本发明涉及农用地膜，具体为一种耐光老化农用地膜用竹粉生物基降解材料及其制备方法。
背景技术：
1、传统农膜为石油化工产品，如聚乙烯、聚氯乙烯等，其具有稳定的分子结构，在自然条件下不易被光和微生物分解。塑料地膜的碎片残存在土壤里，常年积累下去就会对土壤的结构造成一定的破坏，还会在一定程度上影响农作物从土壤中吸收水分和养料，不利于土壤微生物的活动；除此之外，传统农膜中含有邻苯二甲酸酯、联苯酚等有害残留物质会对农产品造成污染，严重的还会危害人体健康。
2、目前，世界上解决塑料地膜污染的主要方法是回收残留在土壤中的塑料地膜，进行集中处理，以及发展生物降解地膜。然而，由于自然老化和风雨侵蚀的影响，地膜分解成大小不一的碎片，因此收集残膜非常困难且费时。生物可降解地膜可被农田泥土中的微生物分解，有效解决残膜污染问题，生态环境友好型的生物降解地膜也因此在农业市场中崭露头角，成为农用地膜的发展趋势。
3、竹粉是一种竹子经过干燥破碎后得到的天然材料，主要成分为植物纤维，具有质量轻、比表面积大、强度高且可生物降解的优点。使用竹粉作为原料，和可降解的聚乳酸制备成bbm竹粉生物降解材料，能够减少传统石油化工产品的使用；然而现有技术制得的bbm竹粉生物降解材料存在力学性能较低、容易老化等问题，严重限制了bbm竹粉生物降解材料在农用地膜中的应用。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种耐光老化农用地膜用竹粉生物基降解材料及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。
2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种耐光老化农用地膜用竹粉生物基降解材料，所述耐光老化农用地膜用竹粉生物基降解材料是将预改性聚乳酸、1,1-二苯基-2-丙炔-1-醇反应制得改性聚乳酸；将4,4'-二氨基二苯胺、烯丙基磷酸在氧化竹粉上聚合生长制得改性竹粉；将改性聚乳酸、改性竹粉混合后挤出成型，制得耐光老化农用地膜用竹粉生物基降解材料；所述预改性聚乳酸是将聚乳酸与6-乙烯基-2-萘酚、乙烯基四甲基二硅烷反应制得；所述氧化竹粉是将竹粉用高碘酸钠氧化制得。
3、一种耐光老化农用地膜用竹粉生物基降解材料的制备方法，所述耐光老化农用地膜用竹粉生物基降解材料的制备方法包括以下制备步骤：
4、（1）将预改性聚乳酸、对甲基苯磺酸、二氯甲烷混合均匀，在10~30℃，300~500r/min搅拌8~10min，在氮气保护下，在15min内匀速滴加预改性聚乳酸质量0.5~0.6倍的1,1-二苯基-2-丙炔-1-醇，继续搅拌反应20~24h，在真空条件下，50~60℃干燥8~10h，制得改性聚乳酸；
5、（2）将氧化竹粉、4,4'-二氨基二苯胺、二环己基碳二亚胺、n,n-二甲基甲酰胺混合均匀，在30~40℃，300~500r/min搅拌条件下在5min内匀速滴加4,4'-二氨基二苯胺摩尔量1倍的烯丙基磷酸，升温至70~80℃，继续搅拌反应4~6h，过滤，用无水乙醇和去离子水各洗涤3~5次，在真空条件下，50~60℃干燥12~14h，制得改性竹粉；
6、（3）将改性聚乳酸、改性竹粉混合，置于热熔机中，在180~190℃，300~500r/min搅拌10~20min，加入改性聚乳酸质量0.001~0.003的铂(0)-1,3-二乙烯-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷，继续搅拌2~3min，再送入双螺杆挤出机中进行挤出成型，设置双螺杆挤出机的挤出温度为180~200℃，挤出压力为16~20mpa，螺杆转速为100~120r/min，制得耐光老化农用地膜用竹粉生物基降解材料。
