本项目拟合成与PBAT结构相匹配、可填充到PBAT薄膜无定形区,提高无定形区致密度的PBAT专用降解速率调节剂和可调节薄膜周边微生物菌群生态的专用抗菌缓释剂,通过添加调节剂来改变PBAT无定形区的结构形态,降低薄膜微生物敏感性,赋予PBAT降解料可调可控的诱导期,进而制备出具有可控诱导期的PBAT地膜;随后,将具有可控诱导期的PBAT地膜进行生产线放大实验,制备PBAT降解地膜产品,探讨工业化生产的工艺可行性;最后,将PBAT降解地膜产品用于农田覆膜实验,在现实土壤环境中考察地膜在诱导期内保墒性和降解时效性,并对PBAT地膜的配方及工艺进行反馈优化。
地膜在我国农业生产中大面积应用,具有增温保墒、抗旱节水、提高肥力、抑制杂草等作用,已成为我国农业增产的重要支撑。但是,传统地膜却不能降解,易残留在土壤中造成“白色污染”。降解地膜的推广是解决地膜残留的一个重要新趋势,不仅充分发挥地膜的覆盖效应,还能自行降解,可谓两全其美。但降解地膜在覆膜之初即开始降解,且在无定形区降解发展很快,在很短的时间(十几天到一个月左右)就会在薄膜无定形区形成纳米孔洞,这些孔洞虽然对薄膜的力学性能影响不大,但对水蒸气透过率影响极大,甚至会形成水气通道。因此,常规降解地膜的保墒性较差,不适宜在干旱半干旱地区应用,但是地膜应用最广泛并且作物最需地膜覆盖的就是干旱半干旱地区。因此,研究开发一种具有降解诱导期的、保墒性能优异、确保作物生长期内不降解而生长期结束后即快速降解全生物降解地膜,不仅具有现实的应用价值,还具有很好的经济和社会效益。
通过分析PBAT分子结构和微观结构特征及其在农田降解过程的变化规律,针对性的合成一种PBAT专用降解速率调节剂和抗菌缓释剂,并将合成的降解速率调节剂和抗菌缓释剂根据所需要的量添加到PBAT原料中,在双螺杆熔融挤出过程中进行反应,制备出具有可控诱导期的PBAT地膜专用料,根据不同地区不同作物生长周期需要,调整诱导期的时间,使地膜的诱导期时间与作物的生长周期相匹配。作物生长周期结束,诱导期相应结束,降解地膜立即进入正常降解期。探索功能PBAT降解地膜的配方及制备工艺,形成具有降解诱导期的地膜专用料及具有降解诱导期的功能型全生物降解地膜的中试生产和示范生产工艺包,建立或通过外协建立专用料和功能地膜的示范生产,并在新疆进行大田试验,以期实现PBAT地膜在作物生长周期内保墒性能基本稳定,作物生长周期结束后能够快速降解的目的。