RU2734883C1 - Biodegradable composite polylactide-based nonwoven material and use thereof for growing plants - Google Patents

Biodegradable composite polylactide-based nonwoven material and use thereof for growing plants Download PDF

Info

Publication number
RU2734883C1
RU2734883C1 RU2019140902A RU2019140902A RU2734883C1 RU 2734883 C1 RU2734883 C1 RU 2734883C1 RU 2019140902 A RU2019140902 A RU 2019140902A RU 2019140902 A RU2019140902 A RU 2019140902A RU 2734883 C1 RU2734883 C1 RU 2734883C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
polylactide
natural rubber
plants
growing plants
soil
Prior art date
Application number
RU2019140902A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юлия Викторовна Тертышная
Людмила Сергеевна Шибряева
Original Assignee
Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Биохимической Физики Им. Н.М. Эмануэля Российской Академии Наук (Ибхф Ран)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Биохимической Физики Им. Н.М. Эмануэля Российской Академии Наук (Ибхф Ран) filed Critical Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Биохимической Физики Им. Н.М. Эмануэля Российской Академии Наук (Ибхф Ран)
Priority to RU2019140902A priority Critical patent/RU2734883C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2734883C1 publication Critical patent/RU2734883C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L7/00Compositions of natural rubber
    • DTEXTILES; PAPER
    • D04BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04HMAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H13/00Other non-woven fabrics

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Cultivation Of Plants (AREA)
  • Pretreatment Of Seeds And Plants (AREA)
  • Biological Depolymerization Polymers (AREA)

Abstract

FIELD: agriculture.
SUBSTANCE: invention relates to biodegradable polymer materials and their use in agricultural technologies and can be used for growing plants in conditions of open and closed soil, in personal subsidiary plots, during research in biotechnology and plant breeding. Disclosed is a composite fibrous non-woven material containing polylactide and natural rubber, with the following ratio of components, wt. %: polylactide 85–95, natural rubber 5–15. Invention makes it possible to produce elastic material that preserves biodegradability and mechanical destruction under action of developing root system.
EFFECT: disclosed invention can be used as a base for sowing seeds and growing plants.
6 cl, 7 dwg, 5 tbl

Description

Изобретение относится к области биодеградируемых полимерных материалов и к их применению в сельскохозяйственных технологиях и может быть использовано для выращивания растений в условиях открытого и закрытого грунта, в личных подсобных хозяйствах, при проведении исследований в области биотехнологии и селекции растений.The invention relates to the field of biodegradable polymeric materials and to their use in agricultural technologies and can be used for growing plants in open and closed ground, in personal subsidiary plots, during research in the field of biotechnology and plant breeding.

Современные тенденции, ориентированные на экологичные «зеленые» технологии, обусловливают все более широкое применение биоразлагаемых материалов в сельскохозяйственном производстве. Это особенно актуально для растениеводства, в котором используют материалы, значительная часть которых попадает в почву непосредственно в процессе их использования, минуя стадии сбора, сортировки и переработки. Композиции на основе полимолочной кислоты (полилактида) используют для предпосевной обработки семян [US 20110275520 А1, опубл. 10.11.2011], а также для изготовления укрывных и мульчирующих материалов [RU 156639 U1, опубл. 10.11.2015, CN 105949737 (А), опубл. 21.09.2016 и др.]. Описано применение биоразлагаемых материалов в качестве носителей для высева семян сельскохозяйственных культур. Например, в патентной заявке Кореи [KR 20080100115 А, опубл. 14.11.2008] предложен способ выращивания риса, в котором семена проращивают на нетканом хлопковом полотне, содержащем множество отверстий, способствующих улучшению условий развития растений. Такая технология, по мнению авторов, улучшает условия труда работников и облегчает борьбу с нежелательной растительностью, однако, учитывая дефицит и дороговизну натурального хлопкового волокна и большие площади рисовых плантаций, ее вряд ли можно считать перспективной для широкого применения.Current trends towards sustainable green technologies are driving the increasing use of biodegradable materials in agricultural production. This is especially true for crop production, which uses materials, a significant part of which enters the soil directly during their use, bypassing the stages of collection, sorting and processing. Compositions based on polylactic acid (polylactide) are used for pre-sowing seed treatment [US 20110275520 A1, publ. 11/10/2011], as well as for the manufacture of covering and mulching materials [RU 156639 U1, publ. 10.11.2015, CN 105949737 (A), publ. 09/21/2016 and others]. The use of biodegradable materials as carriers for sowing seeds of agricultural crops is described. For example, in the Korean patent application [KR 20080100115 A, publ. 11/14/2008] proposed a method of growing rice, in which seeds are germinated on a non-woven cotton cloth containing many holes, which improve the conditions for plant development. This technology, according to the authors, improves the working conditions of workers and facilitates the fight against unwanted vegetation, however, given the shortage and high cost of natural cotton fiber and large areas of rice plantations, it can hardly be considered promising for widespread use.

В работе [Л.С. Шибряева, Ю.В. Тертышная, Д.Д. Пальмина, Н.С. Левина «Биодеградируемые полимеры как материалы для высева зерновых культур», Сельскохозяйственные машины и технологии, №6, 2015, с. 14-18] описаны результаты исследования по применению в качестве биодеградируемых носителей для высева семян пшеницы нетканых материалов из поли-3-гидроксибутирата (ПГБ) или из композиции In the work [L.S. Shibryaeva, Yu.V. Tertyshnaya, D.D. Palmina, N.S. Levin "Biodegradable polymers as materials for sowing grain crops", Agricultural machines and technologies, No. 6, 2015, p. 14-18] describes the results of a study on the use of nonwoven materials made of poly-3-hydroxybutyrate (PHB) or from a composition as biodegradable carriers for sowing wheat seeds

ПГБ и синтетического нитрильного каучука. Носитель и выращиваемые на нем растения оказывают друг на друга взаимное положительное влияние. Пористый проницаемый носитель обеспечивает необходимую для эффективного проращивания семян скорость диффузии воды, кислорода и питательных веществ, стимулируя, тем самым, ускорение прорастания и интенсивное развитие корневой системы, которая, в свою очередь, способствует механическому разрушению материала и ускорению его дальнейшей биодеградации. Однако применение синтетического нитрильного каучука в качестве модифицирующей добавки не соответствует современной тенденции использования натуральных природных материалов, особенно в такой экологически чувствительной сфере, как растениеводство.PHB and synthetic nitrile rubber. The carrier and the plants grown on it have a mutual positive effect on each other. The porous permeable carrier provides the rate of diffusion of water, oxygen and nutrients necessary for effective germination of seeds, thereby stimulating the acceleration of germination and intensive development of the root system, which, in turn, contributes to the mechanical destruction of the material and the acceleration of its further biodegradation. However, the use of synthetic nitrile rubber as a modifying additive does not correspond to the current trend of using natural natural materials, especially in such an environmentally sensitive area as crop production.

Среди биоразлагаемых полимеров, используемых в растениеводстве, особое место занимает полилактид (полимолочная кислота, PLA), распадающийся в почве под действием комплекса природных факторов на углекислый газ и воду. Применение полилактида в качестве укрывного материала описано, например, в патентных документах [RU 156639 U1, опубл. 10.11.2015], [CN 105949737 (А), опубл. 21.09.2016] и ряде других.Among the biodegradable polymers used in crop production, a special place is occupied by polylactide (polylactic acid, PLA), which decomposes in the soil under the action of a complex of natural factors into carbon dioxide and water. The use of polylactide as a covering material is described, for example, in patent documents [RU 156639 U1, publ. 10.11.2015], [CN 105949737 (A), publ. 09/21/2016] and a number of others.

