阅读说明：本技术 一种可控溶解时间的农用地膜及制备方法 (Agricultural mulching film with controllable dissolving time and preparation method thereof ) 是由 黄永新 于 2020-05-28 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种可控溶解时间的农用地膜及制备方法,属于膜加工技术领域；由以下重量份的组分制成：天然直链淀粉30-75份、羧甲基纤维素1-10份、丙三醇5-30份、改性聚乙烯醇10-30份、二乙二醇0.1-2份、双油酸酯1-6份、硬脂酸0.1-2份、苯甲酸钠0.1-1.5份、苯甲酰胺0.1-5份、钛白粉0.1-1.5份、水15-17份；其制备方法包括(1)物料混合：将原料经高速混合机加温进行混合；(2)挤出：将混合物料通过喂料机加入挤出机,采用双螺杆的挤出机,进行挤出造粒,搅拌；(3)吹膜：采用单螺杆挤出机对颗粒进行吹膜,得到薄膜；本发明原料天然,方法简单,制备的产品具有很好的保温性,同时具有水溶解性,在45天-80天的可控溶解时间,且成本低,节能环保。(The invention relates to an agricultural mulching film with controllable dissolving time and a preparation method thereof, belonging to the technical field of film processing; the composition is prepared from the following components in parts by weight: 30-75 parts of natural amylose, 1-10 parts of carboxymethyl cellulose, 5-30 parts of glycerol, 10-30 parts of modified polyvinyl alcohol, 0.1-2 parts of diethylene glycol, 1-6 parts of dioleate, 0.1-2 parts of stearic acid, 0.1-1.5 parts of sodium benzoate, 0.1-5 parts of benzamide, 0.1-1.5 parts of titanium dioxide and 15-17 parts of water; the preparation method comprises the following steps of (1) mixing materials: heating and mixing the raw materials by a high-speed mixer; (2) extruding: adding the mixed material into an extruder through a feeding machine, extruding and granulating by adopting a double-screw extruder, and stirring; (3) film blowing: blowing the particles by a single-screw extruder to obtain a film; the invention has natural raw materials and simple method, and the prepared product has good heat preservation and water solubility, controllable dissolution time of 45-80 days, low cost, energy saving and environmental protection.)

一种可控溶解时间的农用地膜及制备方法

技术领域

本发明涉及一种农用地膜及制备方法，具体涉及一种可控溶解时间的农用地膜制备方法，属于膜加工技术领域。

背景技术

农用地膜是用于农业生产中防止植物水分流失的一种薄膜。大部分的地膜是由高分子的聚乙烯化合物及其树脂制成。特点是分子量大、耐腐蚀、稳定性强等特点。目前农用地膜具有较差的光分解性和生物分解性，并且不易腐烂，因此残留的地膜就以独立的形式存留在土地中。根据研究表明，残留的地膜在没有人工处理的条件下，能够在土壤里存留数百年。农民在使用地膜后并不能有效的回收，年复一年，地膜残留量必定会随着地膜使用量的增加而增加，对农业环境造成不可逆转的污染。

随着技术的进步，生物可降解地膜成为研究的热点，其主要特点是在地膜发挥作用后，经过一定时间后可自行降解为无污染的小分子物质，有效的避免了残膜对土壤及农作物的危害。根据引起降解的客观条件和机理不同，一般可分为光降解地膜、生物降解地膜、光/生物降解地膜三种类型。自20世纪70年代欧美和日本等发达国家提出降解塑料的概念以来，各国科学家相继研发出光降解和生物降解的高分子地膜材料。光降解地膜是通过向PE基体中引入光降解助剂，使其受到紫外光激发后引发大分子链断裂生成小分子化合物。光降解地膜的降解速率容易受到外界环境影响，往往导致PE分子链过早发生断裂，同时残留的降解产物仍会污染土壤，很难推广应用。

近年来，随着新材料合成技术的不断发展，生物降解地膜的开发受到学术界和工业界的广泛关注。生物降解地膜是指在自然环境下被土壤中的微生物作用降解生成无毒小分子(CO₂和H₂O)，对生态环境不造成危害的一类塑料地膜。已有研究表明，生物降解地膜具有与传统PE地膜相近的增温保墒、抑制杂草等功能，并且能够彻底解决地膜使用后的残留问题。

目前对于生物降解地膜的研究主要体现在新型材料的开发和利用，对于地膜的降解时间研究相对较少。由于不同农作物生长周期不一样，对于地膜的降解时间要求也不一样，开发具有可控溶解时间的地膜对于农作物的生长和环境的保护具有重要意义。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，提供一种可控溶解时间的农用地膜及制备方法，原料天然，工艺简单，制备的产品具有很好的保温性，同时具有水溶解性，成本低，节能环保；可定时自然溶解到环境中，根据需要分别制备45天-80天可控溶解时间的产品。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种可控溶解时间的农用地膜，由以下重量份的组分制成：

