胺、淀粉接枝聚丙烯酸钠中的一种；
所述交联剂为：过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧化己烷、异氰酸酯中的一种；
所述粘合剂为：乙烯丙烯酸共聚物、乙烯—丙烯酸甲酯—甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种。
10.如权利要求7所述的三层共挤生物降解地膜，其特征在于，所述外层料中，所述扩链剂为：聚氧化丙烯二胺、二甲氧基二氨基联苯中的一种；
所述增塑剂为：聚乙二醇400、柠檬酸三丁酯、环氧大豆油中的一种或两种的混合物；
所述抗老化剂为：四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、硫代二丙酸双月桂酯、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮中的一种或多种的混合物；
所述熔体强度改性剂为：聚对苯二酰对苯二胺、甲基丙烯酸甲酯中的一种。
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