CN111165242B - 一种肥料型生物降解地膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及生物降解地膜技术领域，具体涉及一种肥料型生物降解地膜及其制备方法。所述肥料型生物降解地膜采用含有下述组分的原料制成：生物降解塑料70.0～95.0重量份，肥料0.5～30.0重量份，润滑剂0～15.0重量份，光稳定剂0～2.0重量份，抗氧化剂0～1.5重量份，扩链剂0～2.0重量份，色母0～6.0重量份。所述肥料型生物降解地膜可以为处于生长期的作物提供或者补充肥料，并且发生降解后肥料被释放出来，地膜上出现很多细小孔洞，有利于其与环境中的水分和微生物充分作用，从而加速降解，减少或者杜绝作物收获期的地膜残留，有利于作物收获和秸秆的回收利用，也可以免去部分作物揭膜的工序，节约揭膜成本。

Description

一种肥料型生物降解地膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及生物降解地膜技术领域，具体涉及一种肥料型生物降解地膜及其制备方法。
背景技术
地膜为我国农业增产增收做出了巨大的贡献，但是同时也引发了严重的“白色污染”。在地膜覆盖技术尚无法取代且残膜回收循环利用体系尚不完善的前提下，推广生物降解地膜是解决残膜污染的重要技术途径之一。
目前已经被应用与生物降解地膜的降解塑料主要是聚酯类产品，包括聚对苯二甲酸/己二酸丁二醇酯(PBAT)、聚丁二酸/己二酸丁二醇酯(PBSA)、聚乳酸(PLA)、聚碳酸亚丙酯(PPC)、聚羟基烷酸酯(PHA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)等。这些材料具有完全生物降解性能，在自然条件下最终可在微生物的作用下分解成二氧化碳和水。但与传统地膜相比，该类塑料制备的地膜降解不可控、成本较高，妨碍了其大规模推广应用。
为了改进生物降解地膜存在的问题，人们在生物降解地膜的材料改性、配方及工艺等多方面做出了努力，其中部分工作是将肥料与降解地膜结合，从而增加其肥料缓释功能。专利CN 108359224 A和CN 108485207 A分别公开了一种具有缓释氮肥功效的全降解地膜及其制备方法，以及一种具有缓释磷肥功效的全降解地膜及其制备方法。这两项发明分别利用氨化木质素、磷化木质素与降解塑料合成缓释氮肥、磷肥的生物降解地膜。但是由于木质素与降解塑料共混生产的生物降解地膜肥料利用效率低、颜色为棕色透光性差，并且亲水性和透水性强，增温保墒功能不符合大部分作物的生长需要，难以实际应用；同时，该发明提供的方法需要对木质素进行氨化或磷化处理，增加了加工成本。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种肥料型生物降解地膜及其制备方法。本发明将肥料粉碎分级(也可包衣或表面改性)后直接与生物降解塑料和其他助剂进行共混，生产可以完全生物降解并且能补充作物生长所需肥料的生物降解地膜，从而提高生物降解地膜的应用价值，间接降低其使用成本，并且可以根据不同作物的生长规律的需要对肥料的配比进行调节。在其发生降解的同时产生的微小孔洞还可加速其降解，使其在生育期结束时可以几乎完全降解。本发明有利于生物降解地膜综合使用成本的降低，并且可以减少收获期残留、促进秸秆等废弃物的有效利用。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种肥料型生物降解地膜，采用含有下述组分的原料制成：生物降解塑料70.0～95.0重量份，肥料0.5～30.0重量份，润滑剂0～15重量份，光稳定剂0～2.0重量份，抗氧化剂0～1.5重量份，扩链剂0～2.0重量份，色母0～6.0重量份。
优选的，上述肥料型生物降解地膜中，采用含有下述组分的原料制成：生物降解塑料85～95重量份，肥料5～15重量份，润滑剂0～2.0重量份，光稳定剂0.1～2.0重量份，抗氧化剂0～1.5重量份，扩链剂0～2.0重量份，色母0～6.0重量份。
