一种高碳酸钙填充的环保型可控降解地膜及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种高碳酸钙填充的环保型可控降解地膜，其按重量份计包括以下组份：功能母料50～70份、聚乙烯20～25份、降解诱导期调节剂1～5份、炭黑0～5份，所述功能母粒按重量份计包括超细碳酸钙75～80份、高密度聚乙烯10～15份、淀粉5～8份、EVA5～7份以及重量为高密度聚乙烯的0.1～1%的光降解剂。本发明还公开了上述高碳酸钙填充的环保型可控降解地膜的制备方法。与现有技术相比，本发明的地膜具有成本低、环保可降解且综合性能好的优点。
【专利说明】一种高碳酸钙填充的环保型可控降解地膜及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及农用地膜【技术领域】，具体涉及一种用高含量的碳酸钙填充的环保型可 控降解地膜及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 地膜是覆盖在地面上，以提高土壤温度、维持土壤结构、防止害虫侵袭作物和某些 微生物引起的病害，促进植物生长。
[0003] 我国早期使用地膜是在上世纪70年代，早期的地膜是以聚乙烯为原料吹制而得 的。而聚乙烯是以石油为原料制成的树脂，石油是不可再生资源，国际石油价格居高不下， 导致地膜的成本难以降低。另一方面，聚乙烯化学稳定性好，难以自然降解，大量的聚乙烯 薄膜仅仅使用一次后便丢弃，产生的"白色污染"日趋严重。
[0004] 膜类产品是"白色污染"的主要污染源，因此，我国政府实施了"限塑令"。而在农 业领域，农用地膜的使用不仅产生"白色污染"，而且会对土壤产生危害。因此，国家有关部 门大力支持可降解农用地膜的研发和应用。目前，主要推广应用的可降解农用地膜是生物 降解地膜，其以淀粉类、聚乳酸、脂肪族聚酯等可生物降解的材料与聚乙烯共混制得。但这 些生物降解地膜的成本是传统地膜的二至四倍，市场的认可度不高，推广应用难。另一方 面，这些生物降解地膜的可生物降解材料含量在30%左右，主要成分仍然是聚乙烯，因此， 即使广泛应用这种地膜，白色污染问题仍然较为严峻。
[0005] 目前，已经有研究报道，无机粉体加入到聚合物中可以降低地膜的成本，但无机 粉体在制品中的添加量均不高，如果添加量高会严重影响地膜的力学性能。如申请号为 CN201010207060. 2的中国发明专利申请，其以淀粉为主要生物活性物质，添加光、氧、热促 降解剂，具有多重降解功能。虽然该配方中用到了无机粉体，但无机粉体降解母粒中的用量 不超过30%，在最终产品中的含量会更低，从节约资源和降低成本方面来说意义并不明显。
【发明内容】
[0006] 发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种用高含量的碳酸钙来填充地 膜，该地膜具有可降解、成本低且拉伸负荷及断裂伸长率、直角撕裂负荷等方面的综合性能 均能满足使用要求的新型农用地膜。
[0007] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案： 一种高碳酸钙填充的环保型可控降解地膜，其特征在于按重量份计包括以下组份：功 能母料50?70份、聚乙烯20?25份、降解诱导期调节剂1?5份、炭黑0?5份，所述功 能母粒按重量份计包括超细碳酸钙75?80份、高密度聚乙烯10?15份、淀粉5?8份、 EVA 5?7份以及重量为高密度聚乙烯的0. 1?1%的光降解剂。
[0008] 优选地，所述降解诱导期调节剂为紫外光吸收剂UV531、紫外光吸收剂UV328及纳 米二氧化钛中的一种或两人种以上混合。
[0009] 优选地，所述超细碳酸钙的粒度3 800目。
[0010] 优选地，所述光降解剂为硬脂酸铁、硬脂酸铈、硬脂酸钙中的一种或两种以上混 合。
[0011] 优选地，所述聚乙烯为线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯或高密度聚乙烯中的一 种或两种以上混合。
