一种绿色多功能棚膜母料及其制备方法和应用

本发明属于棚膜技术领域，特别涉及一种绿色多功能棚膜母料及其制备方法和应用。

背景技术：

现有棚膜的主要防流滴剂有几种，分别是多元醇脂肪酸酯、聚氨酯聚丙烯酸酯类、硅烷偶联剂与sio2胶体复配、胺类表面活性剂、烷基酚类等；而主要的防雾剂有有机氟表面活性剂、硼类表面活性剂、含硅表面活性剂等。这些化学试剂缺点是与膜的相容性差，易析出表面，产生流失和对植物的污染，又或是相容性很好，无法向表面扩散，得不到防流滴防雾的效果。因此有必要制备既具有较好的防流滴防污性能又不对植物产生污染的绿色多功能棚膜。

技术实现要素：

克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种绿色多功能棚膜母料。

本发明另一目的在于提供上述绿色多功能棚膜母料的制备方法。

本发明再一目的在于提供上述绿色多功能棚膜母料的应用。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种绿色多功能棚膜母料，其制备原料包括以下质量份数的组分：100份绿色可生物降解塑料或高分子树脂，5～20份的缓释剂，1份防雾试剂，2～8份防流滴试剂；

或者，100份绿色可生物降解塑料或高分子树脂，5～20份的经防流滴试剂改性的缓释剂，1份防雾试剂。

所述的绿色可生物降解塑料为聚3-羟基烷酸酯(pha)、聚乳酸(pla)、聚ε-己内酯(pcl)和聚丁二酸丁二醇酯(pbs)、聚碳酸亚丙酯(ppc)、聚对苯二甲酸/己二酸丁二醇酯(pbat)等的一种或多种；所述的绿色多功能性棚膜母料中绿色可生物降解塑料的作用为：绿色无毒无害无刺激，可生物降解特性，不透气性，保温效果好，拉伸性能好，高透光率，易加工等优点，所以选用绿色可生物降解塑料为基材。

所述的高分子树脂为聚乙烯，优选为低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯的一种或多种；在本发明的绿色多功能性的棚膜母料中高分子树脂的作用为：使用寿命长，可回收利用，易加工等优点，所以选用高分子树脂为基材。

所述的缓释剂为无机材料或有机材料；其中无机材料为氧化铝、水滑石、云母粉、高岭土、碳酸钙等中的至少一种，有机材料为纤维素、蒙脱土、石墨烯等中的至少一种。缓释剂可有缓慢释放及均匀分散试剂的作用。

所述的防雾试剂为绿色防雾试剂，优选为月桂基葡糖苷、脂肪酸蔗糖酯、木糖醇酯、山梨醇单棕榈酸酯、月桂酸甘油单酯或硬树脂酸甘油单酯；绿色防雾试剂可以使棚内的雾气消失，并且是绿色无毒无污染试剂，加多了也不会影响农作物的光照和生长。

所述的防流滴试剂为绿色防流滴试剂，优选为动植物类分离蛋白，如乳清蛋白、大豆蛋白等。绿色防流滴试剂的作用为能减小流滴接触角，不会发生光散射现象而影响农作物生长，绿色无毒无害。

本发明的试剂都是绿色的，无毒无害无刺激。

所述的经防流滴试剂改性的缓释剂具体由以下方法制备得到：

(1)将缓释剂均匀分散在乙醇水溶液中；

(2)将硅烷偶联剂、无水乙醇和冰醋酸，搅拌水解1-2小时，得到水解液；

(3)将步骤(2)中的水解液加入到步骤(1)中均匀分散后的溶液中，并放置60-80℃搅拌2-4h，得到乳浊液，乳浊液离心得到沉淀物，80-100℃下真空干燥；

(4)将防流滴试剂在60-80℃下加热，边搅拌边加入步骤(3)的产物以及偶氮二异丁腈，在氮气保护下反应6-8小时，然后乙醇洗涤直至液体透明，离心除去乙醇，冷冻干燥得到改性后的载体缓释剂；

