ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАЩИТНЫХ ДЕГРАДИРУЮЩИХ ПЛЕНОК СЕЗОННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

Курочкина Г.Н.

Кандидат химических наук, старший научный сотрудник, Учреждение Российской академии наук Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения (ИФХиБПП РАН)

ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАЩИТНЫХ ДЕГРАДИРУЮЩИХ ПЛЕНОК СЕЗОННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

                                                                                                         Аннотация

Разработаны составы полимерных композиций и  способ получения  на их основе защитных деградирующих  пленок сезонного использования, гидролизующихся в почве после окончания вегетационного периода растений. Композиции саморазрушающихся пленок включают карбамидформальдегидную смолу,  модифицирующую добавку, пластификатор, отвердитель и полимер. Составы наполненных полимерных композиций для получения конструкционного материала дополнительно включают наполнитель. Получаемые пленки оптимального состава обладают повышенной эластичностью  (до 70 %) и достаточной прочностью  5-6 МПа в начальном состоянии.

Ключевые слова: Почва, полимерная композиция, гидролиз.

Kurochkina G.N.

Kandidate Chemistry Senior Research, Institute of Physicochemical and Biological Problems in Soil Science, Russian Academy of Sciences,

THE TECHNOLOGY FOR ECOLOGICALLY SAFETY SPONTANEOUS DECOMPOSITION FILMS PRODUCTION ON THE BASE OF POLYMER COMPOSITION

Abstract

The methods of spontaneous decomposition films production for season using on the base of specially development polymer composition was created. After vegetation period of plant growth this films can be spontaneous hydrolyze in soil.  This films of optimal composition have a higher elasticity (to 70%), satisfied strength (5-6 MPa) in the initial state and regulated capacity to spontaneous decomposition. The covering of soils by this film can be made using of solution or preferably produced films, flexible tubes end other products. The films may by use in agriculture for different aims: safe of seeds from bacteria and light frost, for special vessels for seedlings, pipes for season’s subsoil irrigation. The products of decomposition after hydrolysis can be as additional nutrition for plants.

Keywords: Soil, Polymer Composition, hydrolys.

Разработка и внедрение природоохранных технологий  является радикальным решением вопросов охраны окружающей среды от загрязнения токсичными и трудноразлагаемыми отходами производственной и бытовой деятельности человека. К числу таких отходов относятся различные синтетические полимерные пленки, полученные на основе полиэтилена, полипропилена и т.д., используемые в промышленности, в сельском хозяйстве  и быту. Они попадают в биосферу –  воду и почву и медленно, в течение длительного времени разрушаются  в ней, загрязняя окружающую среду токсичными веществами, угрожая  здоровью людей. В связи с этим, в последние годы, как в нашей стране, так и за рубежом возрос интерес к биоразлагаемым полимерным материалам, которые разрушаются при воздействии различных микроорганизмов или физических факторов [1, 2].  Создание технологий для получения новых  синтетических пленочных материалов, самозрушающихся и биодеградирующих под влиянием природных факторов и на основе экологически безопасных компонентов является важной и актуальной задачей.

       Цель работы – разработка технологии производства новых полимерных материалов – деградирующих (гидролизующихся) пленок сезонного использования.

       В данной работе разработана полимерная композиция для получения защитных пленок сезонного использования. При гидролизе такого материала в течение вегетационного периода роста растений он будет служить дополнительным удобрением для растений. Состав полимерной композиции для получения  мульчирующихся пленок без наполнителя включает карбамидформальдегидную смолу (66 %-ный раствор, ГОСТ 14231-78), водорастворимый полимер, пластификатор и отвердитель. Для получения конструкционного материала составы  полимерных композиций содержат различного вида наполнители. В качестве наполнителя используют кровельный картон с влажностью 65 % или  древесные опилки [3].  В таблице приведены физико-механические свойства полимерной пленки.

Таблица. Физико-механические свойства деградирующих пленок

Относительное удлинение при разрыве, %	Разрушающее напряжение при растяжении, МПа
Начальное  –        70-75                                                                      5,4- 5,5
При выдерживании образцов  во влажном грунте (100%-ная влажность):
месяц            62-68                                                                       5,2 –5,4
3    месяца          50-52                                                                       5,0 – 5,2
6    месяцев        2,0-2,5                                                                     0,062-0,065
12  месяцев                                                                       Пленка разрушается

Получаемые пленки оптимального состава (толщина 1 мм) обладают повышенной эластичностью (до 70 %) и достаточной прочностью - 5-6 МПа в начальном состоянии. При выдерживании ее в грунте при 100%-ной влажности в различные сроки 1, 3, 6, 12 месяцев свойства ее резко изменяются в зависимости от времени выдерживания. Так от 1 до 3 месяцев эластичность и прочность снижаются незначительно. Однако к 6 месяцам наступает резкий перелом в изменении свойств, в частности, эластичность и прочность падают  в десятки раз, а к 12 месяцам пленки полностью гидролизуются, разрушаются и установить их свойства невозможно. Следовательно, пленки оптимального состава приобретают способность к саморазрушению в определенный срок выдерживания во влажном грунте.

Технология нанесения. Пленка может быть получена распылением раствора непосредственно на почву или растения как ручным, так и механизированным способом. Для  нанесения мульчирующей пленки на грунты с ранними посевами (для достижения парникового эффекта) разработана технология механизированного нанесения защитного покрытия в полевых условиях.

При гидролизе полученного материала в течение вегетационного периода роста растений он будет служить дополнительным удобрением для растений.

Полученные полимерные композиции могут быть использованы:

1. В сельском хозяйстве для получения мульчирующих пленок при защите семян от заморозков и бактерий.

2.  Для   наполненных композиций -  при  изготовлении  горшочков для рассады,  при формовании трубок сезонного использования в подпочвенном  орошении (в мелиорации) с целью экономии расхода воды (на багарных почвах, горных склонах).

3. Для изготовления пленок в виде полотна для бытовых целей (мусорные мешки)

При гидролизе полученного материала в течение вегетационного периода роста растений он будет служить дополнительным удобрением для растений.

Вывод.

Таким образом, разработанная технология получения деградирующих пленок и композиционных материалов с регулируемой во времени растворимостью позволяет получать саморазрушающиеся в почве материалы, что способствует решению проблемы экономии расхода воды  (пример водосберегающих технологий) и улучшению  экологического состояния окружающей среды.