[0012] 本发明的另一目的在于提供上述高碳酸钙填充的环保型可控降解地膜的制备方 法，其包括以下步骤： (1) 将超细碳酸钙、高密度聚乙烯、淀粉、EVA以及光降解剂各组分充分混合均匀后在挤 出机中熔融挤出造粒，熔融挤出的温度为150-220°C，制成功能母粒； (2) 将功能母粒、聚乙烯、降解诱导期调节剂加入高混机中混合5?10分钟，转速为 200 ?300r/min ; (3) 将混合后的原料加入吹膜机中吹塑成膜，吹塑成膜的温度为150?190°C，吹胀比 为2?4。
[0013] 优选地，步骤（2)的吹膜厚度为0· 005?0· 015謹。
[0014] 本发明进一步的技术方案是，步骤（2)还加入了炭黑。
[0015] 与现有技术相比，本发明的有益效果是： 1、碳酸钙做为一种成本低廉的无机粉体，其在本发明的功能母粒中质量分数占75%以 上，而在最终的地膜产品中占50%以上，大大地降低了地膜的成本。另一方面，在本发明的 配方中，无机粉体能够与高分子聚乙烯材料形成宏观相容、微观分相的混合物，形成无机粉 体与高分子材料高强度相容的改性材料，在增加碳酸钙含量的同时力学性能也能够满足使 用要求，拉伸强度、抗冲击强度、断裂伸长率等均达到国标要求。
[0016] 2、本发明的地膜所用的功能母粒为主要原材料，在自然遗弃、垃圾填埋、集中焚烧 等多种处理环境中均能实现降解功能，从原料角度根本解决了农用地膜引起的白色污染问 题。
[0017] 3、本发明的地膜可以直接焚烧，燃烧速度快，且不产生有害物质。实验表明，按质 量百分数计，IOOg含有30%碳酸钙、1%焚烧热氧化降解剂的地膜完全燃烧所需时间仅为4s， 而同样重量的纯聚乙烯地膜完全燃烧所需时间为12s，是本发明地膜完全燃烧时间的3倍。
[0018] 4、本发明的地膜中添加了降解诱导期调节剂，可以控制地膜降解的周期，满足不 同植物的种植要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 图1为本发明的实施例1的地膜高温凝胶渗透色谱曲线分布图。
【具体实施方式】
[0020] 下面通过具体实施例子对本发明做进一步详细说明，以便清楚理解本发明所要保 护的技术方案。
[0021] 实施例1 一种高碳酸钙填充的环保型可控降解地膜，其原料配方按重量份计包括以下组份： 功能母料70份、线性低密度聚乙烯25份、纳米二氧化钛4份、紫外光吸收剂（UV531) 1 份。
[0022] 所述功能母粒按重量份计包括超细碳酸钙80份、高密度聚乙烯15份、淀粉5份、 EVA 5份以及重量为高密度聚乙烯的0. 1%的光降解剂。
[0023] 所述超细碳酸钙的粒度会800目。
[0024] 所述光降解剂为硬脂酸铁、硬脂酸铈、硬脂酸钙中的一种或两种以上混合。
[0025] 上述高碳酸钙填充的环保型可控降解地膜的制备方法如下： (1)将超细碳酸钙、高密度聚乙烯、淀粉、EVA以及光降解剂各组分充分混合均匀后在挤 出机中熔融挤出造粒，熔融挤出的温度为150_220°C，制成功能母粒； (2 )将功能母粒、线性低密度聚乙烯、纳米二氧化钛、紫外光吸收剂（UV531)加入高混机 中混合10分钟； (3)将混合后的原料加入吹膜机中吹塑成膜，吹塑成膜的温度为150?190°C，吹胀比 为4,吹膜厚度为0. 005mm，即可得到白色的高碳酸钙填充的环保型可控降解地膜。
[0026] 实施例2 一种高碳酸钙填充的环保型可控降解地膜，其原料配方按重量份计包括以下组份： 功能母料70份、线性低密度聚乙烯20份、低密度聚乙烯5份、纳米二氧化钛2份、紫外 光吸收剂（UV531) 0. 5份、炭黑2份。
[0027] 所述功能母粒按重量份计包括超细碳酸钙75份、高密度聚乙烯10份、淀粉8份、 EVA 7份以及重量为高密度聚乙烯的1%的光降解剂。
[0028] 所述超细碳酸钙的粒度3 800目。
[0029] 所述光降解剂为硬脂酸铁、硬脂酸铈、硬脂酸钙中的一种或两种以上混合。