优选的，上述肥料型生物降解地膜中，所述生物降解塑料选自聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯、聚丁二酸/己二酸丁二醇酯、聚乳酸、聚碳酸亚丙酯、聚羟基烷酸酯和聚丁二酸丁二醇酯中的任意一种或几种。
优选的，上述肥料型生物降解地膜中，所述肥料选自氮肥、磷肥、钾肥、硼肥、钙肥、镁肥、铜肥、钼肥、锰肥、铁肥中的任意一种或几种，更优选的，所述肥料选自尿素、尿酸、硝酸铵、碳酸氢铵、硫酸氨、磷酸氢二氨、磷酸二氢氨、过磷酸钙、重过磷酸钙、硝酸钾、氧化钾、硫酸钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、氮化锌、氮化硼和滑石粉中的任意一种或几种。
优选的，上述肥料型生物降解地膜中，所述肥料为液体肥料或者固体肥料，所述固体肥料为1000-5000目的粉末状肥料或厚度≤10微米的片状肥料。
优选的，上述肥料型生物降解地膜中，所述粉末状肥料为包膜粉末状肥料，更优选的，所述包膜粉末状肥料所用包膜材料为纤维素及其衍生物、海藻酸钠、壳聚糖及其衍生物、淀粉及其衍生物、聚乙二醇、聚乙烯醇、明胶、透明质酸钠或聚乳酸中的一种或几种。
优选的，上述肥料型生物降解地膜中，所述片状肥料为包膜片状肥料或硅烷偶联剂改性的片状肥料，更优选的，所述包膜片状肥料所用包膜材料为纤维素及其衍生物、海藻酸钠、壳聚糖及其衍生物、淀粉及其衍生物、聚乙二醇、聚乙烯醇、明胶、透明质酸钠或聚乳酸中的一种或几种。
优选的，上述肥料型生物降解地膜中，所述润滑剂选自滑石粉、油酸、油酸酰胺、硅藻土、二氧化硅、硬脂酸锌、硬脂酸钙、乙烯基双硬脂酰胺、大豆油、菜籽油和花生油中的任意一种或几种。
优选的，上述肥料型生物降解地膜中，所述光稳定剂选自水杨酸酯类、二苯甲酮类、苯并***类、取代丙烯腈类、三嗪类、炭黑、氧化铁红和氧化锌中的任意一种或几种。
优选的，上述肥料型生物降解地膜中，所述抗氧化剂选自单酚、双酚、三酚、多酚、对苯二酚、硫代双酚、萘胺、二苯胺、对苯二胺、喹啉衍生物、亚磷酸脂类和硫酯类中的任意一种或几种。
优选的，上述肥料型生物降解地膜中，所述色母选自M900、330BK和KO3300中的任意一种或几种。
本发明还提供一种上述肥料型生物降解地膜的制备方法，包括以下步骤：按照重量比称取生物降解塑料、肥料和可选择性加入的润滑剂、扩链剂、光稳定剂、抗氧化剂、色母进行混合，将所得混料转入挤出成型机中将其挤塑成型，经造粒、吹塑成膜，得到所述肥料型生物降解地膜。
优选的，上述制备方法中，包括以下步骤：
(1)配料混合：按照重量比称取生物降解塑料、肥料和可选择性加入的润滑剂、扩链剂、光稳定剂、抗氧化剂、色母放入搅拌机中混合，搅拌速度为1000-3500r/min，搅拌时间为50-300s；
(2)挤出和造粒：将步骤(1)所得混料转入双螺杆挤出机中将其挤塑成型，所述挤出的温度为140-210℃，所述双螺杆挤出机的转速为100-250rpm，经切粒机切粒，得到直径1.5-3.5mm、长度2-4mm的母粒；
(3)吹塑成膜：将步骤(2)所得母粒吹塑成膜，得到宽度为0.5-4.5m的所述肥料型生物降解地膜，优选的，将所述母料通过单螺杆或双螺杆挤出吹膜机在120-170℃加工温度下进行热熔挤出吹塑成塑料膜。
本发明所取得的有益效果：
1、本发明提供的肥料型生物降解地膜，其生物降解塑料在肥料周围形成一层很薄的保护层，一旦地膜开始发生降解，首先发生在肥料周围，因此肥料容易被释放出来，因此可以在作物生长中后期为作物补充所需营养，利于作物生长，防止元素缺乏所引起的病害或减产；
2、本发明提供的肥料型生物降解地膜，开始发生降解后肥料被释放出来，因此地膜上出现很多细小孔洞，有利于其与环境中的水分和微生物充分作用，从而加速降解，减少或者杜绝作物收获期的地膜残留，有利于作物收获和秸秆的回收利用，也可以免去部分作物揭膜的工序，有效节约揭膜成本。
附图说明
图1为实施例1中制备的肥料型生物降解地膜的扫描电镜图。
图2为实施例1中未添加肥料制备的生物降解地膜的扫描电镜图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，但不用来限制本发明的范围。
