[发明专利]一种旱作农业区增强型生态降解地膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及地膜技术领域，具体涉及一种旱作农业区增强型生态降解地膜及其制备方法。

背景技术

农用地膜覆盖的增温、保墒、防霜冻等功能，极大地促进了农业产量和效益的提高，带动了农业生产方式的转变和农业生产力的飞跃方面。据统计，地膜覆盖技术的推广应用，使全世界农作物适种地区在南、北半球分别向南、北推移了2°-4°的地理纬度，向高山地区推移了500-1000m海拔高度，作物普遍增产30％-50％，增值40％-60％。塑料地膜的大量使用带来了农业生产上的“白色革命”。采用人工合成高分子PE材料制备而成的地膜应用最为广泛的，但其在自然条件下很难降解；且地膜应用30多年来，由于人们环保意识的滞后以及有效残膜回收措施的缺乏，目前我国长期覆膜的农田土壤，平均每亩地膜残留量高达5-15公斤。大量残留的地膜碎片不易被土壤微生物降解，且长期存留于农田导致土壤结构破坏、耕地质量严重下降；此外，大量残膜的存在造成农事操作受阻，给下一季农作物耕作带来不利影响，严重阻碍了农业方面生产力的发展。生物降解地膜的出现为解决农用地膜污染提供了一个有效途径。

淀粉作为自然界丰富的可再生资源，来源广泛、价格低廉、无毒无害且可完全生物降解，其制品在使用中具有优异的环保性能，废弃后能迅速降解，从而源于自然并回归自然。然而较差的力学性能与防水性能限制了其应用，淀粉分子内与分子间存在着大量的氢键，因而热塑性差，难以加工成型，制备得到的产品存在力学强度低、耐水性差和湿强度低等缺点。

近年来，虽然人们已经对将淀粉应用于可降解材料进行了研究，但上述问题仍未得到有效解决。基于此，研究开发一种新型的可降解地膜尤为重要，其将显著减小农业耕种的生产成本，进而促进农业生产力的发展。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种旱作农业区增强型生态降解地膜及其制备方法。本发明提供的旱作区生物全降解材料，充分结合了聚乙烯材料和淀粉的优点，其采用双层结构，不仅具有优异的机械性能和防水性能，而且易于降解，其在实际使用过程中，各部分能够同时达到降解终点，从而消除了传统市售降解地膜在应用过程中各部分降解速率不一的缺陷。此外，本发明提供的地膜在实际使用过程中能够同时达到降解终点，从而大大减少了残膜对机械的缠绕，降低了残膜对下一季作物的影响并节省了人力成本，进而显著促进了农业生产力的发展。

为此，本发明提供如下技术方案：

第一方面，一种全降解材料，全降解材料采用双层膜结构，包括第一层膜和第二层膜，且第一层膜的降解时间大于第二层膜的降解时间；其中，第一层膜的原料组分按重量份计，包括：降解剂0.01-0.10重量份、热稳定剂0.20-0.40重量份、光稳定剂0.10-0.30重量份、抗氧剂0.05-0.20重量份、线性低密度聚乙烯5-10重量份和线性低密度聚乙烯89-94.64重量份；第二层膜的原料组分按重量份计，包括：淀粉15-45重量份、纳米二氧化硅1-5重量份、硅烷偶联剂2-5重量份、聚乙烯醇10-30重量份、降解剂0.01-0.10重量份、线性低密度聚乙烯3-5重量份以及线性低密度聚乙烯9.9-68.99重量份。

具体地，本发明提供的全降解材料为双层膜旱作区生物全降解材料，其在用作地膜时，实际使用过程中，第一层膜为地膜表层膜，即与空气接触的层，第二层膜为地膜底层膜，即与土壤接触的层。第一层膜的降解时间大于第二层膜的降解时间，是指在降解性能测试中，如光氧化降解实验、热氧化降解实验或其他降解实验中，达到同样降解情况时，第一层膜的降解时间大于第二层膜的降解时间。低密度聚乙烯俗称高压聚乙烯，即在100-300MPa的高压下，过氧化物催化自由基聚合生成，其密度约为0.910-0.925g/cm³，熔点约为130℃-145℃，具有密度低及材质软等优点。线型低密度聚乙烯是指乙烯与少量高级-烯烃在催化剂存在下聚合而成之共聚物，密度约为0.918～0.935g/cm³，具有较高的软化温度和熔融温度，且具有强度大、韧性好、延展能力高等优点。