一种用于抗紫外的高填充碳酸钙生物可降解塑料薄膜

本发明涉及生物可降解塑料薄膜，尤其涉及一种用于抗紫外的高填充碳酸钙生物可降解塑料薄膜。

背景技术：

1、目前用作地膜的塑料普遍采用含有石油基的聚烯烃(聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等)，此类产品大部分无法在田间降解，在作物生长结束后无法回收，从而导致不可逆转的有害环境污染。此外，由于石油资源的日益枯竭、石油价格不断上涨，以及各国“限塑令”的发布，造成了塑料薄膜成本不断上升。因此人们正迫切寻找一种能在短期内完全降解、可替代石油基塑料薄膜的产品。

2、在现有研究中，一种耐紫外老化抗水解pbat材料及其制备方法:cn116285245a，该申请中优选采用盐酸多巴胺溶液等对木质素预处理，再与稀土配合物冷冻干燥后，用介孔二氧化硅负载，制成紫外线吸收剂，在木质素上形成聚多巴胺膜，并在木质素上负载稀土配合物，降低木质素的紫外降解，提升紫外吸收剂的长效性，而且还使用了十二烷基三乙氧基硅烷，能使介孔二氧化硅成疏水性，改善紫外线吸收剂与pbat的分散均匀性，增加介孔二氧化硅与pbat的界面稳定性。本制备方法复杂，难以实现工业化。

3、专利申请公告号为cn115958865a的中国发明专利公开了一种水稻专用全生物降解双层地膜，其特征在于，包括内层膜和外层膜，其中外层膜原料包括如下重量份数的各组分：85-100份生物降解树脂、5-15份木质素；内层膜原料包括如下重量份数的各组分：50-90份生物降解树脂、5-40份木质素、5-10份碳酸钙；该发明方法制备的水稻专用全生物降解地膜原料来源广泛，绿色环保可完全生物降解。但制作成本高，碳酸钙填充量低。

4、上述技术方案中，塑料薄膜要么制作工艺复杂，要么制作成本高，碳酸钙填充量少，固存在一定改进空间。

5、木质素是地球上含量仅次于纤维素的可再生天然大分子材料，占植物体质量的20％～30％，并且木质素结构中丰富的苯环结构赋予了材料本身极其优良的抗紫外性能。

6、但是市面上并没有利用木质素、生物可降解高分子材料生产的可降解塑料薄膜的产品，申请人对此进行研发并获得了成功。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种利用一次干法改性碳酸钙粉体和木质素粉体的方法生产的用于抗紫外的高填充碳酸钙生物可降解塑料薄膜，在现有干法改性碳酸钙的基础上，通过加入木质素，从而实现碳酸钙/木质素粉体混合物的双重改性，本方法简单，易于操作，容易实现工业化生产。

2、本发明的另一个目的是提供一种用于抗紫外的高填充碳酸钙生物可降解塑料薄膜，该薄膜在现有高填充碳酸钙生物降解树脂的技术上，加入木质素，在降低产品成本的同时，还使得薄膜具有抗紫外的显著特点，从而实现露天长时间使用。

3、一种用于抗紫外的高填充碳酸钙生物可降解塑料薄膜，包括如下原料组成，按重量份数计：

4、

5、本发明在碳酸钙高填充生物可降解塑料薄膜的基础上，通过引入木质素，增加了薄膜的抗紫外能力，同时薄膜的力学性能得到提升，从而起到了降低产品成本、提高产品市场竞争力的作用。本发明也扩展了可再生、可循环、可持续的天然植物资源的应用，具有良好的社会效益。

6、优选地，所述生物降解聚合物选自聚乳酸(pla)、聚(对苯二甲酸-己二酸-丁二醇)酯(pbat)的一种或两种复配。

7、所述生物降解聚合物选自聚乳酸、聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯的两种复配，复配比例为3:7或4:6。