实施例中未注明具体试验步骤或者条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件进行。所用试剂和仪器没有注明生产厂商者，均可以通过市场购买获得。
实施例1
一种生物降解地膜，原料组成为：PBAT 73.0重量份，海藻酸钠包膜尿素(2000目，尿素含量为50％)20.0重量份，滑石粉5.0重量份，紫外稳定剂UV3853 1.0重量份，抗氧化剂B900 1.0重量份。
海藻酸钠包膜尿素(2000目)的制备方法如下：
(1)以2％的海藻酸钠溶液作为水相，加入尿素，搅拌均匀；
(2)以异辛烷溶液为油相，加入Span-80，搅拌均匀，在40℃水浴锅中预热10min；
(3)将含有尿素的海藻酸钠溶液逐滴加入油相中，边滴加边搅拌，滴加完后再继续高速搅拌60min后，逐滴加入8％的CaCl2溶液并继续搅拌乳匀30min，用无水乙醇和蒸馏水充分洗涤，室温干燥后过滤，得到海藻酸钠包膜尿素；
(4)将海藻酸钠包膜尿素经风选粉碎机粉碎、风选得到不同目数的颗粒和粉末，取2000目海藻酸钠包膜尿素备用。
所述生物降解地膜的制备方法步骤如下：
(1)配料混合：按照重量比称取PBAT、海藻酸钠包膜尿素、滑石粉、紫外稳定剂UV3853、抗氧化剂B900，放入高速搅拌机中混合，搅拌速度为1500r/min，搅拌时间为120s；
(2)熔融共混改性挤出造粒：将混合好的物料投入双螺杆挤出机，双螺杆挤出机温度设定在160-190℃，螺杆转速为120r/min，混拌均匀的物料经过双螺杆挤出机熔融共混均匀，再经风冷或水冷至25℃，待含水量≤0.5％之后密封避光保存；
(3)采用单螺杆，经单层挤出吹制成膜。将上述得到的降解母粒吹制成全生物降解地膜，其中螺杆的加工温度控制在125-145℃之间，调节螺杆转速控制进料速度，得到厚度为18μm的肥料型生物降解地膜。
图1是本实施例制备的肥料型生物降解地膜的扫描电镜图，由图可知，生物降解聚酯中分散较为均匀的微米级肥料颗粒。
图2是原料中未添加肥料，按照本实施例的制备方法制备得到的生物降解地膜的扫描电镜图，由图可知，其表面平整均匀。
本实施例的生物降解地膜的性能如下：
(1)大田覆盖条件下，覆盖期可以达到60天以上(60天内不发生明显的降解)，田间覆盖六个月的降解率可以达到80％以上；
(2)按照每亩地用量15公斤计算，可以在作物生长中期缓释补充1.5公斤左右的尿素；
(3)本生物降解地膜可用于玉米、蔬菜、加工番茄、马铃薯、甜菜以及其他符合作物生长所需覆盖期和氮素需求的作物。
实施例2
一种生物降解地膜，原料组成为：PBAT 70.0重量份，PLA13.0重量份，壳聚糖包膜磷酸一氢氨微球(2500目，磷酸一氢氨含量为20％)10.0重量份，云母片5.0重量份，油酸0.5重量份，扩链剂ADR-4400 0.5重量份，紫外稳定剂UV 326 0.5重量份，抗氧化剂B215 0.5重量份。
壳聚糖包膜磷酸一氢氨微球的制备方法如下：
(1)以2％的冰醋酸溶解壳聚糖，加入磷酸一氢氨，搅拌均匀；
(2)以液体石蜡为油相，加入Span-80，搅拌均匀，然后在40℃恒温水浴中，在1500r/min的搅拌条件下缓缓加入步骤(1)中所述备用混合液，并继续搅拌1h；
(3)加入一定量的戊二醛，并继续按照1500r/min的速度搅拌反应3h；
(4)静置分层后，下层混合物分别用石油醚、异丙醇和蒸馏水分别洗涤三次，烘干得到壳聚糖包膜磷酸一氢氨；
(5)将壳聚糖包膜磷酸一氢氨经风选粉碎机粉碎、风选得到不同目数的颗粒和粉末，取2500目壳聚糖包膜磷酸一氢氨备用。
所述生物降解地膜制备方法步骤如下：
(1)配料混合：按照重量比称取PBAT、PLA、壳聚糖包膜磷酸一氢氨、云母片、油酸、扩链剂ADR-4400，紫外稳定剂UV326、抗氧化剂B215，放入高速搅拌机中混合，搅拌速度为2000r/min，搅拌时间为300s；
(2)熔融共混改性挤出造粒：将混合好的物料投入双螺杆挤出机，双螺杆挤出机温度设定在160-190℃，螺杆转速为120r/min，混拌均匀的物料经过双螺杆挤出机熔融共混均匀，再经风冷或水冷至25℃，待含水量≤0.5％之后密封避光保存；