В работе [Shibryeva L., Tertyshnaya Yu., Solovova Yu., Levina N., Zhalnin E. "Effect of plant environment on decomposition of biodegradable materials based on poly-3-hydroxybutyrate and polylactide" Norwegian Journal of development of the International Science, №27/2019, V. 1, pp. 11-24], взятой нами за прототип, показано, что подложка из нетканого волокнистого материала из полилактида так же создает благоприятные условия для прорастания семян и развития проростков пшеницы, обеспечивая ускорение роста растений по сравнению с контролем.In work [Shibryeva L., Tertyshnaya Yu., Solovova Yu., Levina N., Zhalnin E. "Effect of plant environment on decomposition of biodegradable materials based on poly-3-hydroxybutyrate and polylactide" Norwegian Journal of development of the International Science , No. 27/2019, V. 1, pp. 11-24], taken by us as a prototype, it was shown that a substrate made of non-woven fibrous material made of polylactide also creates favorable conditions for seed germination and development of wheat seedlings, providing acceleration of plant growth in comparison with the control.

Однако широкое применение полилактида затруднено из-за ряда технологических недостатков, в частности - относительно высокой хрупкости, затрудняющей применение изготовленных из него материалов в сельскохозяйственном производстве, особенно, с применением технических средств, создающих высокие механические нагрузки на материал. Один из возможных подходов к улучшению физико-механических свойств полилактида основан на введении эластопластов или других аддитивов, способствующих изменению межфазной структуры и улучшению технологических характеристик материала при сохранении его способности к биоразложению. В серии патентов фирмы Кимберли-Кларк Ворлдвайд, Инк. [RU 2561122 С2, опубл. 20.08.2015], [RU 2624303 С2, опубл. 03.07.2017], [RU 2618561 С2, опубл. 04.05.2017] и др. описано получение материалов на основе полимолочной кислоты, модифицированной введением полимерных добавок. Например, в патенте [RU 2624303 С2, опубл. 03.07.2017] описан нетканый However, the widespread use of polylactide is difficult due to a number of technological drawbacks, in particular, the relatively high fragility, which makes it difficult to use materials made from it in agricultural production, especially with the use of technical means that create high mechanical loads on the material. One of the possible approaches to improving the physical and mechanical properties of polylactide is based on the introduction of elastoplasts or other additives that contribute to a change in the interphase structure and improve the technological characteristics of the material while maintaining its biodegradability. The series of patents issued by Kimberly-Clark Worldwide, Inc. [RU 2561122 C2, publ. 20.08.2015], [RU 2624303 C2, publ. 03.07.2017], [RU 2618561 C2, publ. 05/04/2017] and others describe the preparation of materials based on polylactic acid modified by the introduction of polymer additives. For example, in the patent [RU 2624303 C2, publ. 07/03/2017] described non-woven

материал, изготовленный из волокон, которые получают из термопластической композиции, включающей полимолочную кислоту (70 и более масс. %) и полиолефиновую добавку (от 1 до 25 масс. %), например, полипропиленовый гомополимер РР 3155 (Exxon-Mobil), смешанные друг с другом в присутствии эпоксидного модификатора, представляющего собой функционализированный эпоксидом метакриловый и/или акриловый мономерный компонент, например глицидилакрилат, глицидилметакрилат или их комбинацию, или сополимер этилена, метакрилата и глицидилметакрилата. Изобретение обеспечивает получение волокон, обладающих хорошими параметрами удлинения и высокой прочностью, однако, введение в биоразлагаемый материал до 25% полиолефинов и низко- или высокомолекулярных эпоксидных модификаторов, время разложения которых измеряется десятилетиями, неблагоприятно отражается на экологических свойствах материала.material made from fibers that are obtained from a thermoplastic composition comprising polylactic acid (70 and more wt%) and a polyolefin additive (from 1 to 25 wt%), for example, polypropylene homopolymer PP 3155 (Exxon-Mobil), mixed with each other with the other in the presence of an epoxy modifier that is an epoxy functionalized methacrylic and / or acrylic monomer component, for example, glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, or a combination thereof, or a copolymer of ethylene, methacrylate and glycidyl methacrylate. The invention provides for the production of fibers with good elongation parameters and high strength, however, the introduction of up to 25% of polyolefins and low or high molecular weight epoxy modifiers into the biodegradable material, the decomposition time of which is measured for decades, adversely affects the environmental properties of the material.

В заявке [CN 105949737 (А), опубл. 21.09.2016] описана биодеградируемая мульчирующая пленка, содержащая 35-42 массовых частей акрил-модифицированной полимолочной кислоты, 18-21 части полибутиленсукцината, 24-28 частей полиглутаминовой кислоты, 8-12 частей модифицированного коллагена, 0,5-1,8 частей фенилсалицилата, 0,8-1,4 частей натрий-карбоксиметилцеллюлозы, 0,1-0,3 частей нитрида нанокремния, 1-3 частей малеинового ангидрида, 1,6-2,7 частей антиоксиданта 1010, 2,3-2,5 частей трифенилфосфита и 0,2-0,5 частей эруциламида. Композиция имеет сложный состав, включающий не только биоразлагаемые компоненты. Пленка обладает высокой прочностью, устойчивостью к ветру и дождю и хорошей прозрачностью, однако ее нельзя использовать в качестве основы для высева семян, т.к. из-за низкой проницаемости она не может обеспечить необходимый для развития растений водо- и газообмен, а высокая прочность снижает способность материала к биоразложению, одним из этапов которого является его механическое разрушение под действием внешних факторов.In the application [CN 105949737 (A), publ. 09/21/2016] describes a biodegradable mulch film containing 35-42 mass parts of acryl-modified polylactic acid, 18-21 parts of polybutylene succinate, 24-28 parts of polyglutamic acid, 8-12 parts of modified collagen, 0.5-1.8 parts of phenyl salicylate , 0.8-1.4 parts of sodium carboxymethylcellulose, 0.1-0.3 parts of nanosilicon nitride, 1-3 parts of maleic anhydride, 1.6-2.7 parts of antioxidant 1010, 2.3-2.5 parts triphenylphosphite and 0.2-0.5 parts of erucylamide. The composition has a complex composition, which includes not only biodegradable components. The film has high strength, resistance to wind and rain and good transparency, but it cannot be used as a basis for sowing seeds, because due to low permeability, it cannot provide the water and gas exchange necessary for the development of plants, and high strength reduces the ability of the material to biodegradation, one of the stages of which is its mechanical destruction under the influence of external factors.

В заявке [CN 1022500451, опубл. 23.11.2011] также описана пленка, содержащая 60-99 масс. % полимолочной кислоты и 1-40 масс. % натурального эпоксидированного каучука, степень эпоксидирования которого составляет от 0% (натуральный каучук) до 75%, предпочтительно 25-50%. Степень кристалличности, степень сшивания и другие характеристики регулируют подбором количественного состава смеси, степени эпоксидирования каучука, времени и температуры отжига. Однако, как и в предыдущем аналоге, получаемые таким образом пленки не могут быть использованы в качестве основы для высева семян, поскольку, в отличие от нетканых материалов, не обладают In the application [CN 1022500451, publ. 11/23/2011] also describes a film containing 60-99 mass. % polylactic acid and 1-40 wt. % natural epoxidized rubber, the degree of epoxidation of which is from 0% (natural rubber) to 75%, preferably 25-50%. The degree of crystallinity, the degree of crosslinking and other characteristics are controlled by the selection of the quantitative composition of the mixture, the degree of epoxidation of the rubber, the time and temperature of annealing. However, as in the previous analogue, the films obtained in this way cannot be used as a basis for sowing seeds, since, unlike non-woven materials, they do not possess

пористостью и гигроскопичностью, которые обеспечивают благоприятные условия для прорастания семян и дальнейшего развития растений.porosity and hygroscopicity, which provide favorable conditions for seed germination and further development of plants.