8、pla是一种新型生物可降解材料，对人体无毒无害，降解的产物是二氧化碳和水，但其力学性能较差；

9、pbat是一种可生物降解的芳香族聚酯，而且具有优异的力学性能；

10、因此，将pbat与pla熔融共混，能有效地改善pla脆性，也不会破坏最终产物的生物可降解性。本发明充分考虑了工业化生产的可操作性，以及产品的市场现状和前景，选用上述生物可降解聚合物。

11、优选地，所述偶联剂为烷基改性聚硅氧烷。本发明采用一次干法改性，同时将碳酸钙粉体与木质素粉体改性成功，改善了碳酸钙粉体表面活性，同时也改善了木质素与可降解聚合物之间的相容性，从而提高了复合材料的力学性能。

12、优选地，所述扩链剂为苯乙烯甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物，抗氧化剂为抗氧化挤1010、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸脂中的一种或多种混合物。本发明的中扩链剂与抗氧化剂用于提高碳酸钙粉体、pbat、pla三者相容性以及抗氧化性。

13、优选地，所述木质素为碱木质素。本发明中碱木质素一方面用于增强薄膜的抗紫外性，另一方面用于增强薄膜力学性能，从而实现露天长时间使用。

14、为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

15、一种用于抗紫外的高填充碳酸钙生物可降解塑料薄膜的制备方法，包括如下步骤：

16、1)取1000-2000目粒度碳酸钙和木质素，在干燥器内于100-130℃温度下干燥至含水量≤0.5％；

17、2)将步骤1)得到的碳酸钙和木质素混合物和设定比例的偶联剂在高混机内搅拌10-15min，100-140℃加热活化；

18、3)将步骤2)得到的活化后的碳酸钙、天然木质素与生物降解聚合物和塑化剂按设定比例进行高速混溶，挤压造粒后再进行吹膜制得。不同的树脂设定不同的温度，制得薄膜。

19、本发明的有益效果如下：

20、(1)本发明的一种用于抗紫外的高填充碳酸钙生物可降解塑料薄膜，采用资源丰富、价格低廉、绿色环保的木质素与碳酸钙作为复合材料，可以在降低薄膜成本的同时，也可以增加薄膜的抗紫外性，从而达到长时间露天使用。

21、(2)本发明的一种用于抗紫外的高填充碳酸钙生物可降解塑料薄膜，将木质素与碳酸钙混合均匀，加入设定比例的偶联剂在高混机内搅拌10-20min，在100-140℃下加热活化，实现一次干法改性碳酸钙/木质素粉体该方法操作简单、快捷、改性效果好。将得到的碳酸钙/木质素粉体再与其他组分共混挤出制备，实现碳酸钙和木质素在基体树脂中的均匀分散。

22、(3)本发明的一种用于抗紫外的高填充碳酸钙生物可降解塑料薄膜，生产步骤简单，产品成本低，易于实现工业化生产，市场竞争力非常强。该薄膜还具有抗紫外的显著特点，产品绿色环保、成本低，市场竞争力强，同时制备工艺简单，生产过程清洁，适用范围广。

23、(4)该薄膜在高填充碳酸钙的情况下，添加少量木质素后，使得薄膜具有吸收紫外的能力。

24、本技术提出的薄膜可用于农用地膜、一次性食品餐具、可重复利用和可回收的食品餐具、胸牌、家电外壳、汽车备胎壳、生鲜包装膜、合成纸用薄膜、收缩包装膜领域。

25、(5)本发明的用于抗紫外的高填充碳酸钙生物可降解塑料薄膜通过一次干法改性碳酸钙粉体和木质素粉体的方法进行生成，本方法在干法改性碳酸钙粉体的基础上，通过引入木质素粉体，得到碳酸钙/木质素粉体共混物，通过一次干法改性碳酸钙/木质素粉体的方法，从而扩展了产品应用场景，提高产品竞争力，也扩展了可再生、可循环、可持续的天然植物资源的应用，具有良好的社会效益。