本发明主要属于地面覆盖膜制造
技术领域：
，具体涉及一种含植物纤维降解填料的降解地膜。
背景技术：
：地面覆盖薄膜农业技术成为我国70年代发展起来的新型栽培技术。地面覆盖薄膜农业技术是把厚度为0.01‐0.02mm透明及有色(黑、白、绿)地膜紧贴于地表面覆盖进行栽培，是最简便易行的一种保护地形式，其作用是提高土壤温度、促进根系发达，从而提高作物的产量和产值，另外，地膜覆盖还有保墑、节水、除草、促进有机肥分解以及保持土壤疏松(防止土壤板结)等有效作用。传统的所用的地膜具有强度高，质量轻，抗腐蚀，易加工，价格低等特点。在人们的生产生活中得到广泛应用。但是给人们带来极大方便的同时也带来了严重的负面影响，由于使用后的废弃地膜粘有粘土，无法回收，放在农田中会影响土质和农作物耕种，大约要在百年时间才能降解。长期残留在自然环境中可带来严重的环境污染，不仅影响生态平衡，同时也威胁着人类的健康，使用后的地膜若不能降解，残存在土壤里会对土壤造成白色污染。光‐生物降解地膜在户外紫外线、温度、湿度等气候条件的作用下，引起从外观到内在质量变化，如：力学性能、抗拉强度、断裂伸长率和直角撕裂强度的明显降低，分子量下降，外观变成碎片、粉化。以羰基为代表的新生含氧基团，可为微生物提供碳源而继续被生物降解。然而现有技术中，降解地膜的制备中往往采用、木署淀粉及甲壳素做降解地膜的填充降解剂，由于各类淀粉[c6h7o2‐(oh)2]n中含有大量羟基(‐oh)与聚乙烯类高聚物相容性差，极易吸水，故在聚烯烃类分散困难，必须需加偶联剂等对淀粉改性处理，不但工艺繁琐，成本高且效果不理想，透明度降低。因此，多年来停留在无法实施和推广的困惑中。为此，亟需开发一种不使用淀粉类物质作为地膜填充料的降解地膜。技术实现要素：为了解决上述问题，本发明提供一种含植物纤维降解填料的降解地膜。在所述降解地膜的制造中添加的降解母料中含有生物降解剂以及光降解剂，具有双重降解功效，为加快生物降解速度，在地膜制造过程中加入秸秆粉、稻壳粉、棉壳粉等植物纤维素，为土地中微生物繁殖制造条件，秸秆还田变废为宝，这些天然的植物纤维有促进地膜降解的作用。本发明是通过以下技术方案实现的：一种含植物纤维降解填料的降解地膜，所述降解地膜包括作为地膜基质的树脂、用于促进地膜降解的降解母料、含有天然植物纤维粉的降解填料、防雾剂、助剂。进一步地，所述作为地膜基质的树脂采用聚氯乙烯(pvc)或者采用由聚乙烯(ldpe)、线性低密度聚乙烯(lldpe)和茂金属聚乙烯(mpe)三种树脂构成的混合树脂，根据所述作为地膜基质的树脂的种类确定所述助剂的添加种类。进一步地，所述降解填料的制备原料包括降解填料用树脂、天然植物纤维粉、偶联剂、分散剂和润滑剂；其中所述天然植物纤维粉采用稻壳粉、秸秆粉、花生壳粉和棉壳粉中的任意一种或两种以上；控制所述天然植物纤维粉的粒径大于800目，水分≤3％。所述秸秆粉为玉米、水稻、麦、棉花、马铃薯等作物秸秆的粉末。进一步地，当所述作为地膜基质树脂采用聚氯乙烯(pvc)时，所述助剂包括增塑剂和pvc复合稳定剂，所述增塑剂为己二酸二辛酯(doa)、邻苯二甲酸二辛脂(dop)、邻苯二甲酸二丁脂(dbp)和环氧大豆油中的任意一种或任意两种以上的组合；所述pvc复合稳定剂为钙锌复合稳定剂；进一步地，所述降解母料包括聚氯乙烯(pvc)、生物降解剂、光降解剂、分散剂；所述生物降解剂包括聚己内酯(pcl)、聚丁二酸丁二酯(pbs)和柠檬酸三丁酯(tbc)，所述光降解剂为硬脂酸铁，所述分散剂为双乙撑硬脂酰胺(ebs)；按照重量比计，在所述降解母料中各组分的所占重量份为：聚氯乙烯(pvc)50份、聚己内酯(pcl)15‐17份、聚丁二酸丁二酯(pbs)30‐35份、硬脂酸铁1.5‐1.8份、柠檬酸三丁酯(tbc)0.6‐0.8份、双乙撑硬脂酰胺(ebs)0.5‐0.6份。