CN113278265A - 一种可降解的木质素基复合农用地膜及制备方法 - Google Patents

一种可降解的木质素基复合农用地膜及制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113278265A
CN113278265A CN202110712327.1A CN202110712327A CN113278265A CN 113278265 A CN113278265 A CN 113278265A CN 202110712327 A CN202110712327 A CN 202110712327A CN 113278265 A CN113278265 A CN 113278265A
Authority
CN
China
Prior art keywords
zone
lignin
parts
mulching film
based composite
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110712327.1A
Other languages
English (en)
Inventor
张琰
何泰枝
常随超
周鑫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
East China University of Science and Technology
Original Assignee
East China University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by East China University of Science and Technology filed Critical East China University of Science and Technology
Priority to CN202110712327.1A priority Critical patent/CN113278265A/zh
Publication of CN113278265A publication Critical patent/CN113278265A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18—Manufacture of films or sheets
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G13/00—Protecting plants
    • A01G13/02—Protective coverings for plants; Coverings for the ground; Devices for laying-out or removing coverings
    • A01G13/0256—Ground coverings
    • A01G13/0268—Mats or sheets, e.g. nets or fabrics
    • A01G13/0275—Films
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2367/00—Characterised by the use of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Derivatives of such polymers
    • C08J2367/02—Polyesters derived from dicarboxylic acids and dihydroxy compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2467/00—Characterised by the use of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Derivatives of such polymers
    • C08J2467/02—Polyesters derived from dicarboxylic acids and dihydroxy compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2467/00—Characterised by the use of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Derivatives of such polymers
    • C08J2467/04—Polyesters derived from hydroxy carboxylic acids, e.g. lactones
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2497/00—Characterised by the use of lignin-containing materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Biological Depolymerization Polymers (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)

Abstract

