含贝壳粉的生物可降解材料、颗粒及地膜

技术领域

本发明涉及农业技术领域，特别涉及含贝壳粉的生物可降解材料、颗粒及地膜。

背景技术

农用地膜即地面覆盖薄膜，通常是透明或黑色PE薄膜，也有绿色、银色薄膜，用于提高土壤温度，保持土壤水分，维持土壤结构，防止害虫侵袭作物，避免微生物引起病害，促进植物生长。另外，多雨季节地膜覆盖也有防雨、排涝效果，在我国北方旱区应用地膜覆盖还具有抗旱保墒效果，能大面积使农作物产量提高30％左右。

农用地膜不但应用于蔬菜栽培，也相继用于大田作物、果树、林业、花卉及经济作物的生产；不仅用于露地栽培，也用于早春保护设施内的覆盖。常使用的薄膜为普通聚氯乙烯薄膜、聚氯乙烯无滴膜、普通聚乙烯薄膜、聚乙烯无滴膜、聚乙烯多功能复合膜以及EVA多功能复合膜等。但以上传统地膜使用后需要及时进行脱膜，地膜在使用后也成为塑料废弃物，造成环境污染。

目前，可降解农用地膜已成为本领域的新趋势，与传统地膜相比，可降解农用地膜可不需要脱膜，节约了时间，也避免造成污染。但可降解地膜覆盖土壤后，对施肥造成一定的影响，施肥前需要揭起地膜，影响施肥效率，增加了工作量。

发明内容

为此，需要提供一种含贝壳粉的生物可降解材料、颗粒及地膜，将贝壳粉加入到生物可降解地膜中，当可降解农用地膜在使用时自然降解后，地膜中的复合肥料会自然分散到土壤中成为农作物根茎的养料；大大减少农民后期对农作物施肥的工作量。

本发明的第一方面提供了一种含贝壳粉的生物可降解材料，所述含贝壳粉的生物可降解材料包括可降解生物基塑料与贝壳粉，所述贝壳粉的粒度为400-2000目。

优选的，所述贝壳粉中有机质的含量为0.8-1wt％；蛋白质含量为1.5-1.8wt％；复合微量元素含量为500-600mg/kg。

优选的，所述复合微量元素包括铜元素、铁元素、锌元素、锰元素、镁元素；所述铜元素含量为1.4-1.6mg/kg，所述铁元素含量为45-55mg/kg，所述锌元素含量为5-8mg/kg、所述锰元素含量为350-450mg/kg、所述镁元素含量为50-80mg/kg。

优选的，所述可降解生物基塑料的组分包括聚对苯二甲酸已二酸丁二酯、聚乳酸、聚羟基脂肪酸、聚丁二酸丁二酯、植物蛋白、淀粉和生物基；所述生物基为生物发酵物。

优选的，所述聚对苯二甲酸已二酸丁二酯、聚乳酸、聚羟基脂肪酸、聚丁二酸丁二酯、植物蛋白、淀粉和生物基的质量比为为20-30：20-30:10-20:10-50:0-30:0-20:0-15。

优选的，所述含贝壳粉的生物可降解材料包括以下质量份的组分：可降解生物基塑料50-90质量份，贝壳粉3-50质量份。

优选的，所述含贝壳粉的生物可降解材料中还包括1-20质量份的矿石粉；所述矿石粉中含有钙、磷、钾、镁、铁、锌、铜元素中的一种或多种。

本发明的第二方面提供了一种含贝壳粉的生物可降解微粒，所述含贝壳粉的生物可降解微粒由本发明第一方面所述的生物可降解材料采用挤出机构进行挤出造粒得到。

本发明第三方面提供了一种生物可降解地膜，所述生物可降解地膜由本发明第二方面所述的生物可降解微粒进行熔融、吹制成膜。

本发明第四方面提供了一种复合生物可降解地膜，所述生物可降解地膜为三层复合膜结构，包括底层、中间层、外层，所述底层和外层采用可降解生物基塑料制备，中间层采用本发明第一方面所述生物可降解材料制备；所述下表层直接与土壤接触。三层复合膜可采用热压粘合或边缘缝合或在生产收卷时缠绕在一起。

底层直接与土壤发生接触，在底层发生降解后，含有贝壳粉的中间层才与土壤发生接触，地膜才开始逐步释放肥料。底层主要作用为控制释放肥料的时间，也可以保护中间层。

外层的设置主要是用于保护中间层，避免中间层暴露于外界环境中，接触阳光、水分、空气，贝壳粉在接触土壤前就被氧化、化学水解，影响施肥效果。

例如在北方，作物生长前期，外界温度较低，需要地膜增温保温，三层复合地膜能起到很好的保温、保墒作用，底层和外层在外界因素的影响下逐步降解。而作物生长中后期，外界温度升高，底层地膜也完成降解，地膜的中间层开始降解，起到追肥的作用；而优选外层地膜的降解时间约为底层地膜和中间层地膜的降解时间之和，这样可以起到保护中间层地膜的作用。作物收获前后，地膜完全降解。可降解三层地膜可以根据不同作物的不同需求，以及环境温度状况设定不同的降解天数，在传统可降解地膜的基础上，又起到给作物追肥的作用。

