[發(fā)明專利]環(huán)保型可控降解農(nóng)用地膜及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110354439.0
• 申請日: 2011-11-10
• 公開（公告）號: CN102408587A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊建軍;侯世榮
• 申請（專利權(quán)）人: 寧夏綠環(huán)生物降解制品開發(fā)有限公司
• 主分類號: C08L3/02
• 分類號: C08L3/02;C08L29/04;C08L71/02;C08K13/06;C08K9/06;C08K3/22;C08K5/11;C08K5/132;C08K5/3475;C08K5/09;A01G13/02
• 代理公司: 成都科海專利事務(wù)有限責(zé)任公司 51202
• 代理人: 唐麗蓉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于農(nóng)用地膜及其制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種環(huán)保型可控降解農(nóng)用地膜及其制備方法。

背景技術(shù)

當(dāng)前，由于資源消耗、環(huán)境惡化等導(dǎo)致的干旱是我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中極其嚴(yán)峻的一個問題。而在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中用地膜覆蓋不僅具有保濕、保水、保肥、防蟲抑草等功能，還可以保持土壤水分、提高水分利用率，同時改善農(nóng)作物生長環(huán)境，提高農(nóng)作物產(chǎn)量及農(nóng)業(yè)效益，因此應(yīng)用較為廣泛。據(jù)報道，農(nóng)用地膜已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中繼化肥、農(nóng)藥后的第三大農(nóng)資材料。但遺憾的是，在大量使用農(nóng)用地膜后所產(chǎn)生的廢棄膜對農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境造成的“白色污染”問題也隨之日益嚴(yán)重。這是由于目前絕大多數(shù)普通農(nóng)用地膜均是以聚丙烯、聚乙烯等作為原料制備的，其在土壤中不能被侵蝕分解，甚至可以在田間殘留數(shù)十年不降解。連年使用導(dǎo)致碎膜逐年累積于土壤耕層，從而導(dǎo)致土壤板結(jié)，而土壤板結(jié)又會造成不透水、不透氣、根系生長受阻，引起農(nóng)作物產(chǎn)量下降和環(huán)境污染等問題(劉敏，黃占斌，楊玉姣.可生物降解地膜的研究進(jìn)展與發(fā)展趨勢[J]中國農(nóng)學(xué)通報，2008，24(9)：439-443)。同時，因聚丙烯、聚乙烯等地膜原料是由石油產(chǎn)物提煉的，而目前由于能源過度消耗導(dǎo)致的石油緊缺，使得地膜價格增高和可持續(xù)發(fā)展問題也越來越突出，故而使研究和開發(fā)非石油化工路線合成的環(huán)保型可控生物降解農(nóng)用地膜成為解決問題的重要途徑。

聚乙烯醇(PVA)不僅因具有多羥基、強(qiáng)氫鍵等特點，被賦予很多優(yōu)異的性能；同時它還可通過非石油化工路線合成，故而在石油資源日益枯竭的背景下，這種材料更具有重要的應(yīng)用價值。在性能方面，PVA薄膜與其它薄膜相比，不僅具有高透明性、耐油性、氣體高隔阻性和不同程度的水溶性；更為重要的是，PVA在濕環(huán)境中有細(xì)菌存在的條件下6個月內(nèi)可以完全分解成水和CO₂，是完全生物降解材料(Corti?A，Solaro?R，Chiellini?E.Biodegradation?of?poly(vinyl?alcohol)in?selected?mixed?microbial?culture?and?relevant?culture?filtrate[J].Polymer?Degradation?Stability，2002，75(2)：447-458.)。但是PVA的降解對降解環(huán)境要求較高，使降解速度相對較慢，且無法人為控制。不僅如此，還由于PVA樹脂的熔點相對較高，一般在210～280℃，而其的熱降解溫度又較低，即在170℃左右PVA就會開始脫水醚化，繼續(xù)升溫則會逐漸變色熱降解，因而PVA的這種性質(zhì)使得其難以進(jìn)行熔融加工。為了解決PVA樹脂熔點高于其熱降解溫度的問題，現(xiàn)有技術(shù)一般是通過添加增塑劑來降低其熔點。如JP?77110782就公開了在PVA薄膜成分中添加含量大于40％的水作為增塑劑來降低PVA的熔點，使其在低于熱分解溫度的條件下實現(xiàn)吹塑成膜。但是由于該體系中存在大量的水，導(dǎo)致擠出的樹脂容易起泡，薄膜無法均勻成型。而CN?1368515A則選擇了一種可聚合的酰胺類單體作為補充增塑劑(添加量為0-5份)，以控制樹脂中的水分多以結(jié)合態(tài)存在，從而有效降低了PVA樹脂的加工溫度，但是這種酰胺類單體增塑劑有一定的毒性，不僅對環(huán)境有一定危害性，且其中還需同時添加有高達(dá)25重量份的小分子增塑劑。眾所周知，大量添加增塑劑往往會降低薄膜的力學(xué)性能和增加產(chǎn)品的成本。

淀粉是一種天然可再生材料，其資源豐富、價格低廉，且容易受到微生物侵蝕，最后代謝為水和二氧化碳，因而具有優(yōu)良的生物降解性能，適用于作為生物降解材料的原料成分。淀粉基降解塑料是目前最有發(fā)展前景的一類可降解塑料，它在包裝領(lǐng)域中顯示出巨大的發(fā)展前景。Maddever研究后提出，淀粉基聚合物的降解包括兩個過程：一方面，淀粉被微生物侵蝕，逐漸降解消失，并在聚合物中形成多孔破壞結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致聚合物表面積增大，從而有利于聚合物進(jìn)一步自然分解；另一方面，淀粉降解可以促發(fā)促氧化劑和自氧化劑的作用，能切斷高分子鏈，使聚合物的相對分子量不斷減小到可被微生物代謝的程度。這兩個過程相互促進(jìn)，使淀粉基聚合物的降解速度加快(Maddever?W?J，Chapman?G?M.Modified?starch?based?biodegradable?plastics[C].Annual?Technical?Conference?Society?of?Plastics?Engineers，1989：1351-1355.)。