所述降解填料包括降解填料用树脂、天然植物纤维粉、偶联剂、分散剂和润滑剂；其中，所述降解填料用树脂采用聚氯乙烯(pvc)，所述天然植物纤维粉采用稻壳粉和秸秆粉中的一种或两种，所述偶联剂采用硅烷偶联剂，所述分散剂采用乙撑双硬脂酰胺(ebs)，所述润滑剂采用hst。按照重量比计，在所述降解母料中各组分所占重量份为：降解填料用树脂25份、天然植物纤维粉15‐18份、偶联剂0.4‐0.6份、分散剂0.5‐0.7份和润滑剂1‐1.5份；进一步地，所述降解地膜还包括抗冲改性剂和色剂，其中所述抗冲改性剂采用mbs树脂；按重量比计，所述降解地膜中各组分所占重量份为：聚氯乙烯(pvc)100份、mbs树脂6-10份、己二酸二辛酯(doa)5‐6份、邻苯二甲酸二辛脂(dop)15‐17份、邻苯二甲酸二丁脂(dbp)13‐16份、环氧大豆油5‐7份、钙锌复合稳定剂2‐2.5份、降解母料18‐24份、降解填料20‐26份、防雾剂、0.8‐1.2份、色剂1‐2份。进一步地，当所述作为地膜基质的树脂采用所述混合树脂时，所述助剂为分散润滑剂；所述降解母料包括聚乙烯(ldpe)、生物降解剂、光降解剂、生物降解材料、增容剂；所述生物降解剂为聚酯支链衍生物和聚己二酸‐对苯二甲酸‐丁二醇‐三元共聚物的聚酯(pbat)；所述光降解剂为硬脂酸铁；所述增容剂为钛酸四丁脂(tbt)按重量比计，在所述降解母料中各组分所占重量份为：聚乙烯(ldpe)50份、聚酯支链衍生物38‐40份、聚己二酸‐对苯二甲酸‐丁二醇‐三元共聚物的聚酯(pbat)15‐17份、钛酸四丁脂(tbt)0.5‐0.6份、硬脂酸铁1.2‐1.5份。进一步地，所述降解填料的制备原料包括降解填料用树脂、天然植物纤维粉、偶联剂、分散剂和润滑剂；按照重量比计，各组分的所占重量份为：降解填料用树脂30份、天然植物纤维粉18‐20份、偶联剂0.3‐0.5份、分散剂0.8‐1份和润滑剂1‐1.2份；其中，所述降解填料用树脂采用聚乙烯(ldpe)和线性低密度聚乙烯(lldpe)的混合树脂，且所述混合树脂中聚乙烯(ldpe)和线性低密度聚乙烯(lldpe)的混合树脂的质量比为1:1；所述天然植物纤维粉采用稻壳粉和秸秆粉中的一种或两种；所述偶联剂采用硅烷偶联剂，所述分散剂采用硬脂酸锌，所述润滑剂采用聚乙烯蜡(pe蜡)；进一步地，按重量比计，所述降解地膜中各组分所占重量份为：聚乙烯(ldpe)25份、线性低密度聚乙烯(lldpe)20份、茂金属聚乙烯(mpe)5份、降解母料10‐20份、降解填料25‐40份、防雾剂0.5‐1份、双乙撑硬脂酰胺(ebs)1‐2份。本发明的有益技术效果：本发明所述降解地膜的配方中加有植物纤维壳粉，植物纤维壳粉取自稻壳粉或秸秆粉，避免了上述农业废弃物焚烧或掩埋对环境造成的污染；同时，使用植物纤维壳粉替代现有技术中的淀粉填料的技术缺陷。本发明所述降解地膜能够通过控制降解母料的添加量，实现对所述降解地膜降解时间的控制。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。实施例1制造地膜的高分子材料有高密度聚乙烯(ldpe)、线性低密度聚乙烯(lldpe)、乙烯‐醋酸乙烯共聚物(eva)、聚氯乙烯(pvc)等多种。在本实施例中，采用聚氯乙烯(pvc)制备降解地膜，pvc为主的地膜具有柔软、高透明度、透气性(o2、co2)，保温性适宜、防雾、防尘、手感舒适及延伸适度等优点。