CN114806106A - Pbat基生物降解地膜专用料 - Google Patents
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Abstract
PBAT基生物降解地膜专用料，包括如下份数的原料：PBAT熔体61.5‑91.6份、固体颗粒改性剂5‑20份、增强剂3‑15份、相容剂0.1‑0.5份、润滑剂0.1‑0.5份、紫外吸收剂0.1‑1.0份、光稳定剂0.1‑1.0份、抗水解剂0.1‑0.5份。本发明克服了现有技术制备PBAT基生物降解地膜二次加工过程中PBAT发生热降解而导致的力学性能差以及生产成本高的问题，提供了一种熔体在线改性制备PBAT基生物降解地膜专用料的装置及方法，该方法避免了PBAT因二次加工发生降解，使得制备的PBAT基生物降解地膜具有更高的力学性能，同时能够降低生产成本。
Description
技术领域
本发明属于生物降解地膜制备领域，具体地说是PBAT基生物降解地膜专用料。
背景技术
地膜是继种子、农药、化肥之后的第四大农业生产资料，地膜覆盖技术的应用带动了我国农业生产力。地膜覆盖增温保墒、防病抗虫和抑制杂草等功能使粮食作物增产30％～50％，经济作物增产20％～60％，对保障中国食物安全供给做出了重大贡献。据统计，我国地膜覆盖面积约2.8亿亩，用量达150万吨，未来10年，我国地膜覆盖面积将以每年10％的速度增加。然而，由于地膜的一次性使用，每年都会有大量的残膜留在土壤里。传统地膜在自然界中很难降解，这些地膜碎片可在土壤中形成阻隔层，使土壤中的水、气、肥等流动受阻，造成土壤结构板结，严重危害生态环境，造成白色污染，严重制约了我国农业绿色发展。因此,解决残膜污染土壤问题已成为地膜覆盖栽培技术的当务之急，为了解决这一问题，全何生物降解降解地膜的研究应运而生。
全生物降解地膜主要以PBAT为主，然后对其改性，其使用后能够在1-2个植物生长周期内完全被细菌、微生物分解，最终完全降解为水和二氧化碳，对土壤和农作物零危害。近年来，我过生物降解地膜的研究和应用取得了一定的进展，新疆蓝山屯河、广州金发科技、金晖兆隆等PBAT原料生产企业等开展了生物降解地膜研究及推广工作。目前，为了制备生物降解地膜产品，首先是对PBAT改性制备得到生物降解地膜改性料，然后再进行生物降解地膜产品的生产。CN111978691A公开了一种可生物降解地膜及其制备方法，该方法包括将PBAT及各种改性剂混合得到预混料，然后预混料经双螺杆挤出机挤出造粒得到改性成膜树脂，再将改性成膜树脂经吹膜机吹塑得到生物降解地膜产品。CN110452507A公开了一种高阻隔性高强度超薄全生物降解地膜及其制备方法，该方法包括将PBAT及各种改性剂放入搅拌机混合得到混合物，然后将混合物投入双螺杆挤出机挤出造粒得到吹膜母粒，再将改性母粒经吹膜机吹塑得到全生物降解地膜产品。
然而，由于PBAT的热稳定性差，上述PBAT在加工过程中极易发生降解，导致其分子量下降，影响地膜产品的力学性能。目前，制备生物降解地膜产品采用的方法都经过了二次加工，一方面降低了PBAT的分子量及力学性能，一方面增加了成本。
发明内容
本发明提供PBAT基生物降解地膜专用料，用以解决现有技术中的缺陷。
本发明通过以下技术方案予以实现：
PBAT基生物降解地膜专用料，包括如下份数的原料：PBAT熔体61.5-91.6份、固体颗粒改性剂5-20份、增强剂3-15份、相容剂0.1-0.5份、润滑剂0.1-0.5份、紫外吸收剂0.1-1.0份、光稳定剂0.1-1.0份、抗水解剂0.1-0.5份。
如上所述的PBAT基生物降解地膜专用料，所述的PBAT熔体的制备方法为：BDO、PTA和AA按BDO、PTA和AA按2-4：3-4：2-4的摩尔比的摩尔比混合，然后经浆料泵送至第一酯化釜，进行酯化反应得到酯化物；将酯化物送入到第二酯化釜，继续进行酯化反应得到低聚物；将低聚物泵送入缩聚反应釜，进行缩聚反应，得到PBAT熔体。
如上所述的PBAT基生物降解地膜专用料，所述的固体颗粒改性剂为聚乳酸(PLA)、聚丙撑碳酸酯(PPC)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)其中的任意一种或任意两种以任意比例混合的混合物。
如上所述的PBAT基生物降解地膜专用料，所述的增强剂为滑石粉、碳酸钙、硅藻土、纳米二氧化硅其中的任意一种或任意两种以任意比例混合的混合物。
