一种高阻隔性生物可降解地膜及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种高阻隔性生物可降解地膜及其制备方法，涉及高分子材料领域。原料由聚乳酸树脂、增韧剂、热稳定剂、紫外线吸收剂、扩链剂、抗氧剂和开口剂等组成，采用吹膜机组生产薄膜。本发明是一种高阻隔性生物可降解地膜，在富氧及微生物的作用下会自动分解，对环境不产生任何污染，较相同厚度的LDPE薄膜阻隔性能提高1.5?2.0倍，满足农作物保水、保墒、增产功能，本发明生产工艺简单，生产效率高，易于工业化生产。
【专利说明】
一种高阻隔性生物可降解地膜及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种生物可降解地膜及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 完全生物降解高分子材料产业化建设是近几年针对资源和环境而发展起来的，就 其产业整体来说，还处于初期阶段。
[0003] 由于传统石油基材料难降解本身的特性，将其制成地膜时，残留土壤时间长，土壤 板结严重影响农作物生长，导致减产。
[0004]农用地膜是现代农业生产的重要生产资料，不仅具有保湿、保水、保肥、防虫、抑草 等功能，还可以保持土壤水分、提高水分利用率，同时改善农作物生长环境，提高农作物产 量及农业效益，因此应用较为广泛。
[0005] 地膜覆盖大幅度提高了作物产量和品质，国外生产的地膜厚度一般为0.011-0.015mm，为节约地膜覆盖成本，我国地膜厚度标准是厚度不小于0.008mm，地膜的长期使用 给农业生产带来巨大收益，但地膜残留对土壤的污染也日趋严重，造成了农作物的大幅减 产。大力推广使用可降解的地膜，这是有效解决上述问题的根本途径。
[0006] 生物降解地膜机械性能不如传统地膜，主要表现在拉伸强度等方面。由于生物降 解地膜机械强度不够，在一些以机械作业为主进行覆膜的区域无法进行上机覆膜作业，致 使其应用受限。
[0007] 降解可控性表现出不足，有的生物降解地膜破裂和降解可控性差，难以满足作物 对地膜覆盖功能要求。
[0008] 增温保墒功能不如传统地膜。根据目前测试结果，生物降解地膜在增温保墒方面 较普传统地膜差异较大，尤其在旱区应用时需要特别慎重，生物降解地膜增温保墒性能需 要进一步加强。
[0009] 生物降解地膜保水性能与地膜差距也很大，较好生物降解地膜的保水性只能达到 传统地膜保水性能的10%。生物降解地膜应满足降解时间70天，适合机械播种的拉伸强度， 保水性能达到传统地膜的50%。
【发明内容】
[0010] 本发明提供一种高阻隔性生物可降解地膜及其制备方法，以解决可降解地膜存在 的拉伸强度、保水性能不足的问题。
[0011]本发明采取的技术方案是:它是由以下重量份的原料制成的：
[0012] 聚乳酸树脂PLA 10-50份，增韧剂60-90份，增塑剂0.5-2.5份，热稳定剂0.5-1.0 份，紫外线吸收剂〇. 2-1.0份，扩链剂0.4-1.0份，抗氧剂0.1-1.0份，开□剂0.5-2.0份。 [0013] 本发明所述的聚乳酸树脂为(Nature Works 4032D、2003D)，所述的聚乳酸平均分 子量为4~150万，玻璃化温度范围为40~60°C。所述的增韧剂为聚已二酸对苯二甲酸丁二 醇酯PBAT、二氧化碳共聚物PPC中的一种或两种。
[0014] 本发明所述的增塑剂为柠檬酸三丁酯、聚乙二醇、甘油、环氧大豆油的一种或两 种。
[0015] 本发明所述的热稳定剂为磷酸三甲酯、磷酸三苯酯、硬脂酸锌、硬脂酸钙、磷酸三 丁酯中的一种或两种。
[0016] 本发明所述的紫外线吸收剂为双癸二酸酯、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-6-叔 丁基-4-甲基苯酚、邻羟基苯甲酸苯酯中的任意一种。
[0017] 本发明所述的扩链剂为巴斯夫公司ADR-4370、巴斯夫公司ADR-4368、TMP-6000、 HY-3525G、KL-E中的任意一种。
[0018]本发明所述的抗氧剂为四季戊四醇酯、甲苯酸丁酸酯、三亚磷酸酯、丙酸十八碳醇 酯中的一种。
