[發明專利]一種可降解的高穩定性地膜及其制備方法

在審

• 申請號: 202110349234.7
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN113025036A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 汪秀英
• 申請（專利權）人: 長沙三思新材料科技有限公司
• 主分類號: C08L77/10
• 分類號: C08L77/10;C08L67/02;C08K3/22;C08J5/18;B32B27/08;B32B27/36;B32B27/34;A01G13/02
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本發明涉及農用地膜領域，公開了一種可降解的高穩定性地膜及其制備方法。該地膜包括從上到下依次設置的微生物降解層和光降解層；所述微生物降解層按重量份計，包括以下原料：改性聚酯酰胺80?90份，聚對苯二甲酸丁二醇酯10?15份，潤滑劑0.5?1.5份；所述改性聚酯酰胺為端羧基上接枝有低聚麥芽糖的聚酯酰胺；所述光降解層按重量份計，包括以下原料：聚對苯二甲酸丁二醇酯80?90份，二氧化鈦0.5?2.5份，硅烷偶聯劑0.2?0.8份，潤滑劑0.5?1.5份。本發明的地膜在正常使用時降解較慢，能保持較高的機械強度，在用完后，與土壤接觸即可在微生物作用下快速降解，不會造成環境污染。

技術領域

本發明涉及農用地膜領域，尤其涉及一種可降解的高穩定性地膜及其制備方法。

背景技術

合成聚合物地膜能夠限制土壤中水分蒸發，控制雜草生長，保持良好的土壤結構，保護作物免受土壤污染，且相較于谷物、稻草、秸稈等天然覆蓋物而言具有更加優良的保溫保濕性能以及優異的機械性能，是目前農業用覆蓋物開發和研究的重點方向。聚乙烯是目前合成聚合物地膜最常用的材料，其具有耐用、柔韌、無毒無味、易于加工等優點，能有效促進農作物根系發育、提高作物的生長速度。但聚乙烯地膜在給農業帶來巨大經濟效益的同時，由于聚乙烯本身缺乏降解性，在自然條件下不能夠自行分解和消失，因而造成了嚴重的白色污染，大量的殘留地膜會妨礙農業耕作，造成土壤板結，以及土壤中的水、氣、肥的流動受阻等問題，影響作物生長。

目前提高聚乙烯地膜降解性的主要方法是加入光敏劑。例如，專利文獻CN102719004A公開了一種納米TiO₂光催化可降解農用塑料地膜及其制備方法，該地膜由以下重量百分比的組分組成：0.5-5％的TiO₂光催化劑，92-98％的PE塑料母粒，1-2％的聚乙烯蠟，0.5-1％的硅烷偶聯劑。利用TiO₂的光催化活性，能使地膜在太陽光下快速降解，但同時，也會造成地膜在正常使用時由于降解而出現機械性能變差的問題，致使地膜無法長時間發揮作用。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種可降解的高穩定性地膜及其制備方法。該地膜在正常使用時降解較慢，能保持較高的機械強度，在用完后，與土壤接觸即可在微生物作用下快速降解，不會造成環境污染。

本發明的具體技術方案為：

一種可降解的高穩定性地膜，包括從上到下依次設置的微生物降解層和光降解層；所述微生物降解層按重量份計，包括以下原料：改性聚酯酰胺80-90份，聚對苯二甲酸丁二醇酯10-15份，潤滑劑0.5-1.5份；所述改性聚酯酰胺為端羧基上接枝有低聚麥芽糖的聚酯酰胺；所述光降解層按重量份計，包括以下原料：聚對苯二甲酸丁二醇酯80-90份，二氧化鈦0.5-2.5份，硅烷偶聯劑0.2-0.8份，潤滑劑0.5-1.5份。

在本發明的改性聚酯酰胺中，通過在端羧基上接枝低聚麥芽糖，能夠防止羧基催化酯鍵和酰胺鍵降解，因此，微生物降解層在不與土壤接觸時不易發生降解，具有較高的穩定性。當微生物降解層與土壤接觸時，在大量繁殖的微生物和聚酯酰胺中端羧基的催化作用下，微生物降解層能快速降解，具體機制如下：由于大部分微生物都能產生α-淀粉酶，故低聚麥芽糖易被降解并為微生物的生長繁殖提供能量，促進微生物降解層降解；同時，由于糖基具有較強的親水性，故在大量微生物的作用下，聚酯酰胺中的端羧基與氨基葡糖之間的酰胺鍵易被降解而釋放羧基，對酯鍵和酰胺鍵的降解起到催化作用，進一步促進微生物降解層的降解。

利用以上述改性聚酯酰胺為主要材料的微生物降解層，與光降解層復合制成地膜，具有以下作用：在地膜正常使用時，光降解層的存在能夠防止微生物降解層因與土壤接觸而發生降解，從而確保地膜具有較高的機械強度；同時，光降解層中由于二氧化鈦的存在，在光照下會逐漸降解，使地膜的透光性逐漸增強，適應作物在發芽、幼苗生長階段逐漸增長的光照需求。當地膜用完被遺棄在土壤上后，隨著光降解層在光照下進一步降解，微生物降解層與土壤接觸，在微生物作用下能夠快速降解，因而能避免造成污染。