国内外可降解地膜的研究现状及展望
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2024年可降解地膜市场前景分析引言可降解地膜是一种对环境友好的农业覆盖膜,可以在使用一段时间后自然降解,不会对土壤和生态环境造成污染。
随着人们对环境保护意识的提高和农业可持续发展的要求,可降解地膜市场呈现出良好的发展前景。
本文将对可降解地膜市场的前景进行分析。
可降解地膜市场目前的现状目前,可降解地膜已经得到了广泛的应用,尤其是在农业领域。
它们可以替代传统的塑料地膜,减少对土壤的污染,同时也节约了清理和处理塑料垃圾的成本。
随着农业可持续发展理念的推动以及政策的支持,可降解地膜市场规模逐年增长。
据市场研究报告显示,可降解地膜市场2019年的销售额达到了XX亿元,并预计未来几年内将继续保持稳定增长。
可降解地膜市场的驱动因素环境保护需求可降解地膜具有降解性能,使用后不会对土壤和水源造成污染,符合人们对环境保护的需求。
随着环境保护意识的提高,可降解地膜市场受到了越来越多的关注。
农业可持续发展农业可持续发展是国家层面的发展战略,可降解地膜作为一种环保型农膜,符合农业可持续发展的理念。
政府对农业可持续发展的支持和政策推动为可降解地膜市场的发展提供了良好的机遇。
市场竞争优势可降解地膜作为一种绿色环保产品,在市场上具有竞争优势。
消费者对环保产品的需求不断增加,使得可降解地膜市场有了更广阔的发展空间。
可降解地膜市场的挑战和问题技术限制目前的可降解地膜技术仍存在一定局限性,如降解速度不稳定、降解产物对土壤生态环境的影响等问题。
这些技术限制制约了可降解地膜市场的发展。
价格竞争可降解地膜的价格相对于传统塑料地膜仍然较高,这导致一些用户在购买时存在一定的顾虑。
价格竞争是市场中的一个重要问题,需要进一步降低生产成本,提高产品的竞争力。
市场竞争加剧随着可降解地膜市场的发展,竞争也在不断加剧。
不仅国内企业在争夺市场份额,国外企业也加大了对中国市场的拓展。
市场竞争的加剧给企业带来了更多的压力和挑战。
可降解地膜市场的发展前景尽管面临一些问题和挑战,但可降解地膜市场仍然具有广阔的发展前景。
全生物可降解地膜降解情况研究随着人类社会的发展和进步,农业生产成为国民经济重要的组成部分。
为了提高农产品的产量和质量,合理使用农业用地,保障生态环境的可持续发展,现在已经广泛使用各种种类的地膜覆盖技术。
地膜能够有效地保留土壤水分,提高土壤温度并控制杂草的生长,但传统的地膜使用后会产生大量的废弃塑料垃圾,给生态环境带来了不可逆的破坏。
为解决这一问题,全生物可降解地膜应运而生。
全生物可降解地膜是指使用天然或合成生物降解材料、添加一定的添加剂,经加工制成的地膜。
与传统的聚乙烯等非生物降解材料相比,全生物可降解地膜在应用过程中不会产生废弃物,能够完全降解为无毒无害的物质,减少了对环境的污染和危害性。
与此同时,全生物可降解地膜也具有良好的物理性能和化学性能,能够满足现代农业生产的需求。
然而,在实际应用中,全生物可降解地膜的降解情况是一个关键的问题。
为了探究其降解情况,多个研究团队进行了相关的试验与研究。
其中一组研究人员从有机碳含量、总有机碳含量、总氮含量、土壤有机物分级角度分析了全生物可降解地膜降解情况。
试验结果表明,全生物可降解地膜在土壤中能够逐渐被降解。
但是,其降解速度并不是非常快,需要一定时间才能够完全降解。
此外,还发现使用全生物可降解地膜能够促进土壤有机质的形成和提高土壤肥力。
另外一组研究人员则从微生物群落特征和土壤肥力的角度研究了全生物可降解地膜降解情况。
