[发明专利]一种自增强性聚乙烯醇/改性淀粉生物降解地膜的制备方法

说明书

本发明提供一种自增强性聚乙烯醇/改性淀粉生物降解地膜的制备方法。采用高压匀浆器，在有机硅聚脲、增塑剂及交联剂的存在下，对淀粉进行改性，制得交联淀粉，再与聚乙烯醇、丙三醇一起制得混合液，经流延干燥得到高强度农用地膜。该方法通过高压匀浆器的高效均质混合同时达到调节改性淀粉交联度和无序化处理的目的，可避免淀粉交联改性中的凝胶、结团等糊化问题，同时将有机硅聚脲预埋在淀粉交联结构中，有机硅聚脲在薄膜出现缺陷时具有自修复功能，使得薄膜拉伸强度、撕裂强度等力学性能获得大幅度提高，并且生产速度快，成本低，可推广。

技术领域

本发明涉及农用地膜制备领域，具体涉及高压匀浆机改性淀粉及流延成膜，特别是涉及一种自增强性聚乙烯醇/改性淀粉生物降解地膜的制备方法。

背景技术

农用地膜是继种子、化肥、农药之后的农业重要生产资料，它的应用为农业生产带来了一场革命，其不仅能够提高地温、保水、保土、保肥、提高肥效，而且还有灭草、防病虫、防旱抗涝、抑盐保苗、改进近地面光热条件，使产品卫生清洁等多项功能，主要包括棚膜和地膜、饲草用膜、遮阳网、防虫网等现代农用覆盖材料。对农业增效、农民增收作出了重要贡献，因此发展迅速而前景广阔。

在农用地膜在农业上广泛应用而蓬勃发展的同时，由于一般地膜是人工合成塑料，属于生物难降解材料，出现了严重的环境问题，另外，随着石油资源的日益缺乏，寻找新的环境友好型塑料原料已是迫在眉睫。目前新型可降解塑料薄膜中，淀粉基塑料因原料丰富、成本低廉，成为国内外研发最多的一类生物降解塑料地膜。

淀粉基塑料地膜除了成本低外，其潜在优势在于淀粉在各种环境中都具备完全的生物降解能力；塑料中的淀粉分子降解或灰化后，形成二氧化碳气体，不会对土壤或空气产生毒害；采取适当工艺可使淀粉塑料具有适用的的机械性能；淀粉是可再生资源，取之不绝，开发淀粉资源的利用有利于农村经济的发展。

目前淀粉基塑料地膜的传统工艺为填充型，另外淀粉分子含有大量活性羟基，易形成分子内和分子间氢键，其邻近分子间往往以氢键相互作用形成微晶结构的完整颗粒，这种构成造成淀粉大分子分解温度低于熔融温度，从而出现难溶、难熔现象，致使出现塑性差和不易熔融加工的缺陷，因此新型的加工工艺和针对淀粉改性的研究非常重要，如物理改性、酶法改性和化学改性。其中聚乙烯醇与淀粉相似，同时均可以降解并容易在溶液下共混均匀，作为改性淀粉塑料的重要手段，主要采用化学水热改性、一步微波改性法等。

中国发明专利申请号201710401357.4公开了改性淀粉-PVA基复合农用地膜及制备方法，此发明以改性淀粉、PVA为主题原料，加入适量蜂胶粉、壳聚糖，具有优异的抑臭和抗菌性能，具有良好的承重性和阻透性能，还大大提高了农用地膜的强度和韧性。

中国发明专利申请号201610601014.8公开了一种透光性能好的改性淀粉可降解地膜，由以下原料制备制成：干基玉米淀粉、乙醇、一氯乙酸、二氧化硅、环氧氯丙烷、紫外线吸收剂、超细碳酸钙、聚氧乙烯蜡、造纸废液、硅烷偶联剂、抗氧剂、阿拉伯胶、二甲基甲酰胺、85%乙醇溶液、去离子水。

中国发明专利申请号201610470629.1公开了一种农用地膜及其制备方法，该发明的农用地膜由中层的框网状的PBS共聚物膜层和可以完全降解的上下两层的改性淀粉-聚乙烯醇膜层组成，使用经纳米二氧化硅和聚乙烯醇改性的淀粉材料作为基材，强度、韧性和防水性能得到提高，使用降解时间较长的塑料材质作为框架复合上容易降解的淀粉基材的膜层，分散性良好，成品膜的纵横向拉力也得到加强，同时，也可以根据实际需要可以利用框架将未完全降解的地膜进行整体大部分进行移动。

中国发明专利申请号201510293106.X公开了一种聚乙烯醇/玉米淀粉复合的全降解塑料薄膜及其制作方法，此发明采用聚乙烯醇和玉米淀粉为成膜物质，通过物理化学方法对纳米二氧化硅和玉米淀粉进行改性同时配合其他有效成分相互配合，使得玉米淀粉和聚乙烯醇分子中羟基会优先和适量纳米二氧化硅表面羟基结合形成氢键，从而增加玉米淀粉和聚乙烯醇的相容程度，封闭玉米淀粉和聚乙烯醇中的部分羟基。