[发明专利]改性超细稻壳粉增强PBAT全降解农用地膜材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种改性超细稻壳粉增强PBAT全降解农用地膜材料及其制备方法。本发明中制备的超细改性稻壳粉，其制造工艺过程简单、无污染、加工成本低，分散性好，稻壳粉与PBAT母体的具有更好的相容性，本发明制备的稻壳粉/PBAT全降解地膜材料，具有良好的外观、成膜性能、机械性能等综合性能，通过配方的调整，可在一定范围内，调控该膜材料的降解周期，以适应不同气候条件、不同农作物生长周期的要求，该材料经挤出吹塑制成薄膜，所制薄膜可以满足全生物降解农用地面覆盖薄膜国家标准要求。拓宽了稻壳粉/PBAT复合材料在薄膜制品领域的应用，为降解地膜材料的应用和发展提供了更多的选择。

技术领域

本发明属于材料领域，尤其涉及一种改性超细稻壳粉增强PBAT全降解农用地膜材料及其制备方法。

背景技术

目前市场上大规模应用的农用地膜材料主要由聚乙烯、聚丙烯材料制得，由于不可被微生物所降解，存在回收难和回收不完全的问题，在土壤里残留，影响土壤理化性状，对土壤和水有害，据中国农科院农业环境和可持续发展研究所研究表面，每亩土壤残留地膜达到4公斤以上时，一般可造成作物减产6％～30％，为了解决环境问题，发展生物可降解材料被认为是代替这类不可降解聚合物材料得重要方法之一。

聚已二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)是生物降解聚酯材料中最具有代表性的一种，与普通塑料相比，具有较高的生产成本、较低的热物理性能和机械性能，因而阻碍了PBAT生物可降解聚酯材料的发展和应用，通过加入低成本的填料(天然纤维和纤维素类衍生物)作为增强剂，是一种有效的方法，即能维持母体的生物降解性，又能降低成本，提高性能，但是存在填料分散、填料和母体的相互作用等问题，尤其是在薄膜领域，薄膜制品一般是通过熔融后吹塑成型，膜的厚度在0.1mm以内，这对材料的成膜性和相容性要求极高，体系分散和相容性不好吹塑成型时就会吹破膜，不能成膜。

稻壳粉是一种天植物纤维，表面含有大量的羟基和酚羟基等极性官能团，具有很强的亲水性和化学极性，而PBAT表面具有的极性化学结构(疏水性)和高粘度，与稻壳粉的相容性不好，对填料的分散有非常大的负面影响，经常采用对稻壳粉表面修饰来降低其固有的亲水性，从而增加其与PBAT的相互作用，例如公开专利号为CN110128800A的发明申请专利，公开的一种稻壳粉/PBAT生物基全降解材料及制备方法，选用的稻壳粉目数为600～800目，含量20～40份，稻壳粉经碱性水解——洗涤——干燥——硫酸溶胀——抽滤洗涤——超声破壁的处理步骤得到预处理稻壳粉，采用硅烷偶联剂KH560偶联处理后，再与其他原料高速混合，经双螺杆挤出造粒，得到综合性能更好，低成本得降解塑料。公开专利号为CN 111073326 A的发明申请专利，公开了一种稻壳粉/PBAT复合材料制备，以对苯二甲酰胺、聚乙二醇和无水碳酸钾粉末为原料，合成了一种偶联剂，用其对稻壳粉进行包覆，其所述稻壳粉目数为600～800目，稻壳粉与PBAT的质量比为1：1，添加其他助剂后，经密炼得到一种机械性能、吸水性及热性能比没有添加偶联剂的复合材料更好的稻壳粉/PBAT复合材料。但是图7所示，其机械性能较差，制得的膜膜很容易吹破难以连续成型，且膜的表面也是非常的粗糙。

名词解释：

PBAT：热塑性生物降解塑料。

BPO：过氧化苯甲酰。

PLA：聚乳酸。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种改性超细稻壳粉增强PBAT全降解农用地膜材料及其制备方法。本发明中制备的超细改性稻壳粉，直接采用稻壳原料，采用低温破碎工艺，其制造工艺过程简单、无污染、加工成本低、粒径均匀、比表面积大，分散性好，稻壳粉与PBAT母体的具有更好的相容性；且具有良好的外观、成膜性能、机械性能等综合性能，通过配方的调整，可在一定范围内，调控该膜材料的降解周期)，以适应不同气候条件、不同农作物生长周期的要求，为降解地膜材料的应用和发展提供了更多的选择。

为达到上述技术效果，本发明的技术方案是：