Проблема, решаемая настоящим изобретением, состоит в создании композиционного волокнистого нетканого материала на основе полилактида, расширяющего спектр материалов, которые могут быть использованы в качестве биоразлагаемой основы для выращивания растений. Также настоящее изобретение решает проблему применения этого материала в качестве основы для высева семян и выращивания растений. При решении проблемы исходили из того, что материал должен отвечать следующим требованиям:The problem solved by the present invention is to create a composite fibrous nonwoven fabric based on polylactide, which expands the range of materials that can be used as a biodegradable base for growing plants. Also, the present invention solves the problem of using this material as a base for sowing seeds and growing plants. When solving the problem, we proceeded from the fact that the material must meet the following requirements:

- наличие пористой структуры, обеспечивающей формирование благоприятных условий для прорастания семян и развития растений за счет эффективного влаго- и газообмена;- the presence of a porous structure, which provides the formation of favorable conditions for seed germination and plant development due to effective moisture and gas exchange;

- способность к гидролитическому и ферментативному расщеплению в природных условиях с образованием продуктов, безвредных для окружающей среды и при этом - стимулирующих рост и развитие растений;- the ability to hydrolytic and enzymatic degradation in natural conditions with the formation of products that are harmless to the environment and at the same time - stimulate the growth and development of plants;

- материал должен сочетать улучшенные, по сравнению с чистым полилактидом, показатели эластичности, со способностью к механическому разрушению под действием природных факторов и развивающейся корневой системы выращиваемых на нем растений.- the material should combine improved, in comparison with pure polylactide, elasticity indicators, with the ability to mechanical destruction under the influence of natural factors and the developing root system of plants grown on it.

Проблема решена предлагаемым композиционным волокнистым нетканым материалом, содержащим полилактид, отличающимся тем, что он дополнительно содержит натуральный каучук при следующем соотношении компонентов, масс. %:The problem is solved by the proposed composite fibrous nonwoven material containing polylactide, characterized in that it additionally contains natural rubber with the following ratio of components, wt. %:

полилактид 85-95polylactide 85-95

натуральный каучук 5-15,natural rubber 5-15,

а также его применением в качестве основы для высева семян и выращивания растений.and also its use as a basis for sowing seeds and growing plants.

Технический результат - расширение спектра биоразлагаемых материалов, предназначенных для применения в качестве основы для выращивания растений. Технический результат достигается за счет создания композиционного биоразлагаемого нетканого волокнистого материала с улучшенной эластичностью, содержащего полилактид и натуральный каучук в указанных массовых соотношениях, применение которого по указанному назначению обеспечивает повышение всхожести семян и биологической продуктивности растений.The technical result is to expand the range of biodegradable materials intended for use as a basis for growing plants. The technical result is achieved by creating a composite biodegradable nonwoven fibrous material with improved elasticity, containing polylactide and natural rubber in the specified mass ratios, the use of which for the specified purpose provides an increase in seed germination and biological productivity of plants.

Сущность изобретения поясняется следующими иллюстрациями:The essence of the invention is illustrated by the following illustrations:

На Фиг. 1 показаны микрофотографии фрагментов образцов нетканых волокнистых материалов различного состава (Olympus СХ43 (Япония) увеличение в 100 раз).FIG. 1 shows micrographs of fragments of samples of nonwoven fibrous materials of various compositions (Olympus CX43 (Japan), 100 times magnification).

A. Нетканый материал из чистого полилактида.A. Pure polylactide nonwoven fabric.

Б. Нетканый композиционный материал, содержащий полилактид и натуральный каучук в массовом соотношении 95:5 соответственно.B. Nonwoven composite material containing polylactide and natural rubber in a weight ratio of 95: 5, respectively.

B. Нетканый композиционный материал, содержащий полилактид и натуральный каучук в массовом соотношении 90:10 соответственно.B. Nonwoven composite material containing polylactide and natural rubber in a weight ratio of 90:10, respectively.

Г. Нетканый композиционный материал, содержащий полилактид и натуральный каучук в массовом соотношении 85:15 соответственно.D. Nonwoven composite material containing polylactide and natural rubber in a weight ratio of 85:15, respectively.

На Фиг. 2 показаны термограммы образцов нетканых волокнистых материалов различного состава.FIG. 2 shows thermograms of samples of nonwoven fibrous materials of various compositions.

A. Исходные образцы.A. Initial samples.

Б. Те же образцы после гидролиза в течение 180 дней при температуре 20±2°С.B. The same samples after hydrolysis for 180 days at a temperature of 20 ± 2 ° C.

B. Те же образцы после выращивания на них растений базилика в почве в течение 60 дней, температура 20±2°С.B. The same samples after growing basil plants on them in soil for 60 days, temperature 20 ± 2 ° С.

1. Материал из чистого полилактида.1. Pure polylactide material.

2. Нетканый композиционный материал, содержащий полилактид и натуральный каучук в массовом соотношении 95:5 соответственно.2. Nonwoven composite material containing polylactide and natural rubber in a mass ratio of 95: 5, respectively.

3. Нетканый композиционный материал, содержащий полилактид и натуральный каучук в массовом соотношении 90:10 соответственно.3. Nonwoven composite material containing polylactide and natural rubber in a weight ratio of 90:10, respectively.

4. Нетканый композиционный материал, содержащий полилактид и натуральный каучук в массовом соотношении 85:15 соответственно.4. Nonwoven composite material containing polylactide and natural rubber in a weight ratio of 85:15, respectively.

На Фиг. 3 показаны микрофотографии фрагментов образцов нетканых волокнистых материалов после выращивания на них в почве растений базилика в течение 60 дней (Olympus СХ43 (Япония) увеличение в 100 раз)FIG. 3 shows micrographs of fragments of samples of nonwoven fibrous materials after growing basil plants on them in soil for 60 days (Olympus CX43 (Japan), 100 times magnification)

A. Нетканый материал из чистого полилактида.A. Pure polylactide nonwoven fabric.

Б. Нетканый композиционный материал, содержащий полилактид и натуральный каучук в массовом соотношении 95:5 соответственно.B. Nonwoven composite material containing polylactide and natural rubber in a weight ratio of 95: 5, respectively.

B. Нетканый композиционный материал, содержащий полилактид и натуральный каучук в массовом соотношении 90:10 соответственно.B. Nonwoven composite material containing polylactide and natural rubber in a weight ratio of 90:10, respectively.

Г. Нетканый композиционный материал, содержащий полилактид и натуральный каучук в массовом соотношении 85:15 соответственно.D. Nonwoven composite material containing polylactide and natural rubber in a weight ratio of 85:15, respectively.

На Фиг. 4. Показаны микрофотографии фрагментов образцов нетканых волокнистых композиционных материалов после выращивания на них растений базилика - 60 дней в почве (Olympus СХ43 (Япония) увеличение в 40 раз).FIG. 4. Shown are micrographs of fragments of samples of nonwoven fibrous composite materials after growing basil plants on them - 60 days in soil (Olympus CX43 (Japan), 40 times magnification).

А. Нетканый композиционный материал, содержащий полилактид и натуральный каучук в массовом соотношении 90:10 соответственно.A. Nonwoven composite material containing polylactide and natural rubber in a weight ratio of 90:10, respectively.

Б. Нетканый композиционный материал, содержащий полилактид и натуральный каучук в массовом соотношении 85:15 соответственно.B. Nonwoven composite material containing polylactide and natural rubber in a weight ratio of 85:15, respectively.

