[发明专利]一种可控淀粉基生物降解农用地膜

说明书

本发明公开了一种可控淀粉基生物降解农用地膜。本发明的农用地膜由PBAT+PLA或PBAT+PLA+MTPS或PBAT+PLA+MTPS+甘蔗渣纤维素与扩链剂、脱模剂组成，通过上述配方，结合膜下滴灌技术，通过调整组成配比，可根据气候特点及覆盖作物的生长发育与水肥需求规律，调控生物地膜的降解时间及降解效率，使其安全期达到当地覆盖农作物的最佳覆膜天数，既保证在覆盖期间起到增温保墒、控草减药、稳产增收应有的效果，又能在生长后期或收获之后及时降解，最终被土壤微生物分解为水和二氧化碳，不会造成土壤及生态环境污染；配方中加入了价格低廉的改性淀粉基复合材料和甘蔗纤维素，还可大幅降低生产成本，具有较好的综合性能和良好的市场应用前景。

技术领域

本发明涉及一种农用地膜，具体是一种可控淀粉基生物降解农用地膜，属于高分子材料技术领域。

背景技术

地膜具有增温、保湿、防草等作用，有利于作物生长发育，能大幅提高作物产量。然而，普通农用地膜在自然条件下极难降解，人工回收费钱费力，亦难做到干净彻底，其残膜在土壤中不断积累，导致土壤物理结构的改变，使土壤水分和养分向下运输受到阻碍，土壤孔隙度、通透性降低，造成耕地质量下降。目前，在农业上应用的生物降解地膜在作物增产、土壤与环境保护等方面具有诸多优点，但材料成本较高，在生产上大面积推广困难；另一方面，受气候条件及作物生长发育与肥水需求规律的影响较大，虽能在一定时间内自行降解且对土壤无残留无污染，但其降解时间及降解效率难以控制，不具有适宜于覆盖作物的降解特性。在作物苗期或低温时期就开始降解，起不到增温保墒的作用，在作物生长后期或收获之后又延迟降解，严重影响下茬作物的种植时间和生长发育，从而制约其推广及应用价值。因此，寻找并开发可控且能完全降解的农用地膜对农业稳产增效及可持续发展都具有重要的战略意义。

聚己二酸丁二醇-对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）是一种可完全降解的脂肪族-香族共聚酯，兼具了PET和PBT的特性，且能被自然界中微生物完全降解，最终生成CO₂和H₂O。因此，PBAT具有良好的机械性能和生物降解性能。聚乳酸（PLA）是一种重要的生物可降解的线性脂肪族聚酯，它具有良好的生物降解性和生物相容性，高强度、高模量等优点，是公认的环境友好材料。按照一定比例将PBAT和PLA共混，可以结合两者的优点，不仅实现了性能互补，还提升了应用价值。考虑到较低的生产成本、良好的降解性能及优异的使用性能，淀粉基生物降解材料成为生物降解地膜研发的焦点，通常淀粉含量越高，成本越低，材料的降解性能越好；其中，利用马来酸酐为增容剂与甘油改性的淀粉基复合材料（MTPS），与PBAT/PLA共混表现出较好的相容性和柔韧性。将MTPS加入到PBAT/PLA共混物中，既可以加快其降解速度，又可以大幅降低成本，并赋予材料良好的机械性能及生物降解性能。甘蔗渣纤维素是从制糖业副产物甘蔗渣中提取的纤维素，甘蔗渣纤维素来源广泛、价格低廉，且能被大自然中的微生物完全降解，是一种重要的可再生和环境友好型生物质资源。PBAT/PLA/MTPS共混物中添加一定量的甘蔗渣纤维，可以明显改变生物降解地膜的降解时间，从而有效改善生物降解地膜的降解性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可控淀粉基生物降解农用地膜。

本发明的农用地膜是本发明的发明人课题组基于前期研究基础，根据当地气候特点及覆盖作物的生长发育与水肥需求规律进行研发。利用在PBAT、PLA中添加木薯淀粉、甘油、马来酸酐、甘蔗渣纤维素、氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑等原料，并结合膜下滴灌技术，通过调整组成配比，调控生物地膜的降解时间及降解效率，使其安全期达到当地覆盖农作物的最佳覆膜天数，既保证在覆盖期间起到增温保墒、控草减药、稳产增收应有的效果，又能在生长后期或收获之后及时降解，最终被土壤微生物分解为水和二氧化碳，不会造成土壤及生态环境污染。由于该地膜中加入了价格低廉的改性淀粉基复合材料和甘蔗纤维素，不仅可以改变地膜的降解速度和降解效率，而且也大幅降低了生产成本。总之，该生物降解地膜综合性能较好，价格较低，具有良好的市场应用前景。