天然直链淀粉30-75份、羧甲基纤维素 1-10份、丙三醇5-30份、改性聚乙烯醇10-30份、二乙二醇0.1-2份、双油酸酯1-6份、硬脂酸0.1-2份、苯甲酸钠0.1-1.5份、苯甲酰胺0.1-5份、钛白粉0.1-1.5份、水15-17份；

所述的天然直链淀粉为木薯淀粉；

所述的改性聚乙烯醇由1-10份聚乙烯醇1799和1-20份聚乙烯醇1788混合改性得到；

本发明的另一个目的是提供一种可控溶解时间的农用地膜的制备方法，包括如下步骤：

（1）物料混合：天然直链淀粉30-75份、羧甲基纤维素 1-10份、丙三醇5-30份、改性聚乙烯醇10-30份、二乙二醇0.1-2份、双油酸酯1-6份、硬脂酸0.1-2份、苯甲酸钠0.1-1.5份、苯甲酰胺0.1-5份、钛白粉0.1-1.5份、水15-17份，经高速混合机加温至50-75℃进行混合，转速100-300r/min，搅拌20-45min；

（2）挤出：将混合物料通过喂料机加入挤出机，采用双螺杆的挤出机，长径比48:1进行挤出造粒；

（3）吹膜：采用长径比为36:1的单螺杆挤出机对步骤（2）得到的颗粒进行吹膜，得到薄膜厚度为15±2-25±3µm；

步骤（2）所述的所述喂料机的转速为10-30r/min，挤出机的螺杆转速为50-100r/min，挤出机的工作温度为110-190℃；

步骤（3）所述的单螺杆挤出机的工作温度为110-170℃，吹膜的吹胀比为1:4-8，牵伸速度为2±0.4m/min。

本发明的有益效果是：

（1）本发明原料天然，方法简单，制备的产品具有很好的保温性，同时具有水溶解性，且成本低，节能环保；

（2）该方法制备的膜可以自然溶解到环境中，根据需要的溶解时间调整添加淀粉的加入比例和注塑剂的比例，可以得到在45天-80天的可控溶解时间的产品。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明做进一步详细说明，这些实施例仅用来说明本发明，并不限制本发明的范围。

实施例1

一种可控溶解时间的农用地膜，由以下重量份的组分制成：

直链淀粉30份、羧甲基纤维素1份、丙三醇5份、改性聚乙烯醇10份、二乙二醇0.1份、双油酸酯1份、硬脂酸0.1份、苯甲酸钠0.1份、苯甲酰胺0.1份、钛白粉0.1份、水15份；

一种可控溶解时间的农用地膜的制备方法，包括如下步骤：

（1）直链淀粉、羧甲基纤维素、丙三醇、改性聚乙烯醇、二乙二醇、硬脂酸、双油酸酯、苯甲酸钠、苯甲酰胺、钛白粉、水，经高速混合机加温至50℃进行混合，转速100r/min，搅拌45min；

（2）挤出：将步骤（1）制备的混合物料通过喂料机加入长径比为48:1的挤出机，进行挤出造粒，其中喂料机的转速为10r/min，挤出机的螺杆转速为50r/min，挤出机的工作温度为110℃；

（3）吹膜：采用长径比为36:1的单螺杆挤出机对步骤（2）得到的颗粒进行吹膜，得到薄膜厚度为15±2µm；其中单螺杆挤出机的工作温度为110℃，吹膜机的吹胀比为1:8，牵伸速度为2±0.4m/min。

实施例2

一种可控溶解时间的农用地膜，由以下重量份的组分制成：

直链淀粉75份、羧甲基纤维素10份、丙三醇30份、改性聚乙烯醇30份、二乙二醇2份、双油酸酯6份、硬脂酸2份、苯甲酸钠1.5份、苯甲酰胺5份、钛白粉1.5份、水17份；

一种可控溶解时间的农用地膜的制备方法，包括如下步骤：

（1）直链淀粉、羧甲基纤维素、丙三醇、改性聚乙烯醇、二乙二醇、硬脂酸、双油酸酯、苯甲酸钠、苯甲酰胺、钛白粉、水，经高速混合机加温至75℃进行混合，转速300r/min，搅拌20min；

（2）挤出：将步骤（1）制备的混合物料通过喂料机加入长径比为48:1的挤出机，进行挤出造粒，其中喂料机的转速为30r/min，挤出机的螺杆转速为100r/min，挤出机的工作温度为190℃；

（3）吹膜：采用长径比为36:1的单螺杆挤出机对步骤（2）得到的颗粒进行吹膜，得到薄膜厚度为25±3µm。其中单螺杆挤出机的工作温度为170℃，吹膜机的吹胀比为1:4，牵伸速度为2±0.4m/min。

实施例3

一种可控溶解时间的农用地膜，由以下重量份的组分制成：

木薯淀粉55份、羧甲基纤维素5份、丙三醇20份、改性聚乙烯醇15份、二乙二醇1份、双油酸酯3份、硬脂酸1份、苯甲酸钠0.8份、苯甲酰胺2.5份、钛白粉1份、水16份；

