System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 植物基可降解TPU农用薄膜及其制备方法技术_技高网

植物基可降解TPU农用薄膜及其制备方法技术

技术编号:43739297 阅读:12 留言:0更新日期:2024-12-20 13:01
本发明专利技术属于聚氨酯薄膜技术领域,具体涉及植物基可降解TPU农用薄膜及其制备方法。包括以下质量份数的原料:植物基聚酯多元醇:44‑69份;二异氰酸酯:17‑43份;扩链剂:3‑11份;润滑剂:0.1‑1份;生物降解剂:1‑10份;催化剂:0.05‑0.1份;所述的植物基聚酯多元醇由木质素、小分子二元酸与小分子二元醇经聚合反应制备得到。本发明专利技术以天然可再生、价格低廉且来源广泛的木质素为原料,旨在缓解对石油资源的依赖与消耗,同时确保产品的安全环保特性;通过优化配方与制备工艺,所制得的薄膜生物降解性优良、透气性能高且易加工。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于聚氨酯薄膜,具体涉及植物基可降解tpu农用薄膜及其制备方法。


技术介绍

1、在农业生产中,地膜与棚膜被广泛采用以有效调控土壤温度与湿度,当前广泛应用的材料为不可生物降解的聚乙烯制品。然而,这类制品在使用后被遗弃于土壤中,因其难以清除,对农业土壤环境构成了显著的污染威胁。鉴于这一严峻问题,研发能够替代的生物基可降解农用薄膜显得尤为迫切。热塑性聚氨酯弹性体(tpu)作为一种备选材料,展现出高弹性、卓越的柔韧性、良好的成膜性能以及透湿性等优点,但其制备原料主要源自石化资源,导致石油消耗量大增。此外,传统tpu材料面临无法完全降解的挑战,这一缺陷限制了其更广泛的应用范围。因此,开发新型的生物基且可降解的农用薄膜材料成为解决当前问题的关键所在。


技术实现思路

1、针对现有技术的不足,本专利技术的目的在于提供一种植物基可降解tpu农用薄膜,以天然可再生、价格低廉且来源广泛的木质素为原料,旨在缓解对石油资源的依赖与消耗,同时确保产品的安全环保特性;通过优化配方与制备工艺,所制得的薄膜生物降解性优良、透气性能高且易加工。

2、本专利技术的另一个目的在于提供一种植物基可降解tpu农用薄膜的制备方法,科学合理,简单易行。

3、本专利技术所采取的技术方案如下:

4、所述的植物基可降解tpu农用薄膜,包括以下质量份数的原料:

5、植物基聚酯多元醇:44-69份;

6、二异氰酸酯:17-43份;

7、扩链剂:3-11份;</p>

8、润滑剂:0.1-1份;

9、生物降解剂:1-10份;

10、催化剂:0.05-0.1份;

11、所述的植物基聚酯多元醇由木质素、小分子二元酸与小分子二元醇经聚合反应制备得到;

12、所述的植物基可降解tpu农用薄膜的制备方法为:将植物基聚酯多元醇和润滑剂的混合物、二异氰酸酯、扩链剂和催化剂通过计量混合,于双螺杆挤出机中反应,挤出造粒,所得到的粒料在流延成膜过程中,在薄膜的冷却固化阶段添加生物降解剂,制得植物基可降解tpu农用薄膜。

13、所述的植物基聚酯多元醇的制备方法为:将木质素、小分子二元酸与小分子二元醇加入到反应釜中,加热搅拌,氮气保护,升温到140-150℃至反应出水,控制回流塔塔顶温度在100-105℃,加入钛酸四丁酯,将温度升至220-250℃,继续反应2-4h,然后采用氮气鼓泡工艺把缩聚产生的水分脱出,当釜内物料的酸值降至0.6mgkoh/g以下,水分含量降至0.05wt.%以下时,降温放料,即得植物基聚酯多元醇。

14、所述的植物基聚酯多元醇的数均分子量为500-3000,其中小分子二元酸与小分子二元醇的摩尔比为(1.1-5.1):1,木质素的用量为植物基聚酯多元醇总投料量的5-50wt.%,钛酸四丁酯的加入量占植物基聚酯多元醇总投料量0.005-0.01wt.%。

15、所述的小分子二元酸为含有4-10个碳原子的二元酸;小分子二元醇为含有2-6个碳原子的二元醇。

16、所述的二异氰酸酯为4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯或苯二亚甲基二异氰酸酯中的一种。

17、所述的扩链剂为含有2-6个碳原子的二元醇。

18、所述的润滑剂为油酸酰胺、硬脂酸醇酯、硬脂酸酰胺、硬脂酸单甘油酯或硬脂酸丁酯中的一种。

19、所述的生物降解剂为乳酸脱氢酶、过氧化氢酶、淀粉酶、柠檬酸合成酶或磷酸丙糖异构酶中的一种。

20、所述的催化剂为有机锡或有机铋催化剂。

21、所述的植物基可降解tpu农用薄膜的制备方法,包括以下步骤:

22、1)将植物基聚酯多元醇和润滑剂加入到反应釜a中,在100-120℃下搅拌;将二异氰酸酯加入到反应釜b中,在50-70℃下搅拌;将扩链剂加入到反应釜中c,保持温度为40-60℃;通过灌注系统,将反应釜a、反应釜b和反应釜c中的物料混合,注入双螺杆挤出机,同时在双螺杆挤出机喂料口通过微量注射泵加入催化剂,混合物料在双螺杆筒体内均匀反应输送,完成合成反应后,经塑化、造粒得到tpu粒料,其中螺杆温度为80-250℃;

