一种条带式相间拼接农用地膜及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种条带式相间拼接农用地膜及其制备工艺。
【背景技术】
[0002]塑料薄膜地面覆盖具有“增温、保墒、防草、活土、压碱”五大功能，农用地膜的应用面积和范围逐年增加。由于聚乙烯膜具有优良的透明性、疏水性、抗老化、加工等性能，是应用最为广泛的地膜材料，但普通聚乙烯地膜在土壤中降解需170年以上，大量的地膜累积对环境、作物生长/发育、土壤结构/质地、机械作业进度和质量等方面均造成极大的不利影响，目前我国覆膜农田的地膜残留污染严重，残膜污染治理势在必行。
[0003]农业生产中，为使地膜在土壤表面形成一个牢固的密闭空间，地膜两侧约5-15cm宽度的膜被斜埋入土壤中，同时在种植穴(行)及膜上每间隔一定距离覆盖一定厚度的土壤以固定地膜，一段时间后，地膜与潮湿土壤黏粘、缠裹，这部分地膜成为机械化或人工回收的最大障碍，超薄地膜表现尤其严重。为了使聚乙烯地膜能充分回收，当前中国政府拟将地膜国家标准厚度从0.008mm提高到0.0lmm或以上，然而加厚膜一旦残留，后果则更严重。
[0004]生物降解膜是治理残膜污染的有效途径之一，其能在较短时期内被土壤中的微生物最终降解为CO2和水，但目前，生物降解膜在农业领域大面积应用尚存在价格高、单位面积用量大、降解性能不稳定等弊端，本案仅在埋土及覆土部位局部采用生物降解膜，成本增加不大。
[0005]为了回收地膜，公开号为CN 102919087 A，名称为“便于回收的地膜”的专利，其在聚乙烯地膜中沿长度方向设有与覆盖的农作物种植行对应的开启缝，使用孔、撕裂线或撕裂痕对膜进行物理分离。公开号为CN 201821710 U，名称为“一种可回收复用的组合式地膜”的实用新型，通过联接装置将多段传统塑料薄膜及其边膜进行物理连接和装卸，其适用于小型地块，不便于机械化覆膜、揭膜操作，工作量大，可见两者均采用物理手段分离。
[0006]在公开号CN 1711829A中，解景勋公开了一种用于培育秧苗，在不可降解塑料膜的两侧连接有可降解塑料膜的膜，但其对膜的材料、种类及生产连接方式均未提及；宁堂原在公开号为CN 103651021 A、徐静在CN 103733925 A中分别公布了 “一种两侧可控全生物降解高效回收地膜”和“一种分条带异步可控全生物降解农用地膜”，两者所提及的可控全生物降解膜均基于下述特定配方:即脂肪族-芳香族聚酯共聚物、聚乳酸、淀粉基生物降解材料按一定比例混合而成，并添加光温降解母料和增容剂。但本案的生物降解材料中杜绝添加任何光温降解母料，反而要降低或抑制生物降解速度过快的问题。宁堂原在CN103651022 A提出一种中部可控降解农用地膜，其地表覆盖部分为可控降解地膜，两侧为聚乙烯膜，降解后可增加降水入渗和降温，其目的和思路与本案完全相反。
【发明内容】
[0007]本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供了一种便于回收、避免地膜残留的条带式相间拼接农用地膜； 本发明的另一目的是提供上述的条带式相间拼接农用地膜的制备工艺。
[0008]本发明的目的通过以下技术方案来具体实现:
一种条带式相间拼接农用地膜，其由生物降解膜条带和普通聚乙烯膜条带组成，两者交替并排，呈带式相间排列，经熔融共挤一次成型。
[0009]进一步的，膜的两侧均为生物降解膜条带；优选的，两侧生物降解膜条带宽度为5_20cm，进一步优选 8cm_10cm。
[0010]进一步的，膜中间为一条普通聚乙烯膜条带或多条普通聚乙烯膜和生物降解膜条带交替排列；优选的，膜中间的生物降解膜宽度为10-50cm，进一步优选20cm;
优选的，生物降解膜与聚乙稀膜的厚度完全一致，优选为0.006-0.020mm,最佳为
0.008mm 或 0.0lmnin
[0011]优选的，所述生物降解膜由聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚丁二酸/己二酸丁二醇酯共聚物(PBSA)、聚丁二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBST)、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)、聚己内酯(PCL)、聚乳酸(PLA)、聚羟基脂肪酸酯(PHAs)、聚羟基丁酸酯
PET、含氧化生物降解母料的PE、脂肪族-芳香族共聚酯(AAC)中的一种或几种聚合物混合rfn 。
