一種光熱協(xié)同可控降解地膜及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光熱協(xié)同可控降解地膜及其制備方法，它的各組分重量份配比為：聚乙烯85～95份、光熱敏劑1～5份、增塑劑5～10份、增容劑0.5～3份和抗氧劑0.5～2份；它是將金屬氧化物混合磨細至60目，在馬弗爐高溫下處理2小時，再與RuO2調(diào)制，研磨至80目得到光熱敏劑；再將聚乙烯、光熱敏劑、增塑劑、增容劑和抗氧劑按重量比配料，高速混合后再經(jīng)吹塑而成的。具有普通塑料地膜的力學性能和使用范圍，可控環(huán)境降解、滿足使用要求。
【專利說明】一種光熱協(xié)同可控降解地膜及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種地膜，特別涉及光熱協(xié)同可控降解地膜及其制備方法，屬于農(nóng)用地膜生產(chǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]塑料地膜覆蓋技術(shù)推廣應(yīng)用以來，使全世界的農(nóng)作物適種地區(qū)在北、南半球分別向北、南推移了 2°~4° (地理緯度)，向高山地區(qū)推移了 500~1000m海拔高度，農(nóng)作物增產(chǎn)增收的經(jīng)濟效益十分顯著。以我國為例，累計地膜年覆蓋面積已超過2億畝，增產(chǎn)糧食和經(jīng)濟作物年收益已超過500億元。40多年以來，地膜覆蓋技術(shù)使中國累計增產(chǎn)糧食及經(jīng)濟作物的產(chǎn)值已超過10000億元，已經(jīng)成為保持我國農(nóng)業(yè)平穩(wěn)發(fā)展、保障我國糧食安全的重大工程之一。
[0003]雖然農(nóng)用膜覆蓋技術(shù)被稱之為繼化肥、種子之后農(nóng)業(yè)的第三次“白色革命”。但是，隨著地膜的大量使用，殘余在耕地中的膜碎片積累越來越多，在土壤中形成阻隔層、降低透氣性，阻礙種子發(fā)芽、 出苗、根系發(fā)育和對水分、養(yǎng)分的吸收，而且隨風飛揚污染環(huán)境，形成的“白色污染”或“白色災(zāi)害” 一直是世界各國農(nóng)業(yè)要解決的主要難題。40多年來世界各國降解地膜的研發(fā)和應(yīng)用目前要解決的關(guān)鍵問題仍然是:①原料、輔料及加工低成本和普通地膜相當；②滿足地膜使用的強度要求，特別是集約及機械化農(nóng)業(yè)的要求；③環(huán)境綜合降解，即光、溫、水、氣及生物綜合作用下地表和土壤覆蓋部分(如埋在土壤中的邊緣部分)都能降解無殘留；④原料、輔料等成分降解后對土壤、作物、環(huán)境的影響如何，特別是合成高聚物降解程度與環(huán)境容納的程度；⑤低碳經(jīng)濟和低碳社會的發(fā)展對不同材料、不同降解特性地膜的選擇等。根據(jù)我國的國情，我國降解塑料的主攻方向仍是農(nóng)膜和地膜，結(jié)合國情開展多種原料、多種技術(shù)路線、不同地膜產(chǎn)品的研發(fā)，是農(nóng)用膜生產(chǎn)行業(yè)的共性關(guān)鍵技術(shù)。充分利用我國天然金屬氧化物資源，開發(fā)光熱協(xié)同可控降解地膜的應(yīng)用推廣，有利于實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生態(tài)效益、社會效益和經(jīng)濟效益三者的統(tǒng)一，對經(jīng)濟與社會可持續(xù)發(fā)展有重要的應(yīng)用前景和意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對已有技術(shù)方案的不足，提供一種光熱協(xié)同可控降解地膜，為地膜的光熱協(xié)同可控降解研究和大規(guī)模市場推廣擴大應(yīng)用領(lǐng)域。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種光熱協(xié)同可控降解地膜，它的各組分的重量配比為:聚乙烯85~95份、光熱催化劑I~5份、增塑劑5~10份、增容劑0.5~3份和抗氧劑
0.5~2份。