同时，pvc树脂是许多高聚物中最易降解的高分子材料，选用悬浮法gs‐3型树脂，gs‐3型树脂为白色粉末、分子量适宜与增塑剂稳定剂相溶性好、同时原料来源丰富、价格低粒径为75‐250um，呈多层次结构模型。加入光降解剂后，再紫外光和氧参与下pvc大分子会发生一系列的复杂的光氧化反应：p˙+o2→poo˙p‐h˙(激发态)+o2→poohpooh→poo˙+hpo˙+ho˙这些自由基在自然条件光、温度、湿度、生物菌等条件作用下，继续按连锁反应作用下去，导致pvc大分子降解。当光波的能量大于pvc大分子键能时，化学链断裂，pvc就会断裂而变成小分子。为了在光生物降解作用下，促进使用过的地膜按时降解，塑料品种的选用，必须与降解功效相配合，此化学键断裂导致pvc降解。pvc中c‐cl键能326.6kj/mol是聚合物中键能最低的固最易降解。一种含植物纤维降解填料的降解地膜，所述降解地膜包括作为地膜基质的树脂、用于促进地膜降解的降解母料、含有天然植物纤维粉的降解填料、防雾剂、助剂。所述作为地膜基质的树脂采用聚氯乙烯(pvc)，根据所述作为地膜基质的树脂的种类确定所述助剂包括增塑剂和pvc复合稳定剂。所述增塑剂为己二酸二辛酯(doa)、邻苯二甲酸二辛脂(dop)、邻苯二甲酸二丁脂(dbp)和环氧大豆油中的任意一种或任意两种以上的组合；所述pvc复合稳定剂为钙锌复合稳定剂；所述降解填料的制备原料包括降解填料用树脂、天然植物纤维粉、偶联剂、分散剂和润滑剂；其中所述天然植物纤维粉采用稻壳粉和秸秆粉中的一种或两种；控制所述天然植物纤维粉的粒径大于800目，水分≤3％。所述秸秆粉为玉米、水稻、麦、棉花、马铃薯等作物秸秆的粉末。多年来，塑料降解技术多采用淀粉为降解剂，淀粉中含有大量羟基，极易吸水与pvc、ldpe相融性差，在树脂中分散困难，淀粉的颗粒间易凝聚，制出的地膜透明性差，淀粉的改性处理成本高、复杂、繁琐，本实施例采用天然植物纤维粉代替淀粉，天然植物纤维会促进地膜在使用后可控降解。所述降解母料包括聚氯乙烯(pvc)、生物降解剂、光降解剂、分散剂；所述生物降解剂包括聚己内酯(pcl)、聚丁二酸丁二酯(pbs)和柠檬酸三丁酯(tbc)，所述光降解剂为硬脂酸铁，所述分散剂为双乙撑硬脂酰胺(ebs)；所述降解母料组分及含量如表1所示。表1降解母料的组分及含量序号名称单位用量备注1pvckg50gs‐3型2pclkg16.5聚己内酯3pbskg32.5聚丁二酸丁二酯4festkg1.5‐1,8硬脂酸铁5tbckg0.6‐0.8柠檬酸三丁酯6ebskg0.5‐0.6双乙撑硬脂酰胺所述降解填料包括降解填料用树脂、天然植物纤维粉、偶联剂、分散剂和润滑剂；其中，所述降解填料用树脂采用聚氯乙烯(pvc)，所述天然植物纤维粉采用稻壳粉和秸秆粉中的一种或两种，所述偶联剂采用硅烷偶联剂，所述分散剂采用乙撑双硬脂酰胺(ebs)，所述润滑剂采用hst。其中，天然植物纤维包括各种壳粉、秸秆粉。主要成分是：纤维素、半纤维素和木质素。他们都是天然的可降解材料引入地膜成分中，不但降低了成本，而且可以促进降解功能，解决白色污染。由于天然植物纤维粉碎后(800目)，表面张力和极性与高分子pvc相差极大，因此两者之间不易掺混，须添加特种选择的偶联剂进行表面处理，方可相互渗透和熔融挤出造粒；在本实施例中添加硅烷偶联剂。所述降解填料的组分及含量如表2所示。表2降解填料的组分及含量所述降解填料的制备方法为：①按上述配方准确称量；②按顺序将物料加入冷混料机中，搅拌速度65r/min搅拌20分钟；③采用双螺杆挤出机，水中冷却造粒；加工温度110℃、120℃、140℃、150℃、口膜145℃；④冷却切粒制成降解母料备用。