RU2806644C1

RU2806644C1 - Polymer mulching material for agricultural purposes

Info

Publication number: RU2806644C1
Application number: RU2022128769A
Authority: RU
Inventors: Мария Викторовна Подзорова; Юлия Викторовна Тертышная
Filing date: 2022-11-07
Publication date: 2023-11-02

Abstract

FIELD: polymer materials.

SUBSTANCE: present invention relates to a polymer material with improved ability of photodestruction and biodegradation, used in agricultural technologies, in particular for production of mulch films used for growing various crops in open ground. The polymer material contains 45-55 wt.% low-density polyethylene, 20-30 wt.% polylactide, 20 wt.% recycled low-density polyethylene and 5 wt.% wood flour.

EFFECT: resulting polymer material has accelerated biodegradability and improved perception of ultraviolet radiation.

1 cl, 3 tbl, 5 ex

Description

Область техники, к которой относится изобретение (область применения изобретения):Field of technology to which the invention relates (field of application of the invention):

Изобретение относится к области биодеградируемых полимерных материалов и их применению в аграрных технологиях, в частности для получения мульчирующих пленок, используемых при выращивании различных сельскохозяйственных культур в открытом грунте. Данный композит позволяет создавать пленочные материалы.The invention relates to the field of biodegradable polymer materials and their use in agricultural technologies, in particular for the production of mulch films used in growing various crops in open ground. This composite allows you to create film materials.

Уровень техники (сведения из предшествующего уровня техники):State of the art (information from the prior art):

В настоящее время особое внимание в растениеводстве уделяется вопросу мульчирования. Мульчирование - это методика, применяемая для защиты урожая и почвы от воздействия атмосферных факторов, которые, помимо других эффектов, снижают качество сельскохозяйственных культур, иссушают почву, охлаждают землю и выдувают или вымывают удобрения, что повышает затраты. Применение мульчирующего материала позволяет увеличивать урожайность и экономический потенциал возделывания широкого ряда сельскохозяйственных культур.Currently, special attention in crop production is paid to the issue of mulching. Mulching is a technique used to protect crops and soil from weather conditions that, among other effects, reduce crop quality, dry out the soil, cool the soil, and blow or wash away fertilizers, which increases costs. The use of mulching material allows you to increase the yield and economic potential of cultivating a wide range of agricultural crops.

Несмотря на преимущества в растениеводстве, остатки мульчи из полиэтиленовой пленки вызывают значительные экологические проблемы. Когда накопление остаточных пластиковых пленок в почве достигает определенного уровня, наблюдается снижение пористости почвы. Следовательно, распространение корней сельскохозяйственных культур тормозится, что оказывает негативное влияние на усвоение воды и питательных веществ сельскохозяйственными культурами и впоследствии ограничивает их урожайность. Проблемы применения пластиков усугубляются при извлечении пластиковых пленок с полей и отсутствием объектов по их эффективной переработке, способных обрабатывать полимерные материалы, загрязненные почвой. Кроме того, неправильная утилизация отходов сельскохозяйственного пластика приводит к загрязнению окружающей среды. Одним из потенциальных решений, помогающих уменьшить загрязнение почвы остатками пластика, является использование биоразлагаемых мульчирующих пленок.Despite its benefits in crop production, polyethylene film mulch residues cause significant environmental problems. When the accumulation of residual plastic films in soil reaches a certain level, a decrease in soil porosity is observed. Consequently, crop root propagation is inhibited, which has a negative impact on water and nutrient uptake by crops and subsequently limits their yield. Problems with plastics use are compounded by the removal of plastic films from fields and the lack of efficient recycling facilities capable of handling polymer materials contaminated by soil. In addition, improper disposal of agricultural plastic waste leads to environmental pollution. One potential solution to help reduce soil contamination from plastic residues is the use of biodegradable mulch films.