步骤(1)中所述的乙醇水溶液为体积比为3:1的无水乙醇和水的混合溶液；步骤(1)中所述的缓释剂与乙醇水溶液的用量满足乙醇水溶液中每100ml的水对应加入4g缓释剂；

步骤(1)中所述的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh550、硅烷偶联剂kh560、硅烷偶联剂kh570等中的至少一种，优选为硅烷偶联剂kh550；

步骤(2)中所述的硅烷偶联剂、无水乙醇和冰醋酸的用量比为0.8g：10ml：10ml；

步骤(1)中缓释剂和步骤(2)中硅烷偶联剂的用量满足：每1g的缓释剂对应使用0.2g硅烷偶联剂；步骤(1)中缓释剂与步骤(4)中的偶氮二异丁腈的用量满足：每1g的缓释剂对应使用0.05g偶氮二异丁腈。

步骤(4)中所述的的防流滴试剂的用量满足：步骤(1)中的缓蚀剂与步骤(4)中的防流滴试剂的质量比为4:18。

一种上述的绿色可生物降解多功能棚膜母料的制备方法，包括以下步骤：

将各组分在130℃～150℃下共混，双螺杆挤出造粒得到绿色多功能性的棚膜母料；

或者，首先将绿色可生物降解塑料或高分子树脂用预辐照或等离子体处理，得到改性后的绿色可生物降解塑料或高分子树脂，然后将改性后的绿色可生物降解塑料或高分子树脂与剩下的制备原料在130℃～150℃下共混，双螺杆挤出造粒得到绿色多功能性的棚膜母料；

所述的预辐照的具体条件为：用电子辐照加速器处理(参数设置：电子加速器功率120kw，加速电压3mev，束长7.5cm，扫描宽度1.2m，传送速度4.8m/min，预辐照剂量为2kgy，常温常压空气气氛下进行)；

所述的等离子表面改性的具体条件为：用等离子清洗机处理(参数设置：真空标准大气压下电压800-1000v，4-10min)。

预辐照或等离子表面改性的作用为增加高分子树脂表面的官能团，产生活性粒子，使反应更活泼，接枝更多量的试剂。

上述的绿色可生物降解多功能棚膜母料除了应用在农膜制备上，还可以应用于地膜和食品包装膜，同时还可以加入除草剂、除虫剂、抗抑菌剂等增加棚膜的功能性。

一种绿色多功能棚膜，其由所述绿色多功能棚膜母料吹膜制成，棚膜厚度≥0.1mm，以便可回收再利用。

本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：

本发明提供了一种无污染绿色多功能性棚膜，包括绿色可生物降解塑料或高分子树脂，缓释剂，绿色防雾试剂和防流滴试剂，对该棚膜的热学性能、流变性能、力学性能、流滴性能等多个性能的测试结果对比，达到改善棚膜的防流滴防雾性能以及提高对光的透过率的目的，且并不影响棚膜的热稳定性。

附图说明

图1为实施例2、4、5以及对比例1、2制备的农膜的透光率图；

图2为实施例1-3和对比例3制备的农膜的热稳定性能图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

实施例中所用试剂如无特殊说明均可从市场常规购得。实施例中pbat购买于德国巴斯夫，型号：c1200；实施例中纤维素、大豆蛋白等各试剂都购买于广州市荣满生物科技有限公司。

