聚碳酸亚丙酯生物降解渗水地膜的研制及性能分析

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2021.10.004

中国塑料 ›› 2021, Vol. 35 ›› Issue (10): 21-25.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.10.004

聚碳酸亚丙酯生物降解渗水地膜的研制及性能分析

毕昕媛¹, 姚建民¹^,²()

^1.山西农业大学农业经济管理学院，太原 030006
^2.山西微通渗水膜生物科技有限公司，太原 030006

收稿日期:2021-01-29 出版日期:2021-10-26 发布日期:2021-10-27
基金资助:
国家重点研发计划项目(2018YFD1001000)

Preparation and Performance Analysis of PPC⁃based Biodegradable WaterPermeable Mulch Film

BI Xinyuan¹, YAO Jianmin¹^,²()

^1.College of Agricultural Economics and management，Shanxi Agricultural University，Taiyuan 030006，China
^2.Micropermeable Membrane Biotechnology Co，Ltd，Taiyuan 030006，China

Received:2021-01-29 Online:2021-10-26 Published:2021-10-27
Contact: YAO Jianmin E-mail:841952252@qq.com

摘要/Abstract

摘要：

为了解决农田白色污染问题，选用大分子聚碳酸亚丙酯（PPC）和聚己二酸丁二醇酯/对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）两种生物降解材料以及强力渗水助剂为原料制备PPC生物降解渗水地膜，采用多次吹膜测试法对地膜的配方和工艺方案进行了优选，并通过万能拉力测试机、紫外老化试验箱等对地膜的力学性能和降解性能进行了表征。结果表明，按照优选方案A₉和A₂的配方和工艺，结合渗水地膜加工工艺，可以成功制备厚度为（0.007±0.002） mm的薄型PPC生物降解渗水地膜；以A₉和A₂为基础并进行优化处理后的工艺技术试制的6个产品的力学性能均能够达到GB/T 35795—2017标准要求；0.007 mm PPC生物降解渗水地膜60 d后开始出现横纵向裂口，180 d后降解率为77.06 %，365 d后降解率为95.72 %。

关键词: 聚碳酸亚丙酯, 聚己二酸丁二醇酯/对苯二甲酸丁二醇酯, 生物降解, 渗水地膜, 工艺

Abstract:

To solve the problems from the white pollution in farmlands， macromolecular poly（propylene carbonate）（PPC） and poly（butylene adipate-co?butylene terephthalate）（PBAT） were selected as two types of biodegradable materials together with powerful water permeability additives to prepare the PPC biodegradable water-permeable mulch films. The formulation and processing technology of the mulch films were optimized using the multi?blow film method， and their mechanical properties and degradation performance were characterized using a universal tensile tester and ultraviolet aging test box. The results indicated that according to the optimized formulation and processing technology of the preferred scheme A₉ and A₂， a thin PPC-based biodegradable water-permeable mulch film with a thickness of （0.007±0.002） mm was successfully prepared using a water-permeable mulch film processing technology. The mechanical properties of six products trial-produced based on the schemes A₉ and A₂ could meet the requirements of GB/T 35795-2017. The membrane surface of the mulch film with a thickness of 0.007 mm began to crack within 60 days， and its degradation degree was 77.06 % and 95.72 % within 180 and 360 days， respectively.

Key words: poly（propylene carbonate）, poly（butylene adipate-co-butylene terephthalate）, biodegradability, water-permeable film, process

中图分类号:

TQ323.4⁺1

毕昕媛, 姚建民. 聚碳酸亚丙酯生物降解渗水地膜的研制及性能分析[J]. 中国塑料, 2021, 35(10): 21-25.

BI Xinyuan, YAO Jianmin. Preparation and Performance Analysis of PPC⁃based Biodegradable WaterPermeable Mulch Film[J]. China Plastics, 2021, 35(10): 21-25.