研究表明,使用全生物可降解地膜对土壤微生物群落组成以及其功能性酶活性有一定的影响。
在全生物可降解地膜使用过程中,微生物群落的多样性和丰富度都能够得到提高,同时也能够促进土壤酶活性的增加,有助于土壤的生物化学循环过程。
除此之外,使用全生物可降解地膜的田间试验结果也表明,其能够显著提高土壤肥力,有助于提高作物产量。
总之,在全生物可降解地膜的应用过程中,其降解情况和对土壤环境以及生物群落的影响是一个不可忽视的问题。
不同的研究结果都表明,全生物可降解地膜本身具有较好的降解性能和环境友好性,在应用过程中不仅能够达到传统地膜的效果,而且还能够促进土壤有机质的形成,提高土壤肥力和增加微生物群落的多样性和丰富度。
全生物可降解地膜降解情况研究全生物可降解地膜是一种新型地膜材料,可以在农业生产中起到保护土壤和提高作物产量的作用。
由于其可降解性和使用效果等方面存在一定的争议,对全生物可降解地膜的降解情况进行深入的研究具有重要的意义。
本文将对全生物可降解地膜的降解情况进行系统研究,为其在农业生产中的应用提供科学依据。
一、全生物可降解地膜的概念及特点全生物可降解地膜是一种以生物质为原料制成的地膜材料,具有良好的可降解性和环境友好性。
使用全生物可降解地膜可以有效地减少对土壤和环境的污染,有利于土壤的保护和生态环境的改善。
与传统的塑料地膜相比,全生物可降解地膜具有以下特点:1. 可降解性:全生物可降解地膜在使用过程中可以逐渐降解为水和二氧化碳等无害物质,不会对土壤和生物环境造成污染。
2. 保温保湿:全生物可降解地膜能够有效地保持土壤温度和湿度,有利于作物的生长和产量的提高。
3. 透气透光:全生物可降解地膜具有良好的透气透光性能,能够促进土壤的通气和光照,有利于作物的根系生长和光合作用的进行。
4. 可循环利用:全生物可降解地膜在降解后可以作为有机肥料或土壤改良剂使用,具有循环利用的优点。
目前,对全生物可降解地膜的降解情况研究主要集中在以下几个方面:1. 降解速度:研究全生物可降解地膜在不同环境条件下的降解速度和降解产物,探究其降解规律和影响因素。
3. 微生物参与:研究土壤中微生物对全生物可降解地膜降解的参与情况,探讨微生物在降解过程中的作用机制。
4. 降解影响:探讨土壤类型、降解温度、湿度、微生物活性等因素对全生物可降解地膜降解的影响,为其在实际应用中的推广提供科学依据。
1. 野外观测:在农田实际种植作物时,设置全生物可降解地膜试验田,定期观测地膜的降解情况,记录降解速度和降解产物。
4. 化学分析:利用化学分析技术,对全生物可降解地膜降解产物进行定量和定性分析,评估其对土壤和环境的影响。
1. 长期观测:开展长期的野外观测试验,跟踪不同地区和气候条件下全生物可降解地膜的降解情况,获取更加全面和可靠的数据。
全生物降解地膜研发推广应用现状与对策措施全生物降解地膜是近年来发展起来的一种新型地膜材料。
与传统的塑料地膜相比,全生物降解地膜具有高效的降解性能,对环境友好。
然而,其在研发推广应用方面仍存在一些问题。
本文将探讨全生物降解地膜的现状,并提出相应的对策措施。
目前,全生物降解地膜的研发水平相对较低。
虽然已经有多种全生物降解地膜材料被研发出来,如淀粉、聚乳酸等材料,但其性能还存在一定的局限性,如可用性、降解速度等。
此外,全生物降解地膜的成本较高,无法与传统地膜相竞争。
这些问题都严重限制了全生物降解地膜的推广应用。
针对上述问题,需要采取一系列对策措施。
首先,应加大对全生物降解地膜研发的投入。
通过增加研发资金和技术支持,提高全生物降解地膜的研发水平,推动其性能不断提升。
同时,应建立和完善全生物降解地膜的评价标准,确保其达到一定的可用性和降解速度。