Похожей биоразлагаемой полимерной композицией является смесь, пригодная для получения биоразлагаемой мульчирующей пленки, которая содержит полиэтилен низкой плотности, лузгу подсолнечника, в количестве 20, 30, 40% мас., а также активаторы роста растений - индолил-3-уксуснаякислота, индолил-3-масляная кислота и янтарная кислота (ПАТЕНТ РФ 2737425 C1). Однако, данная композиция имеет ряд недостатков, а именно отсутствует биоразлагаемый полимер, который напрямую влияет на биоразлагаемость смеси, например, полилактид. А также, большое содержание лузги подсолнечника значительно снижает механические характеристики композиции при эксплуатации.A similar biodegradable polymer composition is a mixture suitable for producing a biodegradable mulch film, which contains low-density polyethylene, sunflower husks in an amount of 20, 30, 40 wt.%, as well as plant growth activators - indolyl-3-acetic acid, indolyl-3- butyric acid and succinic acid (RF PATENT 2737425 C1). However, this composition has a number of disadvantages, namely, there is no biodegradable polymer that directly affects the biodegradability of the mixture, for example, polylactide. And also, the high content of sunflower husks significantly reduces the mechanical characteristics of the composition during operation.

Также известна мульчирующая биоразлагаемая полимерная пленка (ПАТЕНТ РФ 2646623 С2) на основе первичных и вторичных биоразлагаемых полимеров и саженаполненного каучука. Несмотря на утверждение авторов о том, что данная мульча самопроизвольно разлагается за короткий промежуток времени, сведения о составе используемых биополимеров отсутствуют, что относится к явному недостатку изобретения.Also known is a mulching biodegradable polymer film (RF PATENT 2646623 C2) based on primary and secondary biodegradable polymers and soot-filled rubber. Despite the authors' assertion that this mulch spontaneously decomposes in a short period of time, there is no information about the composition of the biopolymers used, which is an obvious drawback of the invention.

Полилактид (ПЛА) представляет собой алифатический полиэфир, состоящий из мономеров лактида. Полилактид считается одним из наиболее перспективных биоразлагаемых полимеров, поскольку его получают из доступного возобновляемого сырья, и по ряду своих физико-химических характеристик он близок полипропилену. Однако ПЛА обладает недостатком, который заключается в отсутствии у него ударной вязкости и плохой стойкости к сильному физическому воздействию по сравнению с другими полимерами. С другой стороны, известно, что полилактид хорошо подвергается фотолитической (Olewnik-Kruszkowska E., Koter I., Skopinska-Wisniewskab J., Richert J. Degradation of polylactide composites under UV irradiation at 254 nm // Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry. 2015. №311. P. 144-153.) и гидролитической (Piemonte V., Gironi F. Kinetics of hydrolytic degradation of PLA // Journal of Polymers and the Environment. 2013. V. 21. P. 313-318) деструкциям.Polylactide (PLA) is an aliphatic polyester composed of lactide monomers. Polylactide is considered one of the most promising biodegradable polymers, since it is obtained from accessible renewable raw materials, and in a number of its physicochemical characteristics it is close to polypropylene. However, PLA has the disadvantage of lacking impact strength and poor resistance to strong physical impact compared to other polymers. On the other hand, it is known that polylactide is well subject to photolytic (Olewnik-Kruszkowska E., Koter I., Skopinska-Wisniewskab J., Richert J. Degradation of polylactide composites under UV irradiation at 254 nm // Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry. 2015. No. 311. P. 144-153.) and hydrolytic (Piemonte V., Gironi F. Kinetics of hydrolytic degradation of PLA // Journal of Polymers and the Environment. 2013. V. 21. P. 313-318 ) destruction.

Разработки в области создания биоразлагаемых материалов на основе полилактида ведутся достаточно давно, особое внимание отводится нетканым и пленочным материалам (ПАТЕНТ РФ 2626022 C1, 2500693 C1, WO/2015/160027, WO 2015002555, KR 20110139425, AU 2019351914, TW 202007608, US 2009162683, US 2006156623, CN 102191587).Developments in the field of creating biodegradable materials based on polylactide have been going on for quite a long time, special attention is paid to non-woven and film materials (RF PATENT 2626022 C1, 2500693 C1, WO/2015/160027, WO 2015002555, KR 20110139425, AU 2019351914, TW 202007608, US 2009162683, US 2006156623, CN 102191587).

