CN104861402A - 一种可完全生物降解农用地膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了本发明涉及一种可完全生物降解农用地膜及其制备方法。针对淀粉防水、防热、强度和柔韧性等缺点。本发明通过用纳米SiO2对淀粉改性，之后进行交联、增塑、增强处理，以提高淀粉薄膜的强度、韧性和防水性能，制备了具有普通塑料力学性能和使用性能的全生物降解淀粉薄膜。其步骤如下：(1)对SiO2进行分散处理；(2)添加SiO2对淀粉和聚乙烯醇的混合物改性；(3)向混合物中添加交联剂在一定温度和搅拌速度下湿淀粉糊化与交联；(4)交联以后添加三聚氰胺，增塑剂，消泡剂，脱模剂和稳定剂继续搅拌反应；(5)在反应前其中添加硼砂，反应结束后将混合物趁热倒在预热的光滑玻璃板上，以一定温度烘干、揭膜至于干燥器中保存。

Description

一种可完全生物降解农用地膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种可完全生物降解农用地膜及其制备方法。
背景技术
淀粉是一种天然的可再生高分子材料，它来源广泛，价格低廉，降解性能优良，能满足资源和环境的双重要求，是一种理想的塑料替代品。淀粉基全生物降解塑料是以淀粉为主体，加入适量可降解添加剂共混制成的一类降解塑料。这是一类能完全纳入自然界物质循环体系，对生态环境不造成任何危害的塑料材料，具有最理想的效果，是人们的最终追求目标，发展前景广阔。目前遇到的最大技术难题是解决制品防水、强度和韧性问题。
聚乙烯醇(PVA)为可降解的水溶性高分子，其本身成膜性好，所增强的淀粉薄膜具有较好的透明度、柔软度及力学性能，是一种理想的增强剂。纳米材料其魅力突出体现在对传统产品的改性上，这种改性成本低，但产品性能却能大幅度提高。本发明通过溶胶凝胶法来制备淀粉和聚乙烯醇纳米材料薄膜，在一定条件下水解，形成溶胶，然后经溶剂挥发及加热等处理，使溶胶转变成网状结构的凝胶，再经适当的后处理工艺而形成材料。生产出的淀粉和聚乙烯醇纳米材料能够大幅度提高聚合物材料的强度、韧性、耐水性等诸多性。
发明内容
本发明通过用纳米SiO2对淀粉改性，之后进行交联、增塑、增强处理，以提高淀粉薄膜的强度、韧性和防水性能，制备了具有普通塑料力学性能和使用性能的全生物降解淀粉薄膜。
本发明的技术方案如下：
一种可完全生物降解农用地膜，所用原料组成如下：
上述的醛类交联剂为戊二醛，乙二醛，甲醛，乙醛中的一种。
上述的增塑剂为乙二醇、丙三醇和聚丙二醇的混合物。
上述乙二醇占淀粉和聚乙烯醇的比重为1.0％-3.0％；丙三醇占淀粉和聚乙烯醇的比重为1.0％-3.0％；聚丙二醇占淀粉和聚乙烯醇的比重为2.0％-6.0％。
一种可完全生物降解农用地膜的制备方法，利用上述的原料组分，所述步骤如下：
(1)、SiO2的分散：将纳米SiO2放置于水中；使用聚丙烯酰胺作分散剂，采用机械研磨分散1-2h；
(2)、室温下，将淀粉加入到聚乙烯醇溶液中搅拌；搅拌均匀后将步骤(1)中分散好的SiO2溶液加入其中，并高速搅拌分散15-30min使之糊化；
(3)、向步骤(2)混合物中添加醛类交联剂，随后在80-90℃碱性条件下以搅拌速度为90-120r/min反应25min以上使混合物交联；
(4)、向步骤(3)中加入三聚氰胺，增塑剂，司本1％，液体石蜡和氯化铵继续搅拌反应；
(5)、在反应前5-10min，向步骤(4)中添加硼砂，反应结束后将混合物趁热倒在预热的光滑玻璃板上，放入恒温80-130℃的干燥箱中干燥30-50min。
上述步骤(2)中淀粉加入到聚乙烯醇与水的固液比为1:8-1:11。
本发明所达到的有益效果：
本发明的一种可完全生物降解农用地膜制备方法的优点在于：提高淀粉薄膜的强度、韧性和防水性能，制备了具有普通塑料力学性能和使用性能的全生物降解淀粉薄膜。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
SiO2的分散：将1％纳米SiO2放置于水中；使用聚丙烯酰胺(PA)作分散剂，用量1％。采用机械研磨分散1h。
室温下，将淀粉加入到聚乙烯醇溶液中搅拌，其中淀粉为32％，聚乙烯醇为57％；搅拌均匀后分散好的SiO2溶液加入其中，并高速搅拌分散15min使之糊化。
向混合物中添加2％戊二醛交联剂，随后在80℃碱性条件下以搅拌速度为90r/min反应25min使混合物交联。
向其中加入0.4％三聚氰胺，3.2％增塑剂(其中乙二醇25％、丙三醇25％和聚丙二醇50％)，司本15(0.4％)，液体石蜡(1.0％)和氯化铵(1.0％)继续搅拌反应。
在反应前5min，向其中添加硼砂(1.0％)。反应结束后将混合物趁热倒在预热的光滑玻璃板上，放入恒温80℃的干燥箱中干燥30min。
实施例2
SiO2的分散：将1.2％纳米SiO2放置于水中；使用聚丙烯酰胺(PA)作分散剂，用量1.5％。采用机械研磨分散1h。
室温下，将淀粉加入到聚乙烯醇溶液中搅拌；其中淀粉为40％，聚乙烯醇为47％，搅拌均匀后分散好的SiO2溶液加入其中，并高速搅拌分散16min使之糊化。
向混合物中添加2.2％戊二醛交联剂，随后在82℃碱性条件下以搅拌速度为92r/min反应25min使混合物交联。