其次,应鼓励企业和科研机构进行合作。
当前,全生物降解地膜的研发主要由科研机构承担,企业参与相对较少。
而企业在生产和推广方面具有更强的优势,应加强与科研机构的合作,共同推动全生物降解地膜的应用。
例如,在研发过程中,企业可以提供实际生产需求和市场反馈,帮助科研机构优化全生物降解地膜的性能和降低成本。
此外,应加强全生物降解地膜的市场推广。
通过宣传和培训活动,提高用户对全生物降解地膜的认知度和接受度。
同时,政府可以出台相关政策和标准,支持全生物降解地膜的推广和应用。
例如,可以通过减免税费、提供补贴等方式,降低全生物降解地膜的生产和使用成本,激发市场需求。
最后,需要加强全生物降解地膜的监管和管理。
制定全生物降解地膜的标准和规范,加强对全生物降解地膜生产和使用过程的监督。
这有助于保证全生物降解地膜的质量和安全性,提高用户对其的信任度。
综上所述,全生物降解地膜在研发推广应用方面还存在一些问题。
通过加大研发投入、鼓励企业和科研机构合作、加强市场推广和监管管理等措施,可以有效推动全生物降解地膜的研发推广应用,进一步促进农业生产的可持续发展。
全生物可降解地膜降解情况研究全生物可降解地膜是一种能够在自然环境中迅速分解的地膜材料,广泛应用于农业生产中。
随着对环境保护意识的不断增强,全生物可降解地膜的研究逐渐受到关注。
本文将对全生物可降解地膜的降解情况进行研究。
全生物可降解地膜与传统的塑料地膜相比,具有环境友好的特点。
传统的塑料地膜在农业使用完毕后,一般会被埋入土中或者被直接丢弃在地表,造成土地污染和垃圾堆积。
而全生物可降解地膜则可以在使用一段时间后被自然分解掉,不会对土地和环境造成污染。
全生物可降解地膜主要以玉米淀粉和聚乳酸为基础原料制成,这些天然植物材料具有良好的可降解性能。
研究表明,在适宜的环境条件下,全生物可降解地膜可以在30到90天内完全分解。
全生物可降解地膜的分解速度受到多种因素的影响。
首先是土壤中的微生物活动。
全生物可降解地膜可以提供一个良好的微生物生长环境,微生物可以分泌酶类来分解地膜。
其次是土壤中的温度和湿度。
温度和湿度的变化可以促进微生物的活动,从而加速地膜的降解速度。
土壤的pH值和养分状况也会对地膜的分解速度产生影响。
在实际应用中,研究人员通过在田间试验中比较全生物可降解地膜与传统塑料地膜的性能来评估其降解情况。
研究结果表明,全生物可降解地膜可以实现与传统塑料地膜相当的农业生产效果。
全生物可降解地膜的降解速度也得到了验证。
目前全生物可降解地膜的成本较高,生产工艺也相对较复杂。
研究人员正在努力寻找更加经济、高效的生产方法。
也需要加强对全生物可降解地膜的质量控制,以确保其在农业生产中的可靠性和稳定性。
全生物可降解地膜的降解情况是一个复杂的研究课题。
虽然全生物可降解地膜在降解速度和环境友好性方面有较好的表现,但仍然需要进一步的研究和改进以满足农业生产的需求。
这将有助于解决农业塑料污染问题,实现可持续农业发展。
全生物可降解地膜降解情况研究地膜是一种常用的农业覆盖物,主要用于保护土壤、促进作物生长和提高产量。
传统的地膜多为聚乙烯等合成材料,难以降解,严重污染土壤和环境。
为了解决这一问题,全生物可降解地膜成为了研究和发展的热点。
本文将对全生物可降解地膜的降解情况进行研究,探讨其在农业生产中的应用前景。
一、全生物可降解地膜的材料和制备方法全生物可降解地膜是指由天然植物纤维、淀粉等可生物降解材料制成的地膜。
这些材料在生物降解后能够完全分解成二氧化碳和水,不会对土壤和环境造成任何污染。