Известна биоразлагаемая композиция, где в качестве полимерной матрицы используют полиэтилен, а в качестве совместителя (компатибилизатора), повышающего прочность связи между полимерной матрицей и наполнителем, служит сополимер этилена и винилацетата (ПАТЕНТ РФ 2473578 C1). Изобретение относится к биоразлагаемой термопластичной композиции для создания материалов и изделий, способных подвергаться биоразложению в природных условиях. Биоразлагаемая термопластичная композиция включает лигноцеллюлозный наполнитель, связующий агент и полиэтилен в качестве полимерной основы (ПАТЕНТ РФ 2473578 С1). Однако, данные композиции за счет большого содержания синтетического компонента имеют более длительный период разложения, особенно в условиях со средней климатической температурой 15 °С.A biodegradable composition is known, where polyethylene is used as a polymer matrix, and a copolymer of ethylene and vinyl acetate serves as a compatibilizer (compatibilizer) that increases the bond strength between the polymer matrix and the filler (RF PATENT 2473578 C1). The invention relates to a biodegradable thermoplastic composition for creating materials and products that can be biodegraded under natural conditions. The biodegradable thermoplastic composition includes a lignocellulosic filler, a binding agent and polyethylene as a polymer base (RF PATENT 2473578 C1). However, due to the high content of the synthetic component, these compositions have a longer decomposition period, especially in conditions with an average climatic temperature of 15 ° C.

Существуют различные композиции, содержащие в основном синтетический полимер и около 30% мас.биоразлагаемого наполнителя. Изобретения, содержащие полиэтилен и биоразлагаемый наполнитель, применяемые в производстве упаковочных термоформованных изделий и пленок, способные к биодеструкции под действием климатических факторов и микроорганизмов, с высокими эксплуатационными и технологическими характеристиками. Так, известна полимерная композиция (ПАТЕНТ РФ 2629680 С1), которая содержит биоразлагаемый наполнитель - свекловичный жом, технологическую добавку - полиэтиленгликоль, сополимер этилена и винилацетата, смесь полиэтиленов низкого и высокого давления. Несмотря на то, что при 30%-ом содержании биоразлагаемого наполнителя изобретение позволяет существенно улучшить эксплуатационные и технологические характеристики, добавка свекловичного жома не обеспечивает стабильности свойств по составу, в отличии от древесной муки, которая характеризуется невысокой насыпной плотностью (от 70 до 200 кг/м³) в сравнении с другими наполнителями, что позволяет использовать меньшее количество древесной муки при том же объеме продукции, значительно сокращает затраты производства и повышает упругость материалов.There are various compositions containing mainly a synthetic polymer and about 30% by weight of biodegradable filler. Inventions containing polyethylene and biodegradable filler, used in the production of thermoformed packaging products and films, capable of biodegradation under the influence of climatic factors and microorganisms, with high operational and technological characteristics. Thus, a polymer composition is known (RF PATENT 2629680 C1), which contains a biodegradable filler - beet pulp, a technological additive - polyethylene glycol, a copolymer of ethylene and vinyl acetate, a mixture of low and high pressure polyethylenes. Despite the fact that with a 30% content of biodegradable filler, the invention can significantly improve operational and technological characteristics, the addition of beet pulp does not ensure stability of properties in composition, unlike wood flour, which is characterized by a low bulk density (from 70 to 200 kg/ m ³ ) in comparison with other fillers, which makes it possible to use less wood flour for the same volume of production, significantly reduces production costs and increases the elasticity of materials.

Известна биоразлагаемая композиция на основе полиэтилена низкой плотности и природных продуктов переработки древесины (ПАТЕНТ РФ 2451697 С1). Полиэтилен может быть использован в виде производственных и/или бытовых отходов, а лигноцеллюлозный наполнитель в виде древесной муки, являющейся отходом механической обработки древесины, при соотношении 70 частей древесной муки на 100 частей полимера. Данная композиция относится к суперконцентратам и может использоваться, как добавка к другой полимерной матрице. Известная композиция в самостоятельном виде не обладает достаточными технологическими свойствами для получения пленочных мульчирующих материалов.A biodegradable composition based on low-density polyethylene and natural wood processing products is known (RF PATENT 2451697 C1). Polyethylene can be used in the form of industrial and/or household waste, and the lignocellulosic filler in the form of wood flour, which is a waste product from the mechanical processing of wood, at a ratio of 70 parts of wood flour per 100 parts of polymer. This composition belongs to masterbatches and can be used as an additive to another polymer matrix. The known composition in its own form does not have sufficient technological properties for the production of film mulching materials.