向其中加入0.6％三聚氰胺，3.2％增塑剂(其中乙二醇25％、丙三醇25％和聚丙二醇50％)，司本15(0.7％)，液体石蜡(1.2％)和氯化铵(1.2％)继续搅拌反应。
在反应前7min，向其中添加硼砂(1.2％)。反应结束后将混合物趁热倒在预热的光滑玻璃板上，放入恒温85℃的干燥箱中干燥35min。
实施例3
SiO2的分散：将1.4％纳米SiO2放置于水中；使用聚丙烯酰胺(PA)作分散剂，用量1.4％。采用机械研磨分散1.5h。
室温下，将淀粉加入到聚乙烯醇溶液中搅拌；其中淀粉为45％，聚乙烯醇为43％，搅拌均匀后分散好的SiO2溶液加入其中，并高速搅拌分散20min使之糊化。
向混合物中添加2.5％戊二醛交联剂，随后在85℃碱性条件下以搅拌速度为100r/min反应30min使混合物交联。
向其中加入0.8％三聚氰胺，3.6％增塑剂(其中乙二醇25％、丙三醇25％和聚丙二醇50％)，司本15(1.0％)，液体石蜡(1.5％)和氯化铵(1.5％)继续搅拌反应。
在反应前7min，向其中添加硼砂(1.5％)。反应结束后将混合物趁热倒在预热的光滑玻璃板上，放入恒温90℃的干燥箱中干燥40min。
实施例4
SiO2的分散：将2.0％(纳米SiO2放置于水中；使用聚丙烯酰胺(PA)作分散剂，用量2.0％。采用机械研磨分散2h。
室温下，将淀粉加入到聚乙烯醇溶液中搅拌；其中淀粉为50％，聚乙烯醇为31％，搅拌均匀后分散好的SiO2溶液加入其中，并高速搅拌分散25min使之糊化。
向混合物中添加3％戊二醛交联剂，随后在90℃碱性条件下以搅拌速度为110r/min反应35min使混合物交联。
向其中加入1％三聚氰胺，4％增塑剂(其中乙二醇25％、丙三醇25％和聚丙二醇50％)，司本15(1.0％)，液体石蜡(2.0％)和氯化铵(2.0％)继续搅拌反应。
在反应前7min，向其中添加硼砂(2.0％)。反应结束后将混合物趁热倒在预热的光滑玻璃板上，放入恒温95℃的干燥箱中干燥45min。
试验一
膜吸水率的测定
按国标GB1034-70标准进行。取10cm×10cm方块薄膜，于105℃下烘干至恒重(Wo)，然后置于室温下(25℃左右)的蒸馏水中，定期取出，用滤纸吸干表面水分，称重(Wi)，计算吸水率。每个样品取3块膜条为一组，取平均值。
吸水率(％)＝[(Wi-Wo)/Wo]x 100。
试样编号 吸水率(％)
实例1 22.8
实例2 26.9
实例3 29.4
实例4 35.3
随PVA含量增多
试验二
膜拉伸强度和断裂伸长率的测定
按国标GB 1040-79标准进行。拉伸速度为3cm/min，样品预先在75％相对湿度下平衡3-4天。每个样品测定3个纵向、3个横向，取平均值。
试样编号 拉伸强度(Mpa) 断裂伸长率(％)
实例1 14.55 270
实例2 15.96 291
实例3 16.94 288
实例4 21.86 259
随PVA含量减小，复合地膜的吸水率增大，膜的拉伸强度逐渐增大，断裂伸长率呈现增大后减小的趋势。
以上所述仅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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种可完全生物降解农用地膜，其特征在于：所用原料组成如下：
2.根据权利要求1所述的一种可完全生物降解农用地膜，其特征在于：所述的醛类交联剂为戊二醛，乙二醛，甲醛，乙醛中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种可完全生物降解农用地膜，其特征在于：所述的增塑剂为乙二醇、丙三醇和聚丙二醇的混合物。
4.根据权利要求3所述的一种可完全生物降解农用地膜，其特征在于：所述乙二醇占淀粉和聚乙烯醇的比重为1.0％-3.0％；丙三醇占淀粉和聚乙烯醇的比重为1.0％-3.0％；聚丙二醇占淀粉和聚乙烯醇的比重为2.0％-6.0％。
5.一种可完全生物降解农用地膜的制备方法，其特征在于：利用权利要求1所述的原料组分，所述步骤如下：
(1)、SiO2的分散：将纳米SiO2放置于水中；使用聚丙烯酰胺作分散剂，采用机械研磨分散1-2h；
(2)、室温下，将淀粉加入到聚乙烯醇溶液中搅拌；搅拌均匀后将步骤(1)中分散好的SiO2溶液加入其中，并高速搅拌分散15-30min使之糊化；
(3)、向步骤(2)混合物中添加醛类交联剂，随后在80-90℃碱性条件下以搅拌速度为90-120r/min反应25min以上使混合物交联；
(4)、向步骤(3)中加入三聚氰胺，增塑剂，司本15，液体石蜡和氯化铵继续搅拌反应；
(5)、在反应前5-10min，向步骤(4)中添加硼砂，反应结束后将混合物趁热倒在预热的光滑玻璃板上，放入恒温80-130℃的干燥箱中干燥30-50min。
6.根据权利要求5所述的一种可完全生物降解农用地膜的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中淀粉加入到聚乙烯醇与水的固液比为1:8-1:11。
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