一种挤出流延pva溶胶覆盖地膜的方法
阅读说明：本技术 一种挤出流延pva溶胶覆盖地膜的方法 (Method for covering mulching film by extruding and casting PVA sol ) 是由 苑会林 郝钦 邹本飞 于 2021-08-23 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种挤出流延PVA溶胶覆盖地膜的方法,包括步骤：配制PVA溶胶；利用挤出流延覆膜机挤出流延PVA溶胶成膜,并直接铺设膜于田地的表面。所述挤出流延覆膜机由牵引车提供前进动力；所述挤出流延覆膜机包括挤出流延机组和平板车,挤出流延机组固定于平板车上,挤出流延机组包括柴油发电机、电动机、泵、储料罐和流延模头；所述柴油发电机为电动机和储料罐上的加热套提供电力；电动机通过减速器连接泵,泵的进口通过管道连接储料罐的出口,泵的出口通过管道连接流延模头的入料口。该方法易于操作,避免生物降解地膜的储存问题,易于加工成型,充分利用高温挤出地膜的柔软性和粘性来贴合地面,更牢靠而不会被风刮破和起皮,具有优异的使用特性。(The invention provides a method for covering a mulching film by extruding and casting PVA sol, which comprises the following steps: preparing PVA sol; and extruding and casting PVA sol by using an extrusion and casting laminating machine to form a film, and directly laying the film on the surface of the field. The extrusion casting film laminating machine is provided with forward power by a tractor; the extrusion casting laminating machine comprises an extrusion casting unit and a flat car, wherein the extrusion casting unit is fixed on the flat car and comprises a diesel generator, a motor, a pump, a storage tank and a casting die head; the diesel generator provides power for the motor and the heating jacket on the storage tank; the motor passes through the reduction gear and connects the pump, and the export of storage tank is passed through the pipe connection to the import of pump, and the pan feeding mouth of curtain coating die head is passed through the pipe connection to the export of pump. The method is easy to operate, avoids the storage problem of the biodegradable mulching film, is easy to process and form, fully utilizes the flexibility and the viscosity of the high-temperature extruded mulching film to be attached to the ground, is firmer without being blown and peeled by wind, and has excellent use characteristics.)
技术领域
本发明涉及农用地膜领域，具体地涉及一种挤出流延PVA溶胶覆盖地膜的方法。
背景技术