常见的全生物可降解地膜材料包括聚乳酸、淀粉和纤维素等天然材料,制备方法主要包括热压成型、挤出成型和注塑成型等工艺。
二、全生物可降解地膜的降解情况研究在农业生产中,地膜的使用周期一般为3-6个月,因此地膜的降解速度直接影响着其在农业生产中的应用。
研究表明,全生物可降解地膜在土壤中的降解速度比传统的合成地膜要快,通常在3-6个月内就可以完全降解。
在实际的土壤环境中,全生物可降解地膜经过一段时间的降解过程后,可以形成小颗粒,并最终被土壤中的微生物完全分解,不会对土壤和农作物的生长造成影响。
三、全生物可降解地膜在农业生产中的应用前景全生物可降解地膜具有良好的降解性能和环保特性,在农业生产中具有广阔的应用前景。
全生物可降解地膜可以解决传统地膜在使用后难以处理和回收的难题,有效减少了对土壤和环境的污染。
全生物可降解地膜本身具有一定的机械性能和透气性能,可以有效保护土壤、促进土壤水分保持和提高农作物产量。
全生物可降解地膜的生产工艺成熟,成本逐渐降低,符合农业生产的可持续发展要求。
四、全生物可降解地膜的发展趋势随着环保意识的提高和农业生产方式的转变,全生物可降解地膜将成为未来农业生产的主流产品。
随着生物降解材料的研发和应用,全生物可降解地膜的性能和降解速度将不断提高,适用范围也将不断扩大。
随着政府政策的支持和相关产业的发展,全生物可降解地膜的生产和应用将迎来快速增长期。
国外农膜的现状与趋势农膜是农业生产中常用的一种农资材料,它的主要作用是覆盖在农田上,改变土壤温度和水分环境,提高农作物的产量和质量。
国外农膜的现状与趋势主要体现在以下几个方面:1. 农膜材料的发展和应用:国外农膜材料的种类丰富多样,主要包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯等。
近年来,随着环境保护意识的提高,可降解农膜材料也得到了广泛关注和应用,如玉米淀粉、聚乳酸等。
这些可降解农膜在使用后会自然分解,对环境友好,符合可持续发展的理念。
2. 农膜技术的创新和应用:国外农膜技术在提高农田耕作效率和农作物产量方面取得了明显的进展。
其中,一种关键的技术是农膜覆盖技术,通过在农田上覆盖农膜,可以改变土壤温度和土壤湿度,提供更好的生长环境。
此外,农膜技术还与其他农田管理技术相结合,如灌溉技术、肥料应用技术等,进一步提高农业生产效益。
3. 农膜废弃物的处理:由于农膜使用量大,回收利用率较低,导致农膜废弃物的处理成为一个严重的环境问题。
为了解决这个问题,许多国家制定了相关政策和法规,鼓励和引导农民进行废弃农膜的回收利用和无害化处理。
一些国外企业也开发出了农膜回收和再利用的技术,如塑料回收和再生利用技术、焚烧和能源利用技术等。
4. 农膜的节能和环境保护:近年来,随着能源危机和全球气候变暖问题的日益突出,节能和环境保护已成为国外农膜发展的重点方向。
在农膜的生产、使用和处理过程中,国外企业致力于减少能源消耗和减少对环境的影响。
例如,一些国外企业研发出了具有太阳能吸收功能的农膜,可以利用太阳能提供热源,减少能源消耗。
同时,农膜的使用导致的土壤污染问题也得到了重视,一些国外企业利用先进的生物技术和微生物技术,开发出一些生物降解剂,对农膜废弃物进行处理,减轻对土壤的污染。
综上所述,国外农膜的现状与趋势主要体现在材料的发展和应用、技术的创新和应用、废弃物的处理、节能和环境保护等方面。
随着科技的进步和环境保护意识的提高,我们可以看到未来国外农膜将继续在材料、技术和环境方面进行创新,以满足农田耕作需求并保护环境。
国内外可降解地膜的研究现状及展望梁凌云 毛志怀(中国农业大学工学院,北京,100083)摘要:开发和研究可降解地膜是解决“白色污染”,推进可持续发展的一条有效之路。
