[发明专利]改性聚乙醇酸生物降解地膜及其制备方法

说明书

本发明涉及地膜，具体涉及一种改性聚乙醇酸生物降解地膜及其制备方法。所述的改性聚乙醇酸生物降解地膜由以下质量份数的原料制成：聚乙醇酸15‑45份、聚丁二酸丁二醇‑共‑对苯二甲酸丁二醇酯40‑80份、相容剂5‑15份、爽滑剂0.5‑1.5份、抗水解剂0.5‑1份、抗氧剂0.1‑0.5份、抗光老化剂0.1‑0.5份、抗菌剂0.5‑1份、轻量化改性复合材料5‑20份；其中，轻量化改性复合材料由环氧氯丙烷0.1‑0.5份、β‑环糊精1‑2份、硅酸铝钾1‑2份、介孔二氧化硅5‑10份制成。本发明保温保墒性能优异，轻量化效果明显。本发明制备方法简单易行，易于实现。

技术领域

本发明涉及地膜，具体涉及一种改性聚乙醇酸生物降解地膜及其制备方法。

背景技术

地膜作用相当大，不仅能够提高地温、保水、保土、保肥，而且还有一定的除草等功能。20世纪60年代，地膜覆盖技术在日本、欧美等国家兴起，并逐步普及。自1978年以来，农膜覆盖栽培技术在我国得到了大力推广，1980年农膜覆盖面积仅为2.5万亩，2005年农膜覆盖面积达1.35亿亩，2017年地膜覆盖面积达4亿多亩，地膜使用量达150多万吨，已成为世界上地膜使用量最多的国家。

然而，为了降低成本，地膜的厚度越来越薄，随着地膜使用量逐年增加，地膜回收也变得越来越困难。大量废旧农膜年复一年累积在土壤中，自然条件下极难降解，其危害正日益凸现。一方面，耕地中残留农膜不断增加，土壤的原有结构遭到破坏，土壤肥力水平随之下降。与此同时，残膜直接影响作物根系的发育和均匀分布，阻碍作物对水分和养分的吸收，导致作物减产。另一方面，随意弃置于田边、地头的残膜，被风吹散后，影响自然景观，也影响农村环境卫生。残膜与秸秆、牧草混在一起，被牲畜误食后还会引起病害甚至死亡，残膜随意堆放或者焚烧，又会造成二次污染。废旧农膜残留污染已经成为农业可持续发展的严重威胁，因此，有效防治农田的白色污染刻不容缓。

近年来，生物降解材料的广泛应用，给地膜行业带来了机遇。利用生物降解材料完全替代传统材料PE，是解决地膜污染问题的有效途径之一。目前，已经实现工业化生产的生物降解材料有聚乙醇酸(PGA)、聚乳酸(PLA)、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚丁二酸-己二酸-丁二醇酯(PBSA)、聚丁二酸丁二醇-共-对苯二甲酸丁二醇酯(PBST)、聚己内酯(PCL)、聚羟基脂肪酸酯(PHAs)、聚丙撑碳酸酯(PPC)等。

CN103819794A、CN106336567A、CN105001568A等发明公开的可降解地膜，材料中都含有聚乙烯，而聚乙烯不可能生物降解，故上述专利中的可降解地膜均不是完全生物降解地膜。

CN104109359A、CN106117622A等发明公开的可降解地膜，材料中含有聚乙烯醇，聚乙烯醇分子主链为碳－碳链，与聚乙烯相同，不能生物降解，而且聚乙烯醇为水溶性材料，遭遇雨水会存在溶解破洞的风险，不适于用作地膜。

CN106221165A、CN106046725A等发明公开的生物降解地膜，材料中分别加入了不同含量的增塑剂，由于地膜很薄，比表面积很大，在户外的自然环境中使用，增塑剂易于迁出，不利于地膜的稳定性。

CN106084700A、CN103709687A、CN103709695A等发明公开的全生物降解地膜，分别加入了碳酸钙20-50％、改性滑石粉5-40％、改性滑石粉0.1-5％。由于滑石粉或碳酸钙的加入，使得材料的密度进一步增大，地膜成本加大，不利于推广。

另外，传统PE材料密度是0.92-0.95g/cm³，而生物降解材料的密度大都在1.25-1.30g/cm³，约为传统PE材料密度的1.3倍。传统PE材料的单价约为10000元/吨，而生物降解材料的单价为20000-40000元/吨，约为传统PE材料单价的2倍以上。