7、作为优化，步骤（1）所述预改性聚乳酸的制备方法为：将聚乳酸、6-乙烯基-2-萘酚、乙烯基四甲基二硅烷按质量比为1：（0.2~0.3）：（0.1~0.2）混合，置于密炼机中，在175~185℃，400~600r/min搅拌8~10min，加入聚乳酸质量0.03~0.05倍的过氧化二异苯丙，继续搅拌反应20~30min，制得预改性聚乳酸；
8、反应过程为：
9、。
10、作为优化，所述聚乳酸的分子量为4万~5万。
11、作为优化，步骤（1）所述改性聚乳酸的反应过程为：
12、。
13、作为优化，所述改性聚乳酸的反应过程中生成了萘酚吡喃结构；萘酚吡喃结构中的吡喃环在紫外光作用下会断裂开环，除去紫外光照射后会重新生成吡喃环，通过可逆的开环闭环反应，将紫外光能转化为热能的形式放出，机理如下：
14、。
15、作为优化，步骤（1）所述预改性聚乳酸、对甲基苯磺酸、二氯甲烷的质量比为1：（0.01~0.03）：（10~12）。
16、作为优化，步骤（2）所述氧化竹粉、4,4'-二氨基二苯胺、二环己基碳二亚胺、n,n-二甲基甲酰胺的质量比为1：（0.4~0.6）：（0.01~0.03）：（10~12）。
17、作为优化，步骤（2）所述氧化竹粉的制备方法为：在避光条件下，将竹粉、高碘酸钠、去离子水按质量比为1：（0.2~0.3）：（8~10）混合均匀，在10~30℃，300~500r/min搅拌反应2~3h，加入高碘酸钠质量2~3倍的乙二醇，继续搅拌20~30min，过滤，用无水乙醇和去离子水各洗涤3~5次，在真空条件下，50~60℃干燥8~10h，制得氧化竹粉。
18、作为优化，所述竹粉的粒径为200目。
19、作为优化，步骤（3）所述改性聚乳酸、改性竹粉的质量比为1：（0.1~0.14）。
20、作为优化，步骤（3）所述挤出成型的工艺参数为：设置双螺杆挤出机的挤出温度为180~200℃，挤出压力为16~20mpa，螺杆转速为100~120r/min。
21、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明在制备耐光老化农用地膜用竹粉生物基降解材料时，将聚乳酸与6-乙烯基-2-萘酚、乙烯基四甲基二硅烷反应制得预改性聚乳酸；将预改性聚乳酸、1,1-二苯基-2-丙炔-1-醇反应制得改性聚乳酸；将竹粉用高碘酸钠氧化制得氧化竹粉；将4,4'-二氨基二苯胺、烯丙基磷酸在氧化竹粉上聚合生长制得改性竹粉；将改性聚乳酸、改性竹粉混合后挤出成型，制得耐光老化农用地膜用竹粉生物基降解材料。
22、首先，将聚乳酸与6-乙烯基-2-萘酚、乙烯基四甲基二硅烷反应制得预改性聚乳酸，聚乳酸分子链上叔碳上氢原子具备一定活性，可在引发剂的作用下，通过自由基反应夺取叔碳上的氢原子，在聚乳酸分子侧链上引入萘酚结构、si-o键、si-h键；si-o键的键能要大于c-c键，所以与c-c键相比，si-o键需要通过吸收更多的热量和自身的振动能来化解对高分子材料热分解的能量，赋予耐光老化农用地膜用竹粉生物基降解材料优良的阻燃性能；si-h键可以与改性竹粉上引入的碳碳双键发生硅氢加成反应，形成交联网络，抑制分子链间的相对滑移，赋予耐光老化农用地膜用竹粉生物基降解材料优良的力学性能；将预改性聚乳酸上引入的萘酚结构与1,1-二苯基-2-丙炔-1-醇反应制得改性聚乳酸；在改性聚乳酸分子侧链上生成萘酚吡喃结构，萘酚吡喃结构中的吡喃环在紫外光作用下会断裂开环，除去紫外光照射时会重新生成吡喃环，吸收紫外光能量，赋予耐光老化农用地膜用竹粉生物基降解材料优良的抗紫外老化性能。