(3)采用单螺杆，经单层挤出吹制成膜。将上述得到的降解母粒吹制成全生物降解地膜，其中螺杆的加工温度控制在130-150℃之间，调节螺杆转速控制进料速度，得到厚度为15μm的肥料型生物降解地膜。
本实施例的生物降解地膜的性能如下：
(1)大田覆盖条件下，覆盖期可以达到50天以上(50天内不发生明显的降解)，田间覆盖六个月的降解率可以达到90％以上；
(2)按照每亩地用量12公斤计算，可以在作物生长中期补充0.24公斤左右的磷酸一氢氨肥料；
(3)本生物降解地膜可用于水稻、玉米、马铃薯、烟草以及其他符合作物生长所需覆盖期和氮、磷需求的作物。
实施例3
一种生物降解地膜，原料组成为：PBAT 60.0重量份，PPC 10.0份，聚乙烯醇包膜磷酸一氢氨微球(5000目，磷酸一氢氨含量为50％)10.0重量份，硫酸钾(5000目)10.0重量份，改性滑石粉5.0重量份，紫外稳定剂UV3853 1.0重量份，抗氧化剂B225 1.0重量份，无载体黑色母330BK 3.0重量份。
聚乙烯醇包膜磷酸一氢氨微球的制备方法如下：
(1)配置质量分数为5％的PVA溶液作为水相，加入磷酸一氢氨，搅拌均匀；
(2)以液体石蜡为油相，加入Span-80，搅拌均匀；
(3)向油相中加入充分混合均匀的水相，加入2.0g STMP交联剂，加入1mL NaOH作为催化剂，在2000r/min转速50℃下反应6h；
(4)反应结束后，静置30min。加入少量的无水乙醇，放入离心机中进行离心分离，取出上清液，将沉淀物反复用无水乙醇，异丙醇以及纯水洗涤，最后放入鼓风干燥箱中干燥24h，得到白色粉末。
所述生物降解地膜制备方法步骤如下：
(1)配料混合：按照重量比称取PBAT、PPC、聚乙烯醇包膜磷酸一氢氨微球、硫酸钾、改性滑石粉、紫外稳定剂UV3853、抗氧化剂B225、无载体黑色母330BK，放入高速搅拌机中混合，搅拌速度为3000r/min，搅拌时间为60s；
(2)熔融共混改性挤出造粒：将混合好的物料投入双螺杆挤出机，双螺杆挤出机温度设定在170-200℃，螺杆转速为180r/min，混拌均匀的物料经过双螺杆挤出机熔融共混均匀，再经风冷或水冷至25℃，待含水量≤0.5％之后密封避光保存；
(3)采用单螺杆，经单层挤出吹制成膜。将上述得到的降解母粒吹制成全生物降解地膜，其中螺杆的加工温度控制在140-155℃之间，调节螺杆转速控制进料速度，得到厚度为20μm的肥料型生物降解地膜。
本实施例的生物降解地膜的性能如下：
(1)大田覆盖条件下，覆盖期可以达到80天以上(80天内不发生明显的降解)，田间覆盖六个月的降解率可以达到85％以上；
(2)按照每亩地用量10公斤计算，可以在作物生长中期补充0.5公斤左右的磷酸一氢氨肥料和1.0公斤的硫酸钾；
(3)本生物降解地膜可用于覆盖期较长且需要补充氮磷钾肥的作物；
(4)本生物降解地膜还具有抑制杂草的效果。
实施例4
一种生物降解地膜，原料组成为：PBAT 92.0重量份，硼酸锌(5000目)5.0重量份，乙撑双硬脂酸酰胺0.5重量份，紫外稳定剂UV5411 1.5重量份，抗氧化剂Irganox1076 1.0重量份。
所述生物降解地膜制备方法步骤如下：
(1)配料混合：按照重量比称取PBAT、硼酸锌(5000目)、乙撑双硬脂酸酰胺、紫外稳定剂UV54111.5、抗氧化剂Irganox1076，放入高速搅拌机中混合，搅拌速度为1000r/min，搅拌时间为240s；
(2)熔融共混改性挤出造粒：将混合好的物料投入双螺杆挤出机，双螺杆挤出机温度设定在160-190℃，螺杆转速为120r/min，混拌均匀的物料经过双螺杆挤出机熔融共混均匀，再经风冷或水冷至25℃，待含水量≤0.5％之后密封避光保存；
(3)采用单螺杆，经单层挤出吹制成膜。将上述得到的降解母粒吹制成全生物降解地膜，其中螺杆的加工温度控制在125-145℃之间，调节螺杆转速控制进料速度，得到厚度为10μm的肥料型生物降解地膜。
本实施例的生物降解地膜的性能如下：
(1)大田覆盖条件下，覆盖期可以达到60天以上(60天内不发生明显的降解)，田间覆盖六个月的降解率可以达到90％以上；
