改性复合生物降解地膜的制备及玉米田间应用评价

[目的]使用生物降解地膜替代传统聚烯烃地膜已成为治理农业白色污染的一项重要技术。主流材料聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)在制备生物降解地膜时表现出优异的成膜性能,但其水蒸气阻隔性较差,导致降解时间短,限制了其在农用地膜方面的应用。因此,需要进行改性研究以解决PBAT生物降解地膜在拉伸强度、水蒸气阻隔性能和降解期等方面的不足。[方法]本研究将PA6(尼龙6)与PBAT相结合,使用高分子共混法制备PBAT/PA6改性生物降解地膜。该方法制备的生物降解地膜有效地将PBAT与PA6融合在一起,电子显微镜测试表明,混合地膜的表面和横截面均无明显缺陷。于2023年春玉米生长季,在北京顺义地区农田设置不同覆膜处理(PBAT地膜覆盖,PBAT/PA6-10地膜覆盖,PE地膜覆盖,不覆膜处理即CK)的田间对比试验,研究土壤温度、地膜田间降解情况、春玉米产量及其构成因素的变化。[结果]与纯PBAT生物降解地膜相比,本研究所开发的生物降解地膜的拉伸强度提高了约2.7倍,水蒸气阻隔性能提高了79.44%,功能期延长了30 d。玉米作物田间试验表明,改性生物降解地膜更适合农业生产,因其可提高隔热性和保湿性,使玉米产量较纯PBAT地膜提高7.03%,接近传统聚乙烯地膜产量。[结论]将PA6与PBAT材料相结合,开发出了一种新型复合生物降解地膜PBAT/PA6。PA6的加入与PBAT反应形成酰胺键使其整体结构具有稳定性,所制备复合生物降解地膜表面和截面形貌良好,内部无明显孔洞,较PBAT地膜表面更光滑,同时在力学性能和水蒸气阻隔性能上较纯PBAT地膜有显著提升,在田间试验过程中,复合生物降解地膜PBAT/PA6具有优秀的耐降解性能,延长了覆盖时间,并较纯PBAT地膜显著提高春玉米的产量。