本发明公开了一种可降解的木质素基复合农用地膜及制备方法，所述的木质素基复合农用地膜由按重量份计的以下组分共混流延而成：脂肪族聚酯树脂60~95份；改性木质素或木质素1~40份；偶联剂0.1~1份；开口剂0.1~1份；增塑剂1~5份；分散剂1~3份。本发明利用木质素为原料，通过对原料木质素的改性提高与基体树脂的相容性，制得的地膜薄膜外观呈现棕色半透明，质地光滑均匀，降解周期控制在2~24个月，力学性能和降解性能优良，适用于农用材料、包装材料、环保袋，土木绿化用网和种子培养带等领域。本发明的地膜不仅具有良好的力学性能，还有增温、保墒、防虫、除草等效果，可应用于水稻、玉米、棉花、甘蔗、蔬菜等农作物。

Description

一种可降解的木质素基复合农用地膜及制备方法
技术领域
本发明属于可降解薄膜领域，具体涉及一种脂肪族聚酯与改性木质素共混改性的生物塑料薄膜及其制备方法。特别适用于农用地膜、包装材料等。
背景技术
地膜作为农业生产中最重要的物质资源之一，能够为农作物生长提供较好的生长环境。农民利用地膜覆盖栽培技术使农业产量和收益得到了较大的提高，这项技术也带动农业生产方式和生产力发生了重大的改变。传统农用地膜不可降解，使用量大、回收困难、残留的农用地膜逐年累积，直接给土壤及作物带来严重影响，并且导致严重的“白色污染”，污染了农业环境，并极大地影响了土地的生产能力。因此，发展低成本、多功能、可生物降解的农用地膜是解决农膜污染的有效途径之一。
脂肪族聚酯是一类具有良好的生物降解性能的高分子化合物。这类聚酯的主链大都由脂肪族结构单元通过易水解的酯键连接而成，易被自然界存在的大量微生物或动植物体内的酶降解成无毒的水溶性低聚物或单体，随后这些低聚物或单体再通过微生物转化成能量、二氧化碳和水。随着环境保护意识逐渐增强，可降解的生物材料的需要日渐迫切的形势下，脂肪族聚酯降解材料的开发、制备与应用得到迅速推广，成为新的研究热点，受到很多研究者的高度关注。
木质素作为一种可生物降解的天然高分子，储量丰富，产量高，但利用率很低。工业木质素主要来源于造纸废液以及生物炼制工业，但仅有2％的木质素被商业化应用于塑料、橡胶中，其余木质素多以废液的形式排入江河或浓缩后烧掉，造成资源的浪费以及对环境的严重污染。由于木质素本身加工性能差，难以单独制成产品，但是木质素大分子中含有大量苯环结构和有多种活性官能团，可以与不同的聚合物通过分子间相互作用(如氢键和范德华力等)进行共混，制备出具有生物相容性、可降解性、耐热性和紫外线屏蔽作用的高分子复合材料。通常复合材料的制备要加入各种助剂，如增强剂、抗氧化剂、光热稳定剂等，而木质素是一种具有多官能团的天然高分子材料，可实现多功能叠加，是一种理想助剂，可减少其他助剂的使用。
专利CN201010604201公开了一种木质素填充聚酯型复合材料及其制备方法，该方法是将木质素与聚酯塑料共混，经过挤出造粒得到木质素填充聚酯型复合材料，虽然该方法木质素含量的含量可以达到40wt％，但是，所得材料的力学性能较差，在木质素含量40wt％的情况下，断裂伸长率仅为22.59％。在GB13735-92中，对于农用地面覆盖薄膜的断裂伸长率要求≥120％，GB/T 4456-2008中，对于包装塑料薄膜断裂伸长率要求≥100％。
发明内容
本发明的目是针对现有技术的不足而提供的一种可降解的木质素基复合农用地膜及制备方法，本发明通过特定制备方法将木质素改性后，改善产品的力学性能和降解性能，木质素含量高，是一种可完全降解，对环境无污染的环保型生物塑料薄膜，适用于包装材料、地膜等领域。
实现本发明目的的具体技术方案是：
一种可降解的木质素基复合农用地膜，特点是：所述的木质素基复合农用地膜由按重量份计的以下组分混合流延成膜：
脂肪族聚酯树脂60～95份；
改性木质素或木质素1～40份；
偶联剂0.1～1份；
开口剂0.1～1份；
增塑剂1～5份；
分散剂1～3份；
其中：所述改性木质素为马来酸酐改性木质素或环氧化改性木质素中的一种；
所述改性木质素由以下方式得到：
马来酸酐改性木质素：取木质素溶解于1～2mol/L的氢氧化钠溶液中，待木质素完全溶解后，按照木质素:马来酸酐＝1:1～2的质量比加入马来酸酐，于40～70℃油浴锅内反应4～8h，反应结束后滴加1～2mol/L酸调节pH为1～2析出产物，离心沉淀，水洗数次后冷冻干燥即可；
所述酸为盐酸或者硫酸；
环氧化改性木质素：取木质素溶解于1～2mol/L氢氧化钠溶液，待木质素完全溶解后，按照木质素:环氧氯丙烷1～2:1的质量比加环氧氯丙烷，于40～70℃油浴锅内反应4～8h，产生泥状物，反应结束后离心沉淀，水洗数次后冷冻干燥即可；
所述冷冻干燥：在-40～65℃冷冻干燥16～48h；
所述脂肪族聚酯树脂为聚己内酯(PCL)、聚(丁二酸丁二醇酯-co-对苯二甲酸丁二醇酯(PBST)、聚羟基脂肪酸酯(PHA)、聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)及聚乳酸(PLA)中的一种或者两种组合。
所述开口剂为芥酸酰胺、油酸酰胺和二氧化硅中的一种或者数种组合。
所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550、KH560、KH570及KH590中一种或者数种组合。
所述增塑剂为环氧大豆油(ESO)、乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)、柠檬酸三乙酯(TEC)及邻苯二甲酸二辛酯(DOP)中一种或者数种组合。
所述分散剂为硬脂酸、油酸及钛酸酯中一种或数种组合。
一种上述可降解的木质素基复合农用地膜的制备方法，该方法制备可降解的木质素基复合农用地膜按重量份计，包括以下具体步骤：
步骤1：原料预处理：将脂肪族聚酯树脂60～95份、改性木质素或木质素1～40份置于鼓风干燥箱中，在温度50～70℃下干燥除水；
步骤2：原料预混合：将步骤1干燥后的脂肪族聚酯树脂60～95份、改性木质素或木质素1～40以及偶联剂0.1～1份、开口剂0.1～1份、增塑剂1～5份、分散剂1～3份，一同加入高速混合机内在1000～2000r/min的转速下，进行混合操作15～25min，得到预混料；