На Фиг. 5 показаны фотографии растений базилика овощного фиолетового на 21-й день вегетации.FIG. 5 shows photographs of purple basil plants on the 21st day of vegetation.

A. Растения выращены без подложки.A. Plants are grown without a substrate.

Б. Растения выращены на подложке из нетканого материала из чистого полилактида.B. Plants are grown on a pure polylactide nonwoven backing.

B. Растения выращены на подложке из нетканого материала, содержащего полилактид и натуральный каучук в соотношении 90:10.B. Plants are grown on a non-woven substrate containing polylactide and natural rubber in a 90:10 ratio.

На Фиг. 6 показаны фотографии растений базилика овощного фиолетового на 40-й день вегетации, выращенных на подложках из нетканого материала на основе из полилактида с разным содержанием натурального каучука в сравнении с контролем.FIG. 6 shows photographs of violet basil plants on the 40th day of vegetation, grown on substrates of non-woven polylactide based material with different content of natural rubber in comparison with the control.

К - контроль;.K - control;.

100% - подложка из чистого полилактида;100% - pure polylactide backing;

95+5% - подложка содержит 95% полилактида и 5% натурального каучука.95 + 5% - The backing contains 95% polylactide and 5% natural rubber.

90+10% - подложка содержит 90% полилактида и 10% натурального каучука.90 + 10% - the backing contains 90% polylactide and 10% natural rubber.

85+15% - подложка содержит 85% полилактида и 15% натурального каучука.85 + 15% - The backing contains 85% polylactide and 15% natural rubber.

На Фиг. 7 показаны фотографии высушенных растений базилика овощного фиолетового, выращенных на подложках из нетканого материала на основе из полилактида с разным содержанием натурального каучука в сравнении с контролем.FIG. 7 shows photographs of dried vegetable violet basil plants grown on polylactide-based non-woven substrates with different content of natural rubber in comparison with the control.

1 - подложка из чистого полилактида;1 - pure polylactide substrate;

2 - подложка содержит 95% полилактида и 5% натурального каучука;2 - the backing contains 95% polylactide and 5% natural rubber;

3 - подложка содержит 90% полилактида и 10% натурального каучука;3 - the substrate contains 90% polylactide and 10% natural rubber;

4 - подложка содержит 85% полилактида и 15% натурального каучука;4 - the substrate contains 85% polylactide and 15% natural rubber;

Для получения материала по изобретению может быть использован полилактид с молекулярной массой 1,4-1,8×105, полученный любым известным способом, например, полимеризацией молочной кислоты, полученной из объектов растительного происхождения с различным количественным содержанием D и L форм (с различной степенью кристалличности), В качестве композиционной добавки может быть To obtain the material according to the invention, polylactide with a molecular weight of 1.4-1.8 × 10 5 can be used, obtained by any known method, for example, by polymerization of lactic acid obtained from objects of plant origin with different quantitative contents of D and L forms (with different degree of crystallinity), as a composite additive can be

использован натуральный каучук с молекулярной массой 1,4-2,0×105 из сока гевеи или другого растительного сырья.used natural rubber with a molecular weight of 1.4-2.0 × 10 5 from the juice of hevea or other plant raw materials.

Материал получают методом электроформования из раствора, позволяющим получить необходимую пористую гигроскопичную структуру. Для приготовления формовочного раствора в качестве растворителя используют хлороформ, четыреххлористый углерод или их смеси. Концентрацию формовочного раствора и условия проведения электроформования подбирают эмпирически с учетом вязкостных характеристик, зависящих от молекулярной массы и массового соотношения полимеров в растворе. Найдено, что для получения материала, содержащего полилактид и натуральный каучук в указанном диапазоне массовых соотношений, формовочный раствор должен, предпочтительно, содержать 7-9 масс % смеси полимеров. При более низких концентрациях не удается сформировать качественное элементарное волокно, повышение концентрации раствора для формования увеличивает его вязкость, что затрудняет или делает невозможным электроформование.The material is obtained by electroforming from a solution, which makes it possible to obtain the necessary porous hygroscopic structure. To prepare the spinning solution, chloroform, carbon tetrachloride or their mixtures are used as a solvent. The concentration of the spinning solution and the conditions for conducting electrospinning are selected empirically, taking into account the viscosity characteristics, which depend on the molecular weight and mass ratio of polymers in the solution. It has been found that in order to obtain a material containing polylactide and natural rubber in the indicated mass ratio range, the molding solution should preferably contain 7-9 mass% of a polymer mixture. At lower concentrations, it is not possible to form a high-quality elementary fiber, an increase in the concentration of the solution for spinning increases its viscosity, which makes it difficult or impossible to electrospin.

Для получения формовочного раствора готовят исходные растворы полилактида и натурального каучука нужной концентрации в выбранном растворителе, смешивают их в нужном соотношении и перед введением в устройство для электроформования гомогенизируют полученный раствор в течение нескольких минут при температуре 57-60°С.To obtain a molding solution, initial solutions of polylactide and natural rubber of the required concentration in the selected solvent are prepared, mixed in the desired ratio, and the resulting solution is homogenized for several minutes at a temperature of 57-60 ° C before being introduced into the electroforming device.

Электроформование проводят при напряжении электрического поля 17,0-19,0 кВ, расстоянии между электродами 16,5-18 см при объемном расходе формовочного раствора (9-11)×10-5 г/с и влажности воздуха, предпочтительно, не превышающей 25%, обеспечивающей эффективное удаление растворителя, и последующее полное высушивание полученного нетканого материала при комнатной температуре в течение 24-32 часов.Electrospinning is carried out at an electric field voltage of 17.0-19.0 kV, the distance between the electrodes is 16.5-18 cm at a volumetric flow rate of the molding solution (9-11) × 10 -5 g / s and air humidity, preferably not exceeding 25 %, providing effective removal of the solvent, and subsequent complete drying of the resulting nonwoven material at room temperature for 24-32 hours.

В приведенных далее примерах описаны получение, свойства и характеристики полученных материалов, а также их применение для выращивания растений на примере базилика овощного фиолетового.The following examples describe the preparation, properties and characteristics of the obtained materials, as well as their use for growing plants using the example of vegetable purple basil.

Пример 1. Получение и свойства нетканых композиционных материалов, содержащих полилактид и натуральный каучук.Example 1. Obtaining and properties of nonwoven composite materials containing polylactide and natural rubber.

Для получения материалов по изобретению использованы гранулы полимолочной кислоты (полилактида) марки 4032D (Nature Works, США) с молекулярной массой 1,7×105 г/моль, плотность 1,24 г/см3, прочность при растяжении 52-56 МПа, и натуральный каучук марки SVR 3L (Вьетнам) - содержание некаучуковых примесей не более 0,03%, золы не To obtain materials according to the invention, granules of polylactic acid (polylactide) grade 4032D (Nature Works, USA) with a molecular weight of 1.7 × 10 5 g / mol, a density of 1.24 g / cm 3 , tensile strength of 52-56 MPa were used, and natural rubber brand SVR 3L (Vietnam) - the content of non-rubber impurities is not more than 0.03%, ash is not

более 0,5%, прочность при растяжении 22-24 МПа, молекулярная масса 1,6×105 г/моль, плотность 0,913 г/см3.more than 0.5%, tensile strength 22-24 MPa, molecular weight 1.6 × 10 5 g / mol, density 0.913 g / cm 3 .

