[發(fā)明專利]一種可生物降解農(nóng)膜及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010533044.6
• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN111825960A
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈子鳴;王宇航;王賀宜;陳新新;趙燕超;董棟;張寧
• 申請（專利權(quán)）人: 彤程化學(xué)（中國）有限公司;彤程新材料集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號: C08L67/02
• 分類號: C08L67/02;C08K9/04;C08K3/26;C08K3/30;C08J5/18;A01G13/02
• 代理公司: 上海德禾翰通律師事務(wù)所 31319
• 代理人: 陳艷娟

本發(fā)明公開了一種可生物降解農(nóng)膜及其制備方法，所述的可生物降解農(nóng)膜主要包括生物降解聚酯、表面接枝生物降解聚酯分子鏈的改性無機(jī)填料和全降解黑色母粒。本發(fā)明通過化學(xué)處理將生物降解聚酯接枝無機(jī)填料的表面，可以明顯改善無機(jī)填料粒子的分散問題，制備的可生物降解農(nóng)(復(fù)合)膜具有良好的外觀及力學(xué)性能。另外在膜降解后填料粒子溶解于土壤的水中后，形成的離子如鎂離子、鉀離子、硫酸根離子等能夠作為肥料使用，促進(jìn)農(nóng)作物生長。全降解黑色母粒的加入抑制雜草的生長，也有利于增產(chǎn)增收。因此，本發(fā)明制備的可生物降解農(nóng)膜作為農(nóng)用地膜使用具有良好的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可生物降解農(nóng)膜及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

農(nóng)膜是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中重要的生產(chǎn)資料之一，具有保水保墑、促進(jìn)增收的效果。我國作為一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，是世界上農(nóng)膜消耗最多、覆蓋面積最大的國家。農(nóng)膜覆蓋技術(shù)在給我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來巨大效率的同時(shí)，也給土壤帶來嚴(yán)重的污染。由于目前使用的大多數(shù)農(nóng)膜為聚乙烯或聚氯乙烯農(nóng)膜，該類膜穩(wěn)定性極高，殘留在土壤中很難被土壤微生物分解，也不能被吸收利用。長此以往，大量的農(nóng)膜殘片造成土壤質(zhì)量下降、作物減產(chǎn)、回收耗時(shí)費(fèi)力等問題?？缮锝到廪r(nóng)膜的出現(xiàn)為解決農(nóng)用地膜污染問題提供一個(gè)有效途徑。

不少的專利報(bào)道利用可生物降解高分子材料制備的農(nóng)膜能夠在使用后一段時(shí)間內(nèi)被土壤微生物降解掉，能夠較好地解決傳統(tǒng)農(nóng)膜帶來的污染問題。例如，專利文獻(xiàn)CN104072953B介紹了PBAT/PGA/助劑的可控降解的農(nóng)用地膜，發(fā)現(xiàn)農(nóng)膜在170天后基本無明顯農(nóng)膜碎片。專利文獻(xiàn)CN103087482A報(bào)導(dǎo)了由PBAT/PLA/淀粉/助劑組成的農(nóng)膜，發(fā)現(xiàn)該農(nóng)膜符合EN13432法規(guī)，能夠完全降解。這些專利文獻(xiàn)很好地證實(shí)了將生物降解高分子材料加入一定量無機(jī)填料或助劑制備的農(nóng)用地膜能夠生物降解。然而，生物降解高分子材料價(jià)格昂貴，限制了該類農(nóng)膜的大規(guī)模應(yīng)用。如果將現(xiàn)用無機(jī)填料進(jìn)行改性使得其在較高含量下也能在高分子基體中有良好地分散，這樣便能加入大量的填料，從而降低生產(chǎn)成本；另外現(xiàn)在報(bào)道的農(nóng)膜使用的填料雖然對土壤無害，但如果能引入有利于農(nóng)作物生產(chǎn)的填料，將既有利于降低成本，也有利于增產(chǎn)增收。因而，制備低成本、多功能的可生物降解農(nóng)膜將有利于該類農(nóng)膜的大規(guī)模使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種可生物降解農(nóng)膜及其制備方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種可生物降解農(nóng)膜及其制備方法，所述的可生物降解農(nóng)膜主要包括生物降解聚酯、表面接枝生物降解聚酯分子鏈的改性無機(jī)填料和全降解黑色母粒。本發(fā)明通過化學(xué)處理將生物降解聚酯接枝無機(jī)填料表面，可以明顯改善無機(jī)填料粒子的難分散問題。另外在膜降解后無機(jī)填料溶解于土壤的水中后，形成的離子如鎂離子、鉀離子、硫酸根離子能夠作為肥料使用；黑色母粒的加入能夠抑制雜草的生長。

本發(fā)明提供一種可生物降解農(nóng)膜，所述的可生物降解農(nóng)膜主要包括生物降解聚酯、表面接枝生物降解聚酯分子鏈的改性無機(jī)填料和全降解黑色母粒。

其中，所述的生物降解聚酯是指聚對苯二甲酸已二酸丁二醇酯PBAT；優(yōu)選地，市面上的PBAT可以選擇BASF的Ecoflex C1200牌號，其密度為1.26g/cm²，熔體流動速率為3.46g/10min(190℃、2.16Kg)。

其中，所述的表面接枝生物降解聚酯分子鏈的改性無機(jī)填料中的填料目數(shù)在3000目以上。所述的無機(jī)填料為碳酸鈣、硫酸鎂、硫酸鉀等中的一種或多種；優(yōu)選地，為碳酸鈣、硫酸鎂混合物。

其中，所述的表面接枝生物降解聚酯分子鏈的改性無機(jī)填料的制備過程主要包括以下步驟：

第1步，將無機(jī)填料分散到溶劑中，加入兩端帶有異氰酸根的化合物，然后過濾；

第2步，將上述過濾得到的無機(jī)填料分散到溶劑中，加入生物降解聚酯進(jìn)行反應(yīng)，得到表面接枝生物降解聚酯分子鏈的改性無機(jī)填料。