文章介绍了各种光降解地膜、生物降解地膜及光—生物降解地膜的国内外研究现状与发展趋势,提出了我国可降解地膜的发展方向。
关键词:降解; 地膜引言随着高分子工业的迅速发展以及人们利用农用塑料地膜的增加,环境污染和资源短缺两个难以解决的难题已经摆在了人类的面前。
废弃的农用地膜大多数为合成高分子材料,耐腐蚀性较好,在自然环境中难以降解,造成了严重的环境污染。
因此从20世纪70年代以来,研究开发可自然降解的高分子材料成为世界范围内的重要课题。
1992年联合国环境和发展大会(UNCED)在巴西召开,各国首脑都参加了这一盛会,这标志着人类已经认识到了环境保护是关系到人类生死存亡的重大问题[1]。
90年代是保护地球环境的时代,开发可降解地膜,实现地膜废弃物回归大自然,这是塑料工业界90年代和21世纪的重点攻关课题。
许多发达国家都投入了大量的资金,组织了强大的科研力量进行研究开发。
目前国内外的降解地膜的研究主要集中在光降解地膜、生物降解地膜和光—生物降解地膜的研究上。
1、光降解地膜光降解地膜[2]即在地膜中掺入光敏剂,使其在特定波长的紫外线的作用下发生降解,或通过共聚反应在地膜的高分子主链上引入羰基型感光基团而赋予其光降解特性,并通过调节羰基基团含量可控制光降解活性。
国外已被采用的光降解技术有合成型和添加型两种。
前者是在烯烃聚合物主链上引入光敏基团,后者是在聚合物中添加有光敏作用的化学助剂。
国内采用的技术路线主要是后者。
由于添加光敏剂法工艺简单,成本低廉,国内外学者研究得最为活跃。
英国的Scott.G 教授发明了一种二丁基二硫代氨基甲酸铁迟缓型光敏剂,高浓度时具有热氧化稳定剂作用,低浓度时能催化光氧化降解反应[3]。
Gilead.D 发现了一种双组分的光引发剂,以实现光降解过程的光敏时间控制。
全生物可降解地膜降解情况研究全生物可降解地膜是一种新型环保材料,其主要成分为淀粉和聚乳酸等生物降解塑料。
目前,随着环保意识的提高和塑料垃圾的不断增加,全生物可降解地膜的应用逐渐得到了广泛的关注。
本文将详细介绍全生物可降解地膜的降解情况研究。
一、全生物可降解地膜的特点全生物可降解地膜是一种环保型地膜,主要由淀粉等可生物降解塑料制成。
相比传统的PE地膜,全生物可降解地膜有以下特点:1.环保无污染:全生物可降解地膜不含有害物质,完全可降解,不会对环境造成污染。
3.使用方便:与传统PE地膜相比,全生物可降解地膜易于分解,使用方便。
4.节约成本:全生物可降解地膜可直接作为肥料回收利用,降低了地膜使用成本。
全生物可降解地膜的降解情况是其应用的关键之一。
目前,全生物可降解地膜的降解情况已经得到了广泛的研究和探讨。
1.降解速率全生物可降解地膜的降解速率与其成分和使用环境有关。
一般来讲,全生物可降解地膜在湿润的土壤中降解速度较快,通常需要3个月左右,而在干燥的土壤中则需要更长时间。
2.降解产物全生物可降解地膜的降解产物主要为二氧化碳和水,不会对环境造成危害。
为了探讨全生物可降解地膜的降解产物,一些研究者使用了微生物学、化学与物理学等多种方法对全生物可降解地膜进行了分析。
研究结果表明,在充分接触土壤情况下,全生物可降解地膜可以快速被微生物分解,同时产生二氧化碳和水,而在空气中则需要更长时间。
因此,全生物可降解地膜的使用前提是要满足其与土壤和微生物接触的条件,才能够实现其降解的效果。
基于全生物可降解地膜的众多优点,其在农业、园林、卫生等领域的应用前景巨大。
在农业领域,全生物可降解地膜可用作覆盖作物的防草、保湿、保温和病虫害防治等功能,在园林领域可作为盆栽材料、草坪造型等,在卫生领域也可作为医用敷料、一次性手套等。
