[發明專利]一種二氧化碳?環氧丙烷改性共聚物及其制備方法和二氧化碳基生物降解地膜

有效

• 申請號: 201610040491.1
• 申請日: 2016-01-21
• 公開（公告）號: CN105482093B
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發明（設計）人: 高鳳翔;蔡毅;周慶海;王獻紅;張亞明
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春應用化學研究所
• 主分類號: C08G64/34
• 分類號: C08G64/34;C08L69/00;A01G13/02
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 趙青朵

技術領域

本發明屬于膜材料領域，尤其涉及一種二氧化碳-環氧丙烷改性共聚物及其制備方法和二氧化碳基生物降解地膜。

背景技術

農用地膜不僅能夠提高土壤溫度，保持土壤水分，維持土壤結構，而且能起到防蟲除草、提高農作物的產量的作用，是現代農業必不可少的關鍵材料，曾經被認為是農業白色革命。

目前我國農用地膜覆蓋面積已達3.8億畝，用量高達130萬噸，為解決我國糧食自給與蔬菜供應做出了巨大貢獻。但是現在我國地膜材料以線性低密度聚乙烯為主，由于地膜一般厚度為4-8μm，這種超薄地膜回收十分困難，隨著使用時間和用量的增長，滯留在土壤里的不可降解的地膜越來越多。白色革命變成了白色污染，引起土壤板結、產量下降等一系列嚴重問題。因此，在地膜領域利用生物降解高分子膜材料替代傳統的聚烯烴膜材料勢在必行。

二氧化碳-環氧丙烷共聚物(PPC)為利用二氧化碳制備的無定形生物降解材料，常溫下比較柔順，且具有良好的透明性和保濕性能，其熔體強度較高，加工溫度低，非常適合制成農用生物降解地膜，但目前制成的二氧化碳-環氧丙烷共聚物地膜的使用壽命較短，難以滿足長生長周期農作物的使用要求。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種二氧化碳-環氧丙烷改性共聚物及其制備方法和二氧化碳基生物降解地膜，本發明提供的地膜具有較長的使用壽命，且在超出使用壽命后能夠迅速完全降解。

本發明提供了一種二氧化碳-環氧丙烷改性共聚物，包括具有式(I)結構的重復單元和具有式(II)結構的重復單元：

式(II)中，n為0或1，m為0或1，R為亞烷基。

優選的，所述R為C1～C10的亞烷基。

優選的，所述R為具有式(A)、式(B)或式(C)結構的取代基：

——CH₂-CH₂—式(A)；——CH₂-CH₂-CH₂-CH₂—式(B)；

優選的，所述具有式(II)結構的重復單元具體為式(II-1)、式(II-2)、式(II-3)、式(II-4)或式(II-5)結構：

優選的，所述共聚物中具有式(I)結構的重復單元和具有式(II)結構的重復單元的摩爾比為(0.9～0.99)：(0.1～0.01)。

優選的，所述共聚物的數均分子量為40000～150000g/mol；所述共聚物的分子量分布指數為1.8～2.8。

本發明提供了一種二氧化碳-環氧丙烷改性共聚物的制備方法，包括以下步驟：

環氧丙烷、二氧化碳和式(III)結構化合物進行反應，得到二氧化碳-環氧丙烷改性共聚物，所述二氧化碳-環氧丙烷改性共聚物包括具有式(I)結構的重復單元和具有式(II)結構的重復單元；

式(II)和式(III)中，n為0或1，m為0或1，R為亞烷基。

本發明提供了一種二氧化碳基生物降解地膜，由原料制成，所述原料包括二氧化碳-環氧丙烷共聚物和上述技術方案所述的二氧化碳-環氧丙烷改性共聚物。

優選的，所述二氧化碳-環氧丙烷共聚物和所述二氧化碳-環氧丙烷改性共聚物的質量比為100：(5～20)。

優選的，所述原料還包括增塑劑、紫外吸收劑和光穩定劑中的一種或多種。

與現有技術相比，本發明提供了一種二氧化碳-環氧丙烷改性共聚物及其制備方法和二氧化碳基生物降解地膜。本發明提供的生物降解地膜由原料制成，所述原料包括二氧化碳-環氧丙烷共聚物和二氧化碳-環氧丙烷改性共聚物；所述二氧化碳-環氧丙烷改性共聚物包括具有式(I)結構的重復單元和具有式(II)結構的重復單元。本發明提供的生物降解地膜在其制備過程中添加了所述二氧化碳-環氧丙烷改性共聚物，通過所述二氧化碳-環氧丙烷改性共聚物與制備所述地膜的其他原料協同作用，延長了地膜的使用壽命。實驗結果表明，本發明提供的生物降解地膜使用壽命可達70～90天，可滿足生長周期長的農作物對地膜的要求，并且此生物降解地膜在超過使用時間后能夠迅速完全降解。

附圖說明