[发明专利]高阻隔全生物降解地膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高阻隔全生物降解地膜及其制备方法，所述地膜各组分按质量份数计的配比是：聚乙交酯15～40份、聚碳酸亚丙酯60～85份、马来酸酐0.6～0.85份、邻苯二甲酸酐0.4～0.8份、增塑剂0.75～0.2份、相容剂0.25～5份、抗氧剂1010 0.1份、抗氧剂168 0.2份、UV328 0.2份、白油0.2份。本发明提供的高阻隔全生物降解地膜的力学强度超过传统聚乙烯地膜力学强度的2倍，水蒸气透过量和氧气透过量显著低于其他全生物降解地膜，且能够完全生物降解，对于解决我国农田“白色污染”、提高农业耕作效率具有十分重要的意义。

技术领域

本发明属于农用地膜技术领域，涉及一种生物降解地膜，更具体的说是涉及一种高阻隔全生物降解地膜及其制备方法。

背景技术

农用地膜自上世纪80年代末开始被我国使用，其良好的保温保水保肥功效给我国农业带来了明显的增产增收。然而由于传统地膜由石油基树脂PE吹塑制得，其可残存于自然界中长达上百年而不会降解，因此经过长达30余年的大量使用，当年的“白色革命”已演变为如今的“白色灾难”。据统计，我国地膜使用区平均地膜残留量可达100公斤/公顷，最高可达597公斤/公顷，这相当于在土壤中残留了10层地膜！如此大的地膜残留不仅给我国造成了严重的土地污染，还使农作物出现明显的减产减收。

目前解决残膜污染问题主要有回收利用和推广降解地膜两个主要方向。而回收利用存在着残膜回收率低、二次加工污染严重和人工捡拾成本过高等缺点，因此从长远的发展来看，推广使用全生物降解地膜被认为是解决残膜污染问题最为根本和有效的方式。申请公布号为CN103435981A的发明专利以聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)和淀粉为主基材，成功制备出淀粉含量高达30％的全生物降解地膜；申请公布号为CN103665789A的发明专利制备出改性PBSA全生物降解地膜，该地膜拉伸强度最高可达23.5MPa，断裂伸长率达到660％以上；申请公布号为CN106084700A的发明专利选用PBAT、PHA和聚乳酸(PLA)为基体树脂，并加入20重量份以上的矿物填充，制备出一种低成本可控全生物降解地膜。

保温、保水、保熵是地膜的主要功能，这就要求地膜材料要具有良好的阻隔性，而现有的全生物降解地膜的阻隔性远不及传统PE地膜，这也是导致目前的全生物降解地膜难以满足实际使用的一个重要原因。在所有的全生物降解材料中，聚乙交酯(PGA)具有最佳的气体阻隔性，且力学强度较大，拉伸强度超过100MPa，但其存在着脆性严重的缺点；另一种全生物降解材料聚碳酸亚丙酯(PPC)同样具有良好的阻湿阻气性能，且其韧性优良，断裂伸长率可达1000％以上。因此将PGA和PPC高效融合有望制备出力学性能优良的高阻隔全生物降解地膜。

但PGA/PPC复合材料的制备存在着以下三个方面的技术难点：1.PGA熔点高达225℃，而PPC的分解温度仅为218℃；2.PGA和PPC由于端羟基的存在极易在熔融共混时发生降解，尤其是PPC，即使在较低温度下其端羟基也易发生“回咬”，形成环状碳酸酯，迅速发生解拉链式降解；3.PGA和PPC的相容性不佳，直接将PGA和PPC简单共混难以制备出力学性能优良的合金材料。因此，高性能PGA/PPC全生物降解地膜的成功制备必须突破解决以上三个方面的技术障碍。

发明内容

解决的技术问题：

针对现有全生物降解地膜在保温、保水、保熵方面难以满足使用要求，本发明提供了一种高阻隔全生物降解地膜及其制备方法。本发明以多元复合改性技术为基础，通过增塑改性以降低PGA的熔融温度，采用封端改性技术抑制PGA和PPC在熔融共混时降解行为，选用反应性助剂突破解决了PGA/PPC的界面相容性难题，通过三步成型技术制备出高阻隔全生物降解地膜专用料。

技术方案：

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案。