所述降解地膜还包括抗冲改性剂和色剂，其中所述抗冲改性剂采用mbs树脂；mbs树脂的加入，能增进pvc地膜的柔韧性；在地膜低温需求下选用添加透明增韧的mbs树脂(甲基丙烯酸甲脂‐丁二烯‐苯乙烯)，mbs树脂与pvc相溶性好，能够提高冲击强度，不影响透明度。可考虑pvdc(偏氯乙烯)、cpvc(氯化聚氯乙烯)等做为共混树脂以提高地膜的质量。并且mbs树脂的加入量需要进行控制。所述降解地膜中各组分所占重量如表3所示表3所述降解地膜中的组分及重量所述降解地膜制备方法为：①配方计量，将上述1‐7项按顺序加入到加热式高速捏合机(或密炼机)中，在50℃‐60℃温度下搅拌5‐8分钟。②继续加入粒状降解母料及秸秆母料，在常温下搅拌10分钟。③自动卸入流延生产线的真空加料装置中，进入流延机通过口膜、冷却成型，制成地膜。本实施例中所述降解地膜采用流延法成型制备，能够获得超薄地膜(0.01mm厚)，且该降解地膜厚度均匀，无内应力，透明度高，不带静电，不吸尘，不起毛，耐摩擦，透气率适宜等，特别适应各种自然条件下的土地覆盖。本实施例中，通过能够通过控制降解母料的添加量，进而实现对降解时间的调控，可广泛用于我国南方、北方，各种温度下，大豆、玉米、小麦、水稻等大田作物，而且可在普通蔬菜，特种无公害蔬菜、水果、大田作物等育苗、栽培等领域，可制成有独特功能的保温、黑色、白色、绿色、双色地膜，除草地膜，驱虫地膜等品种。使用后按收获后的翻土时间要求，可控降解。实现了全方位可控制降解时间(按地区、温度、作物)的pvc地膜，上述可控降解时间的降解地膜的配方是以pvc高分子物的降解机理为理论基础实现的。我国有丰富的秸秆资源，2014年秸秆总量可达到10亿吨，导致秸秆焚烧越演越烈，对生态环境严重破坏，本发明在地膜制造技术中，添加废弃的植物纤维做填充剂，不但降低了成本，同时增进了地膜的降解功能，秸秆还田，变废为宝，意义深远。本发明所述可控降解pvc地膜用于田间取得了明显效果。如地膜覆盖，种植蔬菜、黄瓜、豆角、番茄、茄子、菜花、葱头、取得的效果如下：提高地温2‐3℃；反射光明显增加30‐100％；保持土壤水分1‐2.5％；保持土壤疏松；改善结构性能；孔隙度增加10％；加速有机质分解；提高土壤养分含量。又如早育稻秧的地膜覆盖可以保温育秧、通风良好、水分适宜、养分充足获得了出苗好、根系发达、抗病虫害的实际效果，可增产1‐2成。本发明所述降解地膜具有节能减排、低碳环保、增产、惠能的优点，促进我国现代农业与国际化接轨，填补了同类产品的国内空白。实施例2在自然环境中，通过天然光的照射、氧气及各种微生物的作用下，使聚乙烯(ldpe)、线性高密度聚乙烯(lldpe)、高分子链断裂成小分子，外观上出现粉化碎片脆裂以及力学性能(抗拉强度、断裂伸长率、直角撕裂强度)显著下降，甚至完全降解为二氧化碳及水而消逝，且对土壤、环境不会造成白色污染。为使地膜保持最佳的应用效果。本实施例采用高密度聚乙烯(ldpe)线型高密度聚乙烯(lldpe)及茂金属聚乙烯(m‐pe)三种聚烯烃的主树脂配方，其中聚乙烯ldpe：牌号2420mi＝2，密度d＝0.921；线性低密度聚乙烯(lldpe):牌号7042mi＝1‐2密度d＝0.918；茂金属聚乙烯(m‐pe)：它是九十年代聚烯烃工业最重要的技术进展而开发的新颖热塑性品种，是一场重大革新。由于它使用茂金属(mao)为聚合催化剂而产生的聚乙烯最适宜做超薄地膜，配方及加工性能简化，挤出能耗低，韧性好，无毒，透明，性能优异。上述三种树脂的配比优选为ldpe:lldpe:mpe＝50:40:10；该组合成型工艺稳定，产品收卷平整，无内应力，相容性好，外观透明，物理机械性能可满足地膜的标准要求，同时可添加的植物纤维粉易相容，不分层，无斑点，无皱褶，易开卷，无粘链。