Готовят исходные 9%-ные растворы полимеров в хлороформе, смешивают их в нужном соотношении и перед введением в устройство для электроформования перемешивают в течение 2-3 минут при температуре около 60°С до получения однородного формовочного раствора. Электроформование проводят при комнатной температуре и влажности воздуха не более 25% в однокапиллярной установке ЭФВ-1 (Россия). Конкретные условия электроформования подбирают для каждого раствора индивидуально в следующих диапазонах: объемный расход формовочного раствора (9-11)×10-5 г/с, напряжение электрического поля 17,0-19,0 кВ, расстояние между электродами 16,5-18 см. Готовый нетканый волокнистый материал высушивают на воздухе при комнатной температуре в течение 24-32 часов. Получены образцы композиционных волокнистых нетканых материалов, содержащих полилактид и натуральный каучук в массовых соотношениях (95-85):(5-15) масс. %, соответственно.Prepare initial 9% solutions of polymers in chloroform, mix them in the required ratio, and stir for 2-3 minutes at a temperature of about 60 ° C before being introduced into the electroforming device until a homogeneous molding solution is obtained. Electrospinning is carried out at room temperature and air humidity no more than 25% in a single-capillary device EFV-1 (Russia). Specific conditions for electrospinning are selected for each solution individually in the following ranges: volumetric flow rate of the molding solution (9-11) × 10 -5 g / s, electric field voltage 17.0-19.0 kV, distance between electrodes 16.5-18 cm The finished nonwoven fibrous material is dried in air at room temperature for 24-32 hours. Samples of composite fibrous nonwoven materials containing polylactide and natural rubber in mass ratios (95-85) :( 5-15) mass. %, respectively.

Структуру материалов исследуют методом оптической поляризационной микроскопии на приборе Olympus СХ43 (Япония). Показано, что диаметр элементарного волокна практически не зависит от содержания каучука и составляет 5-7 мкм. Толщина образцов полученных нетканых волокнистых материалов составляет 35-45 мкм.The structure of the materials is investigated by optical polarizing microscopy on an Olympus CX43 device (Japan). It is shown that the diameter of an elementary fiber is practically independent of the rubber content and is 5-7 microns. The thickness of the samples of the obtained nonwoven fibrous materials is 35-45 microns.

На Фиг. 1 показаны микрофотографии образцов полученных материалов (Б - Г) в сравнении с образцом нетканого материала из чистого полилактида (А). Из фотографий видно, что введение в полилактид натурального каучука в количестве 5-15 масс. % не сказывается заметно на структуре материала и не ухудшает его пористость по сравнению с нетканым полотном из чистого полилактида.FIG. 1 shows micrographs of samples of the obtained materials (B - D) in comparison with a sample of a nonwoven fabric made of pure polylactide (A). The photographs show that the introduction of natural rubber into polylactide in an amount of 5-15 mass. % does not noticeably affect the structure of the material and does not worsen its porosity in comparison with a non-woven fabric made of pure polylactide.

Воздействие водной среды является важной составляющей комплекса природных факторов, обеспечивающих биоразложение материала в природе. Приведенные в Табл. 1 показатели водопоглощения полученных материалов говорят о том, что введение в полилактид натурального каучука в указанных пределах не уменьшает гигроскопичность материала и не ухудшает условия доставки водорастворимых питательных веществ к семенам выращиваемых на нем растений.The impact of the aquatic environment is an important component of the complex of natural factors that ensure the biodegradation of material in nature. Given in Table. 1, the indicators of water absorption of the obtained materials indicate that the introduction of natural rubber into polylactide within the indicated limits does not reduce the hygroscopicity of the material and does not worsen the conditions for the delivery of water-soluble nutrients to the seeds of plants grown on it.

Figure 00000001
Figure 00000001

Способность к гидролитическому распаду охарактеризована величиной потери массы образцов Δm после воздействия водной среды за определенный промежуток времени, а также результатами измерения теплофизических характеристик образцов испытуемых материалов до и после длительного воздействия водной среды. Результаты измерений представлены в Табл. 2. Предварительно взвешенные образцы материала размером 3×3 см выдерживают в воде при комнатной температуре в течение 180 дней, после чего образцы, высушенные на воздухе при температуре 35-40°С в течение 30 минут, снова взвешивают и определяют потерю массы по формуле:The ability to hydrolytic decomposition is characterized by the value of the sample weight loss Δm after exposure to an aqueous medium for a certain period of time, as well as by the results of measuring the thermophysical characteristics of the test materials samples before and after prolonged exposure to the aqueous medium. The measurement results are presented in Table. 2. Pre-weighed samples of material with a size of 3 × 3 cm are kept in water at room temperature for 180 days, after which the samples, dried in air at a temperature of 35-40 ° C for 30 minutes, are weighed again and the weight loss is determined by the formula:

Figure 00000002
Figure 00000002

где m0 - масса исходного образца, mi - масса образца после воздействия воды.where m 0 is the mass of the original sample, m i is the mass of the sample after exposure to water.

Способность образцов к биораспаду в почве оценивают по изменению теплофизических характеристик образцов по завершении выращивания на них растений базилика. После удаления выращенных растений материал извлекают из грунта, промывают в воде и высушивают при комнатной температуре. Теплофизические характеристики - температуру стеклования Тс и температуру плавления Тпл определяют методом дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) на дифференциальном сканирующем калориметре DSC 204 F1 Netzsch (Германия) при скорости нагревания 8 град/мин. Калибровка по индию с Тпл=156,6°С, навеска 5-6 мг. Точность определения Тпл и Тс составляет ±0,1°С. Среднеквадратичные отклонения экспериментальных площадей пиков плавления образцов (не менее 10 повторностей) составляют ±8%. Величину степени кристалличности αкр рассчитывают как описано в работе [Тертышная Ю.В., Карпова С.Г., Попов А.А. Влияние водной среды на молекулярную подвижность полилактида // Химическая физика. 2017. Т. 36. №6. С. 84-91.] по формулеThe ability of the samples to biodegrade in the soil is assessed by the change in the thermophysical characteristics of the samples upon completion of growing basil plants on them. After removing the grown plants, the material is removed from the soil, washed in water and dried at room temperature. Thermal characteristics - a glass transition temperature T c and the melting temperature Tm were determined by differential scanning calorimetry (DSC) on a differential scanning calorimeter DSC 204 F1 Netzsch (Germany) at a heating rate 8 ° C / min. Calibration for indium with T pl = 156.6 ° C, weight 5-6 mg. The accuracy of determining T pl and T c is ± 0.1 ° C. The standard deviations of the experimental areas of the melting peaks of the samples (at least 10 replicates) are ± 8%. The magnitude of the degree of crystallinity α cr is calculated as described in [Tertyshnaya Yu.V., Karpova SG, Popov AA. Influence of the aqueous environment on the molecular mobility of polylactide // Chemical Physics. 2017. T. 36. No. 6. S. 84-91.] By the formula

Figure 00000003
Figure 00000003

где ΔHm - теплота плавления, полученная экспериментально, ΔHm* теплота плавления, идеального кристалла ПЛА, равная 93.1 Дж/г [Lim L-T., Auras R., Rubino M. Processing technologies for poly (lactic acid) // Progress Poly. Sci. 2008. V. 33. P. 820].where ΔH m is the heat of fusion obtained experimentally, ΔH m * the heat of fusion of an ideal PLA crystal, equal to 93.1 J / g [Lim LT., Auras R., Rubino M. Processing technologies for poly (lactic acid) // Progress Poly. Sci. 2008. V. 33. P. 820].

На Фиг. 2 показаны термограммы исходных образцов (А) и тех же образцов после выдержки в воде в течение 180 дней (Б) и после нахождения в почве в течение 60 дней (В) при комнатной температуре. В таблице 2 показано изменение теплофизических характеристик образцов нетканых материалов разного состава под действием водной среды и почвы.FIG. 2 shows the thermograms of the original samples (A) and the same samples after soaking in water for 180 days (B) and after being in the soil for 60 days (C) at room temperature. Table 2 shows the change in the thermophysical characteristics of samples of nonwoven materials of different composition under the influence of an aqueous medium and soil.

