64.超薄增韌全生物降解地膜技術(shù)和裝備創(chuàng)新與應(yīng)用

一、技術(shù)名稱(chēng)

指技術(shù)推廣過(guò)程中使用的名稱(chēng)

    超薄增韌全生物降解地膜技術(shù)和裝備創(chuàng)新與應(yīng)用

二、技術(shù)概述（概述應(yīng)簡(jiǎn)明扼要，可附2-3張照片、視頻）

（一）技術(shù)類(lèi)別：?jiǎn)雾?xiàng)技術(shù)、共性技術(shù)、技術(shù)體系、技術(shù)規(guī)程、政策建議、規(guī)劃方案。

技術(shù)體系

（二）技術(shù)類(lèi)型：品種、技術(shù)服務(wù)、產(chǎn)品、裝備、模式、其它請(qǐng)注明。

  產(chǎn)品、技術(shù)服務(wù)

（三）技術(shù)基本情況：指技術(shù)研發(fā)推廣背景、能夠解決的主要問(wèn)題等。

“超薄增韌全生物降解地膜技術(shù)和裝備創(chuàng)新與應(yīng)用”是在十三五國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃重點(diǎn)基礎(chǔ)材料技術(shù)提升與產(chǎn)業(yè)化專(zhuān)項(xiàng)“功能與壽命可調(diào)控的農(nóng)用覆蓋材料低成本制造技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化”項(xiàng)目課題3（2016YFB0302403）和課題5（2016YFB0302405）以及山東省農(nóng)業(yè)重大應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目“作物專(zhuān)用超薄生物降解地膜的創(chuàng)制與配套應(yīng)用技術(shù)研究”支持下，以山東農(nóng)業(yè)大學(xué)為主持單位，華中科技大學(xué)、山東新甫冠龍塑料機(jī)械有限公司、山東清田塑工有限公司、黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院耕作栽培研究所為協(xié)作單位，從滿(mǎn)足作物對(duì)地膜的功能需求出發(fā)，以超薄、增韌、環(huán)保、低成本、高效為目標(biāo)，經(jīng)過(guò)項(xiàng)目組課題間的協(xié)同創(chuàng)新及全體成員的共同努力，已圓滿(mǎn)完成了任務(wù)書(shū)規(guī)定的各項(xiàng)指標(biāo)。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)與協(xié)作單位圍繞生物降解地膜增強(qiáng)、增韌、超薄化、降解周期調(diào)控及配套加工技術(shù)與裝備等研究目標(biāo)，不斷探索，取得了系列成果，全生物降解地膜整體技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。該系列成果對(duì)解決普通聚乙烯地膜帶來(lái)的土壤白色污染問(wèn)題，推動(dòng)我國(guó)農(nóng)膜產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級(jí)和節(jié)能減排，有推廣應(yīng)用價(jià)值，將產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。

（四）技術(shù)示范推廣情況：技術(shù)成熟度,技術(shù)示范展示或較大范圍推廣應(yīng)用情況。

項(xiàng)目獲授權(quán)專(zhuān)利14件，其中國(guó)際發(fā)明專(zhuān)利1件、中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利9件；建立了全生物降解農(nóng)用地膜應(yīng)用技術(shù)規(guī)程5項(xiàng)。超薄生物降解地膜成果已經(jīng)在我國(guó)山東、甘肅、河北、黑龍江、湖北、浙江、河南、海南等10多個(gè)省市自治區(qū)，大蒜、花生、馬鈴薯、玉米、棉花、西瓜、芋頭、草莓、煙草、水稻、蘆筍等16種作物上示范應(yīng)用，累計(jì)推廣逾11萬(wàn)畝。經(jīng)專(zhuān)家鑒定超薄增韌全生物降解地膜技術(shù)和裝備創(chuàng)新與應(yīng)用項(xiàng)目整體技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，其中超薄型降解地膜增強(qiáng)增韌技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