一种含植物纤维降解填料的降解地膜，所述降解地膜包括作为地膜基质的树脂、用于促进地膜降解的降解母料、含有天然植物纤维粉的降解填料、防雾剂、助剂。所述作为地膜基质的树脂采用由聚乙烯(ldpe)、线性低密度聚乙烯(lldpe)和茂金属聚乙烯(mpe)三种树脂构成的混合树脂，聚氯乙烯(pvc)，根据所述作为地膜基质的树脂的种类确定所述助剂为分散润滑剂；所述降解母料包括聚乙烯(ldpe)、生物降解剂、光降解剂、生物降解材料、增容剂；所述生物降解剂为聚酯支链衍生物和聚己二酸‐对苯二甲酸‐丁二醇‐三元共聚物的聚酯(pbat)；所述光降解剂为硬脂酸铁；所述增容剂为钛酸四丁脂(tbt)；其中聚酯支链衍生物是一种新型生物降解剂，呈粒状，经测的mi＝5‐8熔点160‐170℃，易吸水，使用前需在80℃下干燥5‐6小时。该生物降剂降解效果好。基于降解母料中组分的选择，上述降解剂有较好的相容性和增塑性；上述降解母料能够使地膜在可控时间内快速发脆、粉化碎裂一定程度的丧失力学性能，对耕田、水源、农作物等无污染零排放。所述降解母料组分及含量如表4所示。表4降解母料的组分及含量所述降解母料的制备方法为：按上述配方计量，将烘干的降解剂tbt高速混合机中搅拌15分钟；混合均匀后，用双螺杆挤出机进行造粒，温度范围165‐185℃，水冷造粒、干燥保存。所述降解填料的制备原料包括降解填料用树脂、天然植物纤维粉、偶联剂、分散剂和润滑剂；其中，所述降解填料用树脂采用聚乙烯(ldpe)和线性低密度聚乙烯(lldpe)的混合树脂，且所述混合树脂中聚乙烯(ldpe)和线性低密度聚乙烯(lldpe)的混合树脂的质量比为1:1；所述天然植物纤维粉采用稻壳粉和秸秆粉中的一种或两种；所述偶联剂采用硅烷偶联剂，所述分散剂采用硬脂酸锌，所述润滑剂采用聚乙烯蜡(pe蜡)；我国是水稻最大的生产国及消费国，资源非常丰富，将它打碎成细状粉末，填充地膜中比过去的淀粉降解有很多优点。以往多用玉米淀粉、木署淀粉及甲壳素做降解地膜的填充降解剂，由于各类淀粉[c6h7o2‐(oh)2]n中含有大量羟基(‐oh)与聚乙烯类高聚物相容性差，极易吸水，故在聚烯烃类分散困难，工艺繁琐，成本高且效果不理想，透明度降低。稻壳粉的主要成分是纤维素、木质素、半纤维素，研磨的细粉松散易于和ldpe熔融供挤会使ldpe通过硅烷偶联剂渗入到纤维的空隙中，形成良好的结合界面。并且控制粒度在800目以上，使其与塑料相容性好，应用甚佳。所述降解填料组分及含量如表5所示。表5降解填料组分及含量所述降解填料的制备方法为：1)按配方将各物料准确称量；2)按顺序加料：先将ldpe及lldpe各10kg加入冷混机中搅拌10分钟；3)加入壳粉及偶联剂搅拌10分钟；4)加pe蜡和硬质酸锌共混合搅拌10分钟；5)双螺杆挤出机挤出造粒冷却包装。所述降解地膜中各组分所占重量如表6所示表6所述降解地膜中的组分及重量序号名称单位用量备注1ldpekg252lldpekg203m‐pekg54降解母料kg12‐20按降解时间要求变动5降解填料kg25‐406防雾剂kg0.57ebskg1‐2分散润滑剂目前地膜覆盖技术使用的场合较多，要求可控制的降解的时间差别较大。过早降解会影响使用效果，过晚降解又会影响下一个周期翻地耕作。通过上述配方制备获得的可控制降解时间的降解地膜能够适应不同的使用场合。本发明所述降解地膜具有土壤保温、保湿、保护作物根部茁壮、防止肥料流失、控制杂草丛生及防病虫害等诸多功能。可涉及到栽培小麦、水稻、玉米、蔬菜、果树等各种农作物，并可在塑料大棚内覆盖地膜。具体效应是提高产量、改善品质、增加效益、提前和延后收获期。当前第1页12