23、其次，将竹粉中的部分羟基用高碘酸钠氧化制得氧化竹粉，在竹粉上引入醛基；将4,4'-二氨基二苯胺、烯丙基磷酸在氧化竹粉上聚合生长制得改性竹粉；在改性竹粉上引入磷元素、碳碳双键、二芳基仲胺结构；磷元素的引入可以进一步提高耐光老化农用地膜用竹粉生物基降解材料的阻燃性能；改性竹粉上引入的碳碳双键可以与改性聚乳酸上引入的si-h键发生硅氢加成反应，形成交联网络，抑制分子链间的相对滑移，赋予耐光老化农用地膜用竹粉生物基降解材料优良的力学性能；二芳基仲胺结构的引入可以捕获材料在热氧老化过程中产生的自由基，抑制自由基的产生和传递，赋予耐光老化农用地膜用竹粉生物基降解材料优良的抗热氧老化性能。
1.一种耐光老化农用地膜用竹粉生物基降解材料，其特征在于，所述耐光老化农用地膜用竹粉生物基降解材料是将预改性聚乳酸、1,1-二苯基-2-丙炔-1-醇反应制得改性聚乳酸；将4,4'-二氨基二苯胺、烯丙基磷酸在氧化竹粉上聚合生长制得改性竹粉；将改性聚乳酸、改性竹粉混合后挤出成型，制得耐光老化农用地膜用竹粉生物基降解材料；所述预改性聚乳酸是将聚乳酸与6-乙烯基-2-萘酚、乙烯基四甲基二硅烷反应制得；所述氧化竹粉是将竹粉用高碘酸钠氧化制得。
2.一种耐光老化农用地膜用竹粉生物基降解材料的制备方法，其特征在于，所述耐光老化农用地膜用竹粉生物基降解材料的制备方法包括以下制备步骤：
3.根据权利要求2所述的一种耐光老化农用地膜用竹粉生物基降解材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述预改性聚乳酸的制备方法为：将聚乳酸、6-乙烯基-2-萘酚、乙烯基四甲基二硅烷按质量比为1：（0.2~0.3）：（0.1~0.2）混合，置于密炼机中，在175~185℃，400~600r/min搅拌8~10min，加入聚乳酸质量0.03~0.05倍的过氧化二异苯丙，继续搅拌反应20~30min，制得预改性聚乳酸。
4.根据权利要求3所述的一种耐光老化农用地膜用竹粉生物基降解材料的制备方法，其特征在于，所述聚乳酸的分子量为4万~5万。
5.根据权利要求2所述的一种耐光老化农用地膜用竹粉生物基降解材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述预改性聚乳酸、对甲基苯磺酸、二氯甲烷的质量比为1：（0.01~0.03）：（10~12）。
6.根据权利要求2所述的一种耐光老化农用地膜用竹粉生物基降解材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述氧化竹粉、4,4'-二氨基二苯胺、二环己基碳二亚胺、n,n-二甲基甲酰胺的质量比为1：（0.4~0.6）：（0.01~0.03）：（10~12）。
7.根据权利要求2所述的一种耐光老化农用地膜用竹粉生物基降解材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述氧化竹粉的制备方法为：在避光条件下，将竹粉、高碘酸钠、去离子水按质量比为1：（0.2~0.3）：（8~10）混合均匀，在10~30℃，300~500r/min搅拌反应2~3h，加入高碘酸钠质量2~3倍的乙二醇，继续搅拌20~30min，过滤，用无水乙醇和去离子水各洗涤3~5次，在真空条件下，50~60℃干燥8~10h，制得氧化竹粉。
8.根据权利要求7所述的一种耐光老化农用地膜用竹粉生物基降解材料的制备方法，其特征在于，所述竹粉的粒径为200目。
9.根据权利要求2所述的一种耐光老化农用地膜用竹粉生物基降解材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述改性聚乳酸、改性竹粉的质量比为1：（0.1~0.14）。
10.根据权利要求2所述的一种耐光老化农用地膜用竹粉生物基降解材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述挤出成型的工艺参数为：设置双螺杆挤出机的挤出温度为180~200℃，挤出压力为16~20mpa，螺杆转速为100~120r/min。
