【技术实现步骤摘要】
本申请属于复合材料领域，具体涉及一种超薄高强度生物降解膜及其制备方法。
技术介绍
1、地膜覆盖技术具有提高地温、保温保水、调节光照、节水、除草，以及控制土壤盐碱度等作用，从而达到提高作物产量和质量的效果。我国目前广泛应用的农用地膜主要是塑料地膜，然而，传统农用地膜主要由聚乙烯等石油基塑料制成，由于塑料膜的高分子量、化学稳定性强、 难溶于水等特性，导致塑料地膜的降解周期长达200~300年，往往在土壤中埋藏数年都难以降解。残留在农田的塑料地膜会使土壤中水分和co2分布不均，同时作物生长也会受到阻碍，尤其是对植物根系的生长和营养的汲取影响严重，长期使用会造成土壤结构破坏，土壤肥力下降，耕种质量下降及其他次生环境污染 。人们环保意识的提高，塑料地膜所造成的环境问题引起了人们的重视。近年来农用地膜使用量虽然有下降的趋势，但仍有大量塑料地膜在农田残留。有研究表明，难降解塑料地膜的使用是污染陆地环境中大塑料和微塑料的重要来源。因此研究可降解的农业地膜来代替大量塑料地膜的使用，减少塑料地膜对环境的污染和对土壤的退化，成为近年来地膜发展的重要方向。根据地膜纸的降解原理和地膜纸的原材料，将可降解地膜主要分为植物纤维地膜、液体降解地膜、光降解地膜和生物降解地膜。
2、植物纤维地膜是以植物纤维为原料，添加一些化学试剂，采用造纸工艺制备的可降解地膜，也称为纸地膜。植物纤维降解后不仅对环境不会造成污染，还会提高土壤氮、磷、微生物等的含量，增强生物酶的活性，增加土壤肥力。但纸地膜的湿强较低，易破碎，铺膜过程和制造工艺成本高，阻碍了纸地膜的推广。
3、公告号为cn111748180b的中国专利公开了一种生物降解薄膜原料组合及生物降解薄膜材料，该生物降解薄膜原料组合由聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯、ppc型聚氨酯、植物纤维、无机填料等原料组成，但是其植物纤维添加量为50～70份、无机填料添加量为50～70份，这两种物质的添加量比较大，且无机填料为纳米均匀纳米级别的填料，可能会引起无机填料发生团聚，分散不均匀，可能会降低塑料膜的强度，同时植物纤维、无机填料和其他成分之间的相容性有待进一步提升。
4、公告号为cn112521727b的中国专利公开了一种高强度超薄生物降解薄膜及其制备方法。该高强度超薄生物降解薄膜由含有以下组分的吹膜料制得：长支链的脂肪芳香共聚酯与有机过氧化物挤出反应制得的共聚酯、抗氧剂、爽滑剂、开口剂和成核剂，但是原料中选用的长支链的脂肪芳香共聚酯，理论上可以完全降解为二氧化碳和水，但是在降解过程可能会产生一些其他中间产物或者副产物，对环境造成影响。
5、公告号为cn107033568b的中国专利公开了一种可生物降解材料和可生物降解地膜，可生物降解材料包括以下组分：聚乳酸50~90重量份、聚酯增塑剂5~50重量份和交联剂0.5~15重量份；所述聚酯增塑剂由二元酸、二元醇和三元醇共聚合制得。由于采用了聚乳酸、特殊制备的聚酯增塑剂以及交联剂等较为昂贵的原料，这种可生物降解材料和地膜的生产成本可能相对较高，由于地膜在农业中需要大量使用，因此在使用时候会综合多重因素考量，可能会影响其在市场的推广和应用。
6、综上所述，针对现有技术中存在的生物降解膜强度不高、组分配比不合理、降解产物不彻底和生产成本高等问题，亟待提出一种超薄高强度生物降解膜及其制备方法，以缓解当前存在的问题。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的生物降解膜强度不高、组分配比不合理、降解产物不彻底和生产成本高等问题，本申请提出一种超薄高强度生物降解膜及其制备方法。
2、本申请的技术方案如下：
3、一方面，本申请提供一种超薄高强度生物降解膜，包括如下质量分数的原料组分：30~40wt%改性海藻酸钠、30~40wt%纤维素、5~10wt%无机纳米填充物、10~15wt%粘合剂、5~10wt%增塑剂和1~5wt%抗紫外线剂。
4、在一个具体的可实施方案中，所述改性海藻酸钠采用聚乙烯醇改性，具体为，将海藻酸钠：聚乙烯醇：去离子水按质量比为（3~5）：（5~8）:20，超声处理20~30min，70~95℃下搅拌2~3.5h，随后烘干粉碎得到改性海藻酸钠。
5、通过采用上述技术方案，经过改性的海藻酸钠与聚乙烯醇之间形成大量的氢键，提高了海藻酸钠与聚乙烯醇之间的相容性，增加生物降解膜的均匀性和致密性，进一步提升生物降解膜的机械性能。
6、在一个具体的可实施方案中，所述纤维素包括天然生物质纤维素和纤维素化学品。
