【技术实现步骤摘要】
本申请涉及农用地膜，更具体地说，它涉及一种高阻隔性生物可降解地膜及其制备方法。
技术介绍
1、农用塑料制品在农业发展中起着不可或缺的作用，其中农用地膜使用范围最为广泛，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，极大促进了农业经济的发展。以聚乙烯（pe）为主要原料的传统农用地膜因其优良的机械性能与稳定的化学特性对保温保水保墒、防虫抑草、减少农用资源（肥料、农药等）消耗起着重要作用，因此被广泛应用于农业生产中。
2、传统塑料地膜对农业发展起到了推动作用，但其同时造成了难以忽视的环境污染问题。使用后的传统塑料地膜回收和处理极为困难，导致土壤中存在大量不可分解的地膜残余物。同时，被丢弃和埋藏的传统塑料地膜的残留物向土壤释放有害化学物质，不仅严重损害了土壤微生物的活性和微生物群落的平衡，而且导致土壤肥力显著减弱。同时微塑料中的有害物质能够在生物链中传递，并在人体内累积，同时给农业生产和食品安全带来不可预测的风险。
3、生物可降解地膜取代传统塑料地膜，可以减少土壤中的污染物，保护生态环境，提高土壤可持续利用性。但现有技术中的生物可降解薄膜普遍存在以下问题：1.相比较于传统聚乙烯地膜，生物降解地膜的使用成本高；2.生物降解地膜的综合性能比传统地膜差，阻隔性和力学性能较差。
4、因此，迫切的需求一种环境友好、能生物分解，成本低，综合性能好的绿色地膜来替代现有的传统塑料地膜。基于上述陈述，本申请提供了一种高阻隔性生物可降解地膜及其制备方法。
1、为了解决现有的传统塑料地膜残留物对土壤造成的严重微塑料污染和向土壤释放有害化学物质等问题，本申请提供了一种高阻隔性生物可降解地膜及其制备方法。
2、第一方面，本申请提供了一种高阻隔性生物可降解地膜，采用如下的技术方案：
3、一种高阻隔性生物可降解地膜，包括以下重量份的原料：80-100份聚乳酸预聚物，30-40份壳聚糖溶液，10-20份功能填料，1-1.5份扩链剂，0.5-1份抗氧化剂，0.3-0.8份紫外线吸收剂。
4、优选的，所述聚乳酸预聚物由以下方式制备：
5、a1、将乳酸投入反应釜中，在温度为110-130℃，压强为120-130kpa的条件下进行6-8h脱水反应；
6、a2、在反应釜中加入复合催化剂，调节反应温度为120-130℃，压强为22-24kpa，反应过程全程氮气保护，同时以200-250r/min速率搅拌反应2-3h；
7、a3、向反应釜中加入增塑剂，升温至150-170℃，以100-150r/min速率搅拌反应1-2h，得到所需的聚乳酸预聚物。
8、优选的，所述复合催化剂为质量比3-6：1的亚磷酸二乙酯和醋酸锰混合物，增塑剂为乙酰柠檬酸三丁酯；所述乳酸，复合催化剂和增塑剂的质量比为100：1-1.5：10-15。
9、优选的，所述壳聚糖溶液由以下方式制备：
10、b1、清洗破碎：将甲壳类动物外壳置于蒸馏水中以20-40khz频率超声清洗，去除杂质，超声结束用蒸馏水清洗3-5次，在70-80℃的烘箱中烘干，粉碎机破碎，过120-180目筛得到干粉；
11、b2、脱钙处理：将步骤b1中的干粉置于质量浓度为5-10%的稀盐酸中，在30-50℃下酸处理4-6h，过滤，取滤饼用蒸馏水清洗3-5次后干燥得脱钙产物；
12、b3、酶解：将步骤b2中的脱钙产物，蒸馏水和复合酶1置于反应容器中，调节反应体系中的ph为7-8，于40-60℃下搅拌酶解2-4h后，加入复合酶2，调节反应体系中的ph为4-6，于40-50℃下搅拌酶解3-6h后过滤，取滤饼用蒸馏水清洗3-5次后干燥得酶解产物；