生物降解农用薄膜是继种子、化肥、农药之后的农业重要生产材料，它的应用为农业生产带来了一场环保性革命，对农业增效、农民增收和环境保护等做出了重要贡献。常使用的生物降解薄膜为聚乳酸薄膜和PBAT-PLA地膜等。目前生物降解地膜覆盖面积平均每年都有所增长，并且在目前环保政策的出台使生物降解地膜覆盖面积和每年实际消费量也随之增长。随着农业科学技术的迅速发展，对地膜的需求量将会继续增长。但是目前生物降解地膜的成本和储存的问题，难度较大。因此，开发符合农业生产使用的可降解的农用生物降解薄膜及使用方法对农业的可持续发展具有重要的意义。目前生物降解地膜主要是在工厂提前制备，然后运到田间使用，在此过程中需要长时间的储存和运输，并且对地膜的机械强度提出一定要求，否则因易断裂的问题而无法进行机械覆膜。另外，常见的生物降解地膜主要由PBAT和PLA等材质组成，该种材质的地膜因为其生物降解性，对储存条件较高，否则在长期的储存和运输中，发生生物降解而失去强度，最终造成无法使用。
发明内容
鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种挤出流延PVA溶胶覆盖地膜的方法，通过利用聚乙烯醇为主要原料的优化配方和直接流延成膜并覆盖于田地的方法，克服了现有的技术问题。聚乙烯醇原料相对于其他生物降解塑料更易保存，该方法具体的优点为利用聚乙烯醇原料制备的溶胶用泵挤出流延聚乙烯醇薄膜直接覆盖田地以覆膜，该方法易于操作，避免生物降解地膜的储存问题，易于加工成型，充分利用高温挤出地膜的柔软性和粘性来贴合地面，更牢靠而不会被风刮破和起皮，且具有更优异的使用特性。
为了实现上述目的，本发明提供了一种挤出流延PVA溶胶覆盖地膜的方法，包括步骤：(1)配制PVA溶胶；(2)利用挤出流延覆膜机挤出流延PVA溶胶成膜，并直接铺设膜于田地的表面。
可选的，所述挤出流延覆膜机由牵引车提供前进动力；所述挤出流延覆膜机包括挤出流延机组和平板车，挤出流延机组固定于平板车上，挤出流延机组包括柴油发电机、电动机、泵、储料罐和流延模头；所述柴油发电机为电动机和储料罐上的加热套提供电力；电动机通过减速器连接泵，泵的进口通过管道连接储料罐的出口，泵的出口通过管道连接流延模头的入料口。
可选的，所述步骤(2)的具体步骤为：首先，将PVA溶胶加入储料罐中，启动柴油发电机，通电储料罐的加热套，保持储料罐的温度60-95℃；然后，打开储料罐的出料阀门，通电电动机，电动机带动泵挤出PVA溶胶至流延模头；最后，牵引车牵引挤出流延覆膜机以与流延模头挤出流延薄膜出料速度相匹配的速度行进，流延模头挤出的PVA膜黏覆于田地的地面。
可选的，所述泵为计量泵和NPY高粘度齿轮泵中的一种。
可选的，所述减速器的减速比范围为(1-150)：1。
可选的，所述PVA溶胶的组成按质量份数，至少包括：
可选的，所述PVA溶胶还包括脱泡剂、抗氧剂、润滑剂、抗水解剂以及扩链剂中的一种或组合；所述脱泡剂为高碳醇、乳化硅油、聚醚类消泡剂或环氧丙烷。
可选的，所述增塑剂选自硬脂酸钠、甘油、丙二醇、丙三醇、山梨醇、聚乙二醇、司班、吐温、三聚甘油、新戊二醇、甘露醇、季戊四醇、二乙醇胺和三乙醇胺中的一种或多种。
可选的，所述改性淀粉浆料的制备方法包括以下步骤：(1)调糊：将淀粉加入pH为8-9的氢氧化钠溶液里混合搅拌成淀粉浆液，加热80-90℃成为糊状的淀粉浆液，淀粉浆液中淀粉的质量浓度为80％～90％；(2)改性反应：按重量比，在100份糊状的淀粉浆液内，依次加入20份二异氰酸酯，20-40份丙烯酸羟乙酯和0.1-1份辛酸亚锡，然后在75℃～105℃反应1-5h得到改性淀粉浆液。
可选的，所述淀粉为玉米淀粉、热塑性淀粉、木粉、土豆淀粉中的一种或组合。
本发明的有益效果如下：
1、本发明利用泵挤出流延机直接挤出流延聚乙烯醇膜于农田，可充分利用刚刚挤出的聚乙烯醇膜，还未完全冷却，具有相对高的柔性和粘性，能充分贴合于高低不平的地面，然后在光照条件下脱水而成为强度可靠的地膜。
2、为实现泵挤出地膜，一方面需要使物料具有相对较低的粘度，另一方面需要实现挤出流延后的膜能成为强度类似于PBAT等传统地膜的聚乙烯醇地膜，本发明为实现该目的，相对传统方法创造性地在聚乙烯醇物料中加入与聚乙烯醇分子级别相容的改性淀粉，用改性淀粉来调节原料的粘度，调节地膜的降解周期。该技术大幅提高覆膜效率和提升覆膜效果，而且利于实现，极大降低生产成本。