步骤3：挤出造粒：将预混料加入双螺杆反应挤出机中，双螺杆反应挤出机为同向，螺杆长径比为25～35:l，螺杆转速50～20rpm，各区温度控制在：一区100～130℃、二区100～140℃、三区100～150℃、四区110～170℃、五区110～170℃、六区110～140℃、七区100～150℃，通过双螺杆反应挤出机的剪切作用对物料进行有效的混合后挤出造粒，即得到母粒；
步骤4：挤出流延成型：先将母粒置于挤出流延机料筒中，各区温度控制在：一区100～130℃、二区100～140℃、三区100～150℃、四区110～170℃、五区110～170℃、六区110～140℃、七区100～150℃，螺杆转速50～100rpm，且挤出流延机的牵引辊温度控制在20～60℃，牵引速率为10～20m/min，再经风环冷却、卷取后，制得所述可降解的木质素基复合农用地膜。
本发明制备的可降解的木质素基复合农用地膜，在改性木质素含量较高时，农用地膜仍具有良好的力学性能。本发明为一种可降解的木质素基复合农用地膜及制备方法，薄膜外观呈现棕色半透明，质地光滑均匀，降解速率可控，降解周期控制在2～24个月，力学性能和降解性能优良，适用于农用材料、包装材料、环保袋，土木绿化用网和种子培养带等领域。通过改变加工工艺，对脂肪族聚酯进行复合共混改性制备出改性木质素/脂肪族聚酯生物塑料，产品的力学性能和降解性能都有较大改善，木质素含量在40％时，拉伸强度和断裂伸长率通过工艺调整分别可达到18.21MPa和504.26％，解决了在木质素含量较高时，拉伸强度和断裂伸长率不佳的技术难题。此发明旨在通过改性提高基体间相容性，制备工艺简单，原材料价格低廉环保，所制备的产品拥有优异的力学性能和屏蔽紫外线作用，具有很好的应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例1所制得的木质素基复合农用地膜示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明提供的具体实施方式作详细说明，但本发明不仅局限以下具体实施。
改性木质素的制备：
①马来酸酐改性木质素：在浓度为2mol/L氢氧化钠溶液条件下，加入木质素10g与马来酸酐10g，在50℃油浴锅内反应7h，加入2mol/L盐酸调节pH＝2析出，离心沉淀，水洗6次后，在-20℃冷冻干燥48h。
②环氧氯丙烷改性木质素：在浓度为2mol/L氢氧化钠溶液条件下，加入木质素10g与环氧氯丙烷5g，70℃油浴锅内反应6h，反应结束后离心沉淀，水洗6次后，在-20℃冷冻干燥48h。
实施例1
1)原料的预处理：按重量分数，将原料PBST90份、酶解木质素10份置于鼓风干燥箱内，在50～70℃下干燥除水；
2)原料预混合：将酶解木质素10份、PBST90份、芥酸酰胺开口剂1份、KH560偶联剂1份、硬脂酸分散剂1份，邻苯二甲酸二辛酯增塑剂1份，一同加入高速混合机内，在2000r/min的转速下进行混合操作20min，得到预混料；
3)挤出造粒处理：将预混料加入双螺杆反应挤出机中，螺杆反应挤出机为同向双螺杆挤出机，螺杆长径比为25:l，螺杆转速50rpm，各区温度控制在：一区110℃、二区120℃、三区130℃、四区130℃、五区130℃、六区120℃、七区110℃，通过双螺杆反应挤出机的剪切作用对物料进行有效的混合后挤出造粒，即得到母粒；
4)挤出流延成型：先将母粒置于挤出流延机料筒中，各区温度控制在：一区110℃、二区120℃、三区130℃、四区130℃、五区130℃、六区120℃、七区110℃，螺杆转速60rpm，且挤出流延机的牵引辊温度控制在25℃，牵引速率为15m/min，再经由风环冷却、卷取后，以得到可降解的木质素基复合农用地膜(如图1所示)，所得薄膜拉伸强度26.06MPa，断裂伸长率900.36％，直角撕裂强度190.21kN/m。
实施例2
1)原料的预处理：按重量分数，将原料PBST80份、碱木质素20份置于鼓风干燥箱内，在50～70℃下干燥除水；
2)原料预混合：将碱木质素20份、PBST 80份、芥酸酰胺开口剂1份、KH560偶联剂1份、硬脂酸分散剂1份，邻苯二甲酸二辛酯增塑剂1份，一同加入高速混合机内，在2000r/min的转速下进行混合操作20min，得到预混料；
3)挤出造粒处理：将预混料加入双螺杆反应挤出机中，螺杆反应挤出机为同向双螺杆挤出机，螺杆长径比为25:l，螺杆转速50rpm，各区温度控制在：一区110℃、二区120℃、三区130℃、四区130℃、五区130℃、六区120℃、七区110℃，通过双螺杆反应挤出机的剪切作用对物料进行有效的混合后挤出造粒，即得到母粒；
4)挤出流延成型：先将母粒置于挤出流延机料筒中，各区温度控制在：一区110℃、二区120℃、三区130℃、四区130℃、五区130℃、六区120℃、七区110℃，螺杆转速60rpm，且挤出流延机的牵引辊温度控制在25℃，牵引速率为15m/min，再经由风环冷却、卷取后，以得到可降解的木质素基复合农用地膜，所得薄膜拉伸强度20.51MPa，断裂伸长率720.32％，直角撕裂强度156.16kN/m。
实施例3
1)原料的预处理：按重量分数，将原料PBST 70份、木质素磺酸盐30份置于鼓风干燥箱内，在50～70℃下干燥除水；
2)原料预混合：将木质素磺酸盐30份、PBST 70份、开口剂芥酸酰胺1份，一同加入高速混合机内，在2000r/min的转速下进行混合操作15min，得到预混料；
3)挤出造粒处理：将预混料加入双螺杆反应挤出机中，螺杆反应挤出机为同向双螺杆挤出机，螺杆长径比为25:l，螺杆转速50rpm，各区温度控制在：一区110℃、二区120℃、三区130℃、四区130℃、五区130℃、六区120℃、七区110℃，通过双螺杆反应挤出机的剪切作用对物料进行有效的混合后挤出造粒，即得到母粒；
4)挤出流延成型：先将母粒置于挤出流延机料筒中，各区温度控制在：一区110℃、二区120℃、三区130℃、四区130℃、五区130℃、六区120℃、七区110℃，螺杆转速60rpm，且挤出流延机的牵引辊温度控制在30℃，牵引速率为10m/min，再经由风环冷却、卷取后，以得到可降解的木质素基复合农用地膜，所得薄膜拉伸强度19.51MPa，断裂伸长率632.41％，直角撕裂强度140.36kN/m。