此外,随着生态文明建设的不断推进,全生物可降解地膜的发展前景也越来越广阔。
未来,全生物可降解地膜将成为替代传统PE地膜的一种主要环保材料。
国内外可降解地膜的研究现状及展望梁凌云 毛志怀(中国农业大学工学院,北京,100083)摘要:开发和研究可降解地膜是解决“白色污染”,推进可持续发展的一条有效之路。
文章介绍了各种光降解地膜、生物降解地膜及光—生物降解地膜的国内外研究现状与发展趋势,提出了我国可降解地膜的发展方向。
关键词:降解; 地膜引言随着高分子工业的迅速发展以及人们利用农用塑料地膜的增加,环境污染和资源短缺两个难以解决的难题已经摆在了人类的面前。
废弃的农用地膜大多数为合成高分子材料,耐腐蚀性较好,在自然环境中难以降解,造成了严重的环境污染。
因此从20世纪70年代以来,研究开发可自然降解的高分子材料成为世界范围内的重要课题。
1992年联合国环境和发展大会(UNCED)在巴西召开,各国首脑都参加了这一盛会,这标志着人类已经认识到了环境保护是关系到人类生死存亡的重大问题[1]。
90年代是保护地球环境的时代,开发可降解地膜,实现地膜废弃物回归大自然,这是塑料工业界90年代和21世纪的重点攻关课题。
许多发达国家都投入了大量的资金,组织了强大的科研力量进行研究开发。
目前国内外的降解地膜的研究主要集中在光降解地膜、生物降解地膜和光—生物降解地膜的研究上。
1、光降解地膜光降解地膜[2]即在地膜中掺入光敏剂,使其在特定波长的紫外线的作用下发生降解,或通过共聚反应在地膜的高分子主链上引入羰基型感光基团而赋予其光降解特性,并通过调节羰基基团含量可控制光降解活性。
国外已被采用的光降解技术有合成型和添加型两种。
前者是在烯烃聚合物主链上引入光敏基团,后者是在聚合物中添加有光敏作用的化学助剂。
国内采用的技术路线主要是后者。
由于添加光敏剂法工艺简单,成本低廉,国内外学者研究得最为活跃。
英国的Scott.G 教授发明了一种二丁基二硫代氨基甲酸铁迟缓型光敏剂,高浓度时具有热氧化稳定剂作用,低浓度时能催化光氧化降解反应[3]。
Gilead.D 发现了一种双组分的光引发剂,以实现光降解过程的光敏时间控制。
该组分为二丁基二硫代氨基甲酸铁和二丁基二硫代氨基甲酸镍共用,其中铁的络合物是聚合物光氧化的有效活化剂,镍的络合物是光稳定剂。
控制铁络合物和镍络合物的相关比例,可以控制聚合物的诱导期的长短和诱导期后降解的速度[4]。
我国于20世纪80年代初开始研制光降解地膜,采用了与国外相近的工艺路线,长春应化所、上海有机所等研究单位进行了PE 、PVC 、PP 等添加光敏剂生产降解塑料的研究开发,部分已经达到了实用阶段。
上海有机所和上海石化共同研制了含二茂铁衍生物的十多种LC 系列的光降解地膜[5]。
中科院长春应化所亦已研究成功一种以铁化合物为光敏剂的光降解薄膜。
中科院上海有机所与新疆石河子塑料制品总厂和上海解放塑料制品厂协作,进行了添加型光降解PE 超薄地膜的制备和应用。
上海有机所与新疆石河子塑料制品厂研究开发的“新疆—5号”光降解地膜,其曝光面降解彻底性优于美国UDI 同类产品[5]。
1987年,顾振宗、李德生等研制开发以铁的有机化合物为光敏降解剂、促进剂的光降解PE 地膜[6]。
另外,张银生等人也分别对各种有机金属的光敏剂对PE 薄膜的降解性能进行了详细的研究[7]。
由于光降解地膜埋土部分不能降解,降解时间因日照和气候变化难以预测,从而无法控制降解时间,降解后碎片不易继续粉化或被土壤同化,污染土壤问题仍未得到根本解决。
另外成本较普通膜高,使推广应用受到限制。
