[发明专利]生物可降解的复合薄膜及其制备方法

说明书

本发明涉及由合成聚合物和生物材料组成的生物可降解的覆盖膜的制备方法。

本发明还涉及由合成聚合物和生物材料组成的生物可降解的覆盖膜。

众所周知，在温室里种植植物用的覆盖物是用玻璃或塑料制备的。可见光区的短波和长波辐射均能穿过透明的覆盖物。众所周知短波辐射比长波辐射更容易穿过温室的覆盖物。由于温室内有光的热效应发生，所以在温室内短波辐射变成了长波辐射。

早期是按下述方式将温室应用于田地的，即把作成弓形的覆盖物放于田地表面，或把此覆盖物用于土壤表面。用于田地的这些覆盖材料是塑料或纸，借助这些材料植物将能生长。利用这种公知技术获得了下述优点：用透光覆盖物使温度增加，这样短波辐射则转变为热。由于使用纸覆盖物则也可防止水的蒸发。而且，由于使用透光薄膜，在覆盖物下的杂草的生长则受到了抑制。

由于使用透明的覆盖物，湿气凝集于薄膜的内表面，这对于长在植物四周的杂草的生长形成了一个良好的条件，所以种植时用覆盖物和不用覆盖物需要使用的除草剂是一样的，有时甚至更多。由于两薄膜之间的土壤未被薄膜覆盖（用来固定膜的土台），未被薄膜覆盖这无疑是对杂草生长条件的一种改进。

由于紫外辐射效应，公知的薄膜常常会分散为小块。业已设法获得这样的薄膜，即紫外辐射使其降解到一定程度后，微生物能继续降解并最后降解此薄膜。然而，对于采用以前公知的薄膜的方法来说，降解并不完全。实际上，由于紫外辐射不能穿过土壤抵达薄膜，所以土壤覆盖的覆盖薄膜的边缘仍然残留在田地里。甚至于薄膜上的小块土壤或灰尘层也阻止紫外线降解聚合物链的能量进入薄膜。从理论上讲，植物开始覆盖薄膜后紫外线也会将薄膜降解为不致于在田地里引起问题的小块。事实上，由紫外线作用的降解是不完全的，由于所谓的包含复合薄膜形式的合成聚合物本身就不为生所降解，所以这就导致了田地中塑料起来越多。合成聚合物不吸收水并且由于生物降解是在由微生物产生的酶的作用下的结果，而酶仅仅在水存在下才起作用，因此，没有生物降解发生。

如由大约12000个连续的碳原子组成的合成聚合物分子被降解到约10个碳原子长的500左右个小片段后，生物降解的速率才具有重要意义。然而，在聚合物已被降解为含几千个碳原子的片段时，已其本上改变了此塑料薄膜的结构。按这种方式降解的塑料薄膜会引起严重的自然问题。由于这种原因，近来这种类型的薄膜的使用已少了。由降解而可能引起的残毒也带来了种种问题。

以前也知道这样的方法，即种植季节结束后将薄膜从田地里拆走。但是，使用这类薄膜十分昂贵、而且，对于以前这些已知方法来说，由于极薄的薄膜的制备比较便宜，所以主要使用的是这种薄膜。然而，由于这样的薄膜容易分解，所以要从田地里将这样的薄膜除去很困难。由于在加固土台的两薄膜之间必须留下未覆盖的土壤，所以在以前的诸种解决方法中，薄膜仅仅覆盖了50-70%的种植面积。

在申请人以前的专利申请中（FI-891905）已对薄膜的降解问题进行了改进，采用缝拢的办法将薄膜固定在要予种植的土壤表面，从而整个种植地均为薄膜所覆盖。由于整个薄膜在地面上，所以采用FI-891905的解决方法则改善了紫外线对薄膜的降解。然而，由于已知的多种薄膜不为生物所降解，所以既使采用紫外线能降解的薄膜，田地残存的塑料将越来越多的问题仍然存在着。

由于生物可降解的材料的化学结构，所以在诸如食用伞菌和细菌一类微生物的作用下，在它们能生长的条件下，把所说材料放于土壤中或采用另一种方法，即将其与微生物接触时，微生物便能使生物可降解的材料降解。这里用的术语“生物可降解的”指的是在作为微生物的生物作用下能发生降解的这一类的降解。术语“可降解的”指的是这样一种情况，例如参考乙烯聚合物的降解，此聚合物在不同添加剂或其他物质作用下能降解为小片段的聚合物。这个类型的降解与任何微生物均无关。

业已地了多种努力来研究塑料薄膜的生物降解并设法用种种办法来证明它、如用霉菌培养的办法。（与ASTM（美国材料试验协会标准）STMG21-70  1980比较，此标准已用于研究塑料的所谓生物降解）。然而，仅管霉菌生长，在塑料薄膜上培育的霉菌关于生物降解并未给出任何证明。据认为霉菌在塑料薄膜上的生长与此薄膜中添加剂的量有关，但对合成聚合物本身并无影响。

一般认为如果薄膜材料不含抗氧化剂，但是含如UV-催化剂（切断合成聚合物分子C-C链）的话，则可将此薄膜材料降解为小块。如塑料分子含有双链，降解这样的分子需要的能量较少。甚至于不需要任何催化剂。