一种生物降解农用地膜及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于膜材料领域，尤其涉及一种生物降解农用地膜及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 农用地膜不仅能够提高土壤温度，保持土壤水分，维持土壤结构，而且能起到防虫 除草、提高农作物的产量的作用，是现代农业必不可少的关键材料，曾经被认为是农业白色 革命。自1978年以来，我国地膜的应用取得了长足的发展，2013年全国农用地膜覆盖面积已 达3.8亿亩，用量高达130万吨，为解决我国粮食自给与蔬菜供应做出了巨大贡献。据预测， 未来10年，我国地膜用量约以10%的数量增长，未来覆盖面积有望达到5亿亩，用量达到200 万吨。现在我国地膜材料以线性低密度聚乙烯为主，由于地膜一般厚度为4-8m，这种超薄地 膜回收十分困难，随着使用时间和用量的增长，滞留在土壤里的不可降解的地膜越来越多。 引起土壤板结、产量下降等一系列严重问题，白色革命变成了白色污染。目前农田中残留地 膜的治理已经到了刻不容缓的地步，如按照新疆农垦的数据许多长年使用地膜的土壤中残 余聚乙稀地膜的含量达到30-60kg/亩。
[0003] 为此，农业部提出了 "一控两减三基本"的农业可持续发展战略目标，要求实现农 业投入品包装物及废弃农膜有效回收处理，尽早解决农田"白色污染"问题，加快推进农业 清洁生产方式转变。生物降解地膜是在使用后能迅速在土壤环境中发生生物降解而自动消 失的新产品，被认为是一个最有可能解决农田"白色污染"的方案。
[0004] 聚碳酸亚丙酯是一种可生物降解的聚酯材料，具有良好的吹膜性能，是用于制造 生物降解地膜的理想材料。但现有的生物降解地膜材料存在着力学强度较低和保湿性能较 差的问题，使其在农用地膜领域的发展受到一定阻碍。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种生物降解农用地膜及其制备方法，本发明 提供的生物降解农用地膜具有良好的力学强度和保湿性能。
[0006] 本发明提供了一种生物降解农用地膜，由包括以下重量份组分的原料制成： 超高分子量聚碳酸亚丙酯 20~80份； 高分子量聚酯 15~75份;
[0007] 扩链剂 0,2~1.5份； 片层结构纳米填料 2~25份；
[0008] 所述超高分子量聚碳酸亚丙酯的数均分子量2 300kDa;
[0009] 所述高分子量聚酯包括聚（己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯）和/或二氧化 碳基聚(碳酸酯-醚)型聚氨酯;所述高分子量聚酯的数均分子量为80kDa~200kDa。
[0010] 优选的，所述片层结构纳米填料的径厚比2 50。
[0011]优选的，所述片层结构纳米填料包括纳米蒙脱土、纳米硅酸铝和纳米滑石粉中的 一种或多种。
[0012] 优选的，所述扩链剂包括环氧树脂类扩链剂、碳化二亚胺扩链剂和噁唑啉化合物 扩链剂中的一种或多种。
[0013] 优选的，所述原料还包括紫外吸收剂、自由基捕捉剂和开口剂中的一种或多种。
[0014] 优选的，所述紫外吸收剂的型号包括UV-0、UV-P、UV-571、UV-765、UV-53GPUV-234 中的一种或多种。
[0015] 优选的，所述自由基捕捉剂的型号包括UV-944、UV-622、UV-770和UV-2020中的一 种或多种。
[0016] 优选的，所述开口剂包括油酸酰胺、芥酸酰胺、硬脂酸和油酸中的一种或多种。
[0017] 优选的，以重量份数计，所述原料包括： 超高分子量聚碳酸亚丙酯 20~80份; 高分子量聚酯 15~75份；
[0018] 扩链剂 0.2~1.5份; 片层結构纳米填料 2~25份； 紫外吸收剂 0.3~3份；
[0019]自由基捕捉剂 0.2~2份； 开口剂 0.2~2份。
[0020] 本发明提供了一种生物降解农用地膜的制备方法，
[0021] 原料依次经过熔融共混、造粒和吹塑，得到生物降解农用地膜；
[0022]所述原料包括20~80重量份超高分子量聚碳酸亚丙酯、15~75重量份高分子量聚 酯、0.2~1.5重量份扩链剂和2~25重量份片层结构纳米填料；
[0023]所述超高分子量聚碳酸亚丙酯的数均分子量2 300kDa;所述高分子量聚酯包括聚 (己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯）和/或二氧化碳基聚（碳酸酯-醚）型聚氨酯；所述 高分子量聚酯的数均分子量为80kDa~200kDa。
