一、技术名称
指技术推广过程中使用的名称
超薄增韧全生物降解地膜技术和装备创新与应用
二、技术概述（概述应简明扼要，可附2-3张照片、视频）
（一）技术类别：单项技术、共性技术、技术体系、技术规程、政策建议、规划方案。
技术体系
（二）技术类型：品种、技术服务、产品、装备、模式、其它请注明。
产品、技术服务
（三）技术基本情况：指技术研发推广背景、能够解决的主要问题等。
“超薄增韧全生物降解地膜技术和装备创新与应用”是在十三五国家重点研发计划重点基础材料技术提升与产业化专项“功能与寿命可调控的农用覆盖材料低成本制造技术与产业化”项目课题3（2016YFB0302403）和课题5（2016YFB0302405）以及山东省农业重大应用技术创新项目“作物专用超薄生物降解地膜的创制与配套应用技术研究”支持下，以山东农业大学为主持单位，华中科技大学、山东新甫冠龙塑料机械有限公司、山东清田塑工有限公司、黑龙江省农业科学院耕作栽培研究所为协作单位，从满足作物对地膜的功能需求出发，以超薄、增韧、环保、低成本、高效为目标，经过项目组课题间的协同创新及全体成员的共同努力，已圆满完成了任务书规定的各项指标。山东农业大学与协作单位围绕生物降解地膜增强、增韧、超薄化、降解周期调控及配套加工技术与装备等研究目标，不断探索，取得了系列成果，全生物降解地膜整体技术达到国际先进水平。该系列成果对解决普通聚乙烯地膜带来的土壤白色污染问题，推动我国农膜产业技术升级和节能减排，有推广应用价值，将产生良好的经济、社会效益。
（四）技术示范推广情况：技术成熟度,技术示范展示或较大范围推广应用情况。
项目获授权专利14件，其中国际发明专利1件、中国发明专利9件；建立了全生物降解农用地膜应用技术规程5项。超薄生物降解地膜成果已经在我国山东、甘肃、河北、黑龙江、湖北、浙江、河南、海南等10多个省市自治区，大蒜、花生、马铃薯、玉米、棉花、西瓜、芋头、草莓、烟草、水稻、芦笋等16种作物上示范应用，累计推广逾11万亩。经专家鉴定超薄增韧全生物降解地膜技术和装备创新与应用项目整体技术达到国际先进水平，其中超薄型降解地膜增强增韧技术达到国际领先水平。
（五）提质增效情况：指技术试验、示范或推广过程中节约成本、提升品质、增加效益等情况。
超薄生物降解地膜技术已推广到山东清田、山东天野、山东中艺等公司产业化应用。近5年来，项目成果在山东、河北、海南、甘肃、陕西、黑龙江、辽宁、内蒙古、北京等10多个省区推广面积11万多亩，较同等厚度PE地膜基本平产或略有增产，最高增产5-10%。经济、社会和生态效益显著（详见其他评价—示范应用证明、测产报告）。
山东清田塑工有限公司近三年采用山东农业大学提供的“一种超薄超透明全生物降解薄膜吹膜级材料及其制备方法”专利技术，生产新型超薄全生物降解地膜221.3吨、膜厚6-10μm（2018年71.0吨，2019年73.3吨，2020年77.0吨，出厂均价3.0万元/吨左右，利税10%左右。）。新型地膜产品在山东、甘肃、黑龙江、海南等进行了推广应用，应用作物包括了大蒜、水稻、花生、马铃薯等，应用面积超6万亩，取得了良好的经济和社会生态效益。
山东天野塑化有限公司采用山东农业大学提供的“一种可机械覆膜的超薄超强超透明全生物降解地膜及其制备方法”专利技术，生产超薄全生物降解地膜约250 吨。新型地膜产品在山东、黑龙江等进行了推广应用，应用作物包括了大蒜、水稻、花生、马铃薯等，应用面积5 万亩，取得了良好的经济和社会生态效益。
经济效益指标 单位：万元（人民币） | ||||
自然年 | 完成单位 | 其他应用单位 | ||
新增销售额 | 新增利润 | 新增销售额 | 新增利润 | |
2018 | 213 | 21.3 | ||
2019 | 219.9 | 21.99 | ||
2020 | 231 | 23.1 | 846 | 126.9 |
累 计 | 663.9 | 66.39 | 846 | 126.9 |
（六）获奖情况：以该技术为核心的科技成果获得科技奖励等情况（选填）。
