产品技术推广

常州百利基生物材料科技有限公司 “百利基”全生物降解农用地膜制品

  一、技术和产品提供单位

常州百利基生物材料科技有限公司(以下简称“百利基”),成立于2010年2月,位于江苏省常州市武进经济开发区。百利基是全球领先的全生物降解制品制造商,积极致力于全生物降解技术的研发及产业化。公司基于“精彩世界、绿色地球”的信念持续创新,致力于全生物降解材料及制品的研发和生产,在全生物降解材料与制品领域确立了全球领先地位。

公司拥有完整的全生物降解技术体系,掌握了包括原材料研发、制品生产技术工艺及制品制备的专用生产设备等各个领域200多项核心技术,已授权3项中国发明专利和20项实用新型专利。

百利基主要产品体系包括:全生物降解母料、全生物降解现代绿色农业物资制品、软包类全生物降解包装制品、注塑类全生物降解制品、编织类全生物降解制品。

二、技术和产品适用范围

替代传统不可降解农用地膜。

三、产品技术原理及工艺

技术原理:

百利基全生物降解农用地膜,针对生物降解地膜降解速率可控性差、稳定性差、保墒性能差等关键瓶颈问题,通过分子结构设计和自组装技术,创新性合成具有高阻隔性的PBAT专用基料和PBAT专用降解速率调节剂;针对不同的气候特点和农业生产方式,定向研发诱导期时间可控的全生物降解地膜的专用配方及生产工艺;系统评价降解地膜在诱导期内覆盖功效及降解产物的环境风险;提出优化的栽培技术指标和参数,构建降解地膜覆盖栽培技术体系。开展相关技术、产品和装备的集成示范研究,并实现大面积示范推广。

工艺流程:

1、投料、混料:将高分子聚合物、降解母料投入混料包装机的混料罐中进行混料。

2、挤出造粒:混合均匀的原料输送至双螺杆挤出机,原辅料在高温下熔化为粘流态,并挤出成条状的成型塑料,然后送至变频切粒机切割成颗粒。双螺杆挤出机工作过程中使用冷却水对设备进行冷却控温。

3、冷却风干:使用风床对塑料颗粒进行风冷。

4、吹膜:将高分子聚合物、降解母料和风干后的颗粒加入吹膜机下料斗中,靠物料本身的重量从料斗进入螺杆,当粒料与螺纹斜棱接触后,旋转的斜棱面对塑料产生与斜棱面相垂直的推力,将塑料粒子向前推移,推移过程中,由于塑料与螺杆、塑料与机筒之间的摩擦以及粒子间的碰撞磨擦,同时还由于料筒外部加热而逐步溶化。熔融的塑料经机头过滤去杂质从模头模口出来,经风环冷却、吹胀经人字板,牵引辊,卷取将成品薄膜卷成筒。双螺杆挤出机工作过程中使用冷却水对设备进行冷却控温。

5、检验:对成品进行质量检验,合格的进入下一道工序。

6、包装:全检产品是否有漏工序、碰伤、压伤,合格品包装后入库暂存。入库待售。

四、技术指标

经上海微谱化工技术服务有限公司检验检测(报告编号:WP-21057002-JC-02),常州百利基生物材料科技有限公司生产的“百利基”全生物降解农用地膜制品按照GB/T19277.1-2011《受控堆肥条件下材料最终需氧生物分解能力的测定 采用测定释放的二氧化碳的方法 第1部分:通用方法》标准检测,生物分解率(105d)为75.0%,相对生物分解率(105d)为90.7%。

经东莞市欧冠检测技术服务有限公司检验检测(报告编号:No.C210511038001-1),常州百利基生物材料科技有限公司生产的全生物降解薄膜制品符合GB 4806.7-2016《食品安全国家标准 食品接触用塑料材料及制品》的指标要求。总迁移量≤10mg/dm2,(4%乙酸,70℃,2h);高锰酸钾消耗量≤10mg/kg,(水,60℃,2h);重金属(以Pb计)≤1mg/kg,(4%乙酸,60℃,2h)。