3、地膜采用聚乙烯醇和淀粉，其降解后主要是水和二氧化碳，无有害物质；另外，所用聚乙烯醇和淀粉都具有较大含量的羟基，吸水性强，并且具有水溶性的特点，土壤中破碎后未完全降解的粉碎状残膜，因聚乙烯醇和淀粉本身较高的吸水率或粘结性，提高当地沙状土壤的粘性和储水率，改善干燥沙状土壤的墒情。
4、改性淀粉浆料的制备过程中，异氰酸酯的一个NCO基团与淀粉上羟基反应，然后丙烯酸羟乙酯的羟基与异氰酸酯的另一个NCO基团反应，从而使淀粉上接枝有双键等活性基团，在聚乙烯醇和淀粉之间构成活性架桥，使淀粉充分参与到PVA形成的整体结构中，经测试对比发现该改进措施不仅提高地膜的机械性能，而且也极大改善地膜的耐老化性。
附图说明
图1示出了本发明的挤出流延覆膜机的结构示意图。
附图标记
111-柴油发电机,112-电动机，113-泵，114-储料罐，115-流延模头，116-减速器，12-平板车。
具体实施方式
为使发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
参照图1，根据本发明的挤出流延PVA溶胶覆盖地膜的方法包括步骤：(1)配制PVA溶胶；(2)利用挤出流延覆膜机挤出流延PVA溶胶成膜，并直接铺设膜于田地的表面。
所述挤出流延覆膜机由牵引车提供前进动力；所述挤出流延覆膜机包括挤出流延机组和平板车12，挤出流延机组固定于平板车12上，挤出流延机组包括柴油发电机111、电动机112、泵113、储料罐114和流延模头115；所述柴油发电机111为电动机112和储料罐114上的加热套提供电力；电动机112通过减速器连接泵113，泵113的进口通过管道连接储料罐114的出口，泵113的出口通过管道连接流延模头115的入料口。
所述步骤(2)的具体步骤为：首先，将PVA溶胶加入储料罐114中，启动柴油发电机111，通电储料罐114的加热套，保持储料罐114的温度60-95℃；然后，打开储料罐114的出料阀门，通电电动机112，电动机112带动泵113挤出PVA溶胶至流延模头115；最后，牵引车牵引挤出流延覆膜机以与流延模头挤出流延薄膜出料速度相匹配的速度行进，流延模头挤出的PVA膜黏覆于田地的地面。
所述泵为计量泵和NPY高粘度齿轮泵中的一种。
所述减速器的减速比范围为(1-150)：1。
所述PVA溶胶的组成按质量份数，至少包括：PVA 100，改性淀粉浆料0-20，UV助剂0-2，增塑剂0-20，水300-500。
所述PVA溶胶还包括脱泡剂、抗氧剂、润滑剂、抗水解剂以及扩链剂中的一种或组合；所述脱泡剂为高碳醇、乳化硅油、聚醚类消泡剂或环氧丙烷。
所述增塑剂选自硬脂酸钠、甘油、丙二醇、丙三醇、山梨醇、聚乙二醇、司班、吐温、三聚甘油、新戊二醇、甘露醇、季戊四醇、二乙醇胺和三乙醇胺中的一种或多种。
所述改性淀粉浆料的制备方法包括以下步骤：(1)调糊：将淀粉加入pH为8-9的氢氧化钠溶液里混合搅拌成淀粉浆液，加热80-90℃成为糊状的淀粉浆液，淀粉浆液中淀粉的质量浓度为80％～90％；(2)改性反应：按重量比，在100份糊状的淀粉浆液内，依次加入20份二异氰酸酯，20-40份丙烯酸羟乙酯和0.1-1份辛酸亚锡，然后在75℃～105℃反应1-5h得到改性淀粉浆液。
所述淀粉为玉米淀粉、热塑性淀粉、木粉、土豆淀粉中的一种或组合。
以下结合具体实施例对本发明的挤出流延PVA溶胶覆盖地膜的方法做具体说明。所用主要原材料说明：PVA：聚合度17-22万，醇解度92-99％；其他原料：市售；
实施例1
一种挤出流延PVA溶胶覆盖地膜的方法，包括步骤：(1)制备改性淀粉浆料：首先将玉米淀粉加入pH为8的氢氧化钠溶液里混合搅拌成淀粉浆液，加热80℃成为糊状的淀粉浆液，淀粉浆液中淀粉的质量浓度为80％；然后按重量比，在上述100份糊状的淀粉浆液内，依次加入20份二异氰酸酯，20份丙烯酸羟乙酯和0.1份辛酸亚锡，然后在75℃反应1h得到改性淀粉浆液；
(2)按如下质量份数配制PVA溶胶：
(3)利用挤出流延覆膜机挤出流延PVA溶胶成膜，并直接铺设膜于田地的表面，具体步骤为：首先，将PVA溶胶加入储料罐114中，启动柴油发电机111，通电储料罐114的加热套，保持储料罐114的温度90℃；然后，打开储料罐114的出料阀门，通电电动机112，电动机112带动泵113挤出PVA溶胶至流延模头115；最后，牵引车牵引挤出流延覆膜机以与流延模头挤出流延薄膜出料速度相匹配的速度行进，流延模头挤出的PVA膜黏覆于田地的地面。
其中，所述挤出流延覆膜机由牵引车提供前进动力；所述挤出流延覆膜机包括挤出流延机组和平板车12，挤出流延机组固定于平板车12上，挤出流延机组包括柴油发电机111、电动机112、计量泵113、储料罐114和流延模头115；所述柴油发电机111为电动机112和储料罐114上的加热套提供电力；电动机112通过减速器(减速比5:1)连接泵113，泵113的进口通过管道连接储料罐114的出口，泵113的出口通过管道连接流延模头115的入料口。
实施例2
一种挤出流延PVA溶胶覆盖地膜的方法，包括步骤：(1)制备改性淀粉浆料：首先将土豆淀粉加入pH为9的氢氧化钠溶液里混合搅拌成淀粉浆液，加热90℃成为糊状的淀粉浆液，淀粉浆液中淀粉的质量浓度为90％；然后按重量比，在上述100份糊状的淀粉浆液内，依次加入20份二异氰酸酯，40份丙烯酸羟乙酯和1份辛酸亚锡，然后在105℃反应5h得到改性淀粉浆液；
(2)按如下质量份数配制PVA溶胶：
(3)利用挤出流延覆膜机挤出流延PVA溶胶成膜，并直接铺设膜于田地的表面，具体步骤为：首先，将PVA溶胶加入储料罐114中，启动柴油发电机111，通电储料罐114的加热套，保持储料罐114的温度120℃；然后，打开储料罐114的出料阀门，通电电动机112，电动机112带动泵113挤出PVA溶胶至流延模头115；最后，牵引车牵引挤出流延覆膜机以与流延模头挤出流延薄膜出料速度相匹配的速度行进，流延模头挤出的PVA膜黏覆于田地的地面。
其中，所述挤出流延覆膜机由牵引车提供前进动力；所述挤出流延覆膜机包括挤出流延机组和平板车12，挤出流延机组固定于平板车12上，挤出流延机组包括柴油发电机111、电动机112、NPY高粘度齿轮泵113、储料罐114和流延模头115；所述柴油发电机111为电动机112和储料罐114上的加热套提供电力；电动机112通过减速器(减速比150:1)连接泵113，泵113的进口通过管道连接储料罐114的出口，泵113的出口通过管道连接流延模头115的入料口。
实施例3
一种挤出流延PVA溶胶覆盖地膜的方法，包括步骤：(1)制备改性淀粉浆料：首先将玉米淀粉加入pH为8.5的氢氧化钠溶液里混合搅拌成淀粉浆液，加热85℃成为糊状的淀粉浆液，淀粉浆液中淀粉的质量浓度为85％；然后按重量比，在上述100份糊状的淀粉浆液内，依次加入20份二异氰酸酯，30份丙烯酸羟乙酯和0.5份辛酸亚锡，然后在90℃反应1-5h得到改性淀粉浆液；
(2)按如下质量份数配制PVA溶胶：
(3)利用挤出流延覆膜机挤出流延PVA溶胶成膜，并直接铺设膜于田地的表面，具体步骤为：首先，将PVA溶胶加入储料罐114中，启动柴油发电机111，通电储料罐114的加热套，保持储料罐114的温度105℃；然后，打开储料罐114的出料阀门，通电电动机112，电动机112带动泵113挤出PVA溶胶至流延模头115；最后，牵引车牵引挤出流延覆膜机以与流延模头挤出流延薄膜出料速度相匹配的速度行进，流延模头挤出的PVA膜黏覆于田地的地面。
其中，所述挤出流延覆膜机由牵引车提供前进动力；所述挤出流延覆膜机包括挤出流延机组和平板车12，挤出流延机组固定于平板车12上，挤出流延机组包括柴油发电机111、电动机112、泵113、储料罐114和流延模头115；所述柴油发电机111为电动机112和储料罐114上的加热套提供电力；电动机112通过减速器(10:1)连接泵113，计量泵113的进口通过管道连接储料罐114的出口，泵113的出口通过管道连接流延模头115的入料口。
对比例1
除未添加改性淀粉外，其他与实施例3相同。
对比例2
除淀粉未改性外，其他与实施例3相同。
性能测试
将实施例和对比例得到的地膜挤出覆膜于玻璃板上，自然风干6h或老化试验后，起膜制样条测试机械性能，其中老化实验条件：紫外灯照射24h，温度保持80℃，测试拉伸强度。
1、拉伸强度及断裂伸长率的测定
按照国家标准《塑料拉伸性能的测定》(GB\T1040.3-2006)第3部分，薄膜和薄片的试验条件：哑铃型样条为长度150mm，窄平行宽度为10mm的，拉伸速度为200mm/min，室温25℃。
2、直角撕裂强度的测定
引用QB/T1130－1991《塑料直角撕裂性能试验方法》，拉伸速度200mm/min，室温25℃。
表1
通过对比实施例和对比例的测试数据，可以看出本发明利用异氰酸酯等改性剂改性的淀粉可以显著提高地膜的机械性能和耐老化性能。
虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。
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