[0019] 本发明所述的开口剂为油酸酰胺、乙撑双硬脂酰胺、高油酸酰胺或芥酸酰胺中的 一种。
[0020] 本发明所述的一种高阻隔性生物可降解地膜的制备方法，其特征在于，包括下列 步骤：
[0021] (1)原料的配制:按配方将聚乳酸树脂、增韧剂、增塑剂、热稳定剂、紫外线吸收剂、 扩链剂、抗氧剂、开口剂混合均匀后，通过双螺杆挤出机熔融造粒，得到颗粒状树脂复合材 料，颗粒状树脂复合材料经干燥处理后密闭保存，防止受潮；
[0022] (2)吹膜:采用步骤（1)制备的颗粒状树脂复合材料吹膜，挤出机料筒温度采用六 段控制，分别为 160°(：、165°(：、170°(：、175°(：、180°(：、175°(：，模头温度170~180°(：，吹胀比为 3.0~4.0，螺杆转速20~40r/min，牵引速度30~50m/min。
[0023] 本发明还包括旋转均膜步骤，通过旋转机构使膜的厚度变的更均匀。
[0024] 本发明生产的可降解地膜具有完全可生物降解的特性，可以用于地膜制品的生 产，在使用后废弃于自然环境中达到完全的生物分解，使生物降解地膜能够批量生产和得 到推广普及。
[0025] 本发明生产的可降解地膜具有良好的力学性能、隔氧性和可降解性，薄膜整体性 好。生产工艺简单，生产效率高、工业化实施容易。
[0026]本发明的实施对生态环保将产生重大的进步和显著的效果，主要体现在:本发明 可降解地膜在替代传统难以降解回收的塑料地膜，不仅同样起到地膜对土壤保墒、保温的 作用，而且避免了 "白色污染"的产生。此外留在沙土、土壤表面的固结层，进入沙土、土壤还 有利于增加团粒结构和透气性，促进沙土、土壤改良和植物生长。本发明所用原料，安全环 保、无毒无害，对植物、动物、微生物均无危害，不产生任何二次污染。
【具体实施方式】
[0027]下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用 于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，在不背离本发明精神 和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本发明的范围。 [0028] 各实施例所采用的聚乳酸树脂为(Nature Works 4032D、2003D)，所述的聚乳酸平 均分子量为4~150万，玻璃化温度范围为40~60°C。
[0029] 实施例1
[0030] 它是由以下重量份的原料制成的： 聚乳酸树脂PLA 2003D 10份
[0031] 聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯PBAT 45份 二氧化碳共聚物PPC 45份 柠檬酸三丁酯 Q. 5份 磷酸三甲酯 0.5份
[0032]紫外线吸收剂双癸二酸酯 0.2份 扩链剂巴斯夫公司ADR-4368 0. 4份 抗氧剂四季戊四醇酯 （X 1份 芥酸酰胺 CL 5份
[0033] (1)先将聚乳酸树脂PLA、聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯PBAT、聚碳酸亚丙酯树脂 PPC、用低速混料机混匀、结晶干燥，制得混合物1;在混料机中添加紫外线吸收剂双癸二酸 酯、扩链剂ADR-4368、抗氧剂四季戊四醇酯、芥酸酰胺进行搅拌混合，后可制得混合物2;最 后将混合物1、2共同加入至双螺杆挤出机中熔融共混，双螺杆造粒系统处各区温度依次为 160 Γ、200 Γ、200 Γ、200 Γ、200 Γ、195 Γ、195 Γ、195 Γ、195 Γ、180 Γ、170 Γ、170 Γ，经过 水下切粒，脱水、筛分得到颗粒状树脂复合材料，在50°C下干燥，去除多余的水分，选用的双 螺杆挤出机的螺杆长径比为50:1，密闭保存，防止受潮；
[0034] (2)吹膜:采用吹膜设备，挤出机料筒温度采用六段控制，分别为160 °C、165 °C、170 °(：、175°(：、180°(：、175°(：;吹胀比为3.0，螺杆转速2(^/1^11，牵引速度3〇111/1^11。
[0035] 还包括旋转均膜步骤，通过旋转机构使膜的厚度变的更均匀。
[0036] 实施例2