Существует биологически разрушаемая высоконаполненная термопластичная композиция, применяемая в производстве пленок и потребительской тары (ПАТЕНТ РФ 2490289 C1). Композиция включает полиэтилен, биоразлагаемый наполнитель, в качестве которого используют крахмал картофельный, технологические добавки: олигоэпоксиэфир с молекулярной массой 1800-3500 и содержанием эпоксидных групп 2,0-4,0% в наноформе и неионогенные и катионные поверхностно-активные вещества. Полученная композиция обладает хорошими технологическими параметрами, изделия из указанной композиции биологически разрушаются под действием света, влаги и микрофлоры почвы. (ПАТЕНТ РФ 2490289 C1) Данную композицию невозможно использовать для получения пленочных и нетканых материалов, что существенно ограничивает спектр их применения, особенно в сельском хозяйстве.There is a biologically degradable, highly filled thermoplastic composition used in the production of films and consumer packaging (RF PATENT 2490289 C1). The composition includes polyethylene, a biodegradable filler, which is used as potato starch, technological additives: oligoepoxyether with a molecular weight of 1800-3500 and a content of epoxy groups of 2.0-4.0% in nanoform, and nonionic and cationic surfactants. The resulting composition has good technological parameters; products from this composition are biologically destroyed under the influence of light, moisture and soil microflora. (RF PATENT 2490289 C1) This composition cannot be used to produce film and nonwoven materials, which significantly limits the range of their applications, especially in agriculture.

Существует полимерная композиция для получения пленочных материалов для покрытия теплиц на основе светопрозрачных термопластичных полимеров. Описывается композиция для получения пленки сельскохозяйственного назначения, включающая термопластичный полимер, добавку и стабилизатор. В качестве добавки композиция содержит α-фазу зеленого цвета карбида кремния в количестве 0,1-2,0 мас.% с размером частиц 0,1-10 мкм, а в качестве термопластичного полимера - полиэтилен, поливинилхлорид, полипропилен, полистирол, полиметилметакрилат, поликарбонат, полиамид, их сополимеры и другие подходящие термопластичные полимеры. Изобретение позволяет получить пленку, обладающую повышенными теплосберегающими свойствами и позволяющую создать в теплице наиболее благоприятный температурный режим (ПАТЕНТ РФ 2269548 С1). Данный материал органичен в использовании и не пригоден в качестве мульчирующих пленок за счет своих свойств.There is a polymer composition for producing film materials for covering greenhouses based on translucent thermoplastic polymers. A composition is described for producing a film for agricultural purposes, including a thermoplastic polymer, an additive and a stabilizer. As an additive, the composition contains the α-phase of green silicon carbide in an amount of 0.1-2.0 wt.% with a particle size of 0.1-10 microns, and as a thermoplastic polymer - polyethylene, polyvinyl chloride, polypropylene, polystyrene, polymethyl methacrylate, polycarbonate, polyamide, their copolymers and other suitable thermoplastic polymers. The invention makes it possible to obtain a film that has increased heat-saving properties and makes it possible to create the most favorable temperature regime in the greenhouse (RF PATENT 2269548 C1). This material is easy to use and is not suitable as mulching films due to its properties.

Раскрытие сущности изобретения (сведения, раскрывающие технический результат и сущность изобретения как технического решения, существенные признаки изобретения):Disclosure of the essence of the invention (information revealing the technical result and the essence of the invention as a technical solution, essential features of the invention):

Задачей настоящего изобретения является получение биоразлагаемой полимерной композиции на основе полиэтилена низкой плотности с добавлением полилактида, вторично переработанного полиэтилена низкой плотности (производственные и/или бытовые отходы) и древесной муки и, как следствие, расширение спектра биоразлагаемых композитов, предназначенных для применения в качестве мульчирующих материалов.The objective of the present invention is to obtain a biodegradable polymer composition based on low-density polyethylene with the addition of polylactide, recycled low-density polyethylene (industrial and/or household waste) and wood flour and, as a result, expanding the range of biodegradable composites intended for use as mulching materials .