实施例4
1)原料的预处理：按重量分数，将原料PBST 60份、酶解木质素40份置于鼓风干燥箱内，在50～70℃下干燥除水；
2)原料预混合：将木质素40份、PBST 60份，芥酸酰胺开口剂1份、KH560偶联剂1份、硬脂酸分散剂1份，邻苯二甲酸二辛酯增塑剂1份，一同加入高速混合机内，在2000r/min的转速下进行混合操作20min，得到预混料；
3)挤出造粒处理：将预混料加入双螺杆反应挤出机中，螺杆反应挤出机为同向双螺杆挤出机，螺杆长径比为25:l，螺杆转速50rpm，各区温度控制在：一区110℃、二区120℃、三区130℃、四区130℃、五区130℃、六区120℃、七区110℃，通过双螺杆反应挤出机的剪切作用对物料进行有效的混合后挤出造粒，即得到母粒；
4)挤出流延成型：先将母粒置于挤出流延机料筒中，各区温度控制在：一区110℃、二区120℃、三区130℃、四区130℃、五区130℃、六区120℃、七区110℃，螺杆转速60rpm，且挤出流延机的牵引辊温度控制在25℃，牵引速率为15m/min，再经由风环冷却、卷取后，以得到可降解的木质素基复合农用地膜，所得薄膜拉伸强度17.52MPa，断裂伸长率423.62％，直角撕裂强度120.56kN/m。
实施例5
1)原料的预处理：按重量分数，将原料PBST 90份、马马来酸酐改性木质素10份置于鼓风干燥箱内，在50～70℃下干燥除水；
2)原料预混合：将马来酸酐改性木质素10份、PBST 90份、开口剂芥酸酰胺1份、增塑剂邻苯二甲酸二辛酯(DOP)1份，分散剂硬脂酸1份，一同加入高速混合机内，在2000r/min的转速下进行混合操作20min，得到预混料；
3)挤出造粒处理：将预混料加入双螺杆反应挤出机中，螺杆反应挤出机为同向双螺杆挤出机，螺杆长径比为25:l，螺杆转速50rpm，各区温度控制在：一区110℃、二区120℃、三区130℃、四区130℃、五区130℃、六区120℃、七区110℃，通过双螺杆反应挤出机的剪切作用对物料进行有效的混合后挤出造粒，即得到母粒；
4)挤出流延成型：先将母粒置于挤出流延机料筒中，各区温度控制在：一区110℃、二区120℃、三区130℃、四区130℃、五区130℃、六区120℃、七区110℃，螺杆转速60rpm，且挤出流延机的牵引辊温度控制在25℃，牵引速率为15m/min，再经由风环冷却、卷取后，以得到可降解的木质素基复合农用地膜，所得薄膜拉伸强度27.84MPa，断裂伸长率925.43％，直角撕裂强度195.47kN/m。
实施例6
1)原料的预处理：按重量分数，将原料PBST 80份、马来酸酐改性木质素20份置于鼓风干燥箱内，在50～70℃下干燥除水；
2)原料预混合：将马来酸酐改性木质素20份、PBST 80份、开口剂芥酸酰胺1份、增塑剂环氧大豆油1份、分散剂硬脂酸1份，一同加入高速混合机内，在2000r/min的转速下，进行混合操作20min，得到预混料；
3)挤出造粒处理：将预混料加入双螺杆反应挤出机中，螺杆反应挤出机为同向双螺杆挤出机，螺杆长径比为25:l，螺杆转速50rpm，各区温度控制在：一区110℃、二区120℃、三区130℃、四区130℃、五区130℃、六区120℃、七区110℃，通过双螺杆反应挤出机的剪切作用对物料进行有效的混合后挤出造粒，即得到母粒；
4)挤出流延成型：先将母粒置于挤出流延机料筒中，各区温度控制在：一区110℃、二区120℃、三区130℃、四区130℃、五区130℃、六区120℃、七区110℃，螺杆转速60rpm，且挤出流延机的牵引辊温度控制在25℃，牵引速率为15m/min，再经由风环冷却、卷取后，以得到可降解的木质素基复合农用地膜，所得薄膜拉伸强度23.33MPa，断裂伸长率802.23％，直角撕裂强度176.28kN/m。
实施例7
1)原料的预处理：按重量分数，将原料PBST70份、马来酸酐改性木质素30份置于鼓风干燥箱内，在50～70℃下干燥除水；
2)原料预混合：将马来酸酐改性木质素30份、PBST70份、开口剂芥酸酰胺1份、增塑剂环氧大豆油1份，分散剂硬脂酸1份，一同加入高速混合机内，在2000r/min的转速下进行混合操作20min，得到预混料；
3)挤出造粒处理：将预混料加入双螺杆反应挤出机中，螺杆反应挤出机为同向双螺杆挤出机，螺杆长径比为25:l，螺杆转速50rpm，各区温度控制在：一区110℃、二区120℃、三区130℃、四区130℃、五区130℃、六区120℃、七区110℃，通过双螺杆反应挤出机的剪切作用对物料进行有效的混合后挤出造粒，即得到母粒；
4)挤出流延成型：先将母粒置于挤出流延机料筒中，各区温度控制在：一区110℃、二区120℃、三区130℃、四区130℃、五区130℃、六区120℃、七区110℃，螺杆转速60rpm，且挤出流延机的牵引辊温度控制在25℃，牵引速率为15m/min，再经由风环冷却、卷取后，以得到可降解的木质素基复合农用地膜，所得薄膜拉伸强度21.87MPa，断裂伸长率697.46％，直角撕裂强度159.81kN/m。
实施例8
1)原料的预处理：按重量分数，将原料PBST 60、马来酸酐改性木质素40份置于鼓风干燥箱内，在50～70℃下干燥除水；
2)原料预混合：将马来酸酐改性木质素40份、PBST 60份、开口剂芥酸酰胺1份、增塑剂乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)1份，分散剂硬脂酸1份，一同加入高速混合机内，在1000r/min的转速下进行混合操作25min，得到预混料；
3)挤出造粒处理：将预混料加入双螺杆反应挤出机中，螺杆反应挤出机为同向双螺杆挤出机，螺杆长径比为25:l，螺杆转速50rpm，各区温度控制在：一区110℃、二区120℃、三区130℃、四区130℃、五区130℃、六区120℃、七区110℃，通过双螺杆反应挤出机的剪切作用对物料进行有效的混合后挤出造粒，即得到母粒；