[0006]所述的光熱催化劑是將金屬氧化物按重量百分比Mn3O4 25%、CuO 15%、NiO 10%、Co3O4 50%混合磨細至60目，在馬弗爐1350°C高溫下處理2小時，再加入金屬氧化物總重量4%的RuO2混合調(diào)制，研磨至80目得到的；所述的增塑劑是鄰苯二甲酸二辛酯、甘油、乙二醇中的一種或兩種以上的任意組合；所述的增容劑是馬來酸酐、乙烯乙烯醇共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、甲基丙烯酸酯中的一種或兩種以上的任意組合；所述的抗氧劑是防老劑AP、防老劑AH、硫代酚300和硫代酚2246-S中的一種或兩種以上的任意組合。
[0007]前述光熱協(xié)同可控降解地膜的制備方法，其步驟依次是:
A、光熱催化劑制備:將金屬氧化物Mn304、CuO、NiO、Co3O4按重量百分比混合磨細至60目，在馬弗爐1350°C高溫下處理2小時，再與RuO2調(diào)制，研磨至80目得到光熱催化劑；
B、配料預混:按重量配比取聚乙烯85~95份、光熱催化劑I~5份、增塑劑5~10份、增容劑0.5~3份和抗氧劑0.5~2份，在高速混合機中高速混合15~25 min ；
C、吹塑成膜:在擠出溫度150~180°C，口模溫度150~170°C，螺桿轉(zhuǎn)速為20~30轉(zhuǎn)/分鐘的條件吹塑成膜。
[0008]地膜在給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來巨大經(jīng)濟利益的同時也產(chǎn)生了很大的潛在隱患。在光降解、生物降解、光/生物降解和熱氧降解高分子技術(shù)存在諸多問題的背景下，如何研發(fā)出低成本、滿足使用要求、廢棄物降解過程污染最小化甚至零危害成為人們?nèi)找骊P(guān)心的話題。本發(fā)明利用熱、光催化效應(yīng)，即在熱、光等因素的作用下，光熱敏劑能有效的催化生成用于合成高分子降解的自由基，“切斷”地膜聚乙烯高分子鏈實現(xiàn)光熱協(xié)調(diào)可控降解。其特點是光熱催化劑用量少、成本低和易加工，其制品在貯運、使用期間應(yīng)用性能均能保持地膜的應(yīng)用特性，滿足使用要求，使用后的地膜碎片較容易在熱、光、氧環(huán)境中降解，即使在無光照條件下，在設(shè)定的時間范圍內(nèi)能較快的實現(xiàn)降解，可以調(diào)控降解誘導期，滿足不同地區(qū)、不同作物生產(chǎn)的要求?！揪唧w實施方式】
[0009]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。
[0010]光熱催化劑制備:將金屬氧化物按重量百分比Mn3O4 25%、CuO 15%, NiO 10%、Co3O450%混合磨細至60目，在馬弗爐1350°C高溫下處理2小時，再加入金屬氧化物總重量4%的RuO2混合調(diào)制，研磨至80目得到光熱催化劑。
[0011 ] 實施例1:按重量份配比取聚乙烯85份，光熱催化劑1份，鄰苯二甲酸二辛酯5份，馬來酸酐0.5份和防老劑AP 0.5份，在高速混合機中高速混合15 min。在擠出溫度150°C，口模溫度150°C，螺桿轉(zhuǎn)速為20轉(zhuǎn)/分鐘的條件吹塑成膜即得到光熱協(xié)同可控降解地膜。
[0012]實施例2:按重量份配比取聚乙烯95份，光熱催化劑5份，乙二醇10份，乙烯乙烯醇共聚物3份和防老劑AH 2份，在高速混合機中高速混合25 min。在擠出溫度180°C，口模溫度170°C，螺桿轉(zhuǎn)速為30轉(zhuǎn)/分鐘的條件吹塑成膜即得到光熱協(xié)同可控降解地膜。
[0013]實施例3:按重量份配比取聚乙烯90份，光熱催化劑4份，甘油7份，乙烯-丙烯酸共聚物2份和硫代酚300 1份，在高速混合機中高速混合20 min。在擠出溫度170°C，口模溫度160°C，螺桿轉(zhuǎn)速為25轉(zhuǎn)/分鐘的條件吹塑成膜即得到光熱協(xié)同可控降解地膜。
[0014]實施例4:按重量份配比取聚乙烯88份，光熱催化劑3.5份，鄰苯二甲酸二辛酯I份、甘油5.5份，甲基丙烯酸酯2.5份和硫代酚2246-S 1.5份，在高速混合機中高速混合18 min。在擠出溫度165°C，口模溫度155°C，螺桿轉(zhuǎn)速為28轉(zhuǎn)/分鐘的條件吹塑成膜即得到光熱協(xié)同可控降解地膜。