Решение поставленной задачи изобретением достигается за счет создания композиционного биоразлагаемого материала с ускоренной биоразлагаемостью и улучшенным восприятием ультрафиолетового излучения, содержащего полиэтилен низкой плотности (45-55% мас.), полилактид (20-30% мас.), производственные и/или бытовые отходы полиэтилена низкой плотности (20% мас.), также материал содержит в своем составе древесную муку в количестве 5% мас., применение которой позволяет повысить способность к биоразрушению при сохранении физико-механических параметров на достаточном уровне для применения в вышеуказанных целях. При этом рекомендуется использовать фракцию древесной муки менее 0,18 мм. Основными характеристиками вторичного полиэтилена низкой плотности (производственных и/или бытовых отходов полиэтилена низкой плотности) являются: показатель текучести расплава не более 20 г/10 мин, относительное удлинение при разрыве не менее 400%, показатель прочности при растяжении не менее 10Мпа.The solution to this problem by the invention is achieved by creating a composite biodegradable material with accelerated biodegradability and improved perception of ultraviolet radiation, containing low-density polyethylene (45-55% wt.), polylactide (20-30% wt.), industrial and/or household polyethylene waste low density (20% wt.), the material also contains wood flour in an amount of 5% wt., the use of which makes it possible to increase the ability to biodegrade while maintaining physical and mechanical parameters at a sufficient level for use for the above purposes. It is recommended to use a wood flour fraction of less than 0.18 mm. The main characteristics of recycled low-density polyethylene (industrial and/or household waste of low-density polyethylene) are: melt flow rate no more than 20 g/10 min, elongation at break no less than 400%, tensile strength no less than 10 MPa.

Одним из способов получения данного материала может быть метод экструзии: сначала в двухшнековый экструдер вносят полилактид при 175-180°С до расплавления, затем добавляется полиэтилен низкой плотности и вторичный полиэтилен низкой плотности в нужном соотношении, композицию смешивают в течение нескольких минут, после чего в смесь вносят древесную муку и продолжают перемешивание до полной гомогенизации смеси. Жгуты, выходящие из головки экструдера, нарезают на гранулы, из которых может быть изготовлена пленка методом экструзии с помощью экструдера со щелевой головкой при той же температуре.One of the ways to obtain this material can be the extrusion method: first, polylactide is added to a twin-screw extruder at 175-180 ° C until melted, then low-density polyethylene and secondary low-density polyethylene are added in the required ratio, the composition is mixed for several minutes, after which Add wood flour to the mixture and continue stirring until the mixture is completely homogenized. The tows coming out of the extruder head are cut into pellets, from which the film can be extruded using a slot die extruder at the same temperature.

В данных композициях используется полиэтилен низкой плотности, который достаточно широко применяется в сельскохозяйственных технологиях, а также за счет своей надмолекулярной структуры позволяет вводить мелкодисперсный наполнитель - древесную муку. С другой стороны, в композиции присутствует вторсырье - полиэтилен низкой плотности (производственные и/или бытовые отходы полиэтилена), который, благодаря наличию функциональных групп, способствует лучшей адгезии с наполнителем и более быстрому биоразложению полимерной матрицы.These compositions use low-density polyethylene, which is widely used in agricultural technologies, and also, due to its supramolecular structure, allows the introduction of fine filler - wood flour. On the other hand, the composition contains recyclable materials - low-density polyethylene (industrial and/or household polyethylene waste), which, due to the presence of functional groups, promotes better adhesion to the filler and faster biodegradation of the polymer matrix.

Наличие в композиции полилактида, который относится к биоразлагаемым полимерам, будет улучшать не только способность к биодеградации, но и к воздействию ультрафиолетового излучения. Известно, что ультрафиолетовое излучение вызывает фотодеструкцию: изменения эксплуатационных свойств и химического состава композитов (Martín Esteban Gonzalez-Lopez, Alan Salvador Martín del Campo, Jorge Ramon Robledo-Ortíz, Martín Arellano, Aida Alejandra Perez-Fonseca Accelerated weathering of poly(lactic acid) and its biocomposites: A review // Polymer Degradation and Stability. 2020. V. 179. 109290.).The presence of polylactide in the composition, which is a biodegradable polymer, will improve not only the ability to biodegrade, but also to the effects of ultraviolet radiation. It is known that ultraviolet radiation causes photodestruction: changes in the performance properties and chemical composition of composites (Martín Esteban Gonzalez-Lopez, Alan Salvador Martín del Campo, Jorge Ramon Robledo-Ortíz, Martín Arellano, Aida Alejandra Perez-Fonseca Accelerated weathering of poly(lactic acid) and its biocomposites: A review // Polymer Degradation and Stability. 2020. V. 179. 109290.).