(2)按照每亩地用量10公斤计算，可以在作物生长中期补充0.5公斤的硼锌肥；
(3)本生物降解地膜可用于玉米、柑橘、葡萄以及其他符合作物生长所需覆盖期和硼、锌需求的作物；
(4)本生物降解地膜还具有抑菌防腐抗病的效果。
实施例5
一种生物降解地膜，原料组成为：PBAT 87.5重量份，多元素液体肥料(含有钙、镁、铁、锌、硼、锰、钼、铜、钛九种微量元素，厂家：青岛金富农肥业有限公司)2.0重量份，滑石粉10.0重量份，抗氧化剂B215 0.5重量份。
所述生物降解地膜制备方法步骤如下：
(1)配料混合：按照重量比称取PBAT、多元素液体肥料、滑石粉、抗氧化剂B215，放入高速搅拌机中混合，搅拌速度为2000r/min，搅拌时间为180s；
(2)熔融共混改性挤出造粒：将混合好的物料投入双螺杆挤出机，双螺杆挤出机温度设定在160-190℃，螺杆转速为120r/min，混拌均匀的物料经过双螺杆挤出机熔融共混均匀，再经风冷或水冷至25℃，待含水量≤0.5％之后密封避光保存；
(3)采用单螺杆，经单层挤出吹制成膜。将上述得到的降解母粒吹制成全生物降解地膜，其中螺杆的加工温度控制在125-145℃之间，调节螺杆转速控制进料速度，得到厚度为6μm的肥料型生物降解地膜。
本实施例的生物降解地膜的性能如下：
(1)大田覆盖条件下，覆盖期可以达到40天以上(40天内不发生明显的降解)，田间覆盖六个月的降解率可以达到95％以上；
(2)按照每亩地用量10公斤计算，可以在作物生长中期补充0.2公斤的钙锌铜镁硼复合肥；
(3)本生物降解地膜可用于各种作物的微肥补充。
实施例6
一种生物降解地膜，原料组成为：PBAT 92.0重量份，氮化硼(厂家：上海龙津金属材料有限公司，片状，平均厚度为1微米，控制在5微米以内，平均直径为20微米，控制在100微米以内)5.0份，氮化锌粉末2.0份，油酸酰胺0.5重量份，光稳定剂UV-328 0.5重量份。
所述生物降解地膜制备方法步骤如下：
(1)配料混合：按照重量比称取PBAT、氮化硼、氮化锌粉末、油酸酰胺、光稳定剂UV-328，放入高速搅拌机中混合，搅拌速度为1500r/min，搅拌时间为240s；
(2)熔融共混改性挤出造粒：将混合好的物料投入双螺杆挤出机，双螺杆挤出机温度设定在160-190℃，螺杆转速为120r/min，混拌均匀的物料经过双螺杆挤出机熔融共混均匀，再经风冷或水冷至25℃，待含水量≤0.5％之后密封避光保存；
(3)采用单螺杆，经单层挤出吹制成膜。将上述得到的降解母粒吹制成全生物降解地膜，其中螺杆的加工温度控制在125-145℃之间，调节螺杆转速控制进料速度，得到厚度为12μm的肥料型生物降解地膜。
本实施例的生物降解地膜的性能如下：
(1)纵向拉伸负荷3.14N，断裂伸长率为254％；直角撕裂负荷1.45N；
(2)大田覆盖条件下，覆盖期可以达到50天以上(50天内不发生明显的降解)，田间覆盖六个月的降解率可以达到90％以上；
(3)按照每亩地用量10公斤计算，可以在作物生长中期补充0.5公斤的氮化硼和0.2公斤氮化锌肥料；
(4)本生物降解地膜可用于多种作物的氮、硼、锌肥补充。
实施例7
一种生物降解地膜，原料组成为：PBAT 92.0重量份，聚乳酸包膜氮化硼(氮化硼含量为80％，氮化硼购于：上海龙津金属材料有限公司，片状，平均厚度为1微米，控制在5微米以内，平均直径为20微米，控制在100微米以内)5.0份，氮化锌粉末2.0份，油酸酰胺0.5重量份，光稳定剂UV-328 0.5重量份。
聚乳酸包膜氮化硼制备方法如下：
(1)将分子量为5000的聚乳酸溶解于三氯甲烷中，在搅拌条件下按照聚乳酸与氮化硼质量比1:4加入氮化硼；
(2)将混合物进行超声处理5min；
(3)利用有机溶剂喷雾干燥器将混合物进行喷雾干燥，得到聚乳酸包膜的氮化硼肥料，粉碎备用。
所述生物降解地膜制备方法步骤如下：
(1)配料混合：按照重量比称取PBAT、聚乳酸包膜氮化硼、氮化锌粉末、油酸酰胺、光稳定剂UV-328，放入高速搅拌机中混合，搅拌速度为1500r/min，搅拌时间为240s；