7、在一个具体的可实施方案中，所述天然生物质纤维素包括从竹子、木材、蔗渣、麻秆、棉秆提取的纤维素；所述的纤维素化学品包括微晶纤维素、纳米纤维素。
8、在一个具体的可实施方案中，所述天然生物质纤维素的提取为：
9、步骤s1.将竹子、木材、蔗渣、麻秆和棉秆一种或多种机械粉碎，得到初步碎料；
10、步骤s2.将初步碎料与去离子水按质量比为1：（5~10），在120~150℃，压力0.5~1mpa，蒸煮2~3h，降至室温，得到第一混合浆料；
11、步骤s3.将第一混合浆料机械磨浆，磨浆度为35~45°sr得到第二混合浆料；
12、步骤s4.将第二混合浆料与氢氧化钠溶液按质量比为1l:(50~100)ml的比例混合，其中氢氧化钠溶液的质量分数为10%，搅拌1~2h，得到第三混合浆料；
13、步骤s5.将第三混合浆料抽滤，用去离子水洗涤，随后干燥得到天然生物质纤维素。
14、通过采用上述技术方案，选用的纤维素本身作为一种植物纤维，在自然界中可以生物降解，植物纤维降解后不仅对环境不会造成污染，还会提高土壤氮、磷、微生物等的含量，增强生物酶的活性，增加土壤肥力，同时纤维素中还有的羟基等官能团可以与聚乙烯醇相互结合，协同提升生物降解膜的机械强度，本申请的纤维素来源广泛，既可以选择纤维素成品，也可以为了进一步降低成本，选择竹子、木材、蔗渣、麻秆和棉秆等提取的纤维素，在提取纤维的时候，选用机械法和化学法相本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种超薄高强度生物降解膜，其特征在于，包括如下质量分数的原料组分：30~40wt%改性海藻酸钠、30~40wt%纤维素、5~10wt%无机纳米填充物、10~15wt%粘合剂、5~10wt%增塑剂和1~5wt%抗紫外线剂。
2.根据权利要求1所述的一种超薄高强度生物降解膜，其特征在于，所述改性海藻酸钠采用聚乙烯醇改性，具体为，将海藻酸钠：聚乙烯醇：去离子水按质量比为（3~5）:（5~8）:20，超声处理20~30min，70~95℃下搅拌2~3.5h，随后烘干粉碎得到改性海藻酸钠。
3.根据权利要求1所述的一种超薄高强度生物降解膜，其特征在于，所述纤维素包括天然生物质纤维素和纤维素化学品。
4.根据权利要求3所述的一种超薄高强度生物降解膜，其特征在于，所述天然生物质纤维素包括从竹子、木材、蔗渣、麻秆、棉秆提取的纤维素；所述的纤维素化学品包括微晶纤维素、纳米纤维素。
5.根据权利要求4所述的一种超薄高强度生物降解膜，其特征在于，所述天然生物质纤维素的提取过程为：
6.根据权利要求1所述的一种超薄高强度生物降解膜，其特征在
7.根据权利要求1所述的一种超薄高强度生物降解膜，其特征在于，所述粘合剂为环氧树脂或者聚氨酯中的任意一种。
8.根据权利要求1所述的一种超薄高强度生物降解膜，其特征在于，所述增塑剂为醇酯十二、山梨醇、乙二醇中的任意一种。
9.根据权利要求1所述的一种超薄高强度生物降解膜，其特征在于，所述抗紫外线剂为UV944或UV326中的任意一种。
10.权利要求1~9任一所述的一种超薄高强度生物降解膜的制备方法，其特征在于，按质量称取改性海藻酸钠、纤维素、无机纳米填充物、粘合剂、增塑剂和抗紫外线剂，随后用挤出机共挤到模头，经吹胀、牵引、印刷、收卷得到高强度生物降解薄膜，其中，控制加料段温度为75~115℃，熔融混合段温度为110~145℃，计量段温度为170~190℃，模头温度为170~200℃。
...【技术特征摘要】
1.一种超薄高强度生物降解膜，其特征在于，包括如下质量分数的原料组分：30~40wt%改性海藻酸钠、30~40wt%纤维素、5~10wt%无机纳米填充物、10~15wt%粘合剂、5~10wt%增塑剂和1~5wt%抗紫外线剂。
2.根据权利要求1所述的一种超薄高强度生物降解膜，其特征在于，所述改性海藻酸钠采用聚乙烯醇改性，具体为，将海藻酸钠：聚乙烯醇：去离子水按质量比为（3~5）:（5~8）:20，超声处理20~30min，70~95℃下搅拌2~3.5h，随后烘干粉碎得到改性海藻酸钠。
3.根据权利要求1所述的一种超薄高强度生物降解膜，其特征在于，所述纤维素包括天然生物质纤维素和纤维素化学品。
4.根据权利要求3所述的一种超薄高强度生物降解膜，其特征在于，所述天然生物质纤维素包括从竹子、木材、蔗渣、麻秆、棉秆提取的纤维素；所述的纤维素化学品包括微晶纤维素、纳米纤维素。
5.根据权利要求4所述的一种超薄高强度生物降解膜，其特征在于，所述天然生物...
【专利技术属性】
技术研发人员：王富兴，
申请(专利权)人：科伦塑业集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。