劍麻纖維增強澱粉環保地膜及其製備方法與流程
2023-05-23 19:22:16 2
本發明涉及農用地膜技術領域。更具體地說，本發明涉及一種劍麻纖維增強澱粉環保地膜及其製備方法。
背景技術：
目前，地膜覆蓋技術在農業中得到了廣泛推廣，應用到了小麥、水稻、玉米、大豆、高粱、棉花等作物的種植中，增產效果明顯。由於現在大量使用的地膜是不可降解的高分子化合物，既不受微生物侵蝕，也不能自行分解。長此下去，必然會給後人帶來難以解決的汙染危害。因此，研究可降解地膜逐漸受到重視。澱粉是自然界豐富的可再生資源，無毒無害，可完全生物降解，然而較差的力學性能卻限制了其應用。
技術實現要素：
本發明的一個目的是解決至少上述問題，並提供至少後面將說明的優點。
本發明還有一個目的是提供一種劍麻纖維增強澱粉環保地膜及其製備方法，其能夠很好地保持土壤水分，殘留的地膜可完全降解，不會汙染環境，且具有優異的力學性能和耐高溫性。
為了實現根據本發明的這些目的和其它優點，提供了一種劍麻纖維增強澱粉環保地膜，包括以下重量份數的原料：澱粉40份、劍麻纖維100份、低熔指線形低密度聚乙烯樹脂5份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物樹脂3份、遠紅外陶瓷粉3份、苯並三唑類紫外線吸收劑1份、麥飯石5份、酪蛋白酸鈉5份、鈦酸正丁酯25份、聚對苯二甲酸丁二酯20份、白炭黑15份、亞麻油籽5份、絲素蛋白20份、磷酸胍5份、山梨醇5份、滑石粉5份、魚腥草提取物20份；
其中，低熔指線形低密度聚乙烯樹脂的熔體流動速率mfr≤1；
所述魚腥草提取物的製備方法為：將魚腥草乾燥、粉碎，與10倍質量的水混合，進行超聲波處理，控制超聲波功率為120w，保持30min，過濾，分離濾渣和濾液，濾液旋蒸至原有體積的1/10，得到濃縮液，將濾渣溶解於濃度為5g/l的茶多糖水溶液，超聲分散後，加入濃縮液和聚乙烯醇，加熱攪拌至稠狀，烘乾至含水量低於5％，即得。
優選的是，所述的劍麻纖維增強澱粉環保地膜，所述澱粉為木薯澱粉，其直鏈澱粉含量在20％以上，水含量在10％以下。
一種劍麻纖維增強澱粉環保地膜的製備方法，包括以下步驟：
步驟一、將質量比為10:1:2:0.2:1.5的所述澱粉、甘油、馬來酸二辛酯、水混合，在150℃通過擠出機進行熔融共混接枝反應，即改性澱粉；
步驟二、將所述劍麻纖維粉碎、膨化，加入2倍質量的1wt.％的酸液，在120℃下保持1h，過濾、清洗、乾燥、粉碎，得到第一混合物，向第一混合物中加入3倍質量的10wt.％的鹼液，攪拌，在30℃下保持1h，過濾、清洗、乾燥，控制含水量為10％，得到第二混合物，將質量比為5:10:1將第二混合物、丙烯酸甲酯、過硫酸鉀混合，通入ar，控制壓力為1mpa、溫度為40℃，保持5h，加入10wt.％醋酸溶液中和ph至7，過濾、清洗、乾燥，即得改性劍麻纖維；
步驟三、將步驟一製備的改性澱粉、步驟二製備的改性劍麻纖維導入高混機，並加入所述低熔指線形低密度聚乙烯樹脂、所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物樹脂、所述遠紅外陶瓷粉、所述聚對苯二甲酸丁二酯，混合10min，再加入所述亞麻油籽、所述絲素蛋白、所述酪蛋白酸鈉、所述魚腥草濃縮物，混合10min，再加入所述麥飯石、所述苯並三唑類紫外線吸收劑、所述鈦酸正丁酯所述磷酸胍，混合10min，最後加入剩餘原料，混合10min，轉移至吹膜機的料鬥，熔融擠出吹塑，製成筒狀地膜，切割、分卷、包裝即得。
