阅读说明：本技术 一种可降解农用薄膜和制备方法 (Degradable agricultural film and preparation method thereof ) 是由 郎宝龙 隋英丹 李炳岐 于 2020-06-03 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种可降解农用薄膜的制备方法和农用薄膜,制备方法包括：将原料混合得到混合物；将混合物放入双螺杆挤出机中挤出胶体；将胶体在流延机上流延成薄膜；将薄膜经过干燥、冷却得到可降解农用薄膜；原料包括：热塑性淀粉改性聚氯乙烯100-120重量份；无机非金属5-15重量份；增塑剂0.8-2重量份。通过热塑性淀粉改性聚氯乙烯、无机非金属材料、增塑剂作为原料,挤出成型后经流延成薄膜,薄膜可降解,降解后无污染残留,降解后可调节土壤,具有阻隔红外线辐射、具有吸附肥料异味的特殊功能；透气性强透水性高,二氧化碳气体的通过性高,可加强农作物的呼吸作用。(The invention provides a preparation method of a degradable agricultural film and the agricultural film, wherein the preparation method comprises the following steps: mixing the raw materials to obtain a mixture; putting the mixture into a double-screw extruder to extrude the colloid; casting the colloid on a casting machine to form a film; drying and cooling the film to obtain a degradable agricultural film; the raw materials comprise: 100 parts of thermoplastic starch modified polyvinyl chloride and 120 parts of thermoplastic starch modified polyvinyl chloride; 5-15 parts of inorganic nonmetal; 0.8-2 parts of plasticizer. The thermoplastic starch modified polyvinyl chloride, the inorganic non-metallic material and the plasticizer are used as raw materials, and the raw materials are extruded and molded to form a film through casting, the film is degradable, no pollution residue is left after degradation, the soil can be adjusted after degradation, and the film has the special functions of blocking infrared radiation and adsorbing fertilizer peculiar smell; strong air permeability and high water permeability, and the permeability of carbon dioxide gas is high, so that the respiration of crops can be enhanced.)

一种可降解农用薄膜和制备方法

技术领域

本发明涉及农用薄膜领域，具体涉及一种可降解农用薄膜和制备方法。

背景技术

现有技术中，使用最普遍的是农用塑料地膜，其存在许多缺点：覆盖在田地上永远无法降解，需要人工回收，若部分残留在土壤中，从而对土壤和环境造成巨大的污染；只能起到简单的保温、防冻作用，综合来说是弊端存在较多，使用过程繁琐，回收困难，存在污染。近年来出现的可降解地膜，成本过高，性价比低，农民不容易接受；功能只能起到降解作用，降解后部分存在残留。附加功能少，容易对环境造成污染。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种可降解农用薄膜和制备方法，用以解决现有薄膜不易降解，容易产生污染，透气性不好的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