经上海市质量监督检验技术研究院检验检测(报告编号:W02107700743),常州百利基生物材料科技有限公司生产的全生物降解薄膜制品的重金属、有毒和有害物质检测指标符合GB/T 16716.7-2012 《包装与包装废弃物 第7部分:生物降解和堆肥要求》标准要求。

五、技术和产品的特点及先进性

1、解决高阻隔性可控全生物降解PBAT地膜专用料的制备问题

通过分子设计技术,控制PBAT分子的链段分布及比例、调控优化官能团种类和数量,合成一种具有高阻隔性能的全生物降解PBAT地膜专用基料;针对PBAT地膜专用基料的无定形区的结构特征,通过自组装技术合成专用降解速率调节剂。对地膜专用基料和降解速率调节剂进行共混改性,研发制备出高阻隔性、降解速率可控的PBAT地膜专用料。

2、解决可控全生物降解PBAT地膜的制备问题

用上述地膜专用料,通过配方设计和加工工艺优化的创新研究,生产出不同诱导期的降解地膜,满足不同区域和作物的需求;采用不同成型加工过程和不同的加工方法,研究共聚物降解性能的变化,以及与降解速度控制之间的关系;将制备的新降解地膜与市场上相应产品进行力学性能和降解性的比较,为未来产业化生产提供基础数据。

3、解决可控生物降解农用膜的环境适宜性和生物降解适宜性问题

系统开展田间实验研究,全面评价降解地膜增温、保摘、抑杂草功效,以及对作物生长发育和产量形成的影响;系统跟踪监测地膜降解过程及降解产物对农田土壤环境的影响,科学评价降解产物的环境风险。

4、产品已通过国内及国际具备相关资质机构的检测与认证

目前已通过具备CMA、CNAS资质检测机构关于生物降解率、食品安全国家标准食品接触用塑料材料及制品、红外光谱检测、重金属/有毒和有害物质检测。

“百利基”BioSuee®全生物降解材料通过欧盟RoHS、欧盟REACH、欧盟EU2016/1416检测,获得欧盟HOME OK COMPOST/OK COMPOST认证、SEEDLING认证及美国BPI认证。

六、推广应用前景

与世界上其他发达国家相比,我国的全生物降解地膜研究整体尚处于比较落后的阶段,特别是在新材料的合成与成型加工技术方面。产品技术的实施,将会有力促进我国降解材料领域及降解地膜生产技术的发展和进步,提升我国在该领域的竟争力。

目前我国地膜覆盖面近3亿亩,随着传统PE膜残留污染的日益严重以及人们环保意识的逐步提高,生物降解地膜未来将有巨大的市场潜力。普通的PE膜在土壤中残留的时间可达百年以上,大量PE膜残留,会导致土壤的物理化学结构恶化,进而影响作物生长发育,导致农作物减产,根据调查结果,由于残膜的影响,作物减产可达10%以上,每年由于残膜污染造成的经济损失达3-5亿元;同时每年大量的残留需要人工捡拾和机械回收,造成生产成本的大幅度增加,而回收回来的残膜基本都以填埋和焚烧处理为主,往往会造成二次污染和资源的浪费。

降解地膜的使用,可以有效避免以上问题的发生,项目研发的降解膜基本在一个生长季内为土壤微生物降解为水和二氧化碳,不但不会造成污染和浪费,而且还会为土壤微生物提供良好的基质,提高土壤的生物肥力。

我国农业的发展,既要保障粮食安全,又要保障生态安全。保障粮食安全,我们必须要继续使用地膜覆盖技术,而保障生态安全,我们又要必须保障不能有残膜污染。生物降解膜的应用,将会兼顾两个问题的解决,为保障我国的粮食安全和生态安全提供有效的技术保障。

在不考虑多季而只按单季种植的情况下,按每亩地地膜使用量10公斤估算,地膜需求量300万吨以上,若适宜耕地地膜全覆盖则对应年需求900万吨以上,市场容量达到2000亿元以上。随着国家对农膜污染问题的日益关注,降解地膜的份额在快速提升,发展势头强劲,2019年降解地膜的使用量已达到100余万亩(2015年3000亩左右)。预期在未来5年内,降解地膜所占份额将提升至20-30%之间,降解地膜需求量将达到300万吨左右。

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