(2)熔融共混改性挤出造粒：将混合好的物料投入双螺杆挤出机，双螺杆挤出机温度设定在160-190℃，螺杆转速为120r/min，混拌均匀的物料经过双螺杆挤出机熔融共混均匀，再经风冷或水冷至25℃，待含水量≤0.5％之后密封避光保存；
(3)采用单螺杆，经单层挤出吹制成膜。将上述得到的降解母粒吹制成全生物降解地膜，其中螺杆的加工温度控制在125-145℃之间，调节螺杆转速控制进料速度，得到厚度为12μm的肥料型生物降解地膜。
本实施例的生物降解地膜的性能如下：
(1)纵向拉伸负荷3.86N，断裂伸长率为334％；直角撕裂负荷1.96N；
(2)大田覆盖条件下，覆盖期可以达到50天以上(50天内不发生明显的降解)，田间覆盖六个月的降解率可以达到90％以上；
(3)按照每亩地用量10公斤计算，可以在作物生长中期补充0.4公斤的氮化硼和0.2公斤氮化锌肥料；
(4)本生物降解地膜可用于多种作物的氮、硼、锌肥补充。
本实施例采用低分子量聚合物包膜的方法，一方面可以将聚乳酸在氮化硼表面形成聚合物包膜，提高其与降解塑料的相容性，另一方面可以改善片层氮化硼在所制备的生物降解地膜内部的堆叠，提高生物降解地膜的机械性能。
实施例8
一种生物降解地膜，原料组成为：PBAT 92.0重量份，壳聚糖包膜氮化硼(氮化硼含量为80％，氮化硼购于：上海龙津金属材料有限公司，片状，平均厚度为1微米，控制在5微米以内，平均直径为20微米，控制在100微米以内)5.0份，氮化锌粉末2.0份，油酸酰胺0.5重量份，光稳定剂UV-328 0.5重量份。
壳聚糖包膜氮化硼制备方法如下：
(1)用2％的冰醋酸溶解壳聚糖，加入氮化硼，搅拌均匀；
(2)以液体石蜡为油相，加入Span-80，搅拌均匀，然后在40℃恒温水浴中，在2000r/min的搅拌条件下缓缓加入步骤(1)中所述备用混合液，并继续搅拌1h；
(3)加入一定量的戊二醛，并继续按照2000r/min的速度搅拌反应3h；
(4)静置分层后，下层混合物分别用石油醚、异丙醇和蒸馏水分别洗涤三次，烘干得到壳聚糖包膜氮化硼。
所述生物降解地膜制备方法步骤如下：
(1)配料混合：按照重量比称取PBAT、壳聚糖包膜氮化硼、氮化锌粉末、油酸酰胺、光稳定剂UV-328，放入高速搅拌机中混合，搅拌速度为1500r/min，搅拌时间为240s；
(2)熔融共混改性挤出造粒：将混合好的物料投入双螺杆挤出机，双螺杆挤出机温度设定在160-190℃，螺杆转速为120r/min，混拌均匀的物料经过双螺杆挤出机熔融共混均匀，再经风冷或水冷至25℃，待含水量≤0.5％之后密封避光保存；
(3)采用单螺杆，经单层挤出吹制成膜。将上述得到的降解母粒吹制成全生物降解地膜，其中螺杆的加工温度控制在125-145℃之间，调节螺杆转速控制进料速度，得到厚度为12μm的肥料型生物降解地膜。
本实施例的生物降解地膜的性能如下：
(1)纵向拉伸负荷2.78N，断裂伸长率为266％；直角撕裂负荷1.74N；
(2)大田覆盖条件下，覆盖期可以达到50天以上(50天内不发生明显的降解)，田间覆盖六个月的降解率可以达到90％以上；
(3)按照每亩地用量10公斤计算，可以在作物生长中期补充0.4公斤的氮化硼和0.2公斤氮化锌肥料；
(4)本生物降解地膜可用于多种作物的氮、硼、锌肥补充。
实施例9
一种硅镁肥型生物降解地膜，原料组成为：PBAT 89.0重量份，硅烷偶联剂KH560表面改性滑石粉(滑石粉含量为95％，滑石粉购于：海城世京旗扬实业有限公司，片状，平均厚度0.5微米，控制在2微米以内，平均直径20微米，控制在100微米以内)10.0份，光稳定剂7831.0重量份。
硅烷偶联剂KH560表面改性滑石粉制备方法如下：
(1)将滑石粉用乙醇分散，用球磨机300r/min转速研磨0.5h；
(2)将硅烷偶联剂用异丙醇充分溶解后加入到(1)中所得的混合物中，并在上述密闭的球磨机中继续以300r/min转速研磨2h，去除溶剂，得硅烷偶联剂包覆的滑石粉。
所述生物降解地膜制备方法步骤如下：
(1)配料混合：按照重量比称取PBAT、硅烷偶联剂KH560表面改性滑石粉、光稳定剂783，放入高速搅拌机中混合，搅拌速度为1500r/min，搅拌时间为240s；