[0024] 与现有技术相比，本发明提供了一种生物降解农用地膜及其制备方法。本发明提 供的生物降解农用地膜由包括以下重量份组分的原料制成:超高分子量聚碳酸亚丙酯20~ 80份;高分子量聚酯15~75份;扩链剂0.2~1.5份;片层结构纳米填料2~25份;所述超高分 子量聚碳酸亚丙酯的数均分子量2 300kDa;所述高分子量聚酯包括聚（己二酸丁二醇酯-对 苯二甲酸丁二醇酯)和/或二氧化碳基聚(碳酸酯-醚)型聚氨酯;所述高分子量聚酯的数均 分子量为80kDa~200kDa。本发明以超高分子量聚碳酸亚丙酯、高分子量聚酯、扩链剂和片 层结构纳米填料作为原料，通过各原料间的协同作用，提高了地膜的力学强度和保湿性能。 实验结果表明，本发明提供的生物降解农用地膜的拉伸强度2 18MPa，水蒸气透过量小于 130g/m2 .d〇
【具体实施方式】
[0025] 下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例 仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技 术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范 围。
[0026] 本发明提供了一种生物降解农用地膜，由包括以下重量份组分的原料制成：
[0027] 超高分子量聚碳酸亚丙酯 20~80份； 高分子量聚酯 15~75份；
[0028] 扩链剂 0.2~1.5份； 片层结构纳米填料 2~25份；
[0029]所述超高分子量聚碳酸亚丙酯的数均分子量2 300kDa;
[0030] 所述高分子量聚酯包括聚（己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯）和/或二氧化 碳基聚(碳酸酯-醚)型聚氨酯;所述高分子量聚酯的数均分子量为80kDa~200kDa。
[0031] 本发明提供的生物降解农用地膜由原料制成，所述原料包括超高分子量聚碳酸亚 丙酯、高分子量聚酯、扩链剂和片层结构纳米填料。其中，所述超高分子量聚碳酸亚丙酯英 文全称为Poly propylene carbonate，英文缩写为PPC，是本发明提供的地膜的基材，其与 地膜中的其他组分协同作用可以明显提高地膜的力学强度和保湿性能。在本发明中，所述 超高分子量聚碳酸亚丙酯的结构如式(I)所示：
[0032]
[0033] 式（I)中，x20.94，n 为聚合度。
[0034]在本发明中，所述超高分子量聚碳酸亚丙酯的数均分子量2 300kDa;在本发明提 供的一个实施例中，所述超高分子量聚碳酸亚丙酯的数均分子量为300kDa~500kDa;在本 发明提供的另一个实施例中，所述超高分子量聚碳酸亚丙酯的数均分子量为320kDa~ 430kDa;在本发明提供的其他实施例中，所述超高分子量聚碳酸亚丙酯的数均分子量为 320kDa、390kDa或430kDa。在本发明提供的一个实施例中，所述超高分子量聚碳酸亚丙酯的 重均分子量2 800kDa;在本发明提供的另一个实施例中，所述超高分子量聚碳酸亚丙酯的 重均分子量为800kDa~1200kDa;在本发明提供的其他实施例中，所述超高分子量聚碳酸亚 丙酯的重均分子量为950kDa~1160kDa;在本发明提供的其他实施例中，所述超高分子量聚 碳酸亚丙酯的重均分子量为950kDa、1100kDa或1160kDa。在本发明中，所述超高分子量聚碳 酸亚丙酯在所述原料中的含量为20~80重量份;在本发明提供的一个实施例中，所述超高 分子量聚碳酸亚丙酯在所述原料中的含量为20~78重量份;在本发明提供的另一个实施例 中，所述超高分子量聚碳酸亚丙酯在所述原料中的含量为20~50重量份;在本发明提供的 其他实施例中，所述超高分子量聚碳酸亚丙酯在所述原料中的含量为30~60重量份;在本 发明提供的其他实施例中，所述超高分子量聚碳酸亚丙酯在所述原料中的含量为20重量 份、25重量份、30重量份、40重量份或50重量份。
[0035]在本发明中，所述高分子量聚酯包括聚（己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯） 和/或二氧化碳基聚(碳酸酯-醚)型聚氨酯，所述高分子量聚酯是本发明提供的地膜的主要 组成部分，其与地膜中的其他组分协同作用可以明显提高地膜的力学强度和保湿性能。在 本发明中，所述聚（己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯）的英文名称：Poly (butyleneadipate-co-terephthalate)，缩写简称为PBAT。本发明对所述聚（己二酸丁二醇 酯-对苯二甲酸丁二醇酯）和二氧化碳基聚(碳酸酯-醚)型聚氨酯的来源