4)挤出流延成型：先将母粒置于挤出流延机料筒中，各区温度控制在：一区110℃、二区120℃、三区130℃、四区130℃、五区130℃、六区120℃、七区110℃，螺杆转速60rpm，且挤出流延机的牵引辊温度控制在60℃，牵引速率为15m/min，再经由风环冷却、卷取后，以得到可降解的木质素基复合农用地膜，所得薄膜拉伸强度18.21MPa，断裂伸长率504.26％，直角撕裂强度132.23kN/m。
实施例9
1)原料的预处理：按重量分数，将原料PBST60份、PCL20份、马来酸酐改性木质素20份置于鼓风干燥箱内，在50～70℃下干燥除水；
2)原料预混合：将马来酸酐改性木质素20份、PBST 60份、PCL20份，开口剂芥酸酰胺1份、增塑剂乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)1份，分散剂硬脂酸1份，一同加入高速混合机内，在2000r/min的转速下进行混合操作20min，得到预混料；
3)挤出造粒处理：将预混料加入双螺杆反应挤出机中，螺杆反应挤出机为同向双螺杆挤出机，螺杆长径比为25:l，螺杆转速50rpm，各区温度控制在：一区110℃、二区120℃、三区130℃、四区130℃、五区130℃、六区120℃、七区110℃，通过双螺杆反应挤出机的剪切作用对物料进行有效的混合后挤出造粒，即得到母粒；
4)挤出流延成型：先将母粒置于挤出流延机料筒中，各区温度控制在：一区110℃、二区120℃、三区130℃、四区130℃、五区130℃、六区120℃、七区110℃，螺杆转速60rpm，且挤出流延机的牵引辊温度控制在25℃，牵引速率为15m/min，再经由风环冷却、卷取后，以得到可降解的木质素基复合农用地膜，所得薄膜拉伸强度25.58MPa，断裂伸长率762.49％，直角撕裂强度168.53kN/m。
实施例10
1)原料的预处理：按重量分数，将原料PBST 60份、PLA20份、马来酸酐改性木质素20份置于鼓风干燥箱内，在50～70℃下干燥除水；
2)原料预混合：将马来酸酐改性木质素20份、PBST 60份、PLA20份，开口剂芥酸酰胺1份、增塑剂乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)1份，分散剂硬脂酸1份，一同加入高速混合机内，在2000r/min的转速下进行混合操作20min，得到预混料；
3)挤出造粒处理：将预混料加入双螺杆反应挤出机中，螺杆反应挤出机为同向双螺杆挤出机，螺杆长径比为25:l，螺杆转速50rpm，各区温度控制在：一区110℃、二区120℃、三区130℃、四区150℃、五区170℃、六区165℃、七区160℃，通过双螺杆反应挤出机的剪切作用对物料进行有效的混合后挤出造粒，即得到母粒；
4)挤出流延成型：先将母粒置于挤出流延机料筒中，各区温度控制在：一区110℃、二区120℃、三区130℃、四区150℃、五区170℃、六区165℃、七区160℃，螺杆转速60rpm，且挤出流延机的牵引辊温度控制在25℃，牵引速率为15m/min，再经由风环冷却、卷取后，以得到可降解的木质素基复合农用地膜，所得薄膜拉伸强度33.58MPa，断裂伸长率540.49％，直角撕裂强度156.57kN/m。
实施例11
1)原料的预处理：按重量分数，将原料PBST60份、PBAT20份、马来酸酐改性木质素20份置于鼓风干燥箱内，在50～70℃下干燥除水；
2)原料预混合：将马来酸酐改性木质素20份、PBST 60份、PBAT20份，开口剂芥酸酰胺1份、增塑剂乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)1份，分散剂硬脂酸1份，一同加入高速混合机内，在2000r/min的转速下，进行混合操作20min，得到预混料；
3)挤出造粒处理：将预混料加入双螺杆反应挤出机中，螺杆反应挤出机为同向双螺杆挤出机，螺杆长径比为25:l，螺杆转速50rpm，各区温度控制在：一区110℃、二区120℃、三区130℃、四区130℃、五区135℃、六区135℃、七区135℃，通过双螺杆反应挤出机的剪切作用对物料进行有效的混合后挤出造粒，即得到母粒；
4)挤出流延成型：先将母粒置于挤出流延机料筒中，各区温度控制在：一区110℃、二区120℃、三区130℃、四区130℃、五区135℃、六区135℃、七区135℃，螺杆转速60rpm，且挤出流延机的牵引辊温度控制在25℃，牵引速率为15m/min，再经由风环冷却、卷取后，以得到可降解的木质素基复合农用地膜，所得薄膜拉伸强度26.58MPa，断裂伸长率790.49％，直角撕裂强度166.53kN/m。
实施例12
1)原料的预处理：按重量分数，将原料PBST 60份、PHA20份、马来酸酐改性木质素20份置于鼓风干燥箱内，在50～70℃下干燥除水；
2)原料预混合：将马来酸酐改性木质素20份、PBST 60份、PHA20份，开口剂芥酸酰胺1份、增塑剂乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)1份，分散剂硬脂酸1份，一同加入高速混合机内，在2000r/min的转速下进行混合操作20min，得到预混料；
3)挤出造粒处理：将预混料加入双螺杆反应挤出机中，螺杆反应挤出机为同向双螺杆挤出机，螺杆长径比为25:l，螺杆转速50rpm，各区温度控制在：一区110℃、二区120℃、三区125℃、四区130℃、五区135℃、六区130℃、七区130℃，通过双螺杆反应挤出机的剪切作用对物料进行有效的混合后挤出造粒，即得到母粒；
4)挤出流延成型：先将母粒置于挤出流延机料筒中，各区温度控制在：一区110℃、二区120℃、三区130℃、四区130℃、五区135℃、六区130℃、七区130℃，螺杆转速60rpm，且挤出流延机的牵引辊温度控制在25℃，牵引速率为15m/min，再经由风环冷却、卷取后，以得到可降解的木质素基复合农用地膜，所得薄膜拉伸强度26.27MPa，断裂伸长率780.49％，直角撕裂强度156.78kN/m。