优选的，所述外层、中间层与底层膜的厚度为3-6μm。

优选的，所述地膜制备过程中，通过控制地膜中各膜层中各组分含量以及各膜层的厚度，控制地膜的各膜层降解时间。

区别于现有技术，上述技术方案提供了一种含贝壳粉的生物可降解材料、颗粒及地膜，将贝壳粉加入到生物可降解地膜中，当可降解农用地膜在使用时自然降解后，地膜中的贝壳粉会自然分散到土壤中成为农作物根茎的养料；大大减少农民后期对农作物施肥的工作量，也免去部分作物揭膜的工序，有效节约揭膜成本。同时，添加在农用地膜中肥力的要求可根椐种植不同农作物的标准配制，以及可根据农作物的出苗时间来定制降解时间表。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例详予说明。

实施方式中的贝壳粉粒度为400-2000目。贝壳粉1中有机质含量为0.88％，蛋白质含量为1.71％，铜元素含量为1.585mg/kg，铁元素含量为51.07mg/kg，锌元素含量为6.348mg/kg、锰元素含量为393.3mg/kg、镁元素含量为60.18mg/kg。贝壳粉2中有机质含量为0.926％，蛋白质含量为1.58％，铜元素含量为1.457mg/kg，铁元素含量为50.66mg/kg，锌元素含量为7.884mg/kg、锰元素含量为438.1mg/kg、所述镁元素含量为70.31mg/kg。实施方式中的矿石粉含有钙、磷、钾、镁、铁、锌、铜元素。

实施例1一种生物可降解材料、含贝壳粉的生物可降解微粒、单层地膜

含贝壳粉的生物可降解材料由以下质量份的组分构成：可降解生物基塑料50质量份，贝壳粉13质量份。

其中，可降解生物基塑料的组分构成为：聚对苯二甲酸已二酸丁二酯30质量份、聚乳酸20质量份、聚羟基脂肪酸10质量份、聚丁二酸丁二酯50质量份、植物蛋白30质量份、淀粉20质量份和生物发酵物15质量份。生物发酵物为用枯草芽孢杆菌发酵后的豆粕。

将按照上述配方称量好的含贝壳粉的生物可降解材料在高搅机中混合10分钟后，加入双螺杆挤出机中，在120-160℃挤出造粒，得到含贝壳粉的生物可降解微粒；吹膜机中130-140℃吹塑成型，得到单层可生物降解地膜，地膜厚度10-15μm。

实施例2一种生物可降解材料、含贝壳粉的生物可降解微粒、单层地膜

含贝壳粉的生物可降解材料由以下质量份的组分构成：可降解生物基塑料90质量份，贝壳粉250质量份。其中，可降解生物基塑料的组分构成为：聚对苯二甲酸已二酸丁二酯30质量份、聚乳酸30质量份、聚羟基脂肪酸20质量份、聚丁二酸丁二酯10质量份、植物蛋白10质量份、淀粉10质量份和生物发酵物5质量份。生物发酵物为用纳豆激酶发酵后的豆粕。

将按照上述配方称量好的含贝壳粉的生物可降解材料在高搅机中混合10分钟后，加入双螺杆挤出机中，在120-160℃挤出造粒，得到含贝壳粉的生物可降解微粒；吹膜机中130-140℃吹塑成型，得到单层可生物降解地膜，地膜厚度10-15μm。

实施例3一种生物可降解材料、含贝壳粉的生物可降解微粒、单层地膜

含贝壳粉的生物可降解材料由以下质量份的组分构成：可降解生物基塑料70质量份，贝壳粉241质量份；矿石粉10质量份。

其中，可降解生物基塑料的组分构成为：聚对苯二甲酸已二酸丁二酯30质量份、聚乳酸30质量份、聚羟基脂肪酸20质量份、聚丁二酸丁二酯10质量份、植物蛋白10质量份、淀粉10质量份和生物发酵物5质量份。生物发酵物为用纳豆激酶发酵后的豆粕。

将按照上述配方称量好的含贝壳粉的生物可降解材料在高搅机中混合10分钟后，加入双螺杆挤出机中，在120-160℃挤出造粒，得到含贝壳粉的生物可降解微粒；吹膜机中130-140℃吹塑成型，得到单层可生物降解地膜，地膜厚度10-15μm。