Figure 00000004
Figure 00000004

Как видно из таблицы, под воздействием водной среды в течение полугода потеря массы всех образцов, независимо от содержания в них натурального каучука, составляет 2-3%, что говорит о протекании гидролиза с образованием водорастворимых продуктов. При этом степень кристалличности образцов увеличивается на 8-10%, что свидетельствует о частичном разрушении аморфной фазы полимера вследствие гидролиза и, возможно, о вторичной кристаллизации на фоне пластифицирующего действия воды Эти процессы объясняют практически полное сглаживание на термограммах пиков температуры стеклования Тс (см. Фиг. 2 - А и Б).As can be seen from the table, under the influence of an aqueous environment for six months, the weight loss of all samples, regardless of the content of natural rubber in them, is 2-3%, which indicates the occurrence of hydrolysis with the formation of water-soluble products. The degree of crystallinity of the samples increases by 8-10%, indicating that the partial destruction of the amorphous phase of the polymer due to hydrolysis and optionally of secondary crystallization on the background of the plasticizing effect of water These processes explain the almost complete smoothing thermograms glass transition temperature Tg peaks (cm. Fig. 2 - A and B).

Следует отметить, что под воздействием почвы даже в течение относительно короткого 60-дневного срока в нетканых композиционных материалах, также как в материале из чистого полилактида, наблюдаются признаки деградации: хотя теплофизические характеристики в пределах точности практически не меняются, тем не менее, заметна тенденция к снижению степени кристалличности, а на термограмме (Фиг. 2В) наблюдается появление низкотемпературного плеча на пике плавления, что говорит о It should be noted that, under the influence of soil, even for a relatively short 60-day period in nonwoven composite materials, as well as in a material made of pure polylactide, signs of degradation are observed: although the thermophysical characteristics practically do not change within the accuracy, nevertheless, a tendency towards a decrease in the degree of crystallinity, and the thermogram (Fig.2B) shows the appearance of a low-temperature shoulder at the melting peak, which indicates

протекании процессов изменения кристаллической структуры. Признаки начавшегося биоразложения материала видны на Фиг. 3, где представлены микрофотографии фрагментов образцов нетканых материалов из чистого полилактида (А) и композиционных материалов с разным соотношением полилактида и натурального каучука после выращивания на них растений в почве в течение 60 дней. Наличие потемнений элементарных волокон, не удаляемых при дополнительной отмывке образцов, свидетельствует о начале процессов биодеструкции под действием продуктов метаболизма микроорганизмами почвы. На фотографиях, представленных на Фиг. 4, видны повреждения образцов, связанные с прорастанием через них корней растений, что также подтверждает применимость полученных материалов по указанному назначению.the course of processes of changing the crystal structure. Signs of incipient biodegradation of the material are visible in FIG. 3, which shows micrographs of fragments of samples of nonwoven materials made of pure polylactide (A) and composite materials with different ratios of polylactide and natural rubber after growing plants on them in soil for 60 days. The presence of darkening of elementary fibers, which are not removed by additional washing of the samples, indicates the onset of biodegradation processes under the influence of metabolic products by soil microorganisms. In the photographs shown in FIG. 4, damage to the samples associated with the germination of plant roots through them is visible, which also confirms the applicability of the obtained materials for the specified purpose.

Таким образом, приведенные данные показывают, что введение в полилактид натурального каучука в количестве 5-15 масс. % не оказывает негативного влияния на его гигроскопичность и способность к разрушению под действием микромицетов почвы и водной среды.Thus, the given data show that the introduction of natural rubber into polylactide in an amount of 5-15 mass. % does not have a negative effect on its hygroscopicity and ability to degradation under the influence of micromycetes of the soil and aquatic environment.

В Табл. 3 приведены физико-механические характеристики полученных материалов - относительное удлинение при разрыве ε и условная прочность σ, определенные по ГОСТ 25.061065-72 с помощью разрывной машины РМ-3-1, а также определенный по ГОСТ 11645-73 показатель текучести расплава (ПТР), характеризующий поведение термоэластопласта в вязкотекучем состоянии.Table. 3 shows the physical and mechanical characteristics of the materials obtained - the elongation at break ε and the relative strength σ, determined according to GOST 25.061065-72 using a tensile testing machine RM-3-1, as well as the melt flow rate (MFR) determined according to GOST 11645-73, characterizing the behavior of thermoplastic elastomer in a viscous state.

Figure 00000005
Figure 00000005

Приведенные данные показывают, что введение в полилактид натурального каучука в пределах 5-15 масс. % не оказывает существенного влияния на реологические свойства полученного нетканого материала.These data show that the introduction of natural rubber into polylactide in the range of 5-15 wt. % has no significant effect on the rheological properties of the resulting nonwoven fabric.

Из таблицы видно, что величина относительного удлинения при разрыве ε растет с увеличением содержания натурального каучука в образце: увеличение содержания НК от 5 до 15 масс. % приводит к возрастанию значения ε в 1,7-3,6 раза, при этом прочность образцов мало зависит от содержания в материале каучука. Эти результаты показывают, что введение в полилактид натурального каучука в указанных количественных пределах не оказывает существенного влияния на прочностные характеристики материала, однако существенно повышает его эластичность и способность к растяжению, что делает материал менее хрупким, улучшает его потребительские качества и облегчает использование технических средств при его применении.The table shows that the value of the relative elongation at break ε increases with an increase in the content of natural rubber in the sample: an increase in the content of NA from 5 to 15 wt. % leads to an increase in the value of ε by 1.7-3.6 times, while the strength of the samples depends little on the content of rubber in the material. These results show that the introduction of natural rubber into the polylactide in the specified quantitative limits does not significantly affect the strength characteristics of the material, but significantly increases its elasticity and elongation, which makes the material less brittle, improves its consumer qualities and facilitates the use of technical means for its application.

Пример 2 Применение нетканых композиционных материалов, содержащих полилактид и натуральный каучук, для выращивания растений.Example 2 The use of nonwoven composites containing polylactide and natural rubber for growing plants.

Возможность применения предлагаемого материала для выращивания растений продемонстрирована на примере выращивания пряно-ароматического растения базилика овощного фиолетового. Проращивание семян и выращивание растений проведено в фитотроне ФГБНУ ФНАЦ ВИМ (Москва).The possibility of using the proposed material for growing plants is demonstrated by the example of growing a spicy-aromatic plant, vegetable purple basil. Seed germination and plant cultivation were carried out in the phytotron of FGBNU FNATS VIM (Moscow).

В одинаковые емкости помещают по 200±20 г почвогрунта марки «Почвогрунт Кева для Овощей», рН 5,5-7,0 (ООО Гера), на котором с заглублением 10-15 мм размещают образцы нетканых материалов размером 65×65 мм, равномерно раскладывают на них семена базилика (от агрофирмы «Аэлита»), присыпают слоем увлажненного почвогрунта. Емкости помещают в фитотрон (температура 20±2°С, естественное освещение) и поддерживают грунт во влажном состоянии без добавления каких-либо удобрений. Всхожесть семян определяют на 10-й день после высева, полный цикл вегетации составляет 60 дней, по завершении которого растения извлекают из почвы, а образцы нетканого материала после промывания и высушивания используют для теплофизических измерений.In the same containers are placed 200 ± 20 g of soil of the brand "Soil Kev for Vegetables", pH 5.5-7.0 (Gera LLC), on which, with a depth of 10-15 mm, samples of nonwoven materials with a size of 65 × 65 mm are placed, evenly spread on them the seeds of basil (from the agro-firm "Aelita"), sprinkle with a layer of moistened soil. The containers are placed in a phytotron (temperature 20 ± 2 ° C, natural light) and the soil is kept moist without adding any fertilizers. Seed germination is determined on the 10th day after sowing, the full growing cycle is 60 days, at the end of which the plants are removed from the soil, and samples of non-woven material after washing and drying are used for thermophysical measurements.