成果名称 | 获奖时间 | 奖项名称 | 奖励等级 | 授奖单位 | 获奖类别 |
新型功能性农用塑料棚膜及地膜研发与产业化应用 | 2019 | 山东省科学技术奖 | 一等奖 | 山东省人民政府 | 省级 |
增强增韧超薄生物降解地膜的研制与应用 | 2020 | 山东省高等学校科学技术奖 | 二等奖 | 山东省教育厅 | 省级 |
三、技术要点
指核心技术及其配套技术主要内容（文字应简明扼要,要点应有实际内容、可操作性强）。
1：开发超薄（厚度≤0.006mm）全生物降解地膜纳米增强增韧技术，创制出超薄全生物降解薄膜专用增强增韧增透母粒和超薄超透明全生物降解薄膜吹膜级材料，为新型专用生物降解地膜创制提供了支撑。
采用含有-NH2和环氧基团的有机助剂对无机纳米粒子进行有机化改性处理，通过与PBAT、分散剂进行熔融共混挤出造粒，研制出超薄全生物降解薄膜专用增强增韧增透母粒，揭示了纳米材料与PBAT增强增韧机理为：表面改性纳米无机粒子均匀分散、促进树脂微晶形成，从而改善力学性能。优化增强增韧增透母粒与PBAT、PLA的配方，明确了母料含量最佳为4%，创制了全生物降解薄膜吹塑级专用料，采用专用料吹制的6μm厚度薄膜，吹塑膜泡稳定且开口顺滑，薄膜透光率90-91%，拉伸强度28-30Mpa，横向断裂伸长率650-800%、直角撕裂强度117-146Mpa。解决了生物降解地膜强度低、透光率差等问题。
图1 无机纳米粒子在母粒中分散TEM图（左上），母粒和吹膜专用料照片（右上），吹膜专用料SEM图（下）
2：创新超薄生物降解地膜加工工艺与装备，创新设计降解薄膜专用螺杆、保温结构，改进模口间隙，研发出生物降解地膜专用吹塑机组。
探明了加工条件对PBAT、PLA等生物降解聚酯地膜强度、韧性、耐候性的影响规律，研发了专用螺杆、成型模具、保温稳泡装置，创新设计了地膜机组全自动化收卷装置，研制成功年产能超过千吨的三层共挤生物降解地膜专用吹塑机组，制品厚度0.005-0.020mm可调，加工效率显著提高，0.006mm厚度地膜单机年产能达到1069吨，节能15%。
图2 生物降解地膜专用挤出吹塑螺杆（左上）、螺旋压缩机头（右上）示意图，机头保温罩（左下）、专用吹塑机组（右下）照片
3：研制出功能期30-180天可调且可机械覆膜的超薄全生物降解地膜新产品5种（超透明、高雾度、黑色、配色、黑白双面）
探明了吹胀比>2.0、模口间隙<1.2mm、分段塑化温度135-170oC生物降解地膜薄型吹塑工艺参数，创制出作物专用生物降解地膜配方与工艺。采用纳米增强增韧技术，提高地膜机械强度，产品拉伸强度≥23Mpa，断裂伸长率≥800%；引入耐候技术，研制出功能期可调（30-180天）、可堆肥降解的多功能（透明、高雾度、黑色、配色、黑白双面）地膜，满足了农业生产耐候、调温、保墒、机械覆膜、除草、差异降解等需求，为治理“白色污染”提供了有效路径。
超透明 高雾度 黑色 黑白双面
多条带配色
图3全生物降解地膜新产品照片
4：制订新型专用生物降解地膜产品标准，集成应用技术规程，构建高效推广模式，提升了生物降解地膜产品的标准化生产和应用水平。
依据农艺需求、集成农膜新材料、新工艺和新装备，制订了企业产品标准4项，实现了全生物降解母料、黑色降解地膜、黑白相间配色降解地膜、全生物降解农用地面覆盖薄膜的标准化生产。集成主要作物全生物降解农用地面覆盖薄膜应用技术规程5项、制订大豆行间覆盖生物降解地膜、应用全生物降解地膜种植有机水稻技术生产技术规程2项，实现了标准化应用。集成全生物降解农用地面覆盖薄膜土壤环境安全监测技术规程1项，形成生物降解地膜强度评价系统、降解速率评价系统2件，实现了生物降解地膜的标准化评价和安全监测技术应用。
四、适宜区域
指技术适宜推广应用的区域。
相关技术可以推广至全国塑料母粒加工、农膜生产厂家、农技推广部门。
五、注意事项
指技术使用过程中需特别注意的环节。
生物降解地膜产品应避光保存，三个月内使用。
六、联系人信息
徐静 化学与材料科学学院
电话：15953820213
邮箱：jiaxu@sdau.edu.cn
项目来源：山东农业大学
