農(nóng)用降解薄膜

農(nóng)用降解薄膜的生產(chǎn)選擇組員：鄢佳、張雪琴1簡介農(nóng)用薄膜是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中用于保護植物水分流失等措施的一種制品，隨著科學技術(shù)的進步，對農(nóng)作薄膜的要求越來越高，各種新型薄膜不斷出現(xiàn)。在經(jīng)濟發(fā)達國家,農(nóng)用塑料薄膜的用量占所有農(nóng)用高聚物制品總量的50%以上。常用的農(nóng)用高聚物主要有聚氯乙烯和聚乙烯。聚丙烯、不飽和聚酯樹等。220世紀50年代初，日本和歐美發(fā)達國家開始將塑料薄膜應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。由于地膜覆蓋具有增溫、保水、防蟲、防草等功能，該項技術(shù)的使用帶來了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的改變和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的飛躍。我國于20世紀70年代末才開始在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上使用塑料地膜覆蓋技術(shù)，但卻后來居上，取得了塑料農(nóng)膜產(chǎn)量和使用量兩個世界第一，大致相當于世界其他國家總和的1．6倍。農(nóng)用塑料薄膜主要是棚膜和地膜，另外還包括遮陽網(wǎng)、防蟲網(wǎng)、飼草用膜以及農(nóng)用無紡布等。塑料薄膜廣泛用作日光溫室、塑料大棚及各種塑料小拱棚的覆蓋材料。2004年我國農(nóng)用塑料薄膜使用量已達168萬噸，其中棚膜耗用量已達90萬噸，覆蓋面積達400萬公頃；地膜年消耗量約78萬噸，覆蓋面積1500萬公頃。隨著農(nóng)業(yè)科學技術(shù)的迅速發(fā)展，對農(nóng)膜的需求量將會繼續(xù)增長。3圖片4薄膜5環(huán)境降解農(nóng)用地膜的概念1、環(huán)境降解農(nóng)用地膜是指曝露于自然環(huán)境條件下，在光、熱、水、氧、污染物、微生物、昆蟲以及風、砂、雨等聯(lián)合作用下，引起降解的一類新型地膜。2、環(huán)境降解農(nóng)用地膜分為覆蓋期和降解期兩個階段：1）覆蓋期：農(nóng)作物需要保溫、保濕、保墑的時間段。2）降解期：覆蓋期滿開始進入降解的時間段。6使用過程中7開始降解8完全降解9產(chǎn)品特點1、覆蓋時間可控，根據(jù)使用地區(qū)自然條件及作物的目標覆蓋期限，按照用戶的要求量身定制配方，控制覆蓋時間，達到覆蓋時間后自動降解。2、節(jié)約勞動成本，使用后即自動降解，無需撿膜（回收）。3、一年后殘留率≤20%，殘留物已失去強度，且繼續(xù)降解，最終代謝產(chǎn)物為水和二氧化碳，徹底降解，無二次污染。10降解特點進入降解期的地膜膜面整體顏色變暗，橫向拉力和縱向拉力減弱；膜面開始出現(xiàn)不規(guī)則的裂紋，隨著降解期的延長，膜面逐漸呈現(xiàn)出糖衣狀，并逐漸消融。由于土壤表面與土壤內(nèi)部環(huán)境的不同，埋在土壤里的地膜比土壤表面的地膜降解速度稍慢，但對農(nóng)藝活動無影響，無需回收。11塑料薄膜覆蓋技術(shù)塑料薄膜的降解時間長達200-300年，長期使用給我國生態(tài)環(huán)境造成了嚴重的“白色污染”。目前世界上解決塑料薄膜白色污染的途徑有兩個，一是回收塑料薄膜，二是開發(fā)可降解農(nóng)膜。但由于我國地膜用量和覆蓋面積大，企業(yè)生產(chǎn)的薄膜厚度太薄(6微米，低于國家規(guī)定8微米，美國24微米，韓國20微米，日本15微米)，回收起來異常困難，在經(jīng)濟上得不償失，因此，更重要的是加強對降解地膜的開發(fā)與應(yīng)用，這也是農(nóng)膜的一個發(fā)展趨勢。