实施例13
1)原料的预处理：按重量分数，将原料PBST60份、PBS 20份、马来酸酐改性木质素20份置于鼓风干燥箱内，在50～70℃下干燥除水；
2)原料预混合：将马来酸酐改性木质素20份、PBST 60份、PBS20份，开口剂芥酸酰胺1份、增塑剂乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)1份，分散剂硬脂酸1份，一同加入高速混合机内，在2000r/min的转速下进行混合操作20min，得到预混料；
3)挤出造粒处理：将预混料加入双螺杆反应挤出机中，螺杆反应挤出机为同向双螺杆挤出机，螺杆长径比为25:l，螺杆转速50rpm，各区温度控制在：一区110℃、二区120℃、三区130℃、四区135℃、五区135℃、六区130℃、七区130℃，通过双螺杆反应挤出机的剪切作用对物料进行有效的混合后挤出造粒，即得到母粒；
4)挤出流延成型：先将母粒置于挤出流延机料筒中，各区温度控制在：一区110℃、二区120℃、三区130℃、四区130℃、五区135℃、六区130℃、七区130℃，螺杆转速60rpm，且挤出流延机的牵引辊温度控制在20℃，牵引速率为15m/min，再经由风环冷却、卷取后，以得到可降解的木质素基复合农用地膜，所得薄膜拉伸强度24.33MPa，断裂伸长率653.23％，直角撕裂强度165.28kN/m。
实施例14
1)原料的预处理：按重量分数，将原料PBST80份、环氧化改性木质素20份置于鼓风干燥箱内，在50～70℃下干燥除水；
2)原料预混合：将环氧化改性木质素20份、PBST 80份、开口剂芥酸酰胺1份、增塑剂乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)1份，分散剂硬脂酸1份，一同加入高速混合机内在2000r/min的转速下进行混合操作20min，得到预混料；
3)挤出造粒处理：将预混料加入双螺杆反应挤出机中，螺杆反应挤出机为同向双螺杆挤出机，螺杆长径比为25:l，螺杆转速50rpm，各区温度控制在：一区110℃、二区120℃、三区130℃、四区130℃、五区130℃、六区120℃、七区110℃，通过双螺杆反应挤出机的剪切作用对物料进行有效的混合后挤出造粒，即得到母粒；
4)挤出流延成型：先将母粒置于挤出流延机料筒中，各区温度控制在：一区110℃、二区120℃、三区130℃、四区130℃、五区130℃、六区120℃、七区110℃，螺杆转速60rpm，且挤出流延机的牵引辊温度控制在25℃，牵引速率为20m/min，再经由风环冷却、卷取后，以得到可降解的木质素基复合农用地膜，所得薄膜拉伸强度26.21MPa，断裂伸长率785.28％，直角撕裂强度184.83kN/m。
实施例15
1)原料的预处理：按重量分数，将原料PBST 60份、PBS 20份、环氧化改性木质素20份置于鼓风干燥箱内，在50～70℃下干燥除水；
2)原料预混合：将环氧化改性木质素20份、PBST 60份、PBS20份，开口剂芥酸酰胺1份、增塑剂乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)1份，分散剂硬脂酸1份，一同加入高速混合机内在2000r/min的转速下进行混合操作20min，得到预混料；
3)挤出造粒处理：将预混料加入双螺杆反应挤出机中，螺杆反应挤出机为同向双螺杆挤出机，螺杆长径比为25:l，螺杆转速50rpm，各区温度控制在：一区110℃、二区120℃、三区130℃、四区135℃、五区135℃、六区130℃、七区130℃，通过双螺杆反应挤出机的剪切作用对物料进行有效的混合后挤出造粒，即得到母粒；
4)挤出流延成型：先将母粒置于挤出流延机料筒中，各区温度控制在：一区110℃、二区120℃、三区130℃、四区130℃、五区135℃、六区130℃、七区130℃，螺杆转速60rpm，且挤出流延机的牵引辊温度控制在25℃，牵引速率为15m/min，再经由风环冷却、卷取后，以得到可降解的木质素基复合农用地膜，所得薄膜拉伸强度28.43MPa，断裂伸长率713.53％，直角撕裂强度168.27kN/m。
实施例16
1)原料的预处理：按重量分数将原料PBST 60份、PLA 20份、环氧化改性木质素20份置于鼓风干燥箱内，在50～70℃下干燥除水；
2)原料预混合：将环氧化改性木质素20份、PBST 60份、PLA20份，开口剂芥酸酰胺1份、增塑剂乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)1份，分散剂硬脂酸1份，一同加入高速混合机内在2000r/min的转速下，进行混合操作20min，得到预混料；
3)挤出造粒处理：将预混料加入双螺杆反应挤出机中，螺杆反应挤出机为同向双螺杆挤出机，螺杆长径比为25:l，螺杆转速50rpm，各区温度控制在：一区110℃、二区120℃、三区130℃、四区150℃、五区170℃、六区165℃、七区160℃，通过双螺杆反应挤出机的剪切作用对物料进行有效的混合后挤出造粒，即得到母粒；
4)挤出流延成型：先将母粒置于挤出流延机料筒中，各区温度控制在：一区110℃、二区120℃、三区130℃、四区150℃、五区170℃、六区165℃、七区160℃，螺杆转速60rpm，且挤出流延机的牵引辊温度控制在25℃，牵引速率为15m/min，再经由风环冷却、卷取后，以得到可降解的木质素基复合农用地膜，所得薄膜拉伸强度31.08MPa，断裂伸长率652.59％，直角撕裂强度176.67kN/m。
实施例17
埋土实验是将可降解塑料薄膜埋入一定深度的土壤中并定期观察塑料薄膜降解情况的一种方法。由于土壤中含有大量的微生物和酶所以埋土实验体现了可降解塑料薄膜的生物降解性能。