2、 生物降解地膜地膜的生物降解主要是指在生物(主要指真菌、细菌等)作用下,地膜发生降解、同化的过程。
地膜中聚合物的降解机理十分复杂,一般认为生物降解并非单一机理,而是复杂的生物物理、生物化学作用,同时伴有其他的物理化学作为,如水解、氧化等,生物作用与物理化学作用相互促进,具有协同效应。
生_______________________________________________________________________________物降解地膜按照其降解特性可分为完全生物降解地膜和生物破坏性地膜。
按照其组成结构则可以分为掺混型和结构型两大类。
所谓掺混型降解地膜是指在普通地膜中加入可降解的物质或可促进降解的物质制得的降解地膜;而结构型降解地膜则是指本身具有降解结构的地膜[2]。
2.1掺混型降解地膜掺混型降解地膜大多是将两种或两种以上的高分子物共混聚合,其中至少有一种组分为生物可降解的,该组分多采用淀粉,纤维素等天然高分子,其中又以淀粉居多,故掺混型又称为淀粉型或淀粉填充型。
目前国内外有关这方面的产品很多,如D.Bikiaris等人以添加增容剂或对淀粉进行改性的方法制备了聚乙烯和淀粉的共混物[8]。
Krupp和Jewell等人对聚乙烯/淀粉复合材料进行降解试验,发现只有淀粉组分被降解,残留的聚乙烯没有降解,添加了一些能促进氧化的添加剂后,发现聚乙烯仍没有发生降解[9]。
国内研究聚乙烯/淀粉复合材料的研究单位和个人也很多,主要从事这方面研究的有北京市降解塑料研究中心、中国科学院长春应用化学研究所、华南理工大学、青岛化工学院等等。
但这种地膜在使用的过程中仅其中的淀粉可被微生物降解,而塑料部分只是丧失其形状(或变成粉末,或变成细小的片状)及降低其性能,仍属于非完全降解地膜,不能彻底解决对环境的污染问题,目前已经逐渐被限制使用。
2.2结构型生物降解地膜结构型生物降解地膜是目前发达国家的一个研究重点,此类降解地膜是使地膜中的高分子形成具有被微生物分解的结构而被微生物消化吸收。
结构性生物降解地膜按其来源可分为天然高分子材料、微生物合成高分子材料和化学合成降解材料[2]。
2.2.1天然高分子型天然高分子型是利用淀粉、纤维素、甲壳质、蛋白质等天然高分子材料制备生物降解材料。
这类物质来源丰富,取之于大自然,可完全生物降解,而且产物安全无毒,因而日益受到重视。
美国Warner-Lambert 公司开发的由70%支链淀粉和30%直链淀粉制成的新型树脂,其生物降解性能较好,可以替代正在农业上使用的各种生物降解材料,被认为是材料科学重大发展[2]。
日本四国工业技术试验所以纤维素衍生物和脱乙酰基多糖复合,采用流延法制得薄膜,其强度与聚乙烯膜相近,两个月左右即可完全降解[2]。
瑞士工科大学成功的开发了用糊化淀粉直接注射成型工艺[2]。
国内对天然高分子材料的研究比较活跃,如利用淀粉与变性淀粉,纤维素及其衍生物作为原料生产可降解地膜,如浙江大学、天津大学、江西科学院和华南理工大学等60多家单位参与研究[10]。
天然高分子材料具有完全生物降解性,但是它的热学、力学性能差,不能满足地膜材料的性能要求,因此目前的研究方向是通过天然高分子改性,得到有较高使用价值的天然高分子降解材料。
2.2.2微生物合成高分子材料微生物合成高分子材料聚合物是由生物发酵方法制得的一类材料,主要包括微生物聚酯和微生物多糖,其中以前者研究较多。
研究发现,目前可用于合成微生物聚酯的细菌约有80多种,发酵底物主要为C1~C5的化合物。
这类产品有较高的生物分解性,且热塑性好,易成型加工,但其成本太高,作为覆盖材料还未获得良好的应用,现正在尝试改用各种碳源或利用各种转基因植物来生产以降低其成本。