实施例4一种生物可降解材料、含贝壳粉的生物可降解微粒、三层复合地膜

中间层地膜由以下质量份的组分构成：可降解生物基塑料70质量份，贝壳粉130质量份。可降解生物基塑料的组分构成为：聚对苯二甲酸已二酸丁二酯20质量份、聚乳酸25质量份、聚羟基脂肪酸20质量份、聚丁二酸丁二酯20质量份、植物蛋白30质量份、淀粉10质量份和生物发酵物15质量份。生物发酵物为用纳豆激酶发酵后的豆粕。

将按照上述配方称量好的含贝壳粉的生物可降解材料在高搅机中混合10分钟后，加入双螺杆挤出机中，在120-160℃挤出造粒，得到含贝壳粉的生物可降解微粒；在吹膜机中130-140℃吹塑成型，得到中间层可生物降解地膜，中间层地膜厚度3-6μm。

底层和外层可降解生物基塑料的组分构成为：聚对苯二甲酸已二酸丁二酯30质量份、聚乳酸30质量份、聚羟基脂肪酸20质量份、聚丁二酸丁二酯50质量份、植物蛋白10质量份、生物发酵物10质量份。生物发酵物为用纳豆激酶发酵后的豆粕。将按照上述配方称量好的材料在高搅机中混合10分钟后，加入双螺杆挤出机中，在120-160℃挤出造粒，得到可降解微粒；在吹膜机中130-140℃吹塑成型，得到底层和外层地膜，厚度3-6μm。

将底层、中间层、外层进行缠绕收卷，得到三层复合地膜。

实施例5一种三层复合地膜

中间层地膜由以下质量份的组分构成：可降解生物基塑料80质量份，贝壳粉40质量份，矿石粉10质量份。可降解生物基塑料组分构成为：聚对苯二甲酸已二酸丁二酯25质量份、聚乳酸25质量份、聚羟基脂肪酸15质量份、聚丁二酸丁二酯35质量份、植物蛋白20质量份、淀粉10质量份和生物发酵物8质量份。生物发酵物为用纳豆激酶发酵后的豆粕。

将按照上述配方称量好的中间层地膜材料在高搅机中混合10分钟后，加入双螺杆挤出机中，在120-160℃挤出造粒，得到微粒；将微粒在吹膜机中130-140℃吹塑成型，得到中间层地膜，中间层地膜厚度3-6μm。

底层和外层地膜的组分构成为：聚对苯二甲酸已二酸丁二酯25质量份、聚乳酸25质量份、聚羟基脂肪酸15质量份、聚丁二酸丁二酯15质量份、植物蛋白10质量份、淀粉5质量份。将按照上述配方称量好的材料在高搅机中混合10分钟后，加入双螺杆挤出机中，在120-160℃挤出造粒，得到微粒；在吹膜机中130-140℃吹塑成型，得到底层和外层可生物降解地膜，厚度3-6μm。

将底层、中间层、外层进行缠绕收卷，得到三层复合地膜。

实施例6一种生物可降解材料、含贝壳粉的生物可降解微粒、三层复合地膜

中间层地膜材料由以下质量份的组分构成：可降解生物基塑料90质量份，贝壳粉50质量份，矿石粉20质量份。可降解生物基塑料的组分构成为：聚对苯二甲酸已二酸丁二酯25质量份、聚乳酸25质量份、聚羟基脂肪酸15质量份、聚丁二酸丁二酯45质量份、植物蛋白20质量份、淀粉6质量份和生物发酵物8质量份。生物发酵物为用纳豆激酶发酵后的豆粕。将按照上述配方称量好的含贝壳粉的生物可降解材料在高搅机中混合10分钟后，加入双螺杆挤出机中，在120-160℃挤出造粒，得到微粒；在吹膜机中130-140℃吹塑成型，得到中间层地膜，中间层地膜厚度3-6μm。

底层地膜的组分构成为：聚对苯二甲酸已二酸丁二酯25质量份、聚乳酸25质量份、聚羟基脂肪酸15质量份、聚丁二酸丁二酯15质量份、植物蛋白20质量份、淀粉8质量份。将按照上述配方称量好的底层地膜材料在高搅机中混合10分钟后，加入双螺杆挤出机中，在120-160℃挤出造粒，得到微粒；在吹膜机中130-140℃吹塑成型，得到底层地膜，厚度3-6μm。

外层可降解塑料的组分构成为：聚对苯二甲酸已二酸丁二酯30质量份、聚乳酸30质量份、聚羟基脂肪酸20质量份、聚丁二酸丁二酯50质量份。将按照上述配方称量好的外层材料在高搅机中混合10分钟后，加入双螺杆挤出机中，在120-160℃挤出造粒，得到外层微粒；在吹膜机中130-140℃吹塑成型，得到外层地膜，厚度6-9μm。

将底层、中间层、外层进行缠绕收卷，得到三层复合地膜。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。