按照标准GB/T20197-2006分别测试本发明实施例1～4的7天、15天、30天、60天以及180天的降解率，其结果如表1所示。
将可降解的木质素基复合农用地膜(150mm×150mm×0.025mm)埋于中偏碱性土壤下(深约10cm)，观察不同的降解时间(7,15,30,60及180天)后，质量损失率定义为降解率，计算公式如下所示：
Figure BDA0003133405320000121
其中：ΔM为质量损失率，M0和Mt分别为薄膜土埋前后质量。
表1木质素基复合农用地膜土壤降解的质量损失
Figure BDA0003133405320000122

Claims (6)

1.一种可降解的木质素基复合农用地膜，其特征在于，所述的木质素基复合农用地膜由按重量份计的以下组分混合流延成膜：
脂肪族聚酯树脂60~95份；
改性木质素或木质素1~40份；
偶联剂0.1~1份；
开口剂0.1~1份；
增塑剂1~5份；
分散剂1~3份；
其中：所述改性木质素为马来酸酐改性木质素或环氧化改性木质素中的一种；
所述改性木质素由以下方式得到：
马来酸酐改性木质素：取木质素溶解于1~2mol/L的氢氧化钠溶液中，待木质素完全溶解后，按照木质素:马来酸酐=1:1~2的质量比加入马来酸酐，于40~70℃油浴锅内反应4~8h，反应结束后滴加1~2mol/L酸调节pH为1~2析出产物，离心沉淀，水洗数次后冷冻干燥即可；
所述酸为盐酸或者硫酸；
环氧化改性木质素：取木质素溶解于1~2 mol/L氢氧化钠溶液，待木质素完全溶解后，按照木质素:环氧氯丙烷1~2:1的质量比加环氧氯丙烷，于40~70℃油浴锅内反应4~8 h，产生泥状物，反应结束后离心沉淀，水洗数次后冷冻干燥即可；
所述冷冻干燥：在-40~65℃冷冻干燥16~48h；
所述脂肪族聚酯树脂为聚己内酯、聚（丁二酸丁二醇酯-co-对苯二甲酸丁二醇酯、聚羟基脂肪酸酯、聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯及聚乳酸中的一种或者两种组合。
2.根据权利要求1所述的可降解的木质素基复合农用地膜，其特征在于，所述开口剂为芥酸酰胺、油酸酰胺和二氧化硅中的一种或者数种组合。
3.根据权利要求1所述的可降解的木质素基复合农用地膜，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550、KH560、KH570及KH590中一种或者数种组合。
4.根据权利要求1所述的可降解的木质素基复合农用地膜，其特征在于，所述增塑剂为环氧大豆油、乙酰柠檬酸三丁酯、柠檬酸三乙酯及邻苯二甲酸二辛酯中一种或者数种组合。
5.根据权利要求1所述的可降解的木质素基复合农用地膜，其特征在于，所述分散剂为硬脂酸、油酸及钛酸酯中一种或数种组合。
6.一种权利要求1-5任一项所述可降解的木质素基复合农用地膜的制备方法，其特征在于，该方法制备可降解的木质素基复合农用地膜按重量份计，包括以下具体步骤：
步骤1：原料预处理：将脂肪族聚酯树脂60~95份、改性木质素或木质素1~40份置于鼓风干燥箱中，在温度50~70℃下干燥除水；
步骤2：原料预混合：将步骤1干燥后的脂肪族聚酯树脂60~95份、改性木质素或木质素1~40以及偶联剂0.1~1份、开口剂0.1~1份、增塑剂1~5份、分散剂1~3份，一同加入高速混合机内在1000~2000r/min的转速下，进行混合操作15~25 min，得到预混料；
步骤3：挤出造粒：将预混料加入双螺杆反应挤出机中，双螺杆反应挤出机为同向，螺杆长径比为25~35:l，螺杆转速50~20rpm，各区温度控制在：一区100~130℃、二区100~140℃ 、三区100~150℃、四区110~170℃、五区110~170℃、六区110~140℃、七区100~150℃，通过双螺杆反应挤出机的剪切作用对物料进行有效的混合后挤出造粒，即得到母粒；
步骤4：挤出流延成型：先将母粒置于挤出流延机料筒中，各区温度控制在：一区100~130℃、二区100~140℃ 、三区100~150℃、四区110~170℃、五区110~170℃、六区110~140℃、七区100~150℃，螺杆转速50~100rpm，且挤出流延机的牵引辊温度控制在20~60℃，牵引速率为10~20 m/min，再经风环冷却、卷取后，制得所述可降解的木质素基复合农用地膜。
CN202110712327.1A 2021-06-25 2021-06-25 一种可降解的木质素基复合农用地膜及制备方法 Pending CN113278265A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110712327.1A CN113278265A (zh) 2021-06-25 2021-06-25 一种可降解的木质素基复合农用地膜及制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110712327.1A CN113278265A (zh) 2021-06-25 2021-06-25 一种可降解的木质素基复合农用地膜及制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113278265A true CN113278265A (zh) 2021-08-20

Family

ID=77285649

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110712327.1A Pending CN113278265A (zh) 2021-06-25 2021-06-25 一种可降解的木质素基复合农用地膜及制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113278265A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114456417A (zh) * 2022-01-17 2022-05-10 华南理工大学 一种绿色电子设备生物塑料基底材料的制备及应用