[0030] 上述高碳酸钙填充的环保型可控降解地膜的制备方法如下： (1) 将超细碳酸钙、高密度聚乙烯、淀粉、EVA以及光降解剂各组分充分混合均匀后在挤 出机中熔融挤出造粒，熔融挤出的温度为150-220°C，制成功能母粒； (2) 将功能母料、线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、纳米二氧化钛、紫外光吸收剂 (UV531)、炭黑加入高混机中混合10分钟； (3) 将混合后的原料加入吹膜机中吹塑成膜，吹塑成膜的温度为150?190°C，吹胀比 为4,吹膜厚度为0. 008mm，即可得到黑色的高碳酸钙填充的环保型可控降解地膜。
[0031] 实施例3 一种高碳酸钙填充的环保型可控降解地膜，其原料配方按重量份计包括以下组份： 功能母料70份、线性低密度聚乙烯20份、低密度聚乙烯5份、纳米二氧化钛2份、紫外 光吸收剂（UV328) 0. 5份、炭黑2份。
[0032] 所述功能母粒按重量份计包括超细碳酸钙80份、高密度聚乙烯15份、淀粉5份、 EVA 5份以及重量为高密度聚乙烯的0. 5%的光降解剂。
[0033] 所述超细碳酸钙的粒度3 800目。
[0034] 所述光降解剂为硬脂酸铁、硬脂酸铈、硬脂酸钙中的一种或两种以上混合。
[0035] 上述高碳酸钙填充的环保型可控降解地膜的制备方法如下： (1) 将超细碳酸钙、高密度聚乙烯、淀粉、EVA以及光降解剂各组分充分混合均匀后在挤 出机中熔融挤出造粒，熔融挤出的温度为150_220°C，制成功能母粒； (2) 将功能母料、线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、纳米二氧化钛、紫外光吸收剂 (UV328)、炭黑加入高混机中混合10分钟； (3)将混合后的原料加入吹膜机中吹塑成膜，吹塑成膜的温度为150?190°C，吹胀比 为4,吹膜厚度为0. 015_，即可得到黑色的高碳酸钙填充的环保型可控降解地膜。
[0036] 实施例4 一种高碳酸钙填充的环保型可控降解地膜，其原料配方按重量份计包括以下组份： 功能母料70份、高密度聚乙烯15份、线性低密度聚乙烯10份、纳米二氧化钛4份、紫 外光吸收剂（UV328) 0. 5份。
[0037] 所述功能母粒按重量份计包括超细碳酸钙80份、高密度聚乙烯15份、淀粉5份、 EVA 5份以及重量为高密度聚乙烯的0. 5%的光降解剂。
[0038] 所述超细碳酸钙的粒度3 800目。
[0039] 所述光降解剂为硬脂酸铁、硬脂酸铈、硬脂酸钙中的一种或两种以上混合。
[0040] 上述高碳酸钙填充的环保型可控降解地膜的制备方法如下： (1) 将超细碳酸钙、高密度聚乙烯、淀粉、EVA以及光降解剂各组分充分混合均匀后在挤 出机中熔融挤出造粒，熔融挤出的温度为150_220°C，制成功能母粒； (2) 将功能母料、高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、纳米二氧化钛、紫外光吸收剂 (UV328)加入高混机中混合10分钟； (3) 将混合后的原料加入吹膜机中吹塑成膜，吹塑成膜的温度为150?190°C，吹胀比 为4,，吹膜厚度为0. 015_，即可得到白色的高碳酸钙填充的环保型可控降解地膜。
[0041] 实施例5 一种高碳酸钙填充的环保型可控降解地膜，其原料配方按重量份计包括以下组份： 功能母料50份、高密度聚乙烯20份、纳米二氧化钛0. 5份、紫外光吸收剂（UV328)0. 5 份。
[0042] 所述功能母粒按重量份计包括超细碳酸钙80份、高密度聚乙烯15份、淀粉5份、 EVA 5份以及重量为高密度聚乙烯的0. 5%的光降解剂。
[0043] 所述超细碳酸钙的粒度3 800目。
[0044] 所述光降解剂为硬脂酸铁、硬脂酸铈、硬脂酸钙中的一种或两种以上混合。
[0045] 上述高碳酸钙填充的环保型可控降解地膜的制备方法如下： (1) 将超细碳酸钙、高密度聚乙烯、淀粉、EVA以及光降解剂各组分充分混合均匀后在挤 出机中熔融挤出造粒，熔融挤出的温度为150_220°C，制成功能母粒； (2) 将功能母料、高密度聚乙烯、纳米二氧化钛、紫外光吸收剂（UV328)，加入高混机 中混合10分钟； (3) 将混合后的原料加入吹膜机中吹塑成膜，吹塑成膜的温度为150?190°C，吹胀比 为4,，吹膜厚度为0. 005_，即可得到白色的高碳酸钙填充的环保型可控降解地膜。