目前國內(nèi)外廣泛開展了可降解農(nóng)用薄膜的研究工作，主要有生物降解地膜、光降解地膜、光／生物降解地膜、植物纖維地膜、液態(tài)噴灑薄膜、多功能農(nóng)用薄膜等。12生物降解地膜分為化學合成高分子基地膜、天然高分子基地膜兩大類。天然高分子基地膜主要有淀粉基地膜，其中玉米淀粉基地膜，成分以玉米淀粉為主，包括PVA(聚乙烯醇類)脂肪類聚酯類化合物等，收獲后2～3個月就能自行分解。填充型淀粉生物降解塑料的淀粉含量為7％～30％，其降解性僅限于其中的淀粉部分，不能降解其中的塑料成分。美國利用一種可降解的聚己內(nèi)酯(PCL)合成型高分子，生產(chǎn)出不同級別的化學合成高分子型生物降解地膜。法國目前研究較多的是聚酯類地膜與淀粉和聚酯混合型地膜，聚酯類地膜的原料主要來源于石油產(chǎn)品，淀粉主要采用玉米淀粉。日本采用纖維素與甲殼素水溶液制膜，德國采用直鏈淀粉或高直鏈淀粉及其它天然高分子材料制膜，我國也曾采用纖維素來制膜。但是，盡管這些薄膜能夠降解，但都存在加工困難、力學性能和耐水性能差的問題，難以推廣和應(yīng)用。13光降解地膜分為添加型光降解地膜和合成型光降解地膜兩大類。光降解地膜主要采用在合成樹脂中加入光敏劑的方法使之降解。該技術(shù)由英國G．SCOtt和以色列D．Gilead首創(chuàng)，并在英國、以色列和南非應(yīng)用。前蘇聯(lián)、日本也曾開展過此項研究。我國于20世紀80年代初開始研制光降解地膜，采用了與國外相近的工藝路線，目前已達到規(guī)?；a(chǎn)的水平。由于光降解地膜降解速度很難控制，降解速度快，再加上這種地膜只有在光下才能降解，而埋在土壤里的部分因見不到陽光而不能分解，降解后碎片不易繼續(xù)粉化或被土壤同化，污染土壤問題仍未得到根本解決。因此它的使用很受限制。另外成本比普通膜高，使推廣應(yīng)用受到限制。14光／生物雙降解地膜光／生物降解地膜(又稱雙降解地膜)，是將微生物敏感物質(zhì)(如淀粉)，與合成樹脂共混，同時向體系內(nèi)引人光敏劑，并在誘導期過后，通過光敏劑的敏化作用，將合成樹脂降解為低分子化合物，加入的微生物敏感物質(zhì)自然被微生物降解。同時，由于制品上聚集的微生物能夠作用于生成的低分子化合物，使聚合物最終為土壤同化。1988年英國Griffin推出的低密度聚乙烯+淀粉+增塑劑+光化學降解劑地膜就屬此類產(chǎn)品，美國、加拿大的幾家公司先后按此專利開始投入工業(yè)化生產(chǎn)，主要代表為淀粉型光／生物降解地膜。光／生物降解地膜雖然把地膜降解成小顆粒，短期內(nèi)對作物生長不會有太明顯的負面影響，不過隨著使用時間的延長，土壤中塑料顆粒逐漸增加，而且非常難以清除，可能帶來比使用塑料地膜更嚴重的污染，不利于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此，其對土壤生態(tài)和作物生長的影響有待研究。15植物纖維基地膜利用植物纖維如針葉木、闊葉木、麻、葦?shù)榷喾N天然原料生產(chǎn)地膜，主要采用造紙工藝制成紙地膜，它是一種可在土壤中完全降解的環(huán)保型地膜。目前日本已研究開發(fā)出一系列的紙地膜產(chǎn)品，主要有經(jīng)濟合理型紙地膜、纖維網(wǎng)型紙地膜、有機肥料型紙地膜、生化型紙地膜和化學高分子型紙地膜。但這些紙地膜由于抗風雨能力差、易破碎，遇雨后撕破強力大大降低，不適宜機械鋪膜，所以紙地膜并未在日本農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上推廣應(yīng)用。16液態(tài)噴灑式可降解地膜液態(tài)噴灑式可降解地膜由意大利國家研究委員會下屬的高分子化學與技術(shù)研究所開發(fā)。這種新型地膜用天然高分子材料制成，使用前是液體，使用時均勻噴灑在地表就能形成地膜，可以在很多領(lǐng)域替代農(nóng)業(yè)和園藝業(yè)中普遍使用的塑料地膜，并可有效解決地膜污染土壤問題。這種地膜強度可以根據(jù)具體用途而定，地膜也可以被制成黑色，以抑制地面雜草的生長。此外，還可以在噴灑地膜前，向其中加入化肥或農(nóng)藥。