(2)熔融共混改性挤出造粒：将混合好的物料投入双螺杆挤出机，双螺杆挤出机温度设定在160-190℃，螺杆转速为120r/min，混拌均匀的物料经过双螺杆挤出机熔融共混均匀，再经风冷或水冷至25℃，待含水量≤0.5％之后密封避光保存；
(3)采用单螺杆，经单层挤出吹制成膜。将上述得到的降解母粒吹制成全生物降解地膜，其中螺杆的加工温度控制在125-145℃之间，调节螺杆转速控制进料速度，得到厚度为10μm的肥料型生物降解地膜。
本实施例的生物降解地膜的性能如下：
(1)纵向拉伸负荷3.94N，断裂伸长率为297％；直角撕裂负荷2.32N；
(2)大田覆盖条件下，覆盖期可以达到50天以上(50天内不发生明显的降解)，田间覆盖六个月的降解率可以达到90％以上；
(3)按照每亩地用量10公斤计算，可以在作物生长中期补充0.95公斤左右硅镁盐肥；
(4)本生物降解地膜可用于多种作物的氮、硼、锌肥补充。
对比例1
一种生物降解地膜，原料组成为：PBAT73.0重量份，海藻酸钠包膜尿素(500目，尿素含量为50％)20.0重量份，滑石粉5.0重量份，紫外稳定剂UV3853 1.0重量份，抗氧化剂B900 1.0重量份。
海藻酸钠包膜尿素的制备方法如下：
(1)以2％的海藻酸钠溶液作为水相，加入尿素，搅拌均匀；
(2)以异辛烷溶液为油相，加入Span-80，搅拌均匀，在40℃水浴锅中预热10min；
(3)将含有尿素的海藻酸钠溶液逐滴加入油相中，边滴加边搅拌，滴加完后再继续高速搅拌60min后，逐滴加入8％的CaCl2溶液并继续搅拌乳匀30min，用无水乙醇和蒸馏水充分洗涤，室温干燥后过滤，得到海藻酸钠包膜尿素；
(4)将海藻酸钠包膜尿素经风选粉碎机粉碎、风选得到不同目数的颗粒和粉末，取500目海藻酸钠包膜尿素备用。
所述生物降解地膜的制备方法步骤如下：
(1)配料混合：按照重量比称取PBAT、海藻酸钠包膜尿素、滑石粉、紫外稳定剂UV3853、抗氧化剂B900，放入高速搅拌机中混合，搅拌速度为1500r/min，搅拌时间为120s；
(2)熔融共混改性挤出造粒：将混合好的物料投入双螺杆挤出机，双螺杆挤出机温度设定在160-190℃，螺杆转速为120r/min，混拌均匀的物料经过双螺杆挤出机熔融共混均匀，再经风冷或水冷至25℃，待含水量≤0.5％之后密封避光保存；
(3)采用单螺杆，经单层挤出吹制成膜。将上述得到的降解母粒吹制成全生物降解地膜，其中螺杆的加工温度控制在125-145℃之间，调节螺杆转速控制进料速度，得到厚度为18μm的肥料型生物降解地膜。
本对比例的肥料型生物降解地膜的性能如下：
(1)地膜的外观出现较多大的颗粒，其机械性能下降严重，容易在机械覆膜过程中发生断裂，并且在生产加工过程中由于膜泡容易发生破裂造成效率降低、产生更多废料。
(2)大田覆盖条件下，覆盖15-25天左右即出现明显的裂缝或孔洞，几乎无法满足任何作物的生长需求。
对比例2
一种生物降解地膜，原料组成为：PBAT 83.0重量份，尿素(2000目)10.0重量份，滑石粉5.0重量份，紫外稳定剂UV3853 1.0重量份，抗氧化剂B900 1.0重量份。
2000目尿素的制备方法如下：
尿素经风选粉碎机粉碎、风选得到不同目数的颗粒和粉末，取2000目尿素备用。
所述生物降解地膜的拟制备方法步骤如下：
(1)配料混合：按照重量比称取PBAT、尿素、滑石粉、紫外稳定剂UV3853、抗氧化剂B900，放入高速搅拌机中混合，搅拌速度为1500r/min，搅拌时间为120s；
(2)熔融共混改性挤出造粒：将混合好的物料投入双螺杆挤出机，双螺杆挤出机温度设定在160-190℃，螺杆转速为120r/min，混拌均匀的物料经过双螺杆挤出机熔融共混均匀，再经风冷或水冷至25℃，待含水量≤0.5％之后密封避光保存；
(3)采用单螺杆，拟经单层挤出吹制成膜，其中螺杆的加工温度控制在125-145℃之间，但是无法吹制成膜。
本对比例与实施例1相比，尿素具有相同的目数和重量份，不同的是未进行包膜处理，因此在吹膜过程中与PBAT发生化学反应，导致其性能严重下降，无法吹膜成膜。
虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对其作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种肥料型生物降解地膜，其特征在于，采用含有下述组分的原料制成：生物降解塑料70.0~95.0重量份，肥料0.5~30.0重量份，润滑剂0~15重量份，光稳定剂0~2.0重量份，抗氧化剂0~1.5重量份，扩链剂0~2.0重量份，色母0~6.0重量份；
所述肥料为固体肥料，所述固体肥料为厚度≤10微米的片状肥料；
所述肥料型生物降解地膜的制备方法，包括以下步骤：按照重量比称取生物降解塑料70.0~95.0重量份、肥料0.5~30.0重量份、润滑剂0~15重量份、扩链剂0~2.0重量份、光稳定剂0~2.0重量份、抗氧化剂0~1.5重量份、色母0~6.0重量份进行混合，将所得混料转入挤出成型机中将其挤塑成型，经造粒、单层挤出吹塑成膜，得到所述肥料型生物降解地膜。
2.根据权利要求1所述的肥料型生物降解地膜，其中，所述生物降解塑料选自聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯、聚丁二酸/己二酸丁二醇酯、聚乳酸、聚碳酸亚丙酯、聚羟基烷酸酯和聚丁二酸丁二醇酯中的任意一种或几种。
3.根据权利要求1所述的肥料型生物降解地膜，其中，所述片状肥料为包膜片状肥料或硅烷偶联剂改性的片状肥料。
4.根据权利要求1-3任一项所述的肥料型生物降解地膜，其中，所述润滑剂选自滑石粉、油酸、油酸酰胺、硅藻土、二氧化硅、硬脂酸锌、硬脂酸钙、乙烯基双硬脂酰胺、大豆油、菜籽油和花生油中的任意一种或几种。
5.根据权利要求1-3任一项所述的肥料型生物降解地膜，其中，所述光稳定剂选自水杨酸酯类、二苯甲酮类、苯并***类、取代丙烯腈类、三嗪类、炭黑、氧化铁红和氧化锌中的任意一种或几种。
6.根据权利要求1-3任一项所述的肥料型生物降解地膜，其中，所述抗氧化剂选自单酚、双酚、三酚、多酚、对苯二酚、硫代双酚、萘胺、二苯胺、对苯二胺、喹啉衍生物、亚磷酸脂类和硫酯类中的任意一种或几种。
7.根据权利要求1-3任一项所述的肥料型生物降解地膜，其中，所述色母选自M900、330BK和KO3300中的任意一种或几种。
8.权利要求1-7任一项所述肥料型生物降解地膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按照重量比称取生物降解塑料70.0~95.0重量份、肥料0.5~30.0重量份、润滑剂0~15重量份、扩链剂0~2.0重量份、光稳定剂0~2.0重量份、抗氧化剂0~1.5重量份、色母0~6.0重量份进行混合，将所得混料转入挤出成型机中将其挤塑成型，经造粒、吹塑成膜，得到所述肥料型生物降解地膜。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其中，包括以下步骤：
（1）配料混合：按照重量比称取生物降解塑料70.0~95.0重量份、肥料0.5~30.0重量份、润滑剂0~15重量份、扩链剂0~2.0重量份、光稳定剂0~2.0重量份、抗氧化剂0~1.5重量份、色母0~6.0重量份放入搅拌机中混合，搅拌速度为1000-3500 r/min，搅拌时间为50-300s；
（2）挤出和造粒：将步骤（1）所得混料转入双螺杆挤出机中将其挤塑成型，所述挤出的温度为140-210℃，所述双螺杆挤出机的转速为100-250rpm，经切粒机切粒，得到直径1.5-3.5mm、长度2-4mm的母粒；
（3）吹塑成膜：将步骤（2）所得母粒吹塑成膜，得到宽度为0.5-4.5m的所述肥料型生物降解地膜。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其中，将所述母粒通过单螺杆挤出吹膜机在120-170℃加工温度下进行热熔挤出吹塑成塑料膜。
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