В качестве примера приведены возможные составы предлагаемой полимерной композиции в сравнении со 100%-ым полиэтиленом низкой плоскости и композицией без древесной муки. Важно отметить, что во время эксплуатации мульчирующие пленки находятся под воздействием комплекса агрессивных факторов окружающей среды: воды, микробиоты почвы, ультрафиолетового излучения.As an example, possible compositions of the proposed polymer composition are given in comparison with 100% low-plane polyethylene and a composition without wood flour. It is important to note that during operation, mulching films are exposed to a complex of aggressive environmental factors: water, soil microbiota, ultraviolet radiation.

Таблица 1.Table 1. Влияние воздействия воды и почвы на теплофизические характеристики образцов пленочного материала из полиэтилена низкой плотности (ПЭНП), полилактида (ПЛА), вторичного полиэтилена низкой плотности (ПЭНПв) и древесной муки (ДМ).The influence of water and soil on the thermophysical characteristics of film material samples made of low-density polyethylene (LDPE), polylactide (PLA), recycled low-density polyethylene (LDPE) and wood flour (DM). Образец материалаSample material Исходный образецOriginal sample После воздействия воды и почвы, время экспозиции 120 дней, (Т=20±2 °С)After exposure to water and soil, exposure time is 120 days, (T=20±2 °C) №образцаSample No. Состав ПЭНП:ПЛА: ПЭНПв:ДМ масс.%Composition LDPE:PLA: LDPEv:DM wt.% T_c,°С
ПЛАT _c ,°С
PLA T_пл,°С
ПЭНП/ПЛАT _pl ,°С
LDPE/PLA α_кр
ПЭНП/ПЛАα _cr
LDPE/PLA T_c,°С
ПЛАT _c ,°С
PLA T_пл,°С
ПЭНП/ПЛАT _pl ,°С
LDPE/PLA α_кр
ПЭНП/ПЛАα _cr
LDPE/PLA 11 100:0:0:0100:0:0:0 -- 107107 2727 -- 105105 2929 22 50:30:20:050:30:20:0 6060 105/166105/166 17/4717/47 6363 103/163103/163 18/4918/49 33 50:25:20:550:25:20:5 6262 104/165104/165 17/4617/46 6464 102/162102/162 19/4819/48 44 55:20:20:555:20:20:5 6161 103/164103/164 19/4519/45 6565 102/162102/162 21/4721/47 55 45:30:20:545:30:20:5 6262 104/165104/165 18/4618/46 6666 102/161102/161 20/4920/49

Примечание: Т_с - температура стеклования, T_пл - температура плавления, α_кр - степень кристалличности.Note: T _g - glass transition temperature, T _pl - melting temperature, α _cr - degree of crystallinity.

В процессе инкубации в почве происходит воздействие не только микробиоты почвы, но и водной среды. Изучение теплофизических характеристик показало, что температура плавления полилактида (ПЛА) снижается, при этом несколько повышается степень кристалличности ПЛА, что свидетельствует о частичном разрушение аморфной фазы ПЛА и начальной стадии деградации полимерного материала.During the incubation process in the soil, not only the soil microbiota is affected, but also the aquatic environment. The study of thermophysical characteristics showed that the melting point of polylactide (PLA) decreases, while the degree of crystallinity of PLA slightly increases, which indicates partial destruction of the amorphous phase of PLA and the initial stage of degradation of the polymer material.