23、2)将tpu粒料加入挤出机中,加热至熔融状态,熔体通过模口挤出后进行冷却固化,在冷却固化过程中向薄膜两端喷洒生物降解剂,最终制得植物基可降解tpu农用薄膜。

24、与现有技术相比,本专利技术的有益效果如下:

25、(1)本专利技术采用的木质素作为一种丰富的天然芳香族聚合物,其结构中富含羟基、甲氧基、羰基、羧基等官能团,不仅可用于合成多元醇以替代石油基多元醇,还具备来源广泛、价格低廉、产量大及无污染的特点。此外,该木质素无需额外添加黑色母粒,其自带的黑色薄膜特性有助于保温保湿,进一步提升了材料的环保性和实用性;

26、(2)本专利技术通过使用木质素合成tpu,显著提高了产品的生物基含量,同时,添加的生物降解剂在紫外光、热量、氧气条件下,能促使tpu薄膜发生复杂的脱氢反应,降低分子量成为短链分子,并最终被酶和微生物分解转化为水和二氧化碳,完成降解过程,这一过程对土壤和地下水的ph值无影响,确保了环境友好性;

27、(3)本专利技术在tpu薄膜冷却、定型收卷过程中喷洒生物降解剂,不仅避免了高温导致的降解剂失效问题,还确保了降解剂在薄膜表面的均匀分布,从而提高了降解效果,确保了产品的生物降解性能得到充分发挥;

28、(4)本专利技术的制备方法科学合理,采用双螺杆挤出机一步法连续生产工艺,简化了操作流程,提高了生产效率,通过添加润滑剂,有效解决了成膜过程中粘辊问题,进一步提升了加工效率,所制备的tpu薄膜材料具有优异的透湿、透气性能,在农用薄膜领域展现出显著优势。

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【技术保护点】

1.一种植物基可降解TPU农用薄膜,其特征在于,包括以下质量份数的原料:

2.根据权利要求1所述的植物基可降解TPU农用薄膜,其特征在于,所述的植物基聚酯多元醇的制备方法为:将木质素、小分子二元酸与小分子二元醇加入到反应釜中,加热搅拌,升温到140-150℃至反应出水,控制回流塔塔顶温度在100-105℃,加入钛酸四丁酯,将温度升至220-250℃,继续反应2-4h,然后采用氮气鼓泡工艺把缩聚产生的水分脱出,当釜内物料的酸值降至0.6mgKOH/g以下,水分含量降至0.05wt.%以下时,即得植物基聚酯多元醇。

3.根据权利要求2所述的植物基可降解TPU农用薄膜,其特征在于,所述的植物基聚酯多元醇的数均分子量为500-3000,所述的小分子二元酸与小分子二元醇的摩尔比为(1.1-5.1):1,所述的木质素的用量为植物基聚酯多元醇总投料量的5-50wt.%。

4.根据权利要求2所述的植物基可降解TPU农用薄膜,其特征在于,所述的小分子二元酸为含有4-10个碳原子的二元酸;小分子二元醇为含有2-6个碳原子的二元醇。

5.根据权利要求1所述的植物基可降解TPU农用薄膜,其特征在于,所述的二异氰酸酯为4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯或苯二亚甲基二异氰酸酯中的一种。

6.根据权利要求1所述的植物基可降解TPU农用薄膜,其特征在于,所述的扩链剂为含有2-6个碳原子的二元醇。

7.根据权利要求1所述的植物基可降解TPU农用薄膜,其特征在于,所述的润滑剂为油酸酰胺、硬脂酸醇酯、硬脂酸酰胺、硬脂酸单甘油酯或硬脂酸丁酯中的一种。

8.根据权利要求1所述的植物基可降解TPU农用薄膜,其特征在于,所述的生物降解剂为乳酸脱氢酶、过氧化氢酶、淀粉酶、柠檬酸合成酶或磷酸丙糖异构酶中的一种。

9.根据权利要求1所述的植物基可降解TPU农用薄膜,其特征在于,所述的催化剂为有机锡或有机铋催化剂。

10.一种权利要求1-9任意一项所述的植物基可降解TPU农用薄膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

...

【技术特征摘要】

1.一种植物基可降解tpu农用薄膜,其特征在于,包括以下质量份数的原料:

2.根据权利要求1所述的植物基可降解tpu农用薄膜,其特征在于,所述的植物基聚酯多元醇的制备方法为:将木质素、小分子二元酸与小分子二元醇加入到反应釜中,加热搅拌,升温到140-150℃至反应出水,控制回流塔塔顶温度在100-105℃,加入钛酸四丁酯,将温度升至220-250℃,继续反应2-4h,然后采用氮气鼓泡工艺把缩聚产生的水分脱出,当釜内物料的酸值降至0.6mgkoh/g以下,水分含量降至0.05wt.%以下时,即得植物基聚酯多元醇。

3.根据权利要求2所述的植物基可降解tpu农用薄膜,其特征在于,所述的植物基聚酯多元醇的数均分子量为500-3000,所述的小分子二元酸与小分子二元醇的摩尔比为(1.1-5.1):1,所述的木质素的用量为植物基聚酯多元醇总投料量的5-50wt.%。

4.根据权利要求2所述的植物基可降解tpu农用薄膜,其特征在于,所述的小分子二元酸为含有4-10个碳原子的二元酸;小分子二元醇为含有2-6...

【专利技术属性】
技术研发人员:王亚军宋小娜管永陈海良张强张宁刘广臣
申请(专利权)人:山东一诺威聚氨酯股份有限公司
类型:发明
国别省市:

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