CN114479397A (zh) * 2022-03-16 2022-05-13 江苏科溪蔓生物科技有限公司 一种酒糟基全降解膜、其制备方法及应用
CN114921073A (zh) * 2022-05-25 2022-08-19 上海大觉包装制品有限公司 一种可降解农用地膜及其制备方法
CN115197547A (zh) * 2022-06-24 2022-10-18 杭实科技发展(杭州)有限公司 水稻专用减药控草生物降解农用地膜
CN116102854A (zh) * 2022-12-13 2023-05-12 湖北宜化降解新材料有限公司 一种高木质素含量聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯的制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111471285A (zh) * 2020-05-19 2020-07-31 南京工业大学 一种环氧化木质素改性的生物降解薄膜及其制备方法
CN112280263A (zh) * 2020-10-26 2021-01-29 怀化学院 一种木质素基可生物降解高分子复合材料薄膜及其制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111471285A (zh) * 2020-05-19 2020-07-31 南京工业大学 一种环氧化木质素改性的生物降解薄膜及其制备方法
CN112280263A (zh) * 2020-10-26 2021-01-29 怀化学院 一种木质素基可生物降解高分子复合材料薄膜及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
穆玉春: ""木质素/聚乳酸复合材料的制备与性能研究"", 《西安交通大学硕士学位论文》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114456417A (zh) * 2022-01-17 2022-05-10 华南理工大学 一种绿色电子设备生物塑料基底材料的制备及应用
CN114456417B (zh) * 2022-01-17 2022-12-02 华南理工大学 一种绿色电子设备生物塑料基底材料的制备及应用
CN114479397A (zh) * 2022-03-16 2022-05-13 江苏科溪蔓生物科技有限公司 一种酒糟基全降解膜、其制备方法及应用
CN114921073A (zh) * 2022-05-25 2022-08-19 上海大觉包装制品有限公司 一种可降解农用地膜及其制备方法
CN114921073B (zh) * 2022-05-25 2024-03-26 上海大觉包装制品有限公司 一种可降解农用地膜及其制备方法
CN115197547A (zh) * 2022-06-24 2022-10-18 杭实科技发展(杭州)有限公司 水稻专用减药控草生物降解农用地膜
CN116102854A (zh) * 2022-12-13 2023-05-12 湖北宜化降解新材料有限公司 一种高木质素含量聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113278265A (zh) 一种可降解的木质素基复合农用地膜及制备方法
CN105623214B (zh) 一种增塑可生物降解聚酯薄膜及其制备方法
CN110358264B (zh) 一种生物基环保包装袋及其制备方法
CN106832807B (zh) 一种纤维素增强淀粉的可控全降解地膜及其制备方法
CN111548610B (zh) 一种可调控降解速率的生物降解复合材料及其制备与应用
CN103965596B (zh) 一种可生物降解聚乳酸基复合材料及应用
CN108929527B (zh) 一种兼具高延展性和高阻隔性能的pbat/改性淀粉全生物降解薄膜及其制备方法和应用
CN109627718B (zh) 一种全生物可降解组分增韧pla复合材料及其制备方法
CN111205604B (zh) 超薄高强高韧生物降解地膜材料及薄膜和制备方法及应用
CN111471285B (zh) 一种环氧化木质素改性的生物降解薄膜及其制备方法
CN104072957A (zh) 一种食品级可生物降解聚乳酸基复合材料及其应用
CN103992518B (zh) 一种可生物降解的包装材料
CN113956640B (zh) 一种生物降解pla薄膜及其制备方法
CN101824229A (zh) 热塑性植物纤维/聚乳酸共混材料及其制备方法
CN111808334B (zh) 具有高降解性的无纺布用生物质基复合材料的加工工艺
CN114213817B (zh) 一种PBAT/PLA/CaCO3全生物降解复合材料的制备方法
CN113234304A (zh) 一种生物可降解薄膜材料及薄膜的制备方法
CN114133712A (zh) 一种可生物全降解的农用地膜
CN116731489A (zh) 一种降解型抗菌复合保鲜膜及其制备方法
CN111825960A (zh) 一种可生物降解农膜及其制备方法和应用
CN113956624A (zh) 一种生物质全降解保水增肥农业地膜的制备方法
CN104530662A (zh) 一种降解塑料专用料及其制备方法
CN108219407A (zh) 一种聚-3-羟基丁酸酯复合材料及其制备方法
CN114634690A (zh) 一种利用pla生产降解生物塑料母粒及其制备方法
CN113652008A (zh) 一种可降解淀粉塑料组合物及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination