【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于农用地膜，具体地，涉及一种高阻隔可生物降解地膜材料及其制备方法。
技术介绍
1、地膜在减少土壤水分蒸发，提高土壤水分利用效率和促进农作物生长发育等方面发挥巨大作用，极大促进了我国农业经济的发展。然而，普通地膜的成分聚乙烯无法进行生物降解，多数情况下也不能循环利用。地膜中残留的潜在致癌毒物质会进入土壤，破坏土壤结构，影响农作物生长，对人类的健康和生存构成威胁。使用生物降解地膜是一个好的方向。生物降解地膜主要是利用自然界中的微生物实现降解，这类材料又分为天然生物降解地膜（如淀粉、蛋白质、纤维素等）和合成生物降解地膜（如聚乳酸、聚乙醇酸、聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯等）。
2、目前的可生物降解地膜大多使用生物降解聚酯pbat生产而来，pbat具有优良生物可降解性的同时，还有着较好的延展性、断裂伸长率、耐热性和抗冲击性，但由于其界面粘合性能有限，其水汽阻隔性能较差，无法阻挡过强的紫外线，用于地膜时水蒸汽透过率高，保水性较差，限制了其作为农用地膜的应用，所以需要制备一种不仅具有较好的可生物降解性能，而且具有优异的水汽阻隔性和机械性能的高阻隔可生物降解的地膜材料。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种高阻隔可生物降解地膜材料及其制备方法，通过马来酸酐对木质素进行改性制得改性木质素，马来酸酐提高了木质素的疏水性，增强了其分散性；通过改性木质素、2,5-呋喃二甲酸、2,5-噻吩二甲酸和二醇单体进行酯化和缩聚制得生物基聚酯，其中2,5-呋喃二甲酸可以增加生物基聚酯的
2、本专利技术要解决的技术问题：pbat具有优良生物可降解性的同时，还有着较好的延展性、断裂伸长率、耐热性和抗冲击性，但由于其界面粘合性能有限，其水汽阻隔性能较差，无法阻挡过强的紫外线，用于地膜时水蒸汽透过率高，保水性较差，限制了其作为农用地膜的应用。
3、本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
4、一种高阻隔可生物降解地膜材料，包括以下重量份原料：改性生物基聚酯10-20份、pbat 50-70份、增强材料1-5份、光稳定剂0.1-0.5份、增塑剂2-4份、抗氧剂0.5-1份和润滑剂0.5-1份；
5、所述改性生物基聚酯是通过聚丙烯酸丁酯接枝到生物基聚酯上制得；所述生物基聚酯是通过改性木质素、2,5-呋喃二甲酸、2,5-噻吩二甲酸和二醇单体进行酯化和缩聚制得；所述改性木质素是通过马来酸酐对木质素进行改性制得。
6、进一步地，所述改性生物基聚酯由以下步骤制得:
7、将生物基聚酯、十二烷基硫酸钠和聚乙烯吡咯烷酮混合，并搅拌5-10min，再加入过硫酸钾溶液和丙烯酸丁酯，并混合均匀，在氮气气氛下加热至75-85℃并保持7-9h，将混合物冷却至室温，经布氏漏斗过滤，用丙酮洗涤以除去丙烯酸丁酯均聚物，再用去离子水洗涤以除去杂质，最后在室温下进行干燥，得到改性生物基聚酯，其中，生物基聚酯、十二烷基硫酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、过硫酸钾溶液和丙烯酸丁酯的用量比为4.5-5.5g：2.9-3.1g：0.8-1.2g：3-5ml：9-11g。
8、上述反应过程中，生物基聚酯中的改性木质素上具有碳碳双键，丙烯酸丁酯中也具有碳碳双键，生物基聚酯中的碳碳双键和丙烯酸丁酯中的碳碳双键通过自由基聚合结合在一起，将聚丙烯酸丁酯接枝到生物基聚酯上，得到改性生物基聚酯，提高了生物基聚酯的界面相容性和分散性。
9、进一步地，所述生物基聚酯由以下步骤制得：
10、将一部分二醇单体、2,5-呋喃二甲酸和2,5-噻吩二甲酸混合，并搅拌均匀，在160-180℃下反应1-2h，然后升温至220℃，继续加入一部分催化剂、改性木质素和其余二醇单体，并反应3-4h，然后将压力降到220-700pa，再加入其余催化剂，并在4-5℃下缩聚22-24h，反应结束，在室温下经过滤，再溶于三氯甲烷中，然后用甲醇沉淀，最后进行干燥，得到生物基聚酯，其中，二醇单体、2,5-呋喃二甲酸、2,5-噻吩二甲酸、催化剂和改性木质素的用量比为460-480g：540-550g：700-710g：30-60ml：580-590g。
11、上述反应过程中，二醇单体上具有羟基基团，2,5-呋喃二甲酸和2,5-噻吩二甲酸上具有羧基基团，改性木质素上也具有羧基基团，将二醇单体、2,5-呋喃二甲酸、2,5-噻吩二甲酸和改性木质素通过酯化和缩聚反应结合在一起，最后得到生物基聚酯，提高了生物基聚酯的延展性、机械性能和抗紫外线性能。
12、进一步地，所述二醇单体为乙二醇或1,4-丁二醇。
13、进一步地，所述催化剂为钛酸四丁酯。
14、进一步地，所述改性木质素由以下步骤制得：
15、将处理过的木质素、马来酸酐和1-甲基咪唑溶于无水四氢呋喃中，并在55-65℃和氮气气氛下回流2.5-3.5h，然后通过旋转蒸发收集溶剂，并在60-80℃下真空干燥，最后得到改性木质素，其中，木质素、马来酸酐、1-甲基咪唑和无水四氢呋喃的用量比为4.5-5.5g：0.8-1.2g：0.1-0.5ml：30-40ml。
16、上述反应过程中，木质素中具有羟基基团，马来酸酐开环后具有两个羧基基团，将木质素上的羟基与马来酸酐上的羧基通过酯化反应结合在一起，得到改性木质素，增强了木质素的疏水性和分散性。
17、进一步地，所述处理过的木质素是将粗木质素溶解在无水四氢呋喃中，经过滤以除去不溶性部分，并通过蒸发溶剂回收，得到无水四氢呋喃可溶性部分，用于后续制备过程。
18、一种高阻隔可生物降解地膜材料的制备方法，包括以下步骤：
19、将pbat、改性生物基聚酯、增强材料、抗氧剂、增塑剂、光稳定剂和润滑剂混合，并在100-150r/min的转速下搅拌5-10min，再加入到双螺杆挤出机的料斗中，经高温挤出机在140-180℃下熔融共混后挤出造粒，经风冷切粒后，再投入到单螺杆吹膜机中，然后在150-180℃下进行吹膜，最后得到高阻隔可生物降解地膜材料。
20、进一步地，所述增强材料由以下步骤制得：
21、将1g纳米粒子和50ml去离子水加入到100ml双颈圆底烧瓶中，经超声处理后，得到悬浮液，将0.1g过硫酸钾加入到悬浮液中，加热至70℃并在氮气下回流，然后滴加15ml甲基丙烯酸缩水甘油酯单体，在磁力搅拌器上继续搅拌悬浮液3h，然后将混合物冷却至室温本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高阻隔可生物降解地膜材料，其特征在于，包括以下重量份原料：改性生物基聚酯10-20份、PBAT 50-70份、增强材料1-5份、光稳定剂0.1-0.5份、增塑剂2-4份、抗氧剂0.5-1份和润滑剂0.5-1份；
2.根据权利要求1所述的一种高阻隔可生物降解地膜材料，其特征在于，所述改性生物基聚酯由以下步骤制得:
3.根据权利要求2所述的一种高阻隔可生物降解地膜材料，其特征在于，生物基聚酯、十二烷基硫酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、过硫酸钾溶液和丙烯酸丁酯的用量比为4.5-5.5g：2.9-3.1g：0.8-1.2g：3-5mL：9-11g。
4.根据权利要求2所述的一种高阻隔可生物降解地膜材料，其特征在于，所述生物基聚酯由以下步骤制得：
5.根据权利要求4所述的一种高阻隔可生物降解地膜材料，其特征在于，二醇单体、2,5-呋喃二甲酸、2,5-噻吩二甲酸、催化剂和改性木质素的用量比为460-480g：540-550g：700-710g：30-60mL：580-590g。
6.根据权利要求4所述的一种高阻隔可生物降解地膜材料，其
7.根据权利要求4所述的一种高阻隔可生物降解地膜材料，其特征在于，所述改性木质素由以下步骤制得：
8.根据权利要求7所述的一种高阻隔可生物降解地膜材料，其特征在于，木质素、马来酸酐、1-甲基咪唑和无水四氢呋喃的用量比为4.5-5.5g：0.8-1.2g：0.1-0.5mL：30-40mL。
9.根据权利要求7所述的一种高阻隔可生物降解地膜材料，其特征在于，所述处理过的木质素是将粗木质素溶解在无水四氢呋喃中，经过滤，并通过蒸发溶剂回收，得到无水四氢呋喃可溶性部分，用于后续制备过程。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的高阻隔可生物降解地膜材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种高阻隔可生物降解地膜材料，其特征在于，包括以下重量份原料：改性生物基聚酯10-20份、pbat 50-70份、增强材料1-5份、光稳定剂0.1-0.5份、增塑剂2-4份、抗氧剂0.5-1份和润滑剂0.5-1份；
2.根据权利要求1所述的一种高阻隔可生物降解地膜材料，其特征在于，所述改性生物基聚酯由以下步骤制得:
3.根据权利要求2所述的一种高阻隔可生物降解地膜材料，其特征在于，生物基聚酯、十二烷基硫酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、过硫酸钾溶液和丙烯酸丁酯的用量比为4.5-5.5g：2.9-3.1g：0.8-1.2g：3-5ml：9-11g。
4.根据权利要求2所述的一种高阻隔可生物降解地膜材料，其特征在于，所述生物基聚酯由以下步骤制得：
5.根据权利要求4所述的一种高阻隔可生物降解地膜材料，其特征在于，二醇单体、2,5-呋喃二甲酸、2,5-噻吩二甲酸、催化剂和改性木质素的用量比为46...
【专利技术属性】
技术研发人员：王小威，宁恒斌，杨家淑，
申请(专利权)人：台州黄岩泽钰新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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