[0015]實施例5:按重量份配比取聚乙烯90份，光熱催化劑3.5份，甘油3份、乙二醇4份，乙烯乙烯醇共聚物1份、甲基丙烯酸酯1.5份，防老劑AP 1份和硫代酚2246-S 1份，在高速混合機中高速混合20 min。在擠出溫度170°C，口模溫度160°C，螺桿轉(zhuǎn)速為26轉(zhuǎn)/分鐘的條件吹塑成膜即得到光熱協(xié)同可控降解地膜。
[0016]實施例6:按重量份配比取聚乙烯85份，光熱催化劑4份，鄰苯二甲酸二辛酯6份，馬來酸酐0.5份、乙烯乙烯醇共聚物1.0份，防老劑AH 1份和硫代酚300 0.5份，在高速混合機中高速混合25 min。在擠出溫度180°C，口模溫度170°C，螺桿轉(zhuǎn)速為20轉(zhuǎn)/分鐘的條件吹塑成膜即得到光熱協(xié)同可控降解地膜。
[0017]實施例7:按重量份配比取聚乙烯95份，光熱催化劑4.5份，鄰苯二甲酸二辛酯
4.5份，馬來酸酐2份、乙烯乙烯醇共聚物1份和防老劑AP 2份，在高速混合機中高速混合25 min。在擠出溫度180°C，口模溫度170°C，螺桿轉(zhuǎn)速為30轉(zhuǎn)/分鐘的條件吹塑成膜即得到光熱協(xié)同可控降解地膜。
[0018]實施例8:按重量份配比取聚乙烯90份，光熱催化劑4份，甘油5份、乙二醇10份，乙烯-丙烯酸共聚物2份、甲基丙烯酸酯0.5份和硫代酚300 2份，在高速混合機中高速混合22 min。在擠出溫度150°C，口模溫度150°C`，螺桿轉(zhuǎn)速為20轉(zhuǎn)/分鐘的條件吹塑成膜即得到光熱協(xié)同可控降解地膜。
【權(quán)利要求】
1.一種光熱協(xié)同可控降解地膜，其特征在于，它的組分及各組分的重量配比為:聚乙烯85~95份、光熱催化劑I~5份、增塑劑5~10份、增容劑0.5~3份、抗氧劑0.5~2份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光熱協(xié)同可控降解地膜，其特征是，所述的光熱催化劑是將金屬氧化物按重量百分比Mn3O4 25%、CuO 15%、NiO 10%、Co3O4 50%混合磨細至60目，在馬弗爐1350°C高溫下處理2小時，再加入金屬氧化物總重量4%的RuO2混合調(diào)制，研磨至80目得的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述光熱協(xié)同可控降解地膜，其特征是，所述的增塑劑為鄰苯二甲酸二辛酯、甘油、乙二醇中的一種或兩種以上的任意組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述光熱協(xié)同可控降解地膜，其特征是，所述的增容劑為馬來酸酐、乙烯乙烯醇共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、甲基丙烯酸酯中的一種或兩種以上的任意組入 口 ο
5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述光熱協(xié)同可控降解地膜，其特征是，所述的抗氧劑為防老劑AP、防老劑AH、硫代酚300和硫代酚2246-S中的一種或兩種以上的任意組合。
6.一種權(quán)利要求1所述的光熱協(xié)同可控降解地膜的制備方法，其步驟依次是: A、光熱催化劑制備:將金屬氧化物Mn304、CuO、NiO、Co3O4按重量百分比混合磨細至60目，在馬弗爐1350°C高溫下處理2小時，再與RuO2調(diào)制，研磨至80目得到光熱敏劑； B、配料預混:按重量份配比取聚乙烯85~95份、光熱催化劑I~5份、增塑劑5~10份、增容劑0.5~3份和抗氧劑0.5~2份，在高速混合機中高速混合15~25 min ； C、吹塑成膜:在擠出溫度150~180°C，口模溫度150~170°C，螺桿轉(zhuǎn)速為20~30轉(zhuǎn)/分鐘的條件吹塑成膜。
【文檔編號】A01G13/02GK103642110SQ201310575270
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月18日
【發(fā)明者】羅學剛, 張思釗, 林曉艷 申請人:西南科技大學