第一方面，根据本发明实施例的可降解农用薄膜的制备方法，包括：

将原料混合得到混合物；

将所述混合物放入双螺杆挤出机中挤出胶体；

将所述胶体在流延机上流延成薄膜；

将所述薄膜经过干燥、冷却得到可降解农用薄膜；

其中，所述原料包括：

热塑性淀粉改性聚氯乙烯100-120重量份；

无机非金属5-15重量份；

增塑剂0.8-2重量份。

其中，所述原料还包括：

润滑剂0.2-2重量份；

成核剂0.2-0.6重量份。

其中，所述热塑性淀粉改性聚氯乙烯的制作方法包括：

将石蜡、聚氯乙烯母粒与低密度聚乙烯混合均匀得到混合料；

向所述混合料中加入玉米淀粉与稳定剂，在温度50度以下且PH为4.5-6.5条件下进行反应得到热塑性淀粉改性聚氯乙烯。

其中，所述无机非金属包括：

伊利石；和/或

石英、高岭土、石灰石、钾长石、钠长石、云母石、蒙脱石中的至少一种。

其中，所述无机非金属包括：SiO₂ 60-80％、Al₂O₃ 10-30％、K₂O 4-8％、Na₂O 0.5-1.5％、CaO 0-1％、MgO 0-1％。

其中，所述无机非金属中负载有稀土离子。

第二方面，根据本发明实施例的可降解农用薄膜，包括：

热塑性淀粉改性聚氯乙烯100-120重量份；

无机非金属5-15重量份；

增塑剂1-2重量份。

其中，还包括：

润滑剂0.2-2重量份；

成核剂0.2-0.6重量份。

其中，所述无机非金属包括：

伊利石；和/或

石英、高岭土、石灰石、钾长石、钠长石、云母石、蒙脱石中的至少一种。

其中，所述无机非金属中负载有稀土离子。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

根据本发明实施例的可降解农用薄膜的制备方法，将原料混合得到混合物；将所述混合物放入双螺杆挤出机中挤出胶体；将所述胶体在流延机上流延成薄膜；将所述薄膜经过干燥、冷却得到可降解农用薄膜；原料包括：热塑性淀粉改性聚氯乙烯100-120重量份；无机非金属8-15重量份；增塑剂0.8-2重量份。在上述制备过程中，通过热塑性淀粉改性聚氯乙烯、无机非金属材料、增塑剂作为原料，挤出成型后经流延成薄膜，此薄膜可广泛用于农用地膜、农用大棚膜，薄膜可降解，降解后无污染残留；无机非金属本身具有补强性突出并且有较好的耐热性，此非金属材料又可催化降解薄膜，解决了传统塑料膜不可降解或是降解后有残留导致白色污染的问题，并且降解后可调节土壤；此薄膜相比其它农用薄膜具有阻隔红外线辐射、保温性突出、且具有吸附肥料异味的特殊功能；相比其它薄膜具有透气性强透水性高，二氧化碳气体的通过性高，可加强农作物的呼吸作用，有利于果蔬的生长。

附图说明

图1为本发明实施例的制备方法的一个流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面具体描述根据本发明实施例的可降解农用薄膜的制备方法。

如图1所示，根据本发明实施例的可降解农用薄膜的制备方法包括：

步骤S1，将原料混合得到混合物；

步骤S2，将所述混合物放入双螺杆挤出机中挤出胶体；

步骤S3，将所述胶体在流延机上流延成薄膜；

步骤S4，将所述薄膜经过干燥、冷却得到可降解农用薄膜；

其中，所述原料包括：

热塑性淀粉改性聚氯乙烯100-120重量份；

无机非金属5-15重量份；

增塑剂0.8-2重量份。

也就是说，在上述制备过程中，按照一定的比例均匀混合原料，可以加入一定的溶剂，比如水；将所述混合物放入双螺杆挤出机中挤出胶体；将所述胶体在流延机上流延成薄膜，比如，将所述胶体在转鼓流延机上流延成薄膜；最后经过干燥、冷却、裁边、收卷可得到可降解农用薄膜，比如，可以经挤出-流延冷却-测厚-牵引切割-展平去静电-收卷可以得到成卷的薄膜，可以根据实际需要切割薄膜厚度及宽窄长度。原料可以加入挤出机筒螺杆中进行混合搅拌20-30min挤出胶体，温度控制在180-200℃，双螺杆挤出机四区温度可以分别为：喂料段100℃，压缩段130℃，计量段140℃，机头段160℃，螺杆转速35r/min，挤出透明胶体后放入转鼓流延机上流延成膜冷却。流延机可以采用模具温度控制器的油浴加热，流延辊表面温度控制在52℃，流延机刀口与流延辊之间间隙调节为0.35mm厚，流延辊转速控制在3m/min。