[0037]由以下重量份的原料制成的： PLA 2003D 50'i分 ΡΒΑΤ 30 份 ppc 份 环氧大豆油 2. 5份
[0038]紫外线吸收剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮 1.0份 硬脂酸锌 1. 0份 扩链剂巴斯夫公司ADR-437Q L 0份 抗氧剂甲苯酸丁酸酯 1 0份 乙撑双硬脂酰胺 2.0份。
[0039] (1)先将聚乳酸树脂PLA、聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯PBAT、聚碳酸亚丙酯树脂 PPC、用低速混料机混匀、结晶干燥，制得混合物1;在混料机中添加紫外线吸收剂双癸二酸 酯、扩链剂ADR-4368、抗氧剂四季戊四醇酯、芥酸酰胺进行搅拌混合，后可制得混合物2;最 后将混合物1、2共同加入至双螺杆挤出机中熔融共混，双螺杆造粒系统处各区温度依次为 160 Γ、200 Γ、200 Γ、200 Γ、200 Γ、195 Γ、195 Γ、195 Γ、195 Γ、180 Γ、170 Γ、170 Γ，经过 水下切粒，脱水、筛分得到颗粒状树脂复合材料，在55°C下干燥，去除多余的水分，选用的双 螺杆挤出机的螺杆长径比为50:1，密闭保存，防止受潮；
[0040] (2)吹膜:采用吹膜设备，挤出机料筒温度采用六段控制，分别为160 °C、165 °C、170 °C、175 °C、180 °C、175 °C ;吹胀比为3.5，螺杆转速30r/min，牵引速度40m/min。
[0041 ]还包括旋转均膜步骤，通过旋转机构使膜的厚度变的更均匀。
[0042] 实施例3
[0043]是由以下重量份的原料制成的： PLA 1032D 30 份 PB1T 40 份 PPC 35 份 聚乙二醇 1.5份
[0044] 紫外线吸收剂2-6-叔丁基-4-甲基苯酚 0. 6份 扩链剂TMP-6000 Q. 7份 抗氧剂三亚磷酸酯 €. 5份 高油酸酰胺 1. 2份;：
[0045] (1)先将聚乳酸树脂PLA、聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯PBAT、聚碳酸亚丙酯树脂 PPC、用低速混料机混匀、结晶干燥，制得混合物1;在混料机中添加紫外线吸收剂双癸二酸 酯、扩链剂ADR-4368、抗氧剂四季戊四醇酯、芥酸酰胺进行搅拌混合，后可制得混合物2;最 后将混合物1、2共同加入至双螺杆挤出机中熔融共混，双螺杆造粒系统处各区温度依次为 160 Γ、200 Γ、200 Γ、200 Γ、200 Γ、195 Γ、195 Γ、195 Γ、195 Γ、180 Γ、170 Γ、170 Γ，经过 水下切粒，脱水、筛分得到颗粒状树脂复合材料，在60°C下干燥，去除多余的水分，选用的双 螺杆挤出机的螺杆长径比为50:1，密闭保存，防止受潮；
[0046] (2)吹膜:采用吹膜设备，挤出机料筒温度采用六段控制，分别为160 °C、165 °C、170 °C、175 °C、180 °C、175 °C ;吹胀比为4.0，螺杆转速40r/min，牵引速度50m/min。
[0047]还包括旋转均膜步骤，通过旋转机构使膜的厚度变的更均匀。实施例4 [0048]是由以下重量份的原料制成的： PLA 4032D 40 份 PBAT 45 份 PPC 15 份 硬脂酸钙 0 6份
[0049] 聚乙二醇 1.5份 I1Y-3525G 0. 6 份 抗氧剂丙酸十八碳醇酯 Q. 2份 油酸酰胺 0/7份:。
[0050] 实施例5
[0051 ]是由以下重量份的原料制成的： PLA 4032D 20份 PBAT 80 份 柠檬酸三丁酯 1. 0份 扩链剂KL-E 0 7份
[0052] 磷酸三丁酯 0 6份 紫外线吸收剂邻羟基苯甲酸苯酯 0. 2份 抗氧剂甲苯酸丁酸酯 0. 3份 硬脂酰胺 a. s份
[0053] 实施例6
[0054] 是由以下重量份的原料制成的： PU 2Q03D 20 份 PPC 80 份 甘油 1. 5份
[0055] 紫外线吸收剂UV-531 0.8份 扩链剂ADR-4370 0. 4份 抗氧剂四季戊四醇酯 0.2份 乙撑双硬脂酰胺 0.7份。
[0056] 实施例7
