[发明专利]一种环境全降解薄膜材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及地膜技术领域，具体涉及一种环境全降解薄膜材料及其制备方法。

背景技术

近年来，塑料地膜作为一种现代农业技术对农作物增产、农民增收的手段而广泛使用，其在促进农业生产的发展方面发挥着举足轻重的作用；然而，塑料地膜的不可降解性不仅带来了严峻的“白色污染”问题，而且使得土壤板结、通透性变差以及地力下降。为此，近20年来，国内外开展了广泛的研究，试图寻找一种可替代塑料地膜的环保型可降解地膜，主要有：淀粉添加型可降解农用地膜、光降解农用地膜以及植物纤维地膜等。目前开发的淀粉添加型可降解农用地膜中，淀粉的含量只有20％左右，在微生物作用下至多是其中的淀粉分解，而残留的聚烯烃膜仍以一种多孔结构形态存在；光降解农用地膜情况相似。这两种地膜因采用的主要原料仍为塑料和化纤，均不能完全消除农田中的“白色污染”问题。

此外，目前市售的地膜中，以单层地膜为主，地膜不同部位的降解速度不一，总是部分地膜已经达到了降解终点，地膜变脆；而另一些部分的地膜基本无变化，未发生任何降解；从而导致农田中残留有大量的地膜碎片，这些地膜碎片不易被土壤微生物降解，且长期存留于农田造成土壤结构破坏、耕地质量下降等严重的负面影响；此外，大量残膜的存在造成农事操作受阻，从而给下一季农作物耕作带来不利的影响，严重阻碍了农业方面生产力的发展。

近年来，虽然人们已经对可降解地膜进行了广泛研究，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，本发明旨在提供一种环境全降解薄膜材料及其制备方法。本发明提供的环境全降解薄膜材料，采用双层结构，各层由不同降解特性的材料制成且各层的降解速率不同，最终使制备得到的地膜在实际使用过程中，各部分能够同时达到降解终点，从而消除了传统市售地膜在应用过程中各部分降解速率不同的缺陷，进而显著改善了降解地膜的实用性。此外，本发明提供的地膜能够大大减少残膜对机械的缠绕，从而降低了残膜对下季作物的影响并节省了人力成本，进而显著促进了农业方面生产力的发展。

为此，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种全降解薄膜材料，薄膜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0.01-0.1重量份、热稳定剂0.10-0.40重量份、光稳定剂0.10-0.30重量份、抗氧剂0.05-0.20重量份、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：降解剂0.05-0.20重量份、低密度聚乙烯5-10重量份和线性低密度聚乙烯9.9-94.05重量份。

具体地，本发明提供的全降解薄膜材为双层膜复合型环境全降解薄膜材料，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。

在本发明的进一步实施方式中，降解剂包括二氧化钛、氧化铁、氧化锰、正辛基二茂铁、辛酰基二茂铁、硬脂酸铁、硬脂酸锰、硬脂酸钴、硬脂酸铜、硬脂酸铈、硬脂酸镧、硬脂酸镨、二甲基二硫代氨基甲酸铁和二乙基二硫代氨基甲酸铈中的一种或几种。