[0012]或者优选的，所述生物降解膜为淀粉与聚合物的共混材料；优选的，具体为改性淀粉(TPS)、淀粉/乙烯和乙烯醇的共聚物(TPS/EV0H)、淀粉/乙烯-丙烯酸共聚物(TPS/EAA)、淀粉/聚乙烯醇(TPS/PVA)、淀粉/聚己内酯(TPS/PCL)、淀粉/聚乙烯(TPS/PE )塑料中的一种或几种混合。
[0013]或者优选的，所述生物降解膜为天然高分子共混物，即天然高分子材料与通用塑料或合成聚酯或生物塑料共混而成；优选的，所述高分子材料为淀粉、纤维素、半纤维素、果胶、甲壳素、蛋白质、木质素、多糖。具体为淀粉、纤维素、半纤维素、果胶、甲壳素、蛋白质、木质素、多糖天然等高分子材料与通用塑料(聚乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯、乙烯/丙烯酸共聚物)或合成聚酯(PBS、PBAT等)或生物塑料(PLA、PCL等)中的一种或几种共混物。
[0014]优选的，所述的可生物降解膜材料的熔点、熔融指数和玻璃化温度须与所选用的聚乙烯料相近，需调整原料比例、添加相容剂和熔融指数调节剂及调整工艺参数。
[0015]上述的条带式相间拼接农用地膜的制备方法，设备选用多通道环形模头吹膜机或多通道平模头流延机，将普通聚乙烯膜条带的原料和生物降解膜条带的原料分别在两台挤出机中同时独立塑化，再熔融共挤出带式相间拼接农用地膜。
[0016]优选的，为避免出现熔接痕(线)或黏粘强度不够，必须满足两种熔融物料到达模唇前混合，同时可将熔接痕处的模唇间隙适当变小。本发明工艺在流道尾端至模唇之间，两种熔融物料进行接触面的融合。
[0017]优选的，所采用模头的通道数目，环形模头为4、8、12或16道，平模头为3、5、7或9道。
[0018]依据作物种植模式对生物降解膜和PE膜条带宽度的要求选择合适的模头通道数目，环形模头多通道数量可为4、8、12、16道，平模头可为3、5、7、9道，依次为全生物降解材料吹塑通道与聚乙烯吹塑通道，两者交替间隔，各通道的温度、螺杆挤出机转速等参数按照各组成材料的物理特性设置。具体参见附图1-4所述，为本发明产品在吹塑和流延两种生产方式下，聚乙烯基材料与生物降解材料在不同模头中以及在成品中的条带状分布示意图。其中:左侧附图中以黑色填充代表生物降解材料，白色代表聚乙烯基材料，两者之和代表通道数目；圆圈为吹膜机环形模头，横杠为流延挤出机平面模头。右侧附图为地膜成品示意图，膜两侧和中间的灰色条带为降解膜，白色为聚乙烯膜。图1设计适于绝大多数种植模式；图2设计适于一膜I行或2行作物模式；图3设计适于一膜2行或4行种植模式；图4设计适于一膜3行或6行种植模式。
[0019]所述地膜还含有常见的填料、增溶剂、增塑剂和其他助剂，所述填料为2_10%，增塑剂为0-10%，其它助剂为0-5%。相容剂包括P539EP6、马来酸酐、PE蜡、马来酸酐接枝聚乙烯或其它接枝聚烯烃，熔融指数调节剂采用紫润助剂5500或5505、合鑫助剂MY-369。
[0020]本发明机理:
本申请的地膜两侧及膜上埋土部分为生物降解膜，能够在土壤中缓慢分解；而宽行间采光部位仍为聚乙烯地膜(厚度0.008mm或以上)，透光增温保墒性能不受影响，两者通过共挤吹塑或共挤流延一次性成膜，保留了聚乙烯地膜原有的全部功能。条带式相间拼接膜兼具聚乙烯膜和生物降解膜的优势，即提高聚乙烯地膜的回收率和回收效率，降低残膜污染，又大大降低了降解膜的应用成本和风险。生长季后，聚乙烯膜与生物降解膜之间基本分离，残膜以简单的收卷式机械回收即可。
[0021]本发明有益效果:
本发明地膜产品埋土或被土覆盖部分为生物降解膜，能够在较短的时期内被土壤微生物所降解，与聚乙烯膜的粘接作用保持超过90天即可，所以对生物降解膜的降解速度要求不严格，对生物降解膜选用材料的限制少，且无需添加抗氧剂、抗老化剂，相比地表覆盖的全生物降解膜而言，大大降低了应用成本和风险。
[0022]本发明地膜使用一定时期后，生物降解膜逐渐被土壤微生物逐渐降解为0)2和H2O,对土壤无残留为害；地表裸露的聚乙烯膜部分，由于没有泥土挤压、覆盖，粘黏，且为条带状，很容易从农田中取出、回收再利用，所以对残膜回收机械的性能要求降低，采用常规的卷膜机即可回收，省却了较为棘手的地膜两侧铲土、挖膜和膜土分离作业，提高了地膜回收效率和回收率。
[0023]生物降解膜的宽度占地膜总宽度的比例最低仅二十五分之一(2X5cm/205cm)，所占比例可灵活调节，可见，生物降解膜对地膜总成本的增加值可控制在很低范围。普通聚乙烯吹膜机和流延机增加一台挤出机和双层模头后简单改装后即可生产，费用较低，生产工艺较为简单，容易被薄膜生产企业和农户所接受。
【附图说明】
[0024]图1为4通道环形模头或3通道平面模头示意图；
图2为8通道环形模头或5通道平面模头示意图；
图3为12通道环形模头或7