В Таблице 4 показано влияние состава материала подложки на всхожесть семян, которую определяют как процентное отношение числа проросших семян к общему числу посеянных.Table 4 shows the effect of the composition of the substrate material on seed germination, which is defined as the percentage of the number of germinated seeds to the total number of seeds sown.

Figure 00000006
Figure 00000006

Figure 00000007
Figure 00000007

Из этих данных видно, что применение нетканого волокнистого материала на основе полилактида для высева семян базилика приводит к повышению показателя всхожести на 6-35% по сравнению с контролем - традиционным способом посева семян непосредственно в почву. Такое положительное влияние обусловлено тем, что пористая проницаемая структура нетканых волокнистых материалов способствует эффективному водо- и газообмену и обеспечивает благоприятные условия для прорастания семян в почве. Кроме того, протекающий в водной среде гидролиз полилактида по схемеFrom these data, it can be seen that the use of non-woven fibrous material based on polylactide for sowing basil seeds leads to an increase in the germination rate by 6-35% compared to the control - the traditional method of sowing seeds directly into the soil. Such a positive effect is due to the fact that the porous permeable structure of nonwoven fibrous materials promotes effective water and gas exchange and provides favorable conditions for seed germination in the soil. In addition, hydrolysis of polylactide proceeding in an aqueous medium according to the scheme

Figure 00000008
Figure 00000008

приводит к локальному накоплению молочной кислоты, служащей для семян дополнительной подкормкой.leads to local accumulation of lactic acid, which serves as additional fertilizing for seeds.

Уход за растениями включает регулярное увлажнение почвы, поддержание температуры 20±2°С и естественного светового режима. На фотографиях, показанных на Фиг. 5 и Фиг. 6, сделанных, соответственно, на 21-й и 40-й день после высева семян в грунт, видно, что растения, выращиваемые на подложках из волокнистого нетканого материала, содержащих полилактид в композиции с натуральным каучуком, характеризуются более дружными всходами, развиваются активнее, формируют более широкую листовую пластину, чем в контроле.Plant care includes regular soil moisture, maintaining a temperature of 20 ± 2 ° C and a natural light regime. In the photographs shown in FIG. 5 and FIG. 6, made, respectively, on the 21st and 40th days after sowing the seeds in the ground, it can be seen that the plants grown on substrates made of fibrous nonwoven material containing polylactide in a composition with natural rubber are characterized by more friendly shoots, develop more actively, form a wider sheet plate than in the control.

На 60-й день вегетации растения извлекают из почвы для определения морфофизических характеристик. На Фиг. 7 показана фотография высушенных на воздухе при комнатной температуре растений базилика, выращенных на нетканом волокнистом материале по изобретению в сравнении с контролем. На фотографии видно, что растения, выращенные на материале по изобретению, превосходят по размерам и развитию контрольные растения, выращенные в обычных условиях. Это подтверждается результатами измерений, приведенными в Табл. 5.On the 60th day of vegetation, the plants are removed from the soil to determine their morphophysical characteristics. FIG. 7 is a photograph of air-dried at room temperature basil plants grown on a non-woven fibrous material of the invention compared to a control. The photograph shows that the plants grown on the material according to the invention are superior in size and development to the control plants grown under normal conditions. This is confirmed by the measurement results given in Table. five.

Figure 00000009
Figure 00000009

Из данных в Табл. 4 следует, что выращивание растений базилика на подложках из материалов, содержащих полилактид в сочетании натуральным каучуком, благоприятно сказывается на развитии растений: высота надземной части повышается в среднем на 30-60%, длина корней увеличивается на 18-35%, увеличение зеленой массы, характеризующее урожайность, составляет 40-120% по сравнению с контролем. Хотя эти показатели по некоторым позициям несколько уступают материалу из чистого полилактида, они, тем не менее, демонстрируют явное преимущество по сравнению с показателями контрольных растений, выращенных традиционным способом.From the data in Table. 4 it follows that the cultivation of basil plants on substrates made of materials containing polylactide in combination with natural rubber has a beneficial effect on the development of plants: the height of the aboveground part increases by an average of 30-60%, the length of the roots increases by 18-35%, an increase in green mass, characterizing the yield is 40-120% compared to the control. Although these indicators are somewhat inferior to the material from pure polylactide in some positions, they nevertheless demonstrate a clear advantage over the indicators of control plants grown in the traditional way.

Таким образом, заявляемый композиционный нетканый волокнистый материал, содержащий полилактид и натуральный каучук в заявленных соотношениях, характеризуется более высокой, по сравнению с прототипом, эластичностью, сохраняет способность к биоразложению и способность к механическому разрушению под действием развивающейся корневой системы. При применении в качестве основы для посева семян и выращивания растений способствует увеличению всхожести семян и повышению биологической продуктивности растений. Повышение эластичности за счет введения в состав натурального каучука облегчает использование материала в промышленных технологиях с использованием технических средств. Материал отвечает требованиям, предъявляемым к «зеленым» технологиям, и может быть использован для выращивания растений в условиях открытого и закрытого грунта, в личных подсобных хозяйствах, при проведении исследований в области биотехнологии и селекции растений.Thus, the claimed composite non-woven fibrous material containing polylactide and natural rubber in the stated ratios is characterized by a higher elasticity compared to the prototype, retains the biodegradability and the ability to mechanical destruction under the influence of the developing root system. When used as a basis for sowing seeds and growing plants, it helps to increase seed germination and increase the biological productivity of plants. The increase in elasticity due to the introduction of natural rubber into the composition facilitates the use of the material in industrial technologies using technical means. The material meets the requirements for "green" technologies, and can be used for growing plants in open and closed ground, in personal subsidiary plots, in research in the field of biotechnology and plant breeding.

Приведенный пример применения материала в качестве подложки для выращивания растений базилика, является частным примером, не охватывающим все возможные варианты его аналогичного применения для выращивания различных травяных, овощных, зерновых и других сельскохозяйственных культур. В общем случае применение The given example of the use of the material as a substrate for growing basil plants is a particular example that does not cover all possible options for its similar use for growing various herbal, vegetable, grain and other agricultural crops. In general, the application

предлагаемого материала в качестве биоразлагаемой основы для выращивания растений включает размещение материала на слое почвогрунта, размещение на материале семян, покрытие их поддерживаемым во влажном состоянии слоем почвогрунта и дальнейший уход за всходами в соответствии с сортовой агротехникой.The proposed material as a biodegradable base for growing plants includes placing the material on a soil layer, placing seeds on the material, covering them with a soil layer maintained in a moist state and further care for the seedlings in accordance with varietal agricultural techniques.

