[发明专利]一种生物降解地膜用改性PLA材料以及制备方法

说明书

本发明公开了一种生物降解地膜用改性PLA材料以及制备方法，该改性PLA材料含有原料PLA、PCL、PHBV、改性纳米纤维素、改性埃洛石纳米管、扩链剂、紫外吸收剂、椰壳提取物、光稳定剂以及开口剂。由本发明制备的改性PLA材料经吹塑成膜得到的地膜具有拉伸强度高、柔韧性好、透光度高等优点，同时还具有优异的抗紫外老化性能，优良的抗水解性能，优良的保温保墒性能，地膜开口性好，能够有效节约铺膜时间，且在微生物作用下可完全降解成二氧化碳和水，不会产生污染。

技术领域

本发明涉及薄膜制品技术领域，尤其涉及一种生物降解地膜用改性PLA材料以及制备方法。

背景技术

近年来，随着新材料合成技术的不断发展，生物降解地膜的开发受到学术界和工业界的广泛关注。生物降解地膜是指在自然环境下被土壤中的微生物作用降解生成无毒小分子(CO₂和H₂O)，对生态环境不造成危害的一类塑料地膜。已有研究表明，生物降解地膜具有与传统PE地膜相近的增温保墒、抑制杂草等功能，并且能够彻底解决地膜使用后的残留问题，因此有望替代PE地膜广泛应用于农作物种植领域。

可降解地膜是指曝露于自然环境条件下，在光、热、水、氧、污染物、微生物、昆虫以及风、砂、雨及机械力等联合作用下，引起降解的一类新型地膜。目前降解地膜应用形成规模化生产主要为光降解地膜和生物降解地膜，光降解地膜成本较低，但降解时间难以控制。

聚乳酸(PLA)是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，原料来源充分而且可以再生。PLA的生产过程无污染，而且产品可以生物降解，实现在自然界中的循环，因此是理想的绿色高分子材料。另外，聚乳酸还具有其他生物降解材料不具备的一些特性，如高强度、高透明度、耐候性好等特性，其制造的薄膜有着良好的光泽度和透明度。尽管PLA具有上述优良性能，但因脆性大而限制了其在薄膜制品例如地膜领域的应用。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种生物降解地膜用改性PLA材料以及制备方法。

本发明的目的之一在于提供一种生物降解地膜用改性PLA材料，包括按重量百分比计以下原料：PLA 45～65％、PCL 15～25％、PHBV 10～20％、改性纳米纤维素3～8％、改性埃洛石纳米管5～12％、扩链剂0.05～0.5％、紫外吸收剂0.02～1％、椰壳提取物0.5～1％、光稳定剂0.02～1％、开口剂0.02～1％。

进一步的，所述改性纳米纤维素是通过复合偶联剂改性纳米纤维素得到，所述纳米纤维素是通过以苎麻废料为原料，经机械粉碎、碱液蒸煮、脱除低级纤维、漂白、分解处理、超声分散、离心分级而制备得到，其中，复合硅烷偶联剂与纳米纤维素的重量份比0.2～0.8：12～15。

进一步的，所述复合硅烷偶联剂通过以下步骤制备得到：在保护性气体保护下，将乙烯基三甲氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷缓慢加入到蒸馏水中，搅拌0.3～0.6h后，升温至65～70℃反应0.8～1.5h，然后真空脱除低沸物，继续升温至115～130℃，直到无脱出物为止，冷却至室温，得到复合硅烷偶联剂。

进一步的，所述改性埃洛石纳米管通过以下步骤制备得到：将壳聚糖的乙酸溶液加入聚乙烯醇的水溶液中，加入丁二醇，在40～50℃的水浴条件下搅拌，然后加入碱液调节pH值为10～11，搅拌，再加入钛酸酯偶联剂，升温，搅拌，然后加入酸液调节pH为7～8，减压蒸馏，干燥，冷却，得到改性聚乙烯醇，将得到的改性聚乙烯醇溶于二甲基甲酰胺中,然后加入埃洛石纳米管，搅拌混合，得到混合溶液，然后加入到三氯化铝溶液中,在温度为55～75℃下进行反应8～20h，得到改性埃洛石纳米管。

进一步的，所述混合溶液中聚乙烯醇的浓度为5～15wt％，埃洛石纳米管与聚乙烯醇的重量份比为1：5～15。