（五）提質(zhì)增效情況：指技術(shù)試驗(yàn)、示范或推廣過(guò)程中節(jié)約成本、提升品質(zhì)、增加效益等情況。

超薄生物降解地膜技術(shù)已推廣到山東清田、山東天野、山東中藝等公司產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。近5年來(lái)，項(xiàng)目成果在山東、河北、海南、甘肅、陜西、黑龍江、遼寧、內(nèi)蒙古、北京等10多個(gè)省區(qū)推廣面積11萬(wàn)多畝，較同等厚度PE地膜基本平產(chǎn)或略有增產(chǎn)，最高增產(chǎn)5-10%。經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益顯著（詳見(jiàn)其他評(píng)價(jià)—示范應(yīng)用證明、測(cè)產(chǎn)報(bào)告）。

山東清田塑工有限公司近三年采用山東農(nóng)業(yè)大學(xué)提供的“一種超薄超透明全生物降解薄膜吹膜級(jí)材料及其制備方法”專(zhuān)利技術(shù)，生產(chǎn)新型超薄全生物降解地膜221.3噸、膜厚6-10μm（2018年71.0噸，2019年73.3噸，2020年77.0噸，出廠(chǎng)均價(jià)3.0萬(wàn)元/噸左右，利稅10%左右。）。新型地膜產(chǎn)品在山東、甘肅、黑龍江、海南等進(jìn)行了推廣應(yīng)用，應(yīng)用作物包括了大蒜、水稻、花生、馬鈴薯等，應(yīng)用面積超6萬(wàn)畝，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)生態(tài)效益。

山東天野塑化有限公司采用山東農(nóng)業(yè)大學(xué)提供的“一種可機(jī)械覆膜的超薄超強(qiáng)超透明全生物降解地膜及其制備方法”專(zhuān)利技術(shù)，生產(chǎn)超薄全生物降解地膜約250 噸。新型地膜產(chǎn)品在山東、黑龍江等進(jìn)行了推廣應(yīng)用，應(yīng)用作物包括了大蒜、水稻、花生、馬鈴薯等，應(yīng)用面積5 萬(wàn)畝，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)生態(tài)效益。

（六）獲獎(jiǎng)情況：以該技術(shù)為核心的科技成果獲得科技獎(jiǎng)勵(lì)等情況（選填）。

三、技術(shù)要點(diǎn)

指核心技術(shù)及其配套技術(shù)主要內(nèi)容（文字應(yīng)簡(jiǎn)明扼要,要點(diǎn)應(yīng)有實(shí)際內(nèi)容、可操作性強(qiáng)）。

1：開(kāi)發(fā)超薄（厚度≤0.006mm）全生物降解地膜納米增強(qiáng)增韌技術(shù)，創(chuàng)制出超薄全生物降解薄膜專(zhuān)用增強(qiáng)增韌增透母粒和超薄超透明全生物降解薄膜吹膜級(jí)材料，為新型專(zhuān)用生物降解地膜創(chuàng)制提供了支撐。

采用含有-NH2和環(huán)氧基團(tuán)的有機(jī)助劑對(duì)無(wú)機(jī)納米粒子進(jìn)行有機(jī)化改性處理，通過(guò)與PBAT、分散劑進(jìn)行熔融共混擠出造粒，研制出超薄全生物降解薄膜專(zhuān)用增強(qiáng)增韌增透母粒，揭示了納米材料與PBAT增強(qiáng)增韌機(jī)理為：表面改性納米無(wú)機(jī)粒子均勻分散、促進(jìn)樹(shù)脂微晶形成，從而改善力學(xué)性能。優(yōu)化增強(qiáng)增韌增透母粒與PBAT、PLA的配方，明確了母料含量最佳為4%，創(chuàng)制了全生物降解薄膜吹塑級(jí)專(zhuān)用料，采用專(zhuān)用料吹制的6μm厚度薄膜，吹塑膜泡穩(wěn)定且開(kāi)口順滑，薄膜透光率90-91%，拉伸強(qiáng)度28-30Mpa，橫向斷裂伸長(zhǎng)率650-800%、直角撕裂強(qiáng)度117-146Mpa。解決了生物降解地膜強(qiáng)度低、透光率差等問(wèn)題。

圖1 無(wú)機(jī)納米粒子在母粒中分散TEM圖（左上），母粒和吹膜專(zhuān)用料照片（右上），吹膜專(zhuān)用料SEM圖（下）

2：創(chuàng)新超薄生物降解地膜加工工藝與裝備，創(chuàng)新設(shè)計(jì)降解薄膜專(zhuān)用螺桿、保溫結(jié)構(gòu)，改進(jìn)?？陂g隙，研發(fā)出生物降解地膜專(zhuān)用吹塑機(jī)組。

