[发明专利]一种全降解地膜及其制备方法

说明书

本发明属于地面覆盖薄膜技术领域，更具体的涉及一种全降解地膜及其制备方法。本发明首次以PBAT为基体材料，利用PHB改善阻隔性能，采用乙烯‑丙烯酸甲酯共聚物、含有环氧官能团的丙烯酸与苯乙烯共聚物或环氧官能团封端的超支化聚合物作为增韧相容剂提高PHB/PBAT的相容性，采用纳米碳化硅、纳米羟基磷灰石或纳米氧化石墨烯作为增强剂。本发明制备出的厚度为5‑30微米的降解地膜阻隔性大大增强，水蒸气透过量100‑200g/m².24hr，阻隔性接近PE膜；拉伸强度为30‑50MPa，断裂伸长率为600‑700％，综合性能优异，可完全替代传统PE地膜。

技术领域

本发明属于地面覆盖薄膜技术领域，更具体的涉及一种全降解地膜及其制备方法。

背景技术

农用地面覆盖薄膜(简称地膜)可以在低温环境下提高农作物的存活率，并且对农作物的生长起到催熟、增产的作用，因此被广泛应用；现有技术通常使用聚乙烯吹塑制备地膜，但聚乙烯原料属于不可再生资源，随着石化资源的日益短缺使地膜原料的长期供应带来危机、成本也越来越高；并且，聚乙烯地膜在使用后不可降解或者需要很久才可缓慢降解，给环境带来白色污染。

采用降解地膜替代传统聚乙烯地膜是目前解决白色污染的主要方法，如CN107880517A中在保温降解地膜组合物中加入能够将太阳光转变为红外光的片状碳酸锶，起到了加热快，利于增温的效果，使得制备的地膜保温增温性能好。CN102942770A中公开了一种可以完全生物降解的农用地膜，该地膜由PBAT、PBAT+PLA或PBAT+PPC和扩链剂、脱模剂组成；该体系虽然能够取得优异的降解性能，但是由于PBAT生物降解膜保温性能较传统聚乙烯地膜差。现有文献甘肃农业科技，2019,5：47-52中详细比对了现有市场上的7种生物降解地膜与传统聚乙烯地膜在抑蒸效果、田间降解特性方面的性能，结果显示现有7种全生物降解地膜抑蒸效果显著低于对照聚乙烯PE地膜，140d内抑蒸率较对照PE地膜低41.73％，即其保水性效果差；7种全生物降解地膜田间埋设180d的降解率为4.77％～28.79％，即显示出了优异的降解性能。

所以，在满足降解性能的基础上，如何对生物降解地膜进一步研发以提高生物降解地膜保温、保水等阻隔性能及其力学性能，以便达到完全替代聚乙烯地膜是当今工业界亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是在保证地膜降解性能的基础上，解决现有全降解地膜在保温、保水性能差的缺陷，提供一种综合性能优异的全降解地膜；本发明以PBAT为基体材料，利用PHB改善阻隔性能，采用增韧相容剂提高PHB/PBAT的相容性；使制备的全降解地膜在具备优异的生物降解性的基础上，在保温和保水等阻隔性、力学性能和可加工性等方面可基本达到聚乙烯地膜的水平。

本发明是通过如下技术方案实现上述目的的，一种全降解地膜，包括如下重量组分的物质：

PHB 20-30重量份；PBAT 50-70重量份；增韧相容剂0.5-5重量份；光稳定剂0.1-0.5重量份；增塑剂2-4重量份；硅烷偶联剂0.2-0.5重量份；

所述增韧相容剂为乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、含有环氧官能团的丙烯酸与苯乙烯共聚物或环氧官能团封端的超支化聚合物，进一步优选为含有环氧官能团的丙烯酸与苯乙烯共聚物或环氧官能团封端的超支化聚合物。本发明将PHB/PBAT二者进行结合，提供热稳定性、阻隔性、冲击性、可加工性等综合性能优异的降解材料；但二者性质差别大，单纯共混后相容性差无法发挥出二者各自的优点，故本发明对增韧相容剂做了重点研究，以解决PHB/PBAT相容性差，PHB断裂伸长率低，抗冲性能差的缺陷及其PBAT阻隔性能差的缺陷。

PHB为聚-3-羟基丁酸酯，是一种可生物降解的高分子材料；两端为羟基和羧基，中间为酯基和脂肪族烃基，PHB的结构式如式1所示：