如上所述的PBAT基生物降解地膜专用料，所述的相容剂为多苯基多甲基多异氰酸酯(PAPI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、双叔丁基过氧化二异丙基苯(DCP)其中的任意一种或任意两种以任意比例混合的混合物。
如上所述的PBAT基生物降解地膜专用料，所述的乙撑双硬脂酸酰胺、油酸酰胺、硬脂酸锌、硬脂酸钙、乙烯-丙烯酸其中的任意一种或任意两种以任意比例混合的混合物。
如上所述的PBAT基生物降解地膜专用料，所述的紫外吸收剂为UV-234、UV-326其中的任意一种。
如上所述的PBAT基生物降解地膜专用料，所述的光稳定剂为UV-770、UV-944其中的任意一种。
如上所述的PBAT基生物降解地膜专用料，所述的抗水解剂为2,2'，6,6'-四异丙基二苯基碳化二亚胺(AHA-98)。
如上所述的PBAT基生物降解地膜专用料，其制备方法包括如下步骤：
步骤一：按照配比准确称量各种物质；
步骤二：将聚合得到的PBAT熔体经PBAT熔体输送管道将入双螺杆挤出B的一区；
步骤三：将固体颗粒改性剂经固体颗粒改性剂料斗到进入双螺杆A的一区；将增强剂、相容剂、润滑剂、紫外吸收剂、光稳定剂、抗水解剂机械混合均匀后经粉体改性剂料斗到进入双螺杆A的二区；(4)所述PBAT熔体、固体颗粒改性剂、增强剂、相容剂、润滑剂、紫外吸收剂、光稳定剂、抗水解剂通过双螺杆挤出机B挤出制备得到PBAT基生物降解地膜专用料。
如上所述的PBAT基生物降解地膜专用料，所述的。
本发明的优点是：本发明克服了现有技术制备PBAT基生物降解地膜二次加工过程中PBAT发生热降解而导致的力学性能差以及生产成本高的问题，提供了一种熔体在线改性制备PBAT基生物降解地膜专用料的装置及方法，该方法避免了PBAT因二次加工发生降解，使得制备的PBAT基生物降解地膜具有更高的力学性能，同时能够降低生产成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的生产装置示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：(1)将聚合得到的85.6kg PBAT熔体经PBAT熔体输送管道将入双螺杆挤出B的一区；(2)将8kg PLA经固体颗粒改性剂料到进入双螺杆A的一区；(3)将5kg滑石粉、0.1kg PAPI、0.2kg乙撑双硬脂酸酰胺、0.5kg UV-234、0.5kg UV-770、0.1kg AHA-98机械混合均匀后经粉体改性剂料斗到进入双螺杆A的二区；(4)所述PBAT熔体、固体颗粒改性剂、粉体改性剂通过双螺杆挤出机B挤出制备得到PBAT基生物降解地膜专用料。
实施例2:(1)将聚合得到的70.7kg PBAT熔体经PBAT熔体输送管道将入双螺杆挤出B的一区；(2)将20kg PPC经固体颗粒改性剂料到进入双螺杆A的一区；(3)将8kg滑石粉、0.1kg MDI、0.2kg油酸酰胺、0.2kg UV-234、0.5kg UV-770、0.3kg AHA-98机械混合均匀后经粉体改性剂料斗到进入双螺杆A的二区；(4)所述PBAT熔体、固体颗粒改性剂、粉体改性剂通过双螺杆挤出机B挤出制备得到PBAT基生物降解地膜专用料。
实施例3：(1)将聚合得到的80.3kg PBAT熔体经PBAT熔体输送管道将入双螺杆挤出B的一区；(2)将5kg PLA和10kg PPC机械混合均匀后经固体颗粒改性剂料到进入双螺杆A的一区；(3)将3kg碳酸钙、0.2kg PAPI、0.2kg乙撑双硬脂酸酰胺、0.5kg UV-326、0.5kg UV-944、0.3kg AHA-98机械混合均匀后经粉体改性剂料斗到进入双螺杆A的二区；(4)所述PBAT熔体、固体颗粒改性剂、粉体改性剂通过双螺杆挤出机B挤出制备得到PBAT基生物降解地膜专用料。
实施例4：(1)将聚合得到的79.3kg PBAT熔体经PBAT熔体输送管道将入双螺杆挤出B的一区；(2)将12kg PLA经固体颗粒改性剂料到进入双螺杆A的一区；(3)将5kg硅藻土、2kg纳米二氧化硅、0.2kg DCP、0.2kg硬脂酸钙、0.5kg UV-234、0.4kg UV-994、0.4kg AHA-98机械混合均匀后经粉体改性剂料斗到进入双螺杆A的二区；(4)所述PBAT熔体、固体颗粒改性剂、粉体改性剂通过双螺杆挤出机B挤出制备得到PBAT基生物降解地膜专用料。