13、b4、将酶解产物置于混合溶剂中，于60-80℃搅拌溶解0.5-1h，以30-50khz频率超声1-3h，过滤，收集滤液得壳聚糖溶液。
14、优选的，所述步骤b3中复合酶1为质量比1：1-1.5：2-2.5的胰蛋白酶、木瓜蛋白酶和丝氨酸蛋白酶的混合物；所述步骤b3中复合酶2为质量比1：2.5-3.5的甲壳素酶和甲壳素脱乙酰酶的混合物；所述步骤b4中的混合溶剂为质量比0.6-0.8：0.3-0.5：3-5的季铵盐，柠檬酸，去离子水混合物。
15、优选的，所述步骤b1中甲壳类动物外壳与蒸馏水质量比为1：5-8；所述步骤b2中干粉与质量浓度为5%的稀盐酸的质量比为1：4-6；所述步骤b3中脱钙产物，蒸馏水，复合酶1和复合酶2的质量比为10：30-40：0.05-0.08：0.08-0.12；所述步骤b4中酶解产物和混合溶剂质量比为10：25-35。
16、优选的，所述功能填料由以下步骤制得：
17、c1、将纳米二氧化硅分散于有机溶剂中，以20-30khz频率超声0.5-1h，得到纳米二氧化硅分散液；将纳米纤维素分散于有机溶剂中，以20-30khz频率超声0.5-1h，得到纳米纤维素分散液；
18、c2、将质量比为2.5-4.5：3.5-8：0.5-0.8的纳米二氧化硅分散液，纳米纤维素分散液，交联剂混合，于40-50℃搅拌溶解0.5-1h，以30-50khz频率超声1-3h，过滤，滤液经减压干燥去除溶剂，得到所需功能填料。
19、优选的，所述步骤c1中纳米二氧化硅与有机溶剂质量比为1:10-12；纳米纤维素与有机溶剂质量比为1:10-12；所述纳米二氧化硅的粒径为20-40nm；所述有机溶剂为乙醇或丙酮；所述步骤c2中交联剂为硅烷偶联剂kh-550、kh-560或kh-570中的一种。
20、优选的，所述扩链剂为环氧扩链剂adr；所述抗氧化剂为丁基羟基茴香醚，二丁基羟基甲苯或叔丁基对苯二酚中的一种或几种的组合；所述紫外线吸收剂为质量比1.5-2.8:1的紫外线吸收剂uv-p和紫外线吸收剂uv-326的混合物。
21、第二方面，本申请提供了一种高阻隔性生物可降解地膜的制备方法，采用如下的技术方案：
22、一种高阻隔性生物可降解地膜的制备方法，包括以下步骤：
23、s1、按重量份称取聚乳酸预聚物，壳聚糖溶液，功能填料，扩链剂，抗氧化剂，紫外线吸收剂，放入高速共混机中，以2000-3000r/min转速混合搅拌0.5-1h；
24、s2、将混合搅拌后的原料投入双螺杆挤出机中，于150-200℃挤出、风冷造粒；
25、s3、将粒料再挤出成型为管状膜坯，在160-180℃将管状膜坯吹胀到膜的厚度为4-8μm，经冷却定型即得高阻隔性生物可降解地膜。
26、综上所述，本申请具有以下有益效果：
27、本申请首先将乳酸脱水反应，在复合催化剂的作用下进一步反应，添加增塑剂乙酰柠檬酸三丁酯，制备聚乳酸预聚物。复合催化剂采取亚磷酸二乙酯和醋酸锰混合物，亚磷酸二乙酯和醋酸锰混合物具有双重催化效果，一部分结构作为亲电试剂活化丙交酯单本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高阻隔性生物可降解地膜，其特征在于，包括以下重量份的原料：80-100份聚乳酸预聚物，30-40份壳聚糖溶液，10-20份功能填料，1-1.5份扩链剂，0.5-1份抗氧化剂，0.3-0.8份紫外线吸收剂。
2.根据权利要求1所述的高阻隔性生物可降解地膜，其特征在于，所述聚乳酸预聚物由以下方式制备：
