一种环境生物降解地膜及其制备方法与流程

本发明涉及一种降解地膜材料领域，具体涉及一种环境生物降解地膜材料及其制备方法。

技术背景

地膜覆盖是旱作节水农业和增加农作物生长期的关键技术措施之一。在农作物生长初期，地膜覆盖最重要的作用是增温保墒，抑制杂草生长；在农作物生长中期，气温升高，雨水逐渐增多，农作物开始封垄，土壤水分自然蒸发减小。地膜的渗水透气功能更有利于农作物生长要求；在农作物生长后期，地膜已失去功用，小块残膜无法收集，引起残膜污染。普通地膜在农作物初期，很好的满足了农作物生长要求。但到了中期，因地膜的透气功能弱，往往采用人工或机械的方法，通过划破地膜来增加地膜的透气功能。到了后期，被作物根系缠绕的地膜和其他小块残膜，无法进行回收，长期留在土壤中，造成了土壤的白色污染。

技术实现要素：

为了克服现有地膜技术的不足，本发明提供一种环境生物降解地膜材料及其制备方法，本发明地膜在农作物初期增温保墒，中期可渗水透气，后期可自行降解。

本发明采用如下技术方案：

一种环境生物降解地膜材料，地膜材料包括以下质量百分比的原料：1%～5%的降解材料、2%～5%的低密度聚乙烯和92～96%的线性聚乙烯；

所述降解材料包括以下质量百分比的原料：10%～40%的碳酸钙、1%～20%的降解促进剂和40%～89%的低密度聚乙烯。

进一步地，所述降解促进剂为铜化合物、铁化合物、钛化合物、铈化合物、钴化合物、镧化合物和镨化合物中的一种及其以上。

进一步地，所述碳酸钙颗粒的粒径和地膜厚度之差为0.5微米～1.5微米。

进一步地，当生产6微米～7微米厚度的地膜时，碳酸钙过2000目的筛子，筛余为0～5%，把筛下物再过2500目的筛子，筛余为5%～20%；

当生产的地膜的厚度为8微米～10微米时，碳酸钙过1500目的的筛子，筛余为0～5%，筛下物再过1750目的筛子，筛余为5%～30%。

进一步地，一种环境生物降解地膜材料的制备方法，将称量好的碳酸钙、降解促进剂和低密度聚乙烯用加热搅拌机搅拌混合，采用双螺杆挤压机造粒，制成降解材料；

将称量好的降解材料、低密度聚乙烯和线性聚乙烯用加热搅拌机搅拌混合，放入单螺杆挤出吹膜机的料斗内，经吹膜成为环境生物降解地膜。

进一步地，所述造粒阶段加热搅拌机的转速为1000～1200rpm，搅拌温度50℃～60℃，搅拌时间为8～10min。

进一步地，所述吹膜阶段加热搅拌机的转速为1000～1200rpm，搅拌温度50℃～60℃，搅拌时间为5～7min。

进一步地，所述双螺杆挤出造粒机的螺杆长径比l/d为40～50，造粒阶段温度控制在155℃～195℃区间。

进一步地，所述单螺杆挤出吹膜机的螺杆长径比l/d为30，吹膜阶段温度控制在165℃～200℃区间。

进一步地，本发明所述的百分比都是质量百分比。

进一步地，本发明所述筛余是在筛子筛的过程中，留在筛子上面的物质的百分含量，筛下物即是通过筛子筛下去的物质。

本发明的有益效果：

在降解地膜厚度一定的条件下，可根据不同农作物生长时不同时期对透气性的要求，通过调节碳酸钙细度、掺量和降解促进剂的种类、掺量，使得地膜能够满足农作物不同时期对透气性的要求，从而不需要在农作物生长的某个时期使用人工或机械在作物生长过程中进行破膜处理来增加地膜的透气性，不仅减少了人工的工作量，而且改善农作物的生长环境，有利于提高农作物产量及农业效益。在农作物收获后，地膜失去其积极作用，此时地膜在降解促进剂的继续作用下，分子链不断被打断，直至最后被生物降解或不断氧化降解为二氧化碳、水和少量腐殖质，避免土壤中残留地膜，有利于环境保护。