在上述制备过程中，通过热塑性淀粉改性聚氯乙烯、无机非金属材料、增塑剂作为原料，无机非金属材料可以为纳米颗粒，挤出成型后经流延成薄膜，此薄膜可广泛用于农用地膜、农用大棚膜，薄膜可降解，降解后无污染残留；无机非金属本身具有补强性突出并且有较好的耐热性，此非金属材料又可催化降解薄膜，解决了传统塑料膜不可降解或是降解后有残留导致白色污染的问题，并且降解后可调节土壤；此薄膜相比其它农用薄膜具有阻隔红外线辐射、保温性突出、且具有吸附肥料异味的特殊功能；相比其它薄膜具有透气性强透水性高，二氧化碳气体的通过性高，可加强农作物的呼吸作用，有利于果蔬的生长。

在本发明的一些实施例中，原料还可以包括：润滑剂0.2-2份和成核剂0.2-0.6份，通过润滑剂能够有利于挤出和流延，成核剂有利于发泡成膜。润滑剂可以为石蜡，成核剂可以为滑石粉，增塑剂可以为柠檬酸三壬酯，环保无污染。

在另一些实施例中，所述热塑性淀粉改性聚氯乙烯的制作方法可以包括：

将石蜡、聚氯乙烯母粒与低密度聚乙烯混合均匀得到混合料；

向所述混合料中加入玉米淀粉与稳定剂，在温度50℃以下且PH为4.5-6.5条件下进行反应得到热塑性淀粉改性聚氯乙烯，温度过高应放慢加料或者停止加料。稳定剂可以包括山梨醇，稳定剂可以包括山梨醇和水杨酸稀土，反应温度可以为35-50℃，且PH为4.5-6.5条件下进行反应，得到热塑性淀粉改性聚氯乙烯，通过淀粉能够改良聚氯乙烯的性能，在保证一定高强度的条件下，有利于降解，具有较好的透气性能。

在本发明的实施例中，无机非金属可以包括：

伊利石；和/或

石英、高岭土、石灰石、钾长石、钠长石、云母石、蒙脱石中的至少一种。

比如，无机非金属可以包括伊利石，无机非金属可以包括伊利石和高岭土，伊利石本身富含活性钾，具有固氮功能，塑料薄膜降解后，有利于植物吸收，可作为农业肥料及土壤调节剂使用；通过伊利石能够释放负离子，具有补强性突出并且有较好的耐热性，伊利石可催化降解塑膜，解决了传统塑料膜不可降解或是降解后有残留导致白色污染的问题，并且降解后可调节土壤；此薄膜还具有阻隔红外辐射、吸附异味、保温性突出等优点。

在一些实施例中，所述无机非金属可以包括：SiO₂ 60-80％、Al₂O₃ 10-20％、K₂O4-8％、Na₂O 0.5-1.5％、CaO 0-1％、MgO 0-1％。能够改善薄膜的性能，使得薄膜具有一定的强度和较好的透气性。可以通过上述伊利石；和/或，石英、高岭土、石灰石、钾长石、钠长石、云母石、蒙脱石中的至少一种的配合调节，使得无机非金属中SiO₂、Al₂O₃、K₂O、Na₂O、CaO、MgO的含量在上述范围内。另外，还可以根据需要添加SiO₂、Al₂O₃、K₂O、Na₂O、CaO、MgO中的一种或多种，以调节相应组分的含量。

可选地，无机非金属中负载有稀土离子，比如，可以在伊利石上负载稀土离子，可以分别在伊利石、高岭土和石灰石上负载稀土离子，通过稀土离子能够杀菌消毒，能够释放负离子，有利于吸附异味，可催化降解塑膜。其中，稀土离子在无机非金属中的含量可以大于或等于1000μg/g，稀土离子可以包括：钪、钇、镧、铈、镨、钕，无机非金属的粒径可以为10-50μm，有利于均匀地分散在薄膜中。无机非金属材料功能性包括：离子发生量≥/1000ions/cm³(1Kg材料于1m³空间内测定)、异味吸附效率≥80％、异味吸附持久性≥70％，降解时间符合国家标准，红外线阻隔率≥50％。