3.根据权利要求2所述的高阻隔性生物可降解地膜，其特征在于，所述复合催化剂为质量比3-6：1的亚磷酸二乙酯和醋酸锰混合物，增塑剂为乙酰柠檬酸三丁酯；所述乳酸，复合催化剂和增塑剂的质量比为100：1-1.5：10-15。
4.根据权利要求1所述的高阻隔性生物可降解地膜，其特征在于，所述壳聚糖溶液由以下方式制备：
5.根据权利要求4所述的高阻隔性生物可降解地膜，其特征在于，所述步骤B3中复合酶1为质量比1：1-1.5：2-2.5的胰蛋白酶、木瓜蛋白酶和丝氨酸蛋白酶的混合物；所述步骤B3中复合酶2为质量比1：2.5-3.5的甲壳素酶和甲壳素脱乙酰酶的混合物；所述步骤B4中的混合溶剂为质量比0.6-0.8：0.3-0.5：3-5的季铵盐，
6.根据权利要求4所述的高阻隔性生物可降解地膜，其特征在于，所述步骤B1中甲壳类动物外壳与蒸馏水质量比为1：5-8；所述步骤B2中干粉与质量浓度为5%的稀盐酸的质量比为1：4-6；所述步骤B3中脱钙产物，蒸馏水，复合酶1和复合酶2的质量比为10：30-40：0.05-0.08：0.08-0.12；所述步骤B4中酶解产物和混合溶剂质量比为10：25-35。
7.根据权利要求1所述的高阻隔性生物可降解地膜，其特征在于，所述功能填料由以下步骤制得：
8.根据权利要求7所述的高阻隔性生物可降解地膜，其特征在于，所述步骤C1中纳米二氧化硅与有机溶剂质量比为1:10-12；纳米纤维素与有机溶剂质量比为1:10-12；所述纳米二氧化硅的粒径为20-40nm；所述有机溶剂为乙醇或丙酮；所述步骤C2中交联剂为硅烷偶联剂KH-550、KH-560或KH-570中的一种。
9.根据权利要求1所述的高阻隔性生物可降解地膜，其特征在于，所述扩链剂为环氧扩链剂ADR；所述抗氧化剂为丁基羟基茴香醚，二丁基羟基甲苯或叔丁基对苯二酚中的一种或几种的组合；所述紫外线吸收剂为质量比1.5-2.8:1的紫外线吸收剂UV-P和紫外线吸收剂UV-326的混合物。
10.一种根据权利要求1-9任一项所述的高阻隔性生物可降解地膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种高阻隔性生物可降解地膜，其特征在于，包括以下重量份的原料：80-100份聚乳酸预聚物，30-40份壳聚糖溶液，10-20份功能填料，1-1.5份扩链剂，0.5-1份抗氧化剂，0.3-0.8份紫外线吸收剂。
2.根据权利要求1所述的高阻隔性生物可降解地膜，其特征在于，所述聚乳酸预聚物由以下方式制备：
3.根据权利要求2所述的高阻隔性生物可降解地膜，其特征在于，所述复合催化剂为质量比3-6：1的亚磷酸二乙酯和醋酸锰混合物，增塑剂为乙酰柠檬酸三丁酯；所述乳酸，复合催化剂和增塑剂的质量比为100：1-1.5：10-15。
4.根据权利要求1所述的高阻隔性生物可降解地膜，其特征在于，所述壳聚糖溶液由以下方式制备：
5.根据权利要求4所述的高阻隔性生物可降解地膜，其特征在于，所述步骤b3中复合酶1为质量比1：1-1.5：2-2.5的胰蛋白酶、木瓜蛋白酶和丝氨酸蛋白酶的混合物；所述步骤b3中复合酶2为质量比1：2.5-3.5的甲壳素酶和甲壳素脱乙酰酶的混合物；所述步骤b4中的混合溶剂为质量比0.6-0.8：0.3-0.5：3-5的季铵盐，柠檬酸，去离子水混合物。
6.根据权利要求4所述的高阻隔性生物可降解地膜，其特征在于，所述步骤b1中甲...
【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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