附图说明

图1是本发明的工艺流程示意图。

具体实施方式

下面结合图1和实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1：

将10kg碳酸钙（通过2000目的筛子，筛余为0，将筛下物再过2500目筛子，筛余为10%）、1kg的二甲基二硫代氨基甲酸铁和89kg低密度聚乙烯用加热搅拌机搅拌混合，加热搅拌机的转速为1100rpm，搅拌温度为50℃～60℃，搅拌时间为9min，用双螺杆挤压造粒机进行造粒，双螺杆挤压造粒机的螺杆长径比l/d为45，此过程温度控制在155℃～195℃区间，制成环境降解材料；

将2kg环境降解材料、5kg低密度聚乙烯和93kg线性低密度聚乙烯用加热搅拌机搅拌混合，加热搅拌机的转速为1100rpm，搅拌温度为50℃～60℃，搅拌时间为6min，倒入单螺杆挤出吹膜机的料斗中，单螺杆挤出吹膜机的螺杆长径比l/d为30，此过程温度控制在165℃～200℃，通过调整挤出机转速、上牵引和下牵引的速度，使挤出地膜的厚度为6微米。

实施例2：

将20kg碳酸钙（通过2000目的筛子，筛余为5%，将筛下物再过2500目的筛子，筛余为15%）、2.5kg硬脂酸铜、2.5kg二甲基二硫代氨基甲酸铁和75kg低密度聚乙烯用加热搅拌机搅拌混合，加热搅拌机的转速为1000rpm，搅拌温度50℃～60℃，搅拌时间为8min，用双螺杆挤压造粒机进行造粒，双螺杆挤压造粒机的螺杆长径比l/d为40，此过程温度控制在165℃～175℃区间，制成环境降解材料；

将5kg环境降解材料、3kg低密度聚乙烯和92kg线性低密度聚乙烯用加热搅拌机搅拌混合，加热搅拌机的转速为1000rpm，搅拌温度为50℃～60℃，搅拌时间为5min，倒入单螺杆挤出吹膜机进料斗，单螺杆挤出吹膜机的螺杆长径比l/d为30，此过程温度控制在165℃～170℃区间，通过调整挤出机转速、上牵引和下牵引的速度，使挤出地膜的厚度为7微米。

实施例3：

将15kg碳酸钙（通过1500目的筛子，筛余为0，将筛下物再过1750目的筛子，筛余为5%）、12kg二氧化钛和73kg低密度聚乙烯混合用加热搅拌机搅拌混合，加热搅拌机的转速为1100rpm，搅拌温度为50℃～60℃，搅拌时间为9min，用双螺杆挤压造粒机进行造粒，双螺杆挤出造粒机的螺杆长径比l/d为45，此过程温度控制在155℃～165℃区间，制成环境降解材料；

将3kg降解材料、5kg低密度聚乙烯和92kg线性低密度聚乙烯搅拌混合，加热搅拌机的转速为1000rpm，搅拌温度为50℃～60℃，搅拌时间为6min，倒入单螺杆挤出吹膜机进料斗，单螺杆挤出吹膜机的螺杆长径比l/d为30，此过程温度控制在170℃～175℃区间，通过调整挤出机转速、上牵引和下牵引的速度，使挤出地膜的厚度为8微米。

实施例4：

将30kg碳酸钙（通过1500目的筛子，筛余为1%，将筛下物再过1750目的筛子，筛余为15%）、15kg月桂酸铈和55kg低密度聚乙烯用加热搅拌机搅拌混合，加热搅拌机的转速为1200rpm，搅拌温度50℃～60℃，搅拌时间为10min，用双螺杆挤压造粒机进行造粒，双螺杆挤压造粒机的螺杆长径比l/d为50，此过程温度控制在185℃～195℃区间，制成环境降解材料；