2.2.3化学合成型降解材料化学合成型降解材料[2]大多是在分子结构中引入酯基结构的脂肪族聚酯,在自然界中其酯基易被微生物或酶分解。
目前已开发的主要产品有聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PCL)、聚T-醇丁二酸酯(PBS)等。
PLA是以乳酸为单体聚合而成,但由于乳酸提取、精制困难,大大提高了生产成本,因此使用受到了限制。
聚乳酸具有良好的生物相容性,在医用领域大有用途。
PCL热塑性好,易成型加工。
由于PCL和其他广泛使用的合成树脂具有良好的相容性,所以可赋予共混物生物分解性,从而提高PCL应用价值。
它可用作手术缝合线、医疗器材和食品包装材料。
PBS用于开发的产品有发泡材料,可用作家用电器和电子仪器等包装材料。
对这一类降解材料而言目前仍需研究如何通过控制其化学结构,使其完全分解。
这一类材料在地膜上的应用较少,主要因为其成本太高,不为农民所接受。
3、光—生物降解地膜(又称双降解地膜)兼具光、生物双降解功能的光-生物降解地膜是目前国内外地膜的主要开发方向之一,其制备方法是采用在通用高分子材料(如PE)中添加光敏剂、自动氧化剂、抗氧剂和作为微生物培养基的生物降解助剂等的添加型技术途径。
光-生物降解地膜可分为淀粉型和非淀粉型两种类型,目前采用淀粉作为生物降解助剂的技术比较普遍。
光—生物降解地膜主要是将微生物敏感物质(如淀粉)与合成树脂共混,同时向体系内引人光敏剂,通过日光、热、氧等引发光敏剂、促氧化剂和生物降解增敏剂,将合成树脂降解为低分子化合物。
加入的微生物敏感物质被微生物降解,基质变得疏松,同时由于制品上聚集的微生物能够作用于生成的低分子化合物,使聚合物最终为土壤同化[2]。
1988年英国Griffin推出的低密度聚乙烯十淀粉十增塑剂十光化学降解剂地膜就属此类产品,美国、加拿大的几家公司先后按此专利开始投入工业化生产[11]。
当前国外开发的主要产品有加拿大SLLawvenee 淀粉公司与瑞士ROXXO公司合作开发的EcosterPlus、美国Ampact公司开发的PolygradeⅢ、美国ADM 公司的Polyclean,以及其他欧美公司的产品[12]。
在我国,双降解材料已经列入国家科技重点攻关项目。
通过“八五”、“九五”攻关研究,在光-生物降解地膜方面已经取得了较大的进展。
淀粉型光-生物降解地膜的研究就淀粉微细化、淀粉母料及其衍生物易吸水、淀粉及其衍生物与聚乙烯的相容性、淀粉基塑料的加工性能、诱导期可控等技术难题取得了突破性的进展。
北京塑料研究所采用聚乙烯为基础料,并添加含有光敏剂、光氧化稳定剂等组成光降解体系和含有N、P、K等多种化学元素作为生物降解体系的浓缩母料,经挤出吹塑制成厚度为0.005mm的可控降解地膜。
经5年60余万亩农田应用考核,该降解地膜不仅具备普遍地膜的保温、保湿和力学性能,而且可控性好,诱导期稳定,在曝晒条件下,当年可基本降解成粉末。
在无光条件下,也可以促进微生物繁殖生长[11]。
目前,国内光-生物降解塑料的研究进程可与世界同步,研究水平与国外水平相当。
但由于光—生物双降解技术主要采用光敏剂母料和由淀粉母料混配的复合材料,完全降解性等效果不够理想,安全性还有待进一步研究,因此尚处于研究开发阶段。
4、存在的问题⑴降解性能 纵观国内外有关降解地膜的文献资料,光降解地膜、光-生物降解地膜、生物降解地膜中的掺混型地膜,其能部分失重、裂成碎片、菌落生长和力学性能降低等均不能说明地膜消失了,其中的PE、PVC等均不能降解并会以不同的形式一直残留在土壤中,仍然造成污染。