Таблица 2.Table 2. Изменение массы образцов после экспонировании в грунте в течение 120 дней из полиэтилена низкой плотности (ПЭНП), полилактида (ПЛА), вторичного полиэтилена низкой плотности (ПЭНПв) и древесной муки (ДМ).Change in the mass of samples after exposure to soil for 120 days from low-density polyethylene (LDPE), polylactide (PLA), recycled low-density polyethylene (LDPE) and wood flour (DM). Образец материалаSample material Уменьшение массы образцов после 120 дней, %Reduction in sample weight after 120 days, % №образцаSample No. Состав ПЭНП:ПЛА: ПЭНПв:ДМ, масс.%Composition LDPE:PLA: LDPEv:DM, wt.% 11 100:0:0:0100:0:0:0 00 22 50:30:20:050:30:20:0 4,24.2 33 50:25:20:550:25:20:5 7,57.5 44 55:20:20:555:20:20:5 6,86.8 55 45:30:20:545:30:20:5 8,18.1

Таблица 3.Table 3. Влияние воздействия ультрафиолетового излучения (длина волны λ=254 нм) на теплофизические характеристики образцов пленочного материала из полиэтилена низкой плотности (ПЭНП), полилактида (ПЛА), вторичного полиэтилена низкой плотности (ПЭНПв) и древесной муки (ДМ).The influence of ultraviolet radiation (wavelength λ=254 nm) on the thermophysical characteristics of film material samples made of low-density polyethylene (LDPE), polylactide (PLA), recycled low-density polyethylene (LDPEv) and wood flour (DM). Образец материалаSample material Исходный образецOriginal sample После воздействия УФ-излучения, время экспонирования 100 часовAfter exposure to UV radiation, exposure time 100 hours №образцаSample No. Состав ПЭНП:ПЛА: ПЭНПв:ДМ масс.%Composition LDPE:PLA: LDPEv:DM wt.% T_c,°С
ПЛАT _c ,°С
PLA T_пл,°С
ПЭНП/ПЛАT _pl ,°С
LDPE/PLA α_кр
ПЭНП/ПЛАα _cr
LDPE/PLA T_c,°С
ПЛАT _c ,°С
PLA T_пл,°С
ПЭНП/ПЛАT _pl ,°С
LDPE/PLA α_кр
ПЭНП/ПЛАα _cr
LDPE/PLA 11 100:0:0:0100:0:0:0 -- 107107 2727 -- 104104 2424 22 50:30:20:050:30:20:0 6060 105/166105/166 17/4717/47 5555 102/151102/151 16/2116/21 33 50:25:20:550:25:20:5 6262 104/165104/165 17/4617/46 5454 102/150102/150 15/2115/21 44 55:20:20:555:20:20:5 6161 103/164103/164 19/4519/45 5656 101/152101/152 17/2317/23 55 45:30:20:545:30:20:5 6262 104/165104/165 18/4618/46 5353 101/149101/149 15/2015/20

Данные таблицы 3 указывают на то, что ПЛА подвержен фоторазрушению, поскольку его молекулярная структура способствует фотолизу его сложноэфирной группы. В смесевых композициях теплофизические характеристики ПЛА снижаются, в то время как у чистого ПЭНП они меняются незначительно, поскольку известно, что ПЭНП стоек к действию УФ-излучения (Тертышная Ю. В., Подзорова М. В. Влияние ультрафиолетового излучения на структурно-динамические характеристики полилактида и его смесей с полиэтиленом // Химическая физика. 2020. Т. 39. №1. С.57-65. Hsuab Yu-C., Weir M. P., Truss R. W., Garvey Ch. J., Nicholson T. M., Halley P. J. A fundamental study on photo-oxidative degradation of linear low density polyethylene films at embrittlement // Polymer. 2012. V. 53. №12. P. 2385-2393.) Добавление ПЛА в смесь позволяет улучшить ее способность к фотодеструкции.Data in Table 3 indicate that PLA is susceptible to photodegradation because its molecular structure favors photolysis of its ester group. In mixed compositions, the thermophysical characteristics of PLA are reduced, while for pure LDPE they change slightly, since it is known that LDPE is resistant to UV radiation (Yu. V. Tertyshnaya, M. V. Podzorova. The influence of ultraviolet radiation on the structural and dynamic characteristics polylactide and its mixtures with polyethylene // Chemical Physics, 2020, Vol. fundamental study on photo-oxidative degradation of linear low density polyethylene films at embrittlement // Polymer. 2012. V. 53. