CN104072952A - 一种横纵向撕裂性能优异的全生物降解地膜 - Google Patents
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Abstract
一种横纵向撕裂性能优异的全生物降解地膜，属于地膜技术领域。其由全生物可降解高分子树脂和功能性助剂经过熔融共混造粒再吹膜形成，所述的全生物可降解高分子树脂占总重量的90%以上。上述的一种横纵向撕裂性能优异的全生物降解地膜，设计合理，采用全生物可降解高分子树脂和功能性助剂合理的配比，使得该全生物降解地膜达到优异的横纵向撕裂性能，横向撕裂强度和纵向撕裂强度均能达到200KN/m以上。
Description
技术领域
本发明属于地膜技术领域，具体涉及一种横纵向撕裂性能优异的全生物降解地膜。
背景技术
自1979年引进塑料地膜覆盖栽培技术以来，农产品大幅增产。随着地膜用量迅猛增加，传统地膜不降解且难回收，相应残膜在耕地中的积累越来越多，污染农业生态环境。。可降解地膜不仅具有传统地膜类似的保温保湿效果，还可自然降解，解决了农业生态环境污染问题。因此，研究开发可降解地膜的迫在眉睫。目前，可降解地膜主要有生物降解地膜、光降解地膜、光/生物降解地膜、植物纤维地膜等等。国内开发较多的是光降解地膜、光/生双降解地膜与生物降解地膜。
CN1194275A，CN102105074A，CN103483661A等公开的专利，采用在PE地膜中引入光敏性物质，使其在吸收紫外光后引发PE大分子链断裂的一类地膜。其不足在于一是降解受紫外线强度、环境气候等多种因素制约，二是不能完全降解，是否产生二次污染尚不明确。
CN1472241A，CN102850626A等公开的专利，采用在PE地膜中添加光敏剂和生物降解助剂等的一类地膜。其特点是将地膜降解成小颗粒，短期对作物生长无明显负面影响，但随着时间的推移，土壤中塑料颗粒逐渐增加，影响作物生长。
全生物降解地膜是在自然条件下能够完全分解成水和二氧化碳等无机物的一类地膜。其优点是不会造成土壤的二次污染，属于真正意义上的环境友好型地膜。生物可降解地膜存在力学性能差、耐水性能差、降解速度快等的问题。中国专利申请号95191396等，采用聚乳酸、脂肪族聚酯等可降解聚酯树脂制造地膜，但物理力学性能难以满足许多实际应用。
光降解地膜是在PE地膜中引入光敏性物质，使其在吸收紫外光后引发PE大分子链断裂的一类地膜。其不足在于一是降解受紫外线强度、环境气候等多种因素制约，二是不能完全降解，是否产生二次污染尚不明确。
光/生双降解地膜是在PE地膜中添加光敏剂和生物降解助剂等的一类地膜。其特点是将地膜降解成小颗粒，短期对作物生长无明显负面影响，但随着时间的推移，土壤中塑料颗粒逐渐增加，影响作物生长。
生物降解地膜是在自然条件下能够完全分解成水和二氧化碳等无机物的一类地膜。其优点是不会造成土壤的二次污染，属于真正意义上的环境友好型地膜。但是生物可降解地膜存在力学性能差、耐水性能差、降解速度快等的问题。
地膜的横纵向撕裂性能是其使用的重要前提之一，横纵向撕裂差会直接导致全生物降解地膜在环境中提前破裂达不到预期的保温保湿增产效果。一般来说，全生物降解地膜横纵向撕裂性能都要求达到100KN/m以上。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于设计提供一种横纵向撕裂性能优异的全生物降解地膜的技术方案。该地膜力学性能优异，保温保湿效果好，生态环境友好，加工工艺简单。
所述的一种横纵向撕裂性能优异的全生物降解地膜，其特征在于由全生物可降解高分子树脂和功能性助剂经过熔融共混造粒再吹膜形成，所述的全生物可降解高分子树脂占总重量的90%以上，所述的全生物可降解高分子树脂为聚对苯二甲酸-己二酸-1,4-丁二醇酯、聚羟基脂肪酸酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸-丁二酸-丁二醇酯、聚乳酸、聚碳酸亚丙酯、聚己内酯、聚乙交酯、3-羟基丁酸酯与3-羟基戊酸酯共聚酯和聚丁二酸-己二酸-丁二醇酯的一种或多种共混物。
所述的一种横纵向撕裂性能优异的全生物降解地膜，其特征在于所述的功能性助剂包括开口剂、抗氧剂、扩链剂、光稳定剂和填料
所述的一种横纵向撕裂性能优异的全生物降解地膜，其特征在于所述的功能性助剂包括占总重量1%~4%的开口剂，优选为占总重量1.5%~3.5%，所述的开口剂为油酸酰胺、二氧化硅、聚乙烯蜡、硅油和硬脂酸钙中的一种以上物质。
所述的一种横纵向撕裂性能优异的全生物降解地膜，其特征在于所述的功能性助剂包括占总重量1‰~5‰的抗氧剂，优选为占总重量2‰~3‰，所述的抗氧剂为4-羟甲基-2,6-二叔丁基酚、叔丁基羟基茴香醚、2-甲基-4,6-二壬基苯酚、2,4,6-三叔丁基苯酚、2,5-二叔丁基对苯二酚、3,5-二叔丁基-4-羟基苄基磷酸二（十八）酯、3,5-二叔丁基-4-羟基苄基磷酸二乙酯、（3,5-二叔丁基-4-羟苯基）甲基-硫代乙酸异十三烷酯、亚磷酸三异辛酯、亚磷酸苯二异癸酯、亚磷酸二苯异辛酯、亚磷酸十八酯、四（β-3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸）季戊四醇酯、亚磷酸酯三（壬基苯酚）、亚磷酸三（2,4-二叔丁基苯基）酯和1,3-苯二酚单苯甲酸酯中的一种以上物质。
所述的一种横纵向撕裂性能优异的全生物降解地膜，其特征在于所述的功能性助剂包括占总重量1‰~4‰的扩链剂，优选为占总重量1.5‰~3.5‰，所述的扩链剂为叔丁基过氧化氢、甘油、季戊四醇、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、甲乙酮过氧化物、过氧化碳酸酯、过氧化缩酮和异氰酸酯中的一种以上物质。
所述的一种横纵向撕裂性能优异的全生物降解地膜，其特征在于所述的功能性助剂包括占总重量1‰~5‰的光稳定剂，优选为占总重量2‰~3‰，所述的光稳定剂为氧化钛、2-(2’，4’-二羟基苯基)-5，6-二羟基苯并三氮唑、1，6-二羟基苯并***、丁二酸与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇共聚物、2,-甲酯基-3-（对甲氧基苯基）丙烯酸甲酯、亚磷酸三（1,2,2,6,6-五甲基呱啶）酯和2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮中的一种以上物质。
所述的一种横纵向撕裂性能优异的全生物降解地膜，其特征在于所述的功能性助剂包括占总重量1%~5%的填料，优选为占总重量2%~3%，所述的填料为碳酸钙、碳酸镁、高岭土、滑石粉、水滑石、有机蒙脱土中的一种以上物质。
上述的一种横纵向撕裂性能优异的全生物降解地膜，设计合理，采用全生物可降解高分子树脂和功能性助剂合理的配比，使得该全生物降解地膜达到优异的横纵向撕裂性能，横向撕裂强度和纵向撕裂强度均能达到200KN/m以上。
具体实施方式
下面结合实施例进一步描述本发明，本发明的范围不受这些实施例的限制。本发明的范围在权利要求书中提出。
实施例1：
聚对苯二甲酸-丁二酸-丁二醇酯50份、聚碳酸亚丙酯30份、聚乳酸20份、油酸酰胺1.55份，硬脂酸钙1.55份，亚磷酸酯三（壬基苯酚）0.1份，四（β-3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸）季戊四醇酯0.4份、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷0.36份，异氰酸酯0.04份、亚磷酸三（1,2,2,6,6-五甲基呱啶）酯0.5份、滑石粉3.75份、蒙脱土0.75份。采用双螺杆35挤出机熔融共混造粒，温度以能使所有组分充分混合、助剂均匀分散为最佳，具体实施工艺现场调试。粒料经注射制成标准样条，进行拉伸性能测试，粒料吹膜制成标准样条，进行直角撕裂测试，其结果如表1所示。该地膜自铺膜时起，45天后开始出现破洞，70天后大面积破裂，160天后基本降解成肉眼看不到的碎片。
实施例2：
聚羟基脂肪酸酯45份、聚己内酯35份、聚丁二酸丁二醇酯20份，二氧化硅2份、聚乙烯蜡2.1份、4-羟甲基-2,6-二叔丁基酚0.225份、叔丁基羟基茴香醚0.1份、2-甲基-4,6-二壬基苯酚0.2份、叔丁基过氧化氢0.008份、甘油0.07份、季戊四醇0.04份、氧化钛0.325份、2-(2’，4’-二羟基苯基)-5 0.1份，6-二羟基苯并三氮唑0.1份、碳酸钙0.65份、碳酸镁0.5份。采用双螺杆35挤出机熔融共混造粒，温度以能使所有组分充分混合、助剂均匀分散为最佳，具体实施工艺现场调试。粒料经注射制成标准样条，进行拉伸性能测试，粒料吹膜制成标准样条，进行直角撕裂测试，其结果如表1所示。该地膜自铺膜时起，30天后开始出现破洞，55天后大面积破裂，140天后基本降解成肉眼看不到的碎片。
实施例3：
聚对苯二甲酸-己二酸-1,4-丁二醇酯50份、3-羟基丁酸酯与3-羟基戊酸酯共聚酯35份、聚乙交酯15份、二氧化硅3.09份、2,4,6-三叔丁基苯酚0.009份、2,5-二叔丁基对苯二酚0.1份、甲乙酮过氧化物0.236份、过氧化碳酸酯0.2份、丁二酸与（4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇共聚物0.009份、2,-甲酯基-3-（对甲氧基苯基）丙烯酸甲酯0.1份、水滑石5.256份。采用双螺杆35挤出机熔融共混造粒，温度以能使所有组分充分混合、助剂均匀分散为最佳，具体实施工艺现场调试。粒料经注射制成标准样条，进行拉伸性能测试，粒料吹膜制成标准样条，进行直角撕裂测试，其结果如表1所示。该地膜自铺膜时起，50天后开始出现破洞，75天后大面积破裂，180天后基本降解成肉眼看不到的碎片。
实施例4：
聚丁二酸-己二酸-丁二醇酯45份、聚羟基脂肪酸酯35份、聚丁二酸丁二醇酯20份、硅油4份、亚磷酸十八酯0.4份、过氧化缩酮0.3份、丁二酸与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇共聚物0.2份、高岭土3份。采用双螺杆35挤出机熔融共混造粒，温度以能使所有组分充分混合、助剂均匀分散为最佳，具体实施工艺现场调试。粒料经注射制成标准样条，进行拉伸性能测试，粒料吹膜制成标准样条，进行直角撕裂测试，其结果如表1所示。该地膜自铺膜时起，30天后开始出现破洞，50天后大面积破裂，150天后基本降解成肉眼看不到的碎片。
实施例5：
聚羟基脂肪酸酯50份、聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯30份、聚乳酸20份，其他成分与工艺条件均与实施例1相同。粒料经注射制成标准样条，进行拉伸性能测试，粒料吹膜制成标准样条，进行直角撕裂测试，结果列于表1。该地膜自铺膜时起，45天后开始出现破洞，70天后大面积破裂，180天后基本降解成肉眼看不到的碎片。
比较例1：
聚对苯二甲酸-丁二酸-丁二醇酯50份、聚碳酸亚丙酯30份、聚乳酸20份，除不加功能性助剂之外，其他工艺条件与实施例1相同。粒料经注射制成标准样条，进行拉伸性能测试，粒料吹膜制成标准样条，进行直角撕裂测试，其结果如表1所示。该地膜自铺膜时起，40天后开始出现破洞和大量裂缝，50天后大面积破裂，160天后基本降解成肉眼看不到的碎片。
比较例2：
聚羟基脂肪酸酯45份、聚己内酯35份、聚丁二酸丁二醇酯20份，除不加功能性助剂之外，其他工艺条件与实施例2相同。粒料经注射制成标准样条，进行拉伸性能测试，粒料吹膜制成标准样条，进行直角撕裂测试，其结果如表1所示。该地膜自铺膜时起，30天后开始出现破洞和大量裂缝，43天后大面积破裂，140天后基本降解成肉眼看不到的碎片。
比较例3：
聚对苯二甲酸-己二酸-1,4-丁二醇酯50份、3-羟基丁酸酯与3-羟基戊酸酯共聚酯35份、聚乙交酯15份，除不加功能性助剂之外，其他工艺条件与实施例3相同。粒料经注射制成标准样条，进行拉伸性能测试，粒料吹膜制成标准样条，进行直角撕裂测试，其结果如表1所示。该地膜自铺膜时起，50天后开始出现破洞和大量裂缝，65天后大面积破裂，180天后基本降解成肉眼看不到的碎片。
比较例4：
聚丁二酸-己二酸-丁二醇酯45份、聚羟基脂肪酸酯35份、聚丁二酸丁二醇酯20份，除不加功能性助剂之外，其他工艺条件与实施例4相同。粒料经注射制成标准样条，进行拉伸性能测试，粒料吹膜制成标准样条，进行直角撕裂测试，其结果如表1所示。该地膜自铺膜时起，30天后开始出现破洞和大量裂缝，40天后大面积破裂，150天后基本降解成肉眼看不到的碎片。
比较例5：
聚羟基脂肪酸酯50份、聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯30份、聚乳酸20份，除不加功能性助剂之外，其他成分与工艺条件均与实施例1相同。粒料经注射制成标准样条，进行拉伸性能测试，粒料吹膜制成标准样条，进行直角撕裂测试，其结果如表1所示。该地膜自铺膜时起，45天后开始出现破洞和大量裂缝，58天后大面积破裂，180天后基本降解成肉眼看不到的碎片。
实施例1、2、3、4、5全生物降解地膜的力学性能优异，拉伸强度高、柔韧性好、横向与纵向撕裂优异。与比较例1、2、3、4、5相比，实施例1~5的膜横纵向撕裂性能较比较例1、2、3、5优异许多。相比较实施例1、2、3、4、5， 比较例1~5由于膜横纵向撕裂差，导致地膜在未完全降解之前就丧失了应有的作用。
表1
Claims (7)
1.一种横纵向撕裂性能优异的全生物降解地膜，其特征在于由全生物可降解高分子树脂和功能性助剂经过熔融共混造粒再吹膜形成，所述的全生物可降解高分子树脂占总重量的90%以上，所述的全生物可降解高分子树脂为聚对苯二甲酸-己二酸-1,4-丁二醇酯、聚羟基脂肪酸酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸-丁二酸-丁二醇酯、聚乳酸、聚碳酸亚丙酯、聚己内酯、聚乙交酯、3-羟基丁酸酯与3-羟基戊酸酯共聚酯和聚丁二酸-己二酸-丁二醇酯的一种或多种共混物。
2.如权利要求1所述的一种横纵向撕裂性能优异的全生物降解地膜，其特征在于所述的功能性助剂包括开口剂、抗氧剂、扩链剂、光稳定剂和填料。
3.如权利要求1所述的一种横纵向撕裂性能优异的全生物降解地膜，其特征在于所述的功能性助剂包括占总重量1%~4%的开口剂，优选为占总重量1.5%~3.5%，所述的开口剂为油酸酰胺、二氧化硅、聚乙烯蜡、硅油和硬脂酸钙中的一种以上物质。
4.如权利要求1所述的一种横纵向撕裂性能优异的全生物降解地膜，其特征在于所述的功能性助剂包括占总重量1‰~5‰的抗氧剂，优选为占总重量2‰~3‰，所述的抗氧剂为4-羟甲基-2,6-二叔丁基酚、叔丁基羟基茴香醚、2-甲基-4,6-二壬基苯酚、2,4,6-三叔丁基苯酚、2,5-二叔丁基对苯二酚、3,5-二叔丁基-4-羟基苄基磷酸二（十八）酯、3,5-二叔丁基-4-羟基苄基磷酸二乙酯、（3,5-二叔丁基-4-羟苯基）甲基-硫代乙酸异十三烷酯、亚磷酸三异辛酯、亚磷酸苯二异癸酯、亚磷酸二苯异辛酯、亚磷酸十八酯、四（β-3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸）季戊四醇酯、亚磷酸酯三（壬基苯酚）、亚磷酸三（2,4-二叔丁基苯基）酯和1,3-苯二酚单苯甲酸酯中的一种以上物质。
5.如权利要求1所述的一种横纵向撕裂性能优异的全生物降解地膜，其特征在于所述的功能性助剂包括占总重量1‰~4‰的扩链剂，优选为占总重量1.5‰~3.5‰，所述的扩链剂为叔丁基过氧化氢、甘油、季戊四醇、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、甲乙酮过氧化物、过氧化碳酸酯、过氧化缩酮和异氰酸酯中的一种以上物质。
6.如权利要求1所述的一种横纵向撕裂性能优异的全生物降解地膜，其特征在于所述的功能性助剂包括占总重量1‰~5‰的光稳定剂，优选为占总重量2‰~3‰，所述的光稳定剂为氧化钛、2-(2’，4’-二羟基苯基)-5，6-二羟基苯并三氮唑、1，6-二羟基苯并***、丁二酸与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇共聚物、2,-甲酯基-3-（对甲氧基苯基）丙烯酸甲酯、亚磷酸三（1,2,2,6,6-五甲基呱啶）酯和2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮中的一种以上物质。
7.如权利要求1所述的一种横纵向撕裂性能优异的全生物降解地膜，其特征在于所述的功能性助剂包括占总重量1%~5%的填料，优选为占总重量2%~3%，所述的填料为碳酸钙、碳酸镁、高岭土、滑石粉、水滑石、有机蒙脱土中的一种以上物质。
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