[0046] 实施例6 一种高碳酸钙填充的环保型可控降解地膜，其原料配方按重量份计包括以下组份： 功能母料60份、低密度聚乙烯22份、纳米二氧化钛1. 5份、紫外光吸收剂（UV328)1份、 炭黑5份。
[0047] 所述功能母粒按重量份计包括超细碳酸钙80份、高密度聚乙烯15份、淀粉5份、 EVA 5份以及重量为高密度聚乙烯的0. 5%的光降解剂。
[0048] 所述超细碳酸钙的粒度3 800目。
[0049] 所述光降解剂为硬脂酸铁、硬脂酸铈、硬脂酸钙中的一种或两种以上混合。
[0050] 上述高碳酸钙填充的环保型可控降解地膜的制备方法如下： (1) 将超细碳酸钙、高密度聚乙烯、淀粉、EVA以及光降解剂各组分充分混合均匀后在挤 出机中熔融挤出造粒，熔融挤出的温度为150_220°C，制成功能母粒； (2) 将功能母料、低密度聚乙烯、纳米二氧化钛、紫外光吸收剂（UV328)、炭黑加入高混 机中混合10分钟； (3) 将混合后的原料加入吹膜机中吹塑成膜，吹塑成膜的温度为150?190°C，吹胀比 为4,，吹膜厚度为0. 008_，即可得到黑色的高碳酸钙填充的环保型可控降解地膜。
[0051] 性能测试 一、灰分检测 按照GB/T9345. 1-2008标准方法测验，500°C煅烧30分钟，实施例1至6的地膜中灰分 含量平均值为59. 53%，非纯聚乙烯地膜灰分含量为0. 01%。
[0052] 二、力学性能测试 检测实施例1至6的地膜，得到的力学性能测试结果如表1所示。
[0053] 表1不同厚度地膜力学性能
【权利要求】
1. 一种高碳酸钙填充的环保型可控降解地膜，其特征在于按重量份计包括以下组份： 功能母料50?70份、聚乙烯20?25份、降解诱导期调节剂1?5份、炭黑0?5份，所述 功能母粒按重量份计包括超细碳酸钙75?80份、高密度聚乙烯10?15份、淀粉5?8份、 EVA 5?7份以及重量为高密度聚乙烯的0. 1?1%的光降解剂。
2. 如权利要求1所述的高碳酸钙填充的环保型可控降解地膜，其特征在于：所述降解 诱导期调节剂为紫外光吸收剂UV531、紫外光吸收剂UV328及纳米二氧化钛中的一种或两 人种以上混合。
3. 如权利要求1所述的高碳酸钙填充的环保型可控降解地膜，其特征在于：所述超细 碳酸钙的粒度3 800目。
4. 如权利要求1所述的高碳酸钙填弃的环保型可控降解地膜，其特征在于：所述光降 解剂为硬脂酸铁、硬脂酸铈、硬脂酸钙中的一种或两种以上混合。
5. 如权利要求1所述的高碳酸钙填充的环保型可控降解地膜，其特征在于：所述聚乙 烯为线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯或高密度聚乙烯中的一种或两种以上混合。
6. 权利要求1至5任意一项所述的高碳酸钙填充的环保型可控降解地膜的制备方法， 其特征在于包括以下步骤： (1) 将超细碳酸钙、高密度聚乙烯、淀粉、EVA以及光降解剂各组分充分混合均匀后在挤 出机中熔融挤出造粒，熔融挤出的温度为150_220°C，制成功能母粒； (2) 将功能母粒、聚乙烯、降解诱导期调节剂加入高混机中混合5?10分钟，转速为 200 ?300r/min ; (3) 将混合后的原料加入吹膜机中吹塑成膜，吹塑成膜的温度为150?190°C，吹胀比 为2?4。
7. 如权利要求6所述的高碳酸钙填充的环保型可控降解地膜的制备方法，其特征在 于：步骤（2)的吹膜厚度为0. 005?0. 015_。
8. 如权利要求6所述的高碳酸钙填充的环保型可控降解地膜的制备方法，其特征在 于：步骤（2)还加入了炭黑。
【文档编号】C08L3/02GK104403174SQ201410705045
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月28日 优先权日:2014年11月28日
【发明者】曾聪, 杨丽庭 申请人:广州石头造环保科技有限公司