探明了加工條件對(duì)PBAT、PLA等生物降解聚酯地膜強(qiáng)度、韌性、耐候性的影響規(guī)律，研發(fā)了專(zhuān)用螺桿、成型模具、保溫穩(wěn)泡裝置，創(chuàng)新設(shè)計(jì)了地膜機(jī)組全自動(dòng)化收卷裝置，研制成功年產(chǎn)能超過(guò)千噸的三層共擠生物降解地膜專(zhuān)用吹塑機(jī)組，制品厚度0.005-0.020mm可調(diào)，加工效率顯著提高，0.006mm厚度地膜單機(jī)年產(chǎn)能達(dá)到1069噸，節(jié)能15%。

圖2 生物降解地膜專(zhuān)用擠出吹塑螺桿（左上）、螺旋壓縮機(jī)頭（右上）示意圖，機(jī)頭保溫罩（左下）、專(zhuān)用吹塑機(jī)組（右下）照片

3：研制出功能期30-180天可調(diào)且可機(jī)械覆膜的超薄全生物降解地膜新產(chǎn)品5種（超透明、高霧度、黑色、配色、黑白雙面）

探明了吹脹比>2.0、?？陂g隙<1.2mm、分段塑化溫度135-170oC生物降解地膜薄型吹塑工藝參數(shù)，創(chuàng)制出作物專(zhuān)用生物降解地膜配方與工藝。采用納米增強(qiáng)增韌技術(shù)，提高地膜機(jī)械強(qiáng)度，產(chǎn)品拉伸強(qiáng)度≥23Mpa，斷裂伸長(zhǎng)率≥800%；引入耐候技術(shù)，研制出功能期可調(diào)（30-180天）、可堆肥降解的多功能（透明、高霧度、黑色、配色、黑白雙面）地膜，滿(mǎn)足了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)耐候、調(diào)溫、保墑、機(jī)械覆膜、除草、差異降解等需求，為治理“白色污染”提供了有效路徑。

超透明               高霧度            黑色            黑白雙面

多條帶配色

圖3全生物降解地膜新產(chǎn)品照片

4：制訂新型專(zhuān)用生物降解地膜產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，集成應(yīng)用技術(shù)規(guī)程，構(gòu)建高效推廣模式，提升了生物降解地膜產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)和應(yīng)用水平。

依據(jù)農(nóng)藝需求、集成農(nóng)膜新材料、新工藝和新裝備，制訂了企業(yè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)4項(xiàng)，實(shí)現(xiàn)了全生物降解母料、黑色降解地膜、黑白相間配色降解地膜、全生物降解農(nóng)用地面覆蓋薄膜的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。集成主要作物全生物降解農(nóng)用地面覆蓋薄膜應(yīng)用技術(shù)規(guī)程5項(xiàng)、制訂大豆行間覆蓋生物降解地膜、應(yīng)用全生物降解地膜種植有機(jī)水稻技術(shù)生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程2項(xiàng)，實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用。集成全生物降解農(nóng)用地面覆蓋薄膜土壤環(huán)境安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)程1項(xiàng)，形成生物降解地膜強(qiáng)度評(píng)價(jià)系統(tǒng)、降解速率評(píng)價(jià)系統(tǒng)2件，實(shí)現(xiàn)了生物降解地膜的標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)價(jià)和安全監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用。

四、適宜區(qū)域

指技術(shù)適宜推廣應(yīng)用的區(qū)域。

相關(guān)技術(shù)可以推廣至全國(guó)塑料母粒加工、農(nóng)膜生產(chǎn)廠(chǎng)家、農(nóng)技推廣部門(mén)。

五、注意事項(xiàng)

指技術(shù)使用過(guò)程中需特別注意的環(huán)節(jié)。

生物降解地膜產(chǎn)品應(yīng)避光保存，三個(gè)月內(nèi)使用。

六、聯(lián)系人信息

徐靜  化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院

電話(huà)：15953820213

郵箱：jiaxu@sdau.edu.cn

項(xiàng)目來(lái)源：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)