優選的是，所述的製備方法，製備的薄膜的厚度為0.01mm。
優選的是，所述的製備方法，吹膜機設置5個加熱段，溫度分別為190℃、195℃、200℃、205℃、210℃。
優選的是，所述的製備方法，酸液為硫酸溶液，鹼液為氫氧化鈉溶液。
本發明至少包括以下有益效果：本發明能夠很好地保持土壤水分，殘留的地膜可完全降解，不會汙染環境，且具有優異的力學性能和耐高溫性；採用劍麻纖維與澱粉復配，改善澱粉基地膜的力學性能，添加魚腥草提取物，地膜降解後改善土質，提高抗菌性能，澱粉、劍麻纖維改性後得到以植物纖維為骨架的熱塑性材料，相容性很好，能夠達到熱力學相容狀態，避免產品的相分離現象，提高改性產品性能的穩定性，緩解大量非降解合成高分子材料廢棄物造成的環境汙染，遠紅外陶瓷粉能夠提高地面溫度，為農作物生長提供適宜的溫度，利於農作物的生長，苯並三唑類紫外線吸收劑可強烈吸收波長280～340nm範圍內的紫外光，提高地膜穩定性,低熔指聚乙烯樹脂溶體流動速率小，數均分子量大、分子量分布窄、支鏈越少，所得製品初始力學強度高，耐用性好。
本發明的其它優點、目標和特徵將部分通過下面的說明體現，部分還將通過對本發明的研究和實踐而為本領域的技術人員所理解。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明做進一步的詳細說明，以令本領域技術人員參照說明書文字能夠據以實施。
需要說明的是，下述實施方案中所述實驗方法，如無特殊說明，均為常規方法，所述試劑和材料，如無特殊說明，均可從商業途徑獲得。
一種劍麻纖維增強澱粉環保地膜，包括以下重量份數的原料：澱粉40份、劍麻纖維100份、低熔指線形低密度聚乙烯樹脂5份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物樹脂3份、遠紅外陶瓷粉3份、苯並三唑類紫外線吸收劑1份、麥飯石5份、酪蛋白酸鈉5份、鈦酸正丁酯25份、聚對苯二甲酸丁二酯20份、白炭黑15份、亞麻油籽5份、絲素蛋白20份、磷酸胍5份、山梨醇5份、滑石粉5份、魚腥草提取物20份；
其中，低熔指線形低密度聚乙烯樹脂的熔體流動速率mfr≤1；
所述魚腥草提取物的製備方法為：將魚腥草乾燥、粉碎，與10倍質量的水混合，進行超聲波處理，控制超聲波功率為120w，保持30min，過濾，分離濾渣和濾液，濾液旋蒸至原有體積的1/10，得到濃縮液，將濾渣溶解於濃度為5g/l的茶多糖水溶液，超聲分散後，加入濃縮液和聚乙烯醇，加熱攪拌至稠狀，烘乾至含水量低於5％，即得；
所述澱粉為木薯澱粉，其直鏈澱粉含量在20％以上，水含量在10％以下。
一種劍麻纖維增強澱粉環保地膜的製備方法，包括以下步驟：
步驟一、將質量比為10:1:2:0.2:1.5的所述澱粉、甘油、馬來酸二辛酯、水混合，在150℃通過擠出機進行熔融共混接枝反應，即改性澱粉；
