[发明专利]生物降解覆盖膜及其制备方法

说明书

本发明涉及生物降解复盖膜的制备方法，该膜由合成聚合物和生物材料组成。

本发明也涉及由合成聚合物和生物材料组成的生物降解复盖膜。

人们已知植物能在由玻璃或塑料制成的复盖物的暖房内生长，透明的复盖物能使可见光范围内的短波和长波透过，且已知暖房复盖物透过的短波辐射比长波辐射多，这样，在暖房内产生光的热效应，短波辐射被转变成长波辐射。

在早就已知的方法中，暖房的结构以复盖物在地表形成弓形的方式而被用于田地里，使复盖物施用于地表面。在这些田地里的应用中，复盖材料是塑料或纸，植物通过它们生长。这种已知技术具有下述优点：使用透明复盖物使温度升高，使短波辐射转变成热，使用纸复盖物还能防止水份蒸发，而且使用透光的薄膜，能阻止复盖物下杂草的生长。

使用透明复盖物与不使用任何复盖物时一样，都需要相同数量的除草剂，在某些情况下，由于使用了透明复盖物，湿气被浓缩于薄膜的内表面，这样在生长的植物周围形成了杂草生长的良好条件，甚至需要更多的除草剂。而且，薄膜之间露出来的土址（用于固定薄膜的垄）使杂草的生长条件改善。

先前已知的薄膜常常由于紫外线辐射作用而分解成碎片。人们曾试图得到这样的薄膜，它借助于紫外光降解到微生物能继续降解的程度，并最终使薄膜完全降解。然而在这些采用先前的已知的方法中，降解是不完全的。实际上，由于紫外光不能透过土址使薄膜降解，因此被土址复盖的复盖膜的边缘留在田里。甚至小块土址或薄膜上的尘土阻止使聚合物链降解的紫外光能量进入薄膜。理论上，在植物开始把薄膜复盖起来之后，紫外光使薄膜继续降解到不会在地里引起任何问题的碎片。事实上，由紫外光作用引起的降解是不完全的，由于所谓的复合膜中合成聚合物本身不产生生物降解，因此田地里的塑料越来越多。生物降解作用是在由微生物产生的酶的作用下产生的，由于酶只有在水存在下才起作用，合成聚合物不吸收水份，因此不产生生物降解。

在生物降解速度起重要作用之前，由例如大约12000连续碳原子组成的合成聚合物的分子链应降解到数十个碳原子长的500个小链段。然而在聚合物降解到含有上千个碳原子的链段这一阶段，塑料薄膜的结构基本上已经改变了。以这种方式降解的塑料薄膜会引起严重的自然问题，因此，目前已减少使用这种薄膜，这些问题也是由降解可能产生的毒性残余物引起的。

这种方法也是以前已知的，即生长季节结束后，把薄膜从地里取出来，但是，使用这些薄膜非常昂贵，而且，在先前的已知方法中，主要使用很薄的薄膜，因为它们的制备比较便宜。然而由于薄膜很容易风化。很难从地里除去。在先前已知的解决方案中，由于需要固定垄，薄膜之间必须留下露出来的土壤，固此薄膜只能复盖大约50-70%生长面积。

在申请人较早的申请FI-891905中，薄膜的降解问题已得到改善，通过用绗缝的办法把薄膜固定在被种植的表面，这样整个生长面积会被薄膜复盖了。在FI-891905号申请的解决方案中，因为整个薄膜都在地面上，改善了紫外光使薄膜降解。然而，由于已知的薄膜不产生生物降解，既使使用了可紫外降解的薄膜，仍然有越来越多的塑料留在地里。

可生物降解的材料之所以能降解是由于它们的化学结构不同，当它们放在土里或者以另一种方式使它们与微生物接触时，在微生物能生长的条件下，通过微生物如食用伞菌和细菌的作用使它们降解。在此使用的术语“可生物降解的”是指在这种类型的降解中，降解是通过生物组织如微生物的作用而产生的。当我们参考例如乙烯聚合物的降解时，在不同的添加剂或其它物质的作用下，乙烯聚合物降解成小片，使用术语“可降解的”，这种类型的降解与微生物无关。

人们已经尝试研究塑料薄膜的生物降解，甚至采用不同的方法进行证明，例如用霉菌培养的方法。（与ASTM标准方法，STMG-21-70  1980比较，该方法用于研究塑料的所谓生物降解）。然而，霉菌在塑料薄膜上生长不表现出任何关于生物降解情况，尽管霉菌在生长。人们认为霉菌在塑料薄膜上的生长与薄膜中添加剂的量有关，而对合成聚合物本身没有影响。

一般，据说如果薄膜材料不含抗氧剂，而含有例如使合成聚合物分子的C-C键断裂的紫外催化剂，则薄膜材料就降解成碎片。如果塑料分子含有双键，甚至没有任何催化剂而只用很少的能量就被降解。

合成材料的生物降解需要亲水性水溶性基团。聚合物必须断开，形成能进行酶降解的亲水性基团，例如羰基或羧基。薄膜的生物降解产物必须是水，二氧化碳和生物量。