[发明专利]用于农业的可喷射的聚合物膜

说明书

技术领域

本发明涉及用于农业的可喷射的(sprayable)聚合物膜(membrane)的制造、用于制备用于通过喷射施加至在农作物生产中使用的土壤材料而形成聚合物膜的水基聚合物分散体的工艺(方法)。本发明进一步涉及通过使用这样的膜提高农作物产量的方法。

背景技术

塑料被广泛地用于农业中以通过调节土壤温度、抑制杂草和保存水而提高农作物产量。最广泛使用的塑料是预成形的连续的不能生物降解的聚烯烃薄膜(film)，其使用专业施加设备铺在土壤上面以定形和施加所述塑料至准备好的土壤。农作物穿过在所述塑料中产生的切口或孔种植。所述塑料薄膜必须在使用之前被部署并且在各个生长季节(或者系列季节)之后被除去，这通过材料和运输、额外的相关劳力、专业设备和寿命终止废弃物处置而对成本的显著增加做贡献。废弃塑料的完全回收是有问题的，因为一部分塑料可被埋藏，可变成撕裂的并且部分地降解且因此难以回收。因此，未被回收的塑料不仅呈现出显著的环境问题，而且可使在接连的生长季节中新塑料的准备和部署复杂化。

已经尝试通过向土壤喷射胶乳(例如，聚乙酸乙烯酯、聚丙烯酸酯、苯乙烯丁二烯(SBR))而原位制备塑料薄膜，但是由于难以产生在生长季节期间提供所需薄膜性质并且可容易地用典型的田间喷射设备施加的薄膜，该替代方案收到很少的实际使用。

已经提出了基于天然多糖(Immirzi等2009，Mormile等2007，Schettini等2007)、来自单独的皮革和/或与合成和天然聚合物的共混物的废弃产物的水解的蛋白质(Chiellinie等2001)的可喷射的可生物降解的薄膜作为土壤上的覆盖物(涂层)。

正在试验来自包含天然聚合物的可再生来源例如海草和硬皮壳的天然聚合物以及来自废弃材料(例如来自西红柿、橄榄和大麻加工的种子和皮)的增强纤维素纤维作为水性可喷射的薄膜(www.ictmp.ct.cnr.it)。

还已经在土壤上试验了包括生物材料海藻和聚乙烯醇(PA)的混合物的液体薄膜(Advanced Matierials Research Vols.328-330,1462-1466,2011).

可商购获得的可喷射的聚合物乳液/分散体主要用于跨越多种工业应用的保护性和/或装饰性涂层应用。使用薄膜形成用聚合物作为用于园艺和农业的喷射佐剂和抗蒸腾薄膜以在植物表面(例如叶子)上形成人造薄膜来用于病虫害控制。这些包括油、蜡、有机硅和各种各样的塑料薄膜，包括例如Nu-Film-Pn Nu-Film-17薄膜的产品、来自Agspec和Moisturin的Vapo-Gard薄膜形成用组合物(基于天然松脂二烯)、来自WellPlant的乙烯基-丙烯酸类薄膜。在本说明书中仅是出于提供本发明的上下文的目的而包括文献、动作、材料、设备、制品等的讨论。不暗示或表示，任意或者全部这些事件由于其在本申请的优先权日之前存在而形成现有技术基础的部分或者是与本发明相关的领域中的公知常识。

发明内容

提供用于制备用于农作物生产中使用的土壤材料的聚合物膜的工艺，其包括提供聚氨酯的含水分散体、优选地离子型聚氨酯的含水分散体；和将所述含水分散体喷射到待用于农作物生产中的土壤材料上以形成聚合物膜。

在进一步的实施方式中，提供用于施加至土壤以形成膜的聚氨酯的含水分散体，其中所述聚氨酯包括选自如下的离子基团：羧酸根、磺酸根和铵。

在一组实施方式中，所述离子基团选自悬垂的羧酸根、悬垂的磺酸根、悬垂的铵和链内季铵，优选地选自悬垂的羧酸根、悬垂的季铵和链内季铵。

在一组实施方式中，所述聚氨酯包括如下的反应产物：(a)二异氰酸酯；和(b)包括离子基团或者能电离基团(优选地选自羧酸、叔胺和季胺基团)的活性氢化合物。在优选的一组实施方式中，所述聚氨酯为如下的产物：使二异氰酸酯与选自多元醇或多元胺的预聚物反应以形成异氰酸酯封端的预聚物，和使所述异氰酸酯封端的预聚物与包括离子基团或者能电离基团的扩链剂单体反应以提供所述聚氨酯。

在一组实施方式中，所述聚氨酯是可生物降解的。一般来说，通过在所述聚氨酯中引入至少一部分的聚酯多元醇或聚醚多元醇单元而提供生物降解性。

在另外一组实施方式中，提供在农业中进行地面覆盖(mulch)的方法，其包括：将聚氨酯的含水分散体施加至用于在农作物生产中使用的土壤区域以形成地面覆盖膜(地膜，mulch film)，和在施加所述含水分散体之前、期间或之后种植农作物。以例如种子或者幼苗形式的所述农作物可穿过所述膜种植，或者所述农作物可在所述膜的施加之前种植。

具体实施方式