[发明专利]一种生物降解复合材料及其制备方法和在生产地膜中的应用

说明书

本发明公开了一种生物降解复合材料及其制备方法，按重量百分比计，该生物降解复合材料的原料组成包括：聚对苯二甲酸‑己二酸‑丁二醇酯30～60％；植物淀粉10～30％；表面改性的棉纤维20～40％；沸石粉1～15％；水溶性高分子材料2～10％；表面活性剂0.2～3％；偶联剂0.2～2％；环氧官能团接枝甲基丙烯酸甘油酯0.2～1％；加工助剂0.2～5％。本发明公开的生物降解复合材料，不仅力学性能优异，生产成本低廉、且具有较佳的保温与锁水保湿功能，并可以实现完全降解，尤其适用于在生产地膜中的应用。

技术领域

本发明属于可生物降解材料的制造领域，具体涉及生物降解复合材料及其制备方法和在生产地膜中的应用。

背景技术

地膜即地面覆盖薄膜，通常是透明或黑色薄膜，用于地面覆盖，以提高土壤温度、保持土壤水分，维持土壤结构，防止害虫侵袭作物和某些微生物引起的疾病等，促进植物生长。

聚氯乙烯地膜和聚乙烯地膜是目前农业生产中用量最大的两种地膜，但由于两种地膜被废弃后处理起来相当麻烦，燃烧会产生有毒气体，污染大气；若采用填埋处理，至其完全降解需要一两百年，对土地资源造成严重的破坏，根据权威报导，有一些残留在土壤里的废弃塑料微粒甚至可以通过食物积留在人体内，对身体健康造成一定的威胁，所以开发可完全生物降解的地膜材料已经势在必行。

聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯(PBAT)作为生物降解材料受到越来越多的关注，但由于其机械性能较差、阻隔性能较差，导致其无法单独作为用于制备地膜的基材。目前多通过将PBAT与其它可生物降解材料，如聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚乳酸(PLA)等共混后用于制备地膜，但由于PBS与PLA的价格较高，导致地膜的生产成本提高。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明公开了一种生物降解复合材料，不仅力学性能优异，生产成本低廉、且具有较佳的保温与锁水保湿功能，并可以实现完全降解，尤其适用于在生产地膜中的应用。

具体技术方案如下：

一种生物降解复合材料，按重量百分比计，原料组成包括：

本发明公开了一种生物降解复合材料，所有的原料均为环境友好型，可以在自然界中彻底分解。本发明的核心，一方面在于采用表面改性的棉纤维为特殊助剂，显著改善该生物降解复合材料的保温性能；另一方面在于采用沸石粉与水溶性高分子的组合，利用两者的协同作用不仅提高了生物降解复合材料的力学性能，还进一步改善了其锁水保湿效果。通过进一步对比试验还发现，表面改性的棉纤维、沸石粉与水溶性高分子三者同时加入时，制备的生物降解复合材料的保温性能与锁水保湿性能均更佳，但若将沸石粉或水溶性高分子中的任一去掉，不仅锁水保湿性能下降，保温性能也会损失，说明表面改性的棉纤维、沸石粉与水溶性高分子三者间也存在协同作用。基于降低生产成本的实际要求，本发明仅采用PBAT为基材，通过加入植物淀粉和沸石粉，可以进一步降低成本，利用环氧官能团接枝甲基丙烯酸甘油酯中的环氧官能团可以分别与生物降解塑料中的酯基、植物淀粉中的羟基等发生交联反应，进一步提升地膜的强度，韧性和相容性；而沸石粉与水溶性高分子的组合也较大程度地提高了生物降解塑料的力学性能，从而弥补PBAT基材力学性能上的劣势。

所述水溶性高分子材料选自聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚乙烯基吡咯烷酮中的一种或几种。

优选的：

所述沸石粉的目数为800～2500目；

所述水溶性高分子材料的重均分子量为20000～100000。

经实验发现，采用上述参数下的原料制备的生物降解塑料的力学性能与锁水保湿性能均较佳。

进一步优选：

所述水溶性高分子材料选自聚丙烯酰胺和/或聚乙烯基吡咯烷酮；