实施例1

一种绿色多功能棚膜母料，包括如下质量份数的组分：100g高分子树脂pbat，5g普通纤维素，1g防雾试剂月桂基葡糖苷和2g防流滴试剂大豆蛋白。

实施例2

一种绿色多功能棚膜母料，包括如下质量份数的组分：100g高分子树脂pbat，5g普通纤维素，1g防雾试剂月桂基葡糖苷和4g防流滴试剂大豆蛋白。

实施例3

一种绿色多功能棚膜母料，包括如下质量份数的组分：100g高分子树脂pbat，5g普通纤维素，1g防雾试剂月桂基葡糖苷和8g防流滴试剂大豆蛋白。

实施例4

一种绿色多功能棚膜母料，包括如下质量份数的组分：100g高分子树脂pbat，10g普通纤维素，1g防雾试剂月桂基葡糖苷和4g防流滴试剂大豆蛋白。

实施例5

一种绿色多功能棚膜母料，包括如下质量份数的组分：100g高分子树脂pbat，20g普通纤维素，1g防雾试剂月桂基葡糖苷和4g防流滴试剂大豆蛋白。

实施例6

绿色多功能棚膜母料的制备方法具体如下：

s1.将300ml无水乙醇和100ml去离子水加入到1000ml三口烧瓶中搅拌均匀，再加入4g普通纤维素放入超声清洗机中超声2小时；

s2.称取0.8gkh560加入到100ml烧杯中，加入10ml无水乙醇和10ml冰醋酸放入磁力搅拌器上搅拌水解1小时，得到水解液；

s3.将水解液加入超声后的纤维素中并放置75℃下搅拌4小时，得到乳浊液，乳浊液离心机得到沉淀物，80℃下真空干燥24h；

s4.称取18g大豆蛋白加入到100ml三口烧瓶中在恒温水浴锅中75℃加热，边搅拌边加入s3所得2g纤维素和0.2g偶氮二异丁腈在氮气保护下反应8小时，得到改性后的普通纤维素；

s5.将产物放入100ml烧杯中用乙醇洗涤直至液体透明，用离心机离心后冷冻干燥24小时，得到大豆-普通纤维素，

将得到的大豆-普通纤维素其中的5g与100gpbat、1g月桂基葡糖苷共混，然后在温度为130℃用双螺杆挤出机中挤出母料，用吹膜机制成农膜。

实施例7

一种绿色多功能棚膜母料，制备方法和用量均与实例6相同，唯一区别在于pbat需要先经过等离子体处理(等离子体处理参数：真空标准大气压下电压800-1000v，8min)后再与大豆-普通纤维素以及月桂基葡糖苷共混，然后在温度为130℃用双螺杆挤出机中挤出母料，用吹膜机制成农膜。

对比例1

将pbat在温度为130℃用双螺杆挤出机中挤出母料，用吹膜机制成农膜。

对比例2

将100g高分子树脂pbat与1g防雾试剂月桂基葡糖苷和4g防流滴试剂大豆蛋白，在温度为130℃用双螺杆挤出机中挤出母料，用吹膜机制成农膜。

对比例3

将100g高分子树脂pbat，5g普通纤维素，1g防雾试剂月桂基葡糖苷，在温度为130℃用双螺杆挤出机中挤出母料，用吹膜机制成农膜。

结果检测

对上述实施例和对比例的棚膜流滴性能检测进行检测。其中棚膜流滴性能的检测方法如下：

取一块半径为15cm，厚度约为0.1mm的圆形棚膜，罩于500ml的烧杯上，杯口扎紧，烧杯内装有400ml水，然后将烧杯置于60℃的恒温水槽中，呈15°倾角，环境温度为室温，记录下初滴时间以及后面每十滴所用的时间。

棚膜流滴性能评价指标如表1所示：

表1

检测结果见表2：

表2

对实施例2、4、5以及对比例1、2制备的农膜的透光率用紫外分光光度计测量透光率，结果如图1所示，从图1中可以看出，添加了大豆蛋白的棚膜对光的透过率增高，而添加普通纤维素的棚膜对光的透过率下降。在波长为500nm时，纯pbat制作的棚膜对光的透过率是5.12％，不添加普纤只添加大豆蛋白的棚膜对光的透过率高达10.36％。

对实施例1-3和对比例3制备的农膜的热稳定性能用热重分析仪进行测试，结果如图2所示，从图2中可以看出大豆加入的量基本不影响棚膜的热稳定性，同样在400摄氏度左右出现失重峰，失重曲线重叠，变化不大。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。