本发明实施例提供一种可降解农用薄膜。

可降解农用薄膜包括：热塑性淀粉改性聚氯乙烯100-120重量份；无机非金属5-15重量份；增塑剂1-2重量份。

在上述制备过程中，通过热塑性淀粉改性聚氯乙烯、无机非金属材料、增塑剂作为原料，挤出成型后经流延成薄膜，此薄膜可广泛用于农用地膜、农用大棚膜，薄膜可降解，降解后无污染残留；无机非金属本身具有补强性突出并且有较好的耐热性，此非金属材料又可催化降解薄膜，解决了传统塑料膜不可降解或是降解后有残留导致白色污染的问题，并且降解后可调节土壤；此薄膜相比其它农用薄膜具有阻隔红外线辐射、保温性突出、且具有吸附肥料异味的特殊功能；相比其它薄膜具有透气性强透水性高，二氧化碳气体的通过性高，可加强农作物的呼吸作用，有利于果蔬的生长。

在一些实施例中，可降解农用薄膜中还可以包括：润滑剂0.2-2重量份和成核剂0.2-0.6重量份。通过润滑剂能够有利于加工薄膜过程中的挤出和流延，成核剂有利于发泡成膜。

在本发明的实施例中，所述无机非金属可以包括：

伊利石；和/或

石英、高岭土、石灰石、钾长石、钠长石、云母石、蒙脱石中的至少一种。

比如，无机非金属可以包括伊利石，无机非金属可以包括伊利石和高岭土，通过伊利石能够释放负离子，具有补强性突出并且有较好的耐热性，伊利石可催化降解塑膜，解决了传统塑料膜不可降解或是降解后有残留导致白色污染的问题，并且降解后可调节土壤；此薄膜还具有阻隔红外辐射、吸附异味、保温性突出等优点。在一些实施例中，所述无机非金属可以包括：SiO₂ 60-80％、Al₂O₃ 10-20％、K₂O 4-8％、Na₂O 0.5-1.5％、CaO 0-1％、MgO0-1％。能够改善薄膜的性能，使得薄膜具有一定的强度和较好的透气性。可以通过上述伊利石；和/或，石英、高岭土、石灰石、钾长石、钠长石、云母石、蒙脱石中的至少一种的配合调节，使得无机非金属中SiO₂、Al₂O₃、K₂O、Na₂O、CaO、MgO的含量在上述范围内。另外，还可以根据需要添加SiO₂、Al₂O₃、K₂O、Na₂O、CaO、MgO中的一种或多种，以调节相应组分的含量。

可选地，无机非金属中负载有稀土离子。比如，可以在伊利石上负载稀土离子，可以分别在伊利石、高岭土和石灰石上负载稀土离子，通过稀土离子能够杀菌消毒，能够释放负离子，有利于吸附异味，可催化降解塑膜。其中，稀土离子在无机非金属中的含量可以大于或等于1000μg/g，稀土离子可以包括：钪、钇、镧、铈、镨、钕，无机非金属的粒径可以为10-50μm，有利于均匀地分散在薄膜中。无机非金属材料功能性包括：离子发生量≥/1000ions/cm³(1Kg材料于1m³空间内测定)、异味吸附效率≥80％、异味吸附持久性≥70％，降解时间符合国家标准，红外线阻隔率≥50％。

下面通过一些具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

将原料混合后在50℃温度下以200r/min搅拌均匀后得到混合物；

将混合物放入双螺杆挤出机中挤出胶体；

将所述胶体在流延机上流延成薄膜；

将所述薄膜经过干燥、冷却、裁边、收卷得到可降解农用薄膜；

其中，原料包括：热塑性淀粉改性聚氯乙烯100重量份、无机非金属12重量份、增塑剂1.5重量份、润滑剂0.2重量份和成核剂0.6重量份；无机非金属为负载有稀土离子的伊利石和高岭土，增塑剂为柠檬酸三壬酯，润滑剂为石蜡，成核剂为滑石粉，稀土离子在无机非金属中的含量为1000μg/g；