一种可控溶解时间的农用地膜的制备方法，包括如下步骤：

（1）木薯直链淀粉、羧甲基纤维素、丙三醇、改性聚乙烯醇、二乙二醇、硬脂酸、双油酸酯、苯甲酸钠、苯甲酰胺、钛白粉、水，经高速混合机加温至65℃进行混合，转速200r/min，搅拌35min；

（2）挤出：将步骤（1）制备的混合物料通过喂料机加入长径比为48:1的挤出机，进行挤出造粒，其中喂料机的转速为20r/min，挤出机的螺杆转速为80r/min，挤出机的工作温度为150℃；

（3）吹膜：采用长径比为36:1的单螺杆挤出机对步骤（2）得到的颗粒进行吹膜，得到薄膜厚度为20±3µm；其中单螺杆挤出机的工作温度为150℃，吹膜机的吹胀比为1:6，牵伸速度为2±0.4m/min。

实施例4

一种可控溶解时间的农用地膜，由以下重量份的组分制成：

木薯直链淀粉35份、羧甲基纤维素3份、丙三醇7份、改性聚乙烯醇12份、二乙二醇0.5份、双油酸酯2份、硬脂酸0.3份、苯甲酸钠0.5份、苯甲酰胺0.5份、钛白粉0.5份、水15份；

一种可控溶解时间的农用地膜的制备方法，包括如下步骤：

（1）木薯直链淀粉、羧甲基纤维素、丙三醇、改性聚乙烯醇、二乙二醇、硬脂酸、双油酸酯、苯甲酸钠、苯甲酰胺、钛白粉、水，经高速混合机加温至55℃进行混合，转速150r/min，搅拌25min；

（2）挤出：将步骤（1）制备的混合物料通过喂料机加入长径比为48:1的挤出机，进行挤出造粒，其中喂料机的转速为15r/min，挤出机的螺杆转速为90r/min，挤出机的工作温度为120℃；

（3）吹膜：采用长径比为36:1的单螺杆挤出机对步骤（2）得到的颗粒进行吹膜，得到薄膜厚度为15±2µm；其中单螺杆挤出机的工作温度为120℃，吹膜机的吹胀比为1:5，牵伸速度为2±0.4m/min。

实施例5

一种可控溶解时间的农用地膜，由以下重量份的组分制成：

直链淀粉65份、羧甲基纤维素9份、丙三醇28份、改性聚乙烯醇18份、二乙二醇1.6份、双油酸酯5份、硬脂酸2份、苯甲酸钠1.5份、苯甲酰胺4份、钛白粉1份、水17份；

一种可控溶解时间的农用地膜的制备方法，包括如下步骤：

（1）直链淀粉、羧甲基纤维素、丙三醇、改性聚乙烯醇、二乙二醇、硬脂酸、双油酸酯、苯甲酸钠、苯甲酰胺、钛白粉、水，经高速混合机加温至70℃进行混合，转速150r/min，搅拌35min；

（2）挤出：将步骤（1）制备的混合物料通过喂料机加入长径比为48:1的挤出机，进行挤出造粒，其中喂料机的转速为25r/min，挤出机的螺杆转速为60r/min，挤出机的工作温度为170℃；

（3）吹膜：采用长径比为36:1的单螺杆挤出机对步骤（2）得到的颗粒进行吹膜，得到薄膜厚度为15±2µm；其中单螺杆挤出机的工作温度为160℃，吹膜机的吹胀比为1:8，牵伸速度为2±0.4m/min。

对比实验

1、将本发明的农用地膜与传统塑料膜进行降解对比，结果如表1：

表1 本发明的农用地膜与传统塑料膜降解实验采样对比表

农用地膜（直链淀粉基）	降解时间	传统塑料	降解时间
				20%淀粉	95天	PP	不降解
30%淀粉	60天	PE	不降解
				40%淀粉	50天	PVC	不降解

2、将本发明的农用地膜与传统塑料膜进行溶解对比，结果如表2：

表2 本发明的农用地膜与传统塑料膜溶解实验采样对比表

农用地膜（直链淀粉基）	溶解温度	传统塑料	溶解温度
				20%淀粉	90度	PP	不溶解
30%淀粉	70度	PE	不溶解
				40%淀粉	55度	PVC	不溶解

3、将本发明的农用地膜与传统塑料膜进行分解对比，结果如表3：

表3 本发明的农用地膜与传统塑料膜分解实验采样对比表

农用地膜（直链淀粉基）	分解时间	传统塑料	分解时间
				20%淀粉	95天	PP	不分解
30%淀粉	70天	PE	不分解
				40%淀粉	50天	PVC	不分解

通过对比实验，可以得出，该发明的农用地膜的可降解性好，水溶性能好，可以分解，有效保护环境不受污染，其开发具有重要的意义。