图/表 4

参考文献 13

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方案	X₁/×10⁴g·mol^-1	X₂/%	X₃/%	X₄/%	X₅/mm	X₆/%	X₇/N	X₈	X₉/个·cm^-2	X₁₀/d	X₁₁/元·t^-1
A₁	15	30	2	0.1	0.006	150	0.5	3.0	30	60	21 000
A₂	15	30	4	0.1	0.007	155	0.6	4.6	30	65	22 000
A₃	15	30	5	0.2	0.01	160	0.7	3.5	20	80	23 000
A₄	30	70	3	0.1	0.008	170	0.7	3.0	50	70	20 000
A₅	30	70	4	0.15	0.008	200	0.8	4.6	35	100	21 000
A₆	30	70	5	0.15	0.007	160	0.9	6.0	25	90	20 000
A₇	15	30	3	0.2	0.007	155	0.6	4.6	40	75	23 000
A₈	30	70	4	0.15	0.006	160	0.8	3.0	35	80	20 000
A₉	30	70	4	0.2	0.007	190	1.0	4.2	35	120	21 000

方案	X₁/×10⁴g·mol^-1	X₂/%	X₃/%	X₄/%	X₅/mm	X₆/%	X₇/N	X₈	X₉/个·cm^-2	X₁₀/d	X₁₁/元·t^-1
A₁	15	30	2	0.1	0.006	150	0.5	3.0	30	60	21 000
A₂	15	30	4	0.1	0.007	155	0.6	4.6	30	65	22 000
A₃	15	30	5	0.2	0.01	160	0.7	3.5	20	80	23 000
A₄	30	70	3	0.1	0.008	170	0.7	3.0	50	70	20 000
A₅	30	70	4	0.15	0.008	200	0.8	4.6	35	100	21 000
A₆	30	70	5	0.15	0.007	160	0.9	6.0	25	90	20 000
A₇	15	30	3	0.2	0.007	155	0.6	4.6	40	75	23 000
A₈	30	70	4	0.15	0.006	160	0.8	3.0	35	80	20 000
A₉	30	70	4	0.2	0.007	190	1.0	4.2	35	120	21 000

项目	指标
紫外光降解速率/ g·（50 ℃·10 g·60 h）^-1	≥0.5
碱水降解速率/g·（23 ℃·10 g·48 h）^-1	≥8
渗水速率/g·（23 ℃·h·101.325 kPa）^-1	≥7
通透性能/s	40~280
蒸发速率/g·（40 ℃·h·101.325 kPa）^-1	≤0.4

项目	指标
紫外光降解速率/ g·（50 ℃·10 g·60 h）^-1	≥0.5
碱水降解速率/g·（23 ℃·10 g·48 h）^-1	≥8
渗水速率/g·（23 ℃·h·101.325 kPa）^-1	≥7
通透性能/s	40~280
蒸发速率/g·（40 ℃·h·101.325 kPa）^-1	≤0.4

工艺方案	纵向拉伸负荷/N	横向拉伸负荷/N	纵向断裂伸长率/%	横向断裂伸长率/%	纵向直角撕裂负荷/N	横向直角撕裂负荷/N
GB/T 35975—2017标准规定	≥1.5	≥1.5	≥150	≥250	≥0.5	≥0.5
T₁（优化A₉）	2.2	2.5	274	309	1.1	1.1
T₂（优化A₉）	2.4	1.7	209	461	0.9	0.9
T₃（优化A₉）	1.7	2.2	320	384	0.9	1.1
T₄（优化A₂）	2.2	2.1	336	402	1.0	1.2
T₅（优化A₂）	2.3	1.6	151	460	0.7	1.1
T₆（优化A₂）	2.3	2.3	158	413	0.7	1.1

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取样时间/d	0.006 mm PPC地膜		0.007 mm PPC地膜		聚乙烯地膜
取样时间/d	降解度/%	外观	降解度/%	外观	外观
30	30.71	出现裂纹	24.97	出现裂纹	无明显破洞
60	45.36	有少量横纵向裂口	42.37	有少量横纵向裂口	无明显破洞
90	55.33	有网纹裂解状	54.72	有网纹裂解状	有少量破洞
120	67.25	有绒丝状裂解	69.19	有绒丝状裂解	有少量破洞
180	74.24	少量残膜	77.06	少量残膜	有少量破洞
360	95.12	极少量残膜	95.72	极少量残膜	有破洞

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