实施例5：(1)将聚合得到的81.4kg PBAT熔体经PBAT熔体输送管道将入双螺杆挤出B的一区；(2)将6kg PLA和5kg PBS经固体颗粒改性剂料到进入双螺杆A的一区；(3)将3kg二氧化硅和3kg碳酸钙、0.3kg PAPI、0.2kg乙烯-丙烯酸、0.3kg UV-326、0.3kg UV-770、0.5kg AHA-98机械混合均匀后经粉体改性剂料斗到进入双螺杆A的二区；(4)所述PBAT熔体、固体颗粒改性剂、粉体改性剂通过双螺杆挤出机B挤出制备得到PBAT基生物降解地膜专用料。
对比例：按照与实施例1相同的方法制备PBAT基生物降解地膜专用料，所不同的是采用PBAT树脂，按照实施例1的配方，将85.6kg PBAT树脂、8kg PLA、5kg滑石粉、0.1kgPAPI、0.2kg乙撑双硬脂酸酰胺、0.5kg UV-234、0.5kg UV-770、0.1kg AHA-98机械混合均匀后经双螺杆挤出造粒得到PBAT基生物降解专用料。
将实施例1-5和对比例采用吹膜机进行吹膜得到PBAT基全生物降解地膜产品，然后对其进行力学性能测试，结果见表一。
表一
由表一可知，通过本发明装置和方法制备的生物降解地膜的横纵向拉伸强度均大于对比例，达到了20MPa以上，同时生产成本比对比例低了1250元/吨。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.PBAT基生物降解地膜专用料，其特征在于：包括如下份数的原料：PBAT熔体61.5-91.6份、固体颗粒改性剂5-20份、增强剂3-15份、相容剂0.1-0.5份、润滑剂0.1-0.5份、紫外吸收剂0.1-1.0份、光稳定剂0.1-1.0份、抗水解剂0.1-0.5份。
2.根据权利要求1所述的PBAT基生物降解地膜专用料，其特征在于：所述的PBAT熔体的制备方法为：BDO、PTA和AA按2-4：3-4：2-4的摩尔比混合，然后经浆料泵送至第一酯化釜，进行酯化反应得到酯化物；将酯化物送入到第二酯化釜，继续进行酯化反应得到低聚物；将低聚物泵送入缩聚反应釜，进行缩聚反应，得到PBAT熔体。
3.根据权利要求1所述的PBAT基生物降解地膜专用料，其特征在于：所述的固体颗粒改性剂为聚乳酸、聚丙撑碳酸酯、聚丁二酸丁二醇酯其中的任意一种或任意两种以任意比例混合的混合物。
4.根据权利要求1所述的PBAT基生物降解地膜专用料，其特征在于：所述的增强剂为滑石粉、碳酸钙、硅藻土、纳米二氧化硅其中的任意一种或任意两种以任意比例混合的混合物。
5.根据权利要求1所述的PBAT基生物降解地膜专用料，其特征在于：所述的相容剂为多苯基多甲基多异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、双叔丁基过氧化二异丙基苯其中的任意一种或任意两种以任意比例混合的混合物。
6.根据权利要求1所述的PBAT基生物降解地膜专用料，其特征在于：所述的乙撑双硬脂酸酰胺、油酸酰胺、硬脂酸锌、硬脂酸钙、乙烯-丙烯酸其中的任意一种或任意两种以任意比例混合的混合物。
7.根据权利要求1所述的PBAT基生物降解地膜专用料，其特征在于：所述的紫外吸收剂为UV-234、UV-326其中的任意一种。
8.根据权利要求1所述的PBAT基生物降解地膜专用料，其特征在于：所述的光稳定剂为UV-770、UV-944其中的任意一种。
9.根据权利要求1所述的PBAT基生物降解地膜专用料，其特征在于：所述的抗水解剂为2,2'，6,6'-四异丙基二苯基碳化二亚胺。
10.根据权利要求1所述的PBAT基生物降解地膜专用料，其特征在于：其制备方法包括如下步骤：
步骤一：按照配比准确称量各种物质；
步骤二：将聚合得到的PBAT熔体经PBAT熔体输送管道将入双螺杆挤出B的一区；
步骤三：将固体颗粒改性剂经固体颗粒改性剂料斗到进入双螺杆A的一区；将增强剂、相容剂、润滑剂、紫外吸收剂、光稳定剂、抗水解剂机械混合均匀后经粉体改性剂料斗到进入双螺杆A的二区；(4)所述PBAT熔体、固体颗粒改性剂、增强剂、相容剂、润滑剂、紫外吸收剂、光稳定剂、抗水解剂通过双螺杆挤出机B挤出制备得到PBAT基生物降解地膜专用料。
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