莊稼收獲后，這些地膜就可以在耕地時被混入土壤，并隨之降解，不會造成污染。目前，這種產(chǎn)品已經(jīng)開始在瑞典、德國和意大利試用，主要用于西紅柿、蘆筍、草莓、馬鈴薯和花卉種植。17環(huán)保型麻地膜環(huán)保型麻地膜是中國農(nóng)科院麻類研究所通過“十五”國家攻關(guān)研制成功的高新技術(shù)成果，于2004年4月26日通過農(nóng)業(yè)部科技成果鑒定(農(nóng)科果鑒字[2004】第031號)，“一種環(huán)保型麻地膜的制造工藝及用其制備的麻地膜"2006年獲國家發(fā)明專利授權(quán)(專利號ZL2．3)。環(huán)保型麻地膜是一種植物纖維地膜，它以麻類纖維為主要原料，在不改變麻類纖維特性的情況下，采用無紡布制造工藝和特有的后整理工藝試制而成。產(chǎn)品具有強度較高，保溫、保濕效果好，能有效地促進農(nóng)作物生長發(fā)育。使用后在土壤中降解性能良好，無污染，并有培肥土壤作用。該產(chǎn)品填補了國內(nèi)空白，與國外同類產(chǎn)品相比，性能更優(yōu)、成本更低，具有很大推廣應(yīng)用價值，其中30g／m2的麻地膜比日本最新研制的35g／m2的麻地膜薄，產(chǎn)品成本大幅度降低，只有日本紙地膜價格的1，3。18可控光生物降解地膜1991年，農(nóng)業(yè)部全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站組織中國農(nóng)業(yè)科學院土壤肥料研究、蔬菜花卉研究所、山西省農(nóng)業(yè)科學院棉花研究所、農(nóng)業(yè)部環(huán)境保護研究所、新疆石河子棉花研究所、北京市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站、黑龍江省農(nóng)業(yè)科學院等單位對國內(nèi)外多種光解膜進行了農(nóng)田應(yīng)用試驗。90年代初期，中國科學院上海有機化學研究所和新疆石河子塑料制品總廠承擔了原國家科委下達的光降解地膜開發(fā)應(yīng)用推廣項目，開發(fā)出新疆一5號光解膜，并示范推廣1萬多公頃。“八五”期間，長春應(yīng)用化學研究所、北京市塑料研究所、天津大學等單位共同承擔了原輕工總會下達的“非淀粉型可控光生物降解地膜”攻關(guān)項目，開發(fā)出光／生物雙解地膜產(chǎn)品。另外，北京市高分子材料研究所、四川大學、化學工業(yè)部合成材料研究院、安徽農(nóng)業(yè)大學等單位均在光降解膜方面做了大量工作，比較成熟的光降解膜的誘導期基本上可以滿足農(nóng)藝要求。19多功能可降解液態(tài)地膜“多功能可降解液態(tài)地膜”由山東科技大學2005年研制成功，這種多功能可降解液態(tài)地膜是以褐煤、風化煤或泥炭對造紙黑液、海藻廢液、釀酒廢液或淀粉廢液進行改性，通過木質(zhì)素、纖維素和多糖在交聯(lián)劑的作用下形成高分子，再與各種添加劑、硅肥、微量元素、農(nóng)藥和除草劑混合制取獲得。其創(chuàng)新點有三：一是以秸稈為原料既解決了秸稈焚燒污染難題，又達到了資源綜合利用的目的：二是以秸稈為原料生產(chǎn)的可降解液態(tài)地膜具有雙重功效，既有塑料地膜的吸熱增溫、保墑、保苗作用，還有較強的粘附能力，可將土粒聯(lián)結(jié)成理想的團聚體；三是采用植物秸稈制取的地膜可腐化分解為腐殖酸，不僅不會對土地和環(huán)境造成污染，反而增加了集農(nóng)藥、肥料于一身的土壤改良劑。該技術(shù)在青島的平度、萊西、膠南市分別進行了花生、玉米和紅薯大田對比種植試驗，效果理想，青島市場計劃在膠南市建成年產(chǎn)1萬噸規(guī)模的多功能可降解液態(tài)地膜生產(chǎn)基地。20生物降解淀粉薄膜生物降解淀粉薄膜采用“共混型”技術(shù)路線，主要原材料是以60％淀粉、10％PVA及其它交聯(lián)劑、偶聯(lián)劑、軟化劑、潤滑劑等一系列助劑組成的配方體系。生物降解地膜根據(jù)不同農(nóng)作物生長期、不同降解誘導期的要求，