生物降解型农用地膜材料的研究

本项目研究以二氧化碳(CO2)为基础原料合成生物可降解且降解可控型农用地膜材料。主要研究CO2、环氧丙烷与环内酯三元共聚反应合成新型的脂肪族聚碳酸酯材料，将合成材料与乙烯基单体及水按一定比例混合，在辐射源钴辐照下接枝共聚，其共聚物与增塑剂及热稳定剂共混，制备生物可降解且降解可控型农用地膜材料，特别是各影响因素间的相互作用机理，进而促进各因素间的实质性融合，并将影响降解可控性的因素一并考虑，建立以CO2为基础原料合成的农用地膜材料的结构与生物可降解性能之间的关系。

本项目以二氧化碳(CO2)为基础原料合成了生物可降解的二氧化碳基农用地膜材料。首先，自主合成了高效催化剂，并用应用于催化CO2、环氧丙烷(PO)与γ-丁内酯三元共聚反应，并对聚合反应的机理进行研究；获得了一种新型的、性能优异的脂肪族聚碳酸酯材料；然后通过添加硬脂酸盐、聚乙二醇和热塑性淀粉，制备了生物可降解的二氧化碳基农用地膜材料。研究表明，在三元共聚反应中，催化剂表现了较高的活性，反应12个小时，每克催化剂可获得131g高聚物；在PO和催化剂的比例为6000:1时，可获得的高聚物规整性较高，分子量高达110.2kg/mol；同时，聚乙二醇的加入，明显改善了材料的不透气、疏水等性能，同时对材料的热性能也有很大程度上的提高。用当添加10％的硬脂酸盐，能使玻璃态转变温度提高7 ºC，热分解温度提高87 ºC。添加了热塑淀粉明显改善了材料的强度，同时对材料的力学性能在一定程度上有了明显的提高。通过堆肥降解试验的研究，该材料在48周后，其表面可见大量的材料碎片。此外，本项目还尝试了工业液体二氧化碳作为原料制备二氧化碳基农用地膜材料可行性，并获得了初步的进展。