[0057]是由以下重量份的原料制成的： PLA 4032D 15份 PRAT 85 份 环氧大豆油 1, 5份
[0058] 硬脂酸钙 0. 8份 扩链剂ADR-4368 0,5份 抗氧剂甲苯酸丁酸酯 0. 3份 芥酸酰胺 1,0份。
[0059] 实施例8
[0060]是由以下重量份的原料制成的： PLA 200))1 丨 15 份
[0061 ] PBAT 30 份 PPC 55 份 磷酸三甲酯 1.0份 扩链剂ADR-4368. 0. 4份
[0062] 抗氧剂三亚磷酸酯 0. 2份 乙撑双硬脂酸酰胺 0. 7份n
[0063] 对实施例1~8提供的树脂颗粒进行吹膜试验，测试薄膜水蒸气透过率、崩解周期、 物理性能指标其测试结果如表1所示。
[0064] 表1薄膜水蒸气透过率、崩解周期、物理性能指标其测试结果
[0065]
[0066] 以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限 制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和 替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和 修改，都应涵盖在本发明的范围内。
【主权项】
1. 一种高阻隔性生物可降解地膜，其特征在于它是由以下重量份的原料制成的：聚乳 酸树脂PLA 10-50份，增韧剂60-90份，增塑剂0.5-2.5份，热稳定剂0.5-1.0份，紫外线吸收 剂0.2-1.0份，扩链剂0.4-1.0份，抗氧剂0.1-1.0份，开□剂0.5-2.0份。2. 根据权利要求1所述的一种高阻隔性生物可降解地膜，其特征在于，所述的增韧剂为 聚已二酸对苯二甲酸丁二醇酯PBAT、二氧化碳共聚物PPC中的一种或两种。3. 根据权利要求1所述的一种高阻隔性生物可降解地膜，其特征在于，所述的增塑剂为 柠檬酸三丁酯、聚乙二醇、甘油、环氧大豆油的一种或两种。4. 根据权利要求1所述的一种高阻隔性生物可降解地膜，其特征在于，所述的热稳定剂 为磷酸三甲酯、磷酸三苯酯、硬脂酸锌、硬脂酸钙、磷酸三丁酯中的一种或两种。5. 根据权利要求1所述的一种高阻隔性生物可降解地膜，其特征在于，所述的紫外线吸 收剂为双癸二酸酯、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-6-叔丁基-4-甲基苯酚、邻羟基苯甲酸 苯酯中的任意一种。6. 根据权利要求1所述的一种高阻隔性生物可降解地膜，其特征在于，所述的扩链剂为 巴斯夫公司ADR-4370、巴斯夫公司六01?-4368、了]^-6000、册-35256、1^4中的任意一种。7. 根据权利要求1所述的一种高阻隔性生物可降解地膜，其特征在于，所述的抗氧剂为 四季戊四醇酯、甲苯酸丁酸酯、三亚磷酸酯、丙酸十八碳醇酯中的一种。8. 根据权利要求1所述的一种高阻隔性生物可降解地膜，其特征在于，所述的开口剂为 油酸酰胺、乙撑双硬脂酰胺、高油酸酰胺或芥酸酰胺中的一种。9. 如权利要求1~8任一项所述的一种高阻隔性生物可降解地膜的制备方法，其特征在 于，包括下列步骤： (1) 原料的配制:按配方将聚乳酸树脂、增韧剂、增塑剂、热稳定剂、紫外线吸收剂、扩链 剂、抗氧剂、开口剂混合均匀后，通过双螺杆挤出机熔融造粒，得到颗粒状树脂复合材料，颗 粒状树脂复合材料经干燥处理后密闭保存，防止受潮； (2) 吹膜:采用步骤（1)制备的颗粒状树脂复合材料吹膜，挤出机料筒温度采用六段控 制，分别为 160°C、165°C、170°C、175°C、180°C、175°C，模头温度 170~180°C，吹胀比为3 · 0~ 4.0，螺杆转速20~40r/min，牵引速度30~50m/min。10. 根据权利要求9所述的一种高阻隔性生物可降解地膜的制备方法，其特征在于，还 包括旋转均膜步骤，通过旋转机构使膜的厚度变的更均匀。
【文档编号】C08L67/04GK106046725SQ201610505462
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月1日
【发明人】佟毅, 李义, 吴延东, 白岚, 叶新建, 刘志刚, 关阳, 王金枝, 武丽达, 房亮, 武英娜
【申请人】吉林中粮生化有限公司