步驟二、將所述劍麻纖維粉碎、膨化，加入2倍質量的1wt.％的硫酸溶液，在120℃下保持1h，過濾、清洗、乾燥、粉碎，得到第一混合物，向第一混合物中加入3倍質量的10wt.％的氫氧化鈉溶液，攪拌，在30℃下保持1h，過濾、清洗、乾燥，控制含水量為10％，得到第二混合物，將質量比為5:10:1將第二混合物、丙烯酸甲酯、過硫酸鉀混合，通入ar，控制壓力為1mpa、溫度為40℃，保持5h，加入10wt.％醋酸溶液中和ph至7，過濾、清洗、乾燥，即得改性劍麻纖維；
步驟三、將步驟一製備的改性澱粉、步驟二製備的改性劍麻纖維導入高混機，並加入所述低熔指線形低密度聚乙烯樹脂、所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物樹脂、所述遠紅外陶瓷粉、所述聚對苯二甲酸丁二酯，混合10min，再加入所述亞麻油籽、所述絲素蛋白、所述酪蛋白酸鈉、所述魚腥草濃縮物，混合10min，再加入所述麥飯石、所述苯並三唑類紫外線吸收劑、所述鈦酸正丁酯所述磷酸胍，混合10min，最後加入剩餘原料，混合10min，轉移至吹膜機的料鬥，吹膜機設置5個加熱段，溫度分別為190℃、195℃、200℃、205℃、210℃，熔融擠出吹塑，製成筒狀地膜，切割、分卷、包裝即得，製備的薄膜的厚度為0.01mm。
一種劍麻纖維增強澱粉環保地膜，配方及製備方法同實施例1，不同的是，配方中的劍麻纖維替換為等量的澱粉，故也不包括步驟二的劍麻纖維改性處理。
一種劍麻纖維增強澱粉環保地膜，配方及製備方法同實施例1，不同的是，不經過步驟一和步驟二，即不進行澱粉改性處理和劍麻纖維改性處理。
一種劍麻纖維增強澱粉環保地膜，配方及製備方法同實施例1，不同的是，配方中不包括遠紅外陶瓷粉、苯並三唑類紫外線吸收劑、魚腥草提取物。
根據gb/t1040.3進行測試，對實施例1、對比例1、2製備的地膜進行測試，結果如表1所示。
表1
表1說明，添加劍麻纖維後，製備的地膜拉伸強度得到大大提高，澱粉、劍麻纖維經改性處理後，斷裂伸長率得到大大提高。
在3畝玉米地作試驗，播種後，1畝覆蓋實施例1製備的地膜，1畝覆蓋對比例3製備的地膜，1畝不覆蓋地膜，結果，實施例1製備的地膜覆蓋的土地5天內發芽，對比例3製備的地膜覆蓋的土地8天內發芽，未覆蓋任何地膜的土地10天後陸續發芽。
在2畝廢棄的田地，1畝覆蓋實施例1製備的地膜，1畝覆蓋對比例3製備的地膜，遇到雨水後，實施例1製備的地膜12天後即可降解，18天後明顯聞到發酵分解出有機質肥料的味道，對比例3製備的地膜18天後既可降解，隨後30天內未聞到有機質肥料的味道。
根據gb/t2410-2008進行測試，對實施例1、對比例2、3製備的地膜進行測試，結果如表2所示。
表2說明，澱粉、劍麻纖維改性後，吸釋率大大提高，說明澱粉、劍麻纖維改性後相容性很好，製備的地膜滲水性優異，添加遠紅外陶瓷粉、苯並三唑類紫外線吸收劑、魚腥草提取物後，製備的地膜可見光透光率、透氣率大大提高。
這裡說明的設備數量和處理規模是用來簡化本發明的說明的。對本發明的應用、修改和變化對本領域的技術人員來說是顯而易見的。
儘管本發明的實施方案已公開如上，但其並不僅僅限於說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用於各種適合本發明的領域，對於熟悉本領域的人員而言，可容易地實現另外的修改，因此在不背離權利要求及等同範圍所限定的一般概念下，本發明並不限於特定的細節和這裡示出與描述的實施例。