将1kg降解材料、5kg低密度聚乙烯和96kg线性低密度聚乙烯用加热搅拌机混合，加热搅拌机的转速为1200rpm，搅拌温度为50℃～60℃，搅拌时间为7min，倒入单螺杆挤出吹膜机进料斗，单螺杆挤出吹膜机的螺杆长径比l/d为30，此过程温度为185℃～200℃，通过调整挤出机转速、上牵引和下牵引的速度，使挤出地膜的厚度为9微米。

实施例5：

将40kg碳酸钙（通过1500目的筛子，筛余为5%，将筛下物再过1750目筛子，筛余为30%）、20kg辛酸钴和40kg低密度聚乙烯用加热搅拌机搅拌混合，加热搅拌机的转速为1200rpm，搅拌温度60℃，搅拌时间为10min，用双螺杆挤压造粒机进行造粒，双螺杆挤压造粒机的螺杆长径比l/d为40～50，此过程温度控制在175℃～185℃区间，制成环境降解材料；

将2kg环境降解材料、5kg低密度聚乙烯和93kg线性低密度聚乙烯搅拌混合，加热搅拌机的转速为1150rpm，搅拌温度为50℃～60℃，搅拌时间为7min，倒入单螺杆挤出吹膜机进料斗，单螺杆挤出吹膜机的螺杆长径比l/d为30，此过程温度控制在185℃～200℃区间，通过调整挤出机转速、上牵引和下牵引的速度，使挤出地膜的厚度为6微米。

对比例1：

将40kg碳酸钙（2500目筛余为10%，2000目的筛余为0）、2%的二甲基二硫代氨基甲酸铁和58kg低密度聚乙烯混合，制成环境降解材料。

将5kg环境降解材料、2kg低密度聚乙烯和93kg线性低密度聚乙烯混合，倒入吹膜机进料斗，挤出地膜的厚度为10微米。（工艺流程同实施例1）。

对比例2：

将10kg碳酸钙（2500目的筛余为10%，2000目筛余为0）、2kg的辛酸钴和88kg低密度聚乙烯混合，制成环境降解材料。

将5kg环境降解材料、2kg低密度聚乙烯和93kg线性低密度聚乙烯混合，倒入吹膜机进料斗，挤出地膜的厚度为10微米。（工艺流程同实施例1）。

对比例3：

将40kg碳酸钙（1750目筛余为30%，1500目的筛余为5%）、2%辛酸钴和58kg低密度聚乙烯混合，制成环境降解材料。

将5kg环境降解材料、2kg低密度聚乙烯和93kg线性低密度聚乙烯混合，倒入吹膜机进料斗，挤出地膜的厚度为10微米。（工艺流程同实施例1）。

实验例1：

将实施例1~5中的地膜在紫外光下照射。采用340nm荧光灯管，在340nm波长下辐照强度为（0.78±0.12）w/m²nm。表1为地膜辐照时间和纵向断裂伸长率的关系。

表1地膜辐照时间（h）和纵向断裂伸长率（%）

实验例2：

将实施例1~5中的地膜在紫外光下照射。采用340nm荧光灯管，在340nm波长下辐照强度为（0.78±0.12）w/m²nm。表2为地膜辐照时间和渗水率的关系。

渗水率的测定方法：在室温23^oc±2^oc和常压下，将样品平放在120mm规格的布氏漏斗芯层上，加入100ml蒸馏水，记录在1小时内布氏漏斗内渗出的水量。渗水率为渗出水量除布氏漏斗中原有的水量，以百分数表示。

表2地膜辐照时间（h）和渗水率（%）

实验例3：

将实施例5中的地膜在紫外光下照射192小时。采用340nm荧光灯管，在340nm波长下辐照强度为（0.78±0.12）w/m²nm。采用gb/t19275-2003试验方法a评价降解地膜生物分解和崩解能力。测试菌种为黑曲霉、绳状青霉、宛氏拟青霉、融粘帚霉和球毛壳菌。表3为试验结果。

表3降解地膜霉菌生长试验

试验结果表明，用微生物接种，经28天培养后，样品表明微生物生长等级为4级，说明试样表面微生物大量生长，覆盖＞50%的试样表面。