所述热塑性淀粉改性聚氯乙烯的制作方法包括：

将0.6重量份石蜡、20重量份聚氯乙烯母粒与30重量份低密度聚乙烯混合均匀得到混合料；

向所述混合料中加入25重量份玉米淀粉与2重量份山梨醇，在温度40℃且PH为4.5条件下进行反应30min得到热塑性淀粉改性聚氯乙烯。

实施例2

将原料混合后在50℃温度下以200r/min搅拌均匀后得到混合物；

将混合物放入双螺杆挤出机中挤出胶体；

将所述胶体在流延机上流延成薄膜；

将所述薄膜经过干燥、冷却、裁边、收卷得到可降解农用薄膜；

其中，原料包括：热塑性淀粉改性聚氯乙烯100重量份、无机非金属8重量份、增塑剂2重量份、润滑剂1重量份和成核剂0.2重量份；无机非金属为负载有稀土离子的伊利石和高岭土，增塑剂为柠檬酸三壬酯，润滑剂为石蜡，成核剂为滑石粉，稀土离子在无机非金属中的含量为1200μg/g；

所述热塑性淀粉改性聚氯乙烯的制作方法包括：

将1重量份石蜡、30重量份聚氯乙烯母粒与15重量份低密度聚乙烯混合均匀得到混合料；

向所述混合料中加入20重量份玉米淀粉与0.5重量份山梨醇，在温度50℃且PH为6.5条件下进行反应20min得到热塑性淀粉改性聚氯乙烯。

实施例3

将原料混合后在50℃温度下以200r/min搅拌均匀后得到混合物；

将混合物放入双螺杆挤出机中挤出胶体；

将所述胶体在流延机上流延成薄膜；

将所述薄膜经过干燥、冷却、裁边、收卷得到可降解农用薄膜；

其中，原料包括：热塑性淀粉改性聚氯乙烯120重量份、无机非金属15重量份、增塑剂0.8重量份、润滑剂2重量份和成核剂0.4重量份；无机非金属为负载有稀土离子的伊利石和高岭土，增塑剂为柠檬酸三壬酯，润滑剂为石蜡，成核剂为滑石粉，稀土离子在无机非金属中的含量为1500μg/g；

所述热塑性淀粉改性聚氯乙烯的制作方法包括：

将1.5重量份石蜡、30重量份聚氯乙烯母粒与40重量份低密度聚乙烯混合均匀得到混合料；

向所述混合料中加入20重量份玉米淀粉与2重量份山梨醇，在温度45℃且PH为5条件下进行反应25min得到热塑性淀粉改性聚氯乙烯。

实施例4

将原料混合后在50℃温度下以200r/min搅拌均匀后得到混合物；

将混合物放入双螺杆挤出机中挤出胶体；

将所述胶体在流延机上流延成薄膜；

将所述薄膜经过干燥、冷却、裁边、收卷得到可降解农用薄膜；

其中，原料包括：热塑性淀粉改性聚氯乙烯110重量份、无机非金属5重量份、增塑剂1重量份、润滑剂1重量份和成核剂0.3重量份；无机非金属为负载有稀土离子的伊利石和高岭土，增塑剂为柠檬酸三壬酯，润滑剂为石蜡，成核剂为滑石粉，稀土离子在无机非金属中的含量为1200μg/g；