Claims (7)

1. Биоразлагаемый волокнистый нетканый материал, содержащий полилактид, отличающийся тем, что он дополнительно содержит натуральный каучук при следующем соотношении компонентов, масс. %:1. Biodegradable fibrous nonwoven material containing polylactide, characterized in that it additionally contains natural rubber at the following ratio of components, wt. %: полилактидpolylactide 85-95 85-95 натуральный каучукnatural rubber 5-15 5-15
2. Материал по п. 1, отличающийся тем, что его получают электроформованием из раствора.2. Material according to claim 1, characterized in that it is obtained by electrospinning from solution. 3. Материал по п. 2, отличающийся тем, что формовочный раствор представляет собой 7-9%-ный раствор смеси полимеров в хлороформе или четыреххлористом углероде или в смеси указанных растворителей.3. Material according to claim 2, characterized in that the molding solution is a 7-9% solution of a mixture of polymers in chloroform or carbon tetrachloride or in a mixture of these solvents. 4. Материал по п. 2, отличающийся тем, что электроформование проводят при напряжении электрического поля 17,0-19,0 кВ, расстоянии между электродами 16,5-18 см при объемном расходе формовочного раствора (9-11)×10-5 г/с.4. Material according to claim 2, characterized in that the electrospinning is carried out at an electric field voltage of 17.0-19.0 kV, the distance between the electrodes is 16.5-18 cm at a volumetric flow rate of the molding solution (9-11) × 10 -5 g / s. 5. Применение материала по п. 1 для выращивания растений, отличающееся тем, что его применяют в качестве основы для высева семян и выращивания растений.5. The use of material according to claim 1 for growing plants, characterized in that it is used as a basis for sowing seeds and growing plants. 6. Применение по п. 5, отличающееся тем, что оно включает размещение материала на слое почвогрунта, размещение на материале семян, покрытие их поддерживаемым во влажном состоянии слоем почвогрунта и дальнейший уход за всходами в соответствии с сортовой агротехникой.6. Application according to claim 5, characterized in that it includes placing the material on the soil layer, placing the seeds on the material, covering them with a layer of soil that is kept in a moist state and further care for the seedlings in accordance with varietal agricultural techniques.
RU2019140902A 2019-12-11 2019-12-11 Biodegradable composite polylactide-based nonwoven material and use thereof for growing plants RU2734883C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019140902A RU2734883C1 (en) 2019-12-11 2019-12-11 Biodegradable composite polylactide-based nonwoven material and use thereof for growing plants

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019140902A RU2734883C1 (en) 2019-12-11 2019-12-11 Biodegradable composite polylactide-based nonwoven material and use thereof for growing plants

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2734883C1 true RU2734883C1 (en) 2020-10-23

Family

ID=72949096

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019140902A RU2734883C1 (en) 2019-12-11 2019-12-11 Biodegradable composite polylactide-based nonwoven material and use thereof for growing plants

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2734883C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114481634A (en) * 2022-01-29 2022-05-13 贵州省材料产业技术研究院 Degradable silicone rubber film and preparation method thereof
WO2022173364A1 (en) * 2021-02-15 2022-08-18 Swetree Technologies Ab Method, system and use for germination and handling of a somatic plant embryo
RU2786367C1 (en) * 2022-03-18 2022-12-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский экономический университет имени Г. В. Плеханова" Biodegradable functional material for agricultural purposes

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050073075A1 (en) * 2003-10-01 2005-04-07 Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha Electro-blowing technology for fabrication of fibrous articles and its applications of hyaluronan
JP2005336414A (en) * 2004-05-31 2005-12-08 Toyota Motor Corp Resin composition and molded product therefrom
RU2347021C1 (en) * 2007-12-27 2009-02-20 Рашит Накипович Кадыров Textile web (versions)
KR101150456B1 (en) * 2011-05-16 2012-06-01 한상희 Vegetation mat
RU133138U1 (en) * 2012-12-20 2013-10-10 Общество с ограниченной ответственностью "НПО "Промкомпозит" BIOMAT
RU2500693C1 (en) * 2012-11-30 2013-12-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" Single-step method of producing polylactide-based nonwoven material and nonwoven material
US8641960B1 (en) * 2009-09-29 2014-02-04 The United States Of America, As Represented By The Secretary Of Agriculture Solution blow spinning
RU156639U1 (en) * 2014-11-21 2015-11-10 Общество с ограниченной ответственностью "Интеллект Альянс" COVERING FOR RECULTIVATION OF SOIL-VEGETABLE LAYER

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050073075A1 (en) * 2003-10-01 2005-04-07 Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha Electro-blowing technology for fabrication of fibrous articles and its applications of hyaluronan
JP2005336414A (en) * 2004-05-31 2005-12-08 Toyota Motor Corp Resin composition and molded product therefrom
RU2347021C1 (en) * 2007-12-27 2009-02-20 Рашит Накипович Кадыров Textile web (versions)
US8641960B1 (en) * 2009-09-29 2014-02-04 The United States Of America, As Represented By The Secretary Of Agriculture Solution blow spinning
KR101150456B1 (en) * 2011-05-16 2012-06-01 한상희 Vegetation mat
RU2500693C1 (en) * 2012-11-30 2013-12-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" Single-step method of producing polylactide-based nonwoven material and nonwoven material
RU133138U1 (en) * 2012-12-20 2013-10-10 Общество с ограниченной ответственностью "НПО "Промкомпозит" BIOMAT
RU156639U1 (en) * 2014-11-21 2015-11-10 Общество с ограниченной ответственностью "Интеллект Альянс" COVERING FOR RECULTIVATION OF SOIL-VEGETABLE LAYER

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Structure and properties of polylactide/natural rubber blends, Bitinis, N; Verdejo, R; Cassagnau, P; Lopez-Manchado; MATERIALS CHEMISTRY AND PHYSICS, Том: 129, Выпуск: 3, стр. 823-831. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022173364A1 (en) * 2021-02-15 2022-08-18 Swetree Technologies Ab Method, system and use for germination and handling of a somatic plant embryo
CN114481634A (en) * 2022-01-29 2022-05-13 贵州省材料产业技术研究院 Degradable silicone rubber film and preparation method thereof
RU2786367C1 (en) * 2022-03-18 2022-12-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский экономический университет имени Г. В. Плеханова" Biodegradable functional material for agricultural purposes

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wei et al. Thermophysical properties and biodegradation behavior of green composites made from polyhydroxybutyrate and potato peel waste fermentation residue
CN101538750A (en) Polyhydroxyalkanoates fiber and preparation method thereof
Rychter et al. Utilization of starch films plasticized with urea as fertilizer for improvement of plant growth
RU2734883C1 (en) Biodegradable composite polylactide-based nonwoven material and use thereof for growing plants
EP2920244B1 (en) Biodegradable polyester composition
Motta et al. Stabilization of Bombyx mori silk fibroin/sericin films by crosslinking with PEG-DE 600 and genipin
CN107418170A (en) A kind of preparation method of degradable preserving soil moisture agricultural mulching
CN108203537A (en) A kind of lactic acid composite material and preparation method thereof
JP2002114899A (en) Resin composition and its application
Li et al. Preparation and property evaluations of PCL/PLA composite films
CN112538241B (en) Aging-resistant hydrolysis-resistant biodegradable color master batch and preparation method and application thereof
CN105063790A (en) PHBV/PLA absorbable suture
CN105949737B (en) A kind of degradable mulch and preparation method thereof
CN112442262A (en) Titanium dioxide modified biodegradable composite material and preparation method and application thereof
CN112442261A (en) Antibacterial biodegradable composite material and preparation method and application thereof
Tertyshnaya et al. Polylactide fiber materials and their application in agriculture
CN102560740A (en) Hydrophilic poly-beta-hydroxybutyrate (PHB) fiber and preparation method thereof
CN108295319A (en) A kind of hydrophilic composite material and preparation method of medical nano fiber reinforcement type and purposes
CN112210198A (en) Biodegradable composite material, preparation method thereof and application thereof in production of mulching film
CN106496490A (en) A kind of method for preparing polyurethane elastic body containing Stereocomplex crystallization
CN108219391A (en) A kind of poly butylene succinate composite material and preparation method thereof
Sarifuddin et al. Biodegradation of mango seed starch films in soil
CN113698749A (en) Biodegradable mulching film and preparation method thereof
Yinghao et al. Current Status of Research and Applications of Degradable Materials for Agricultural Soil Films
CN101967236A (en) Phthalate plasticizer and application thereof in biodegradable material