所述热塑性淀粉改性聚氯乙烯的制作方法包括：

将2重量份石蜡、15重量份聚氯乙烯母粒与35重量份低密度聚乙烯混合均匀得到混合料；

向所述混合料中加入30重量份玉米淀粉与2.5重量份山梨醇，在温度45℃且PH为5条件下进行反应25min得到热塑性淀粉改性聚氯乙烯。

实施例5

将原料混合后在50℃温度下以200r/min搅拌均匀后得到混合物；

将混合物放入双螺杆挤出机中挤出胶体；

将所述胶体在流延机上流延成薄膜；

将所述薄膜经过干燥、冷却、裁边、收卷得到可降解农用薄膜；

其中，原料包括：热塑性淀粉改性聚氯乙烯100重量份、无机非金属8重量份、增塑剂1重量份、水12重量份；无机非金属为负载有稀土离子的伊利石和高岭土，增塑剂为柠檬酸三壬酯，润滑剂为石蜡，成核剂为滑石粉，稀土离子在无机非金属中的含量为1400μg/g；

所述热塑性淀粉改性聚氯乙烯的制作方法包括：

将5重量份聚氯乙烯母粒与30重量份低密度聚乙烯混合均匀得到混合料；

向所述混合料中加入30重量份玉米淀粉与1重量份山梨醇、1重量份热稳定剂(水杨酸稀土)，在温度40℃且PH为5条件下进行反应25min得到热塑性淀粉改性聚氯乙烯。

实施例6

将原料混合后在50℃温度下以200r/min搅拌均匀后得到混合物；

将混合物放入双螺杆挤出机中挤出胶体；

将所述胶体在流延机上流延成薄膜；

将所述薄膜经过干燥、冷却、裁边、收卷得到可降解农用薄膜；

其中，原料包括：热塑性淀粉改性聚氯乙烯120重量份、无机非金属15重量份、增塑剂2重量份、水20重量份；无机非金属为负载有稀土离子的伊利石和高岭土，增塑剂为柠檬酸三壬酯，润滑剂为石蜡，成核剂为滑石粉，稀土离子在无机非金属中的含量为1300μg/g；

所述热塑性淀粉改性聚氯乙烯的制作方法包括：

将5重量份聚氯乙烯母粒与30重量份低密度聚乙烯混合均匀得到混合料；

向所述混合料中加入30重量份玉米淀粉与1重量份山梨醇、1重量份热稳定剂(水杨酸稀土)，在温度40℃且PH为5条件下进行反应25min得到热塑性淀粉改性聚氯乙烯。

实施例7

将原料混合后在50℃温度下以200r/min搅拌均匀后得到混合物；

将混合物放入双螺杆挤出机中挤出胶体；

将所述胶体在流延机上流延成薄膜；

将所述薄膜经过干燥、冷却、裁边、收卷得到可降解农用薄膜；

其中，原料包括：热塑性淀粉改性聚氯乙烯110重量份、无机非金属10重量份、增塑剂1重量份、水15重量份；无机非金属为负载有稀土离子的伊利石和高岭土，增塑剂为柠檬酸三壬酯，润滑剂为石蜡，成核剂为滑石粉，稀土离子在无机非金属中的含量为1200μg/g；

所述热塑性淀粉改性聚氯乙烯的制作方法包括：

将5重量份聚氯乙烯母粒与30重量份低密度聚乙烯混合均匀得到混合料；

向所述混合料中加入30重量份玉米淀粉与1重量份山梨醇、1重量份热稳定剂(水杨酸稀土)，在温度35℃且PH为6条件下进行反应20min得到热塑性淀粉改性聚氯乙烯。

对比例1：与实施例5的区别仅在于采用普通未改性的聚氯乙烯；

对比例2：与实施例5的区别仅在于未添加无机非金属；

对比例3：与实施例5的区别仅在于添加的无机非金属未负载功能离子。

以上实施及对比方案所得农用地膜的力学性能和机械性能分别是按照GB/T1040.3-2006和GB/T2410-2008进行测试，结果见表1；所得农用地膜的降解性能是按照GB/T20197-2006进行测试，结果见表2。

表1不同薄膜的性能

表2不同薄膜的降解性能

通过上述实施例可知，本发明的薄膜的性能较好，强度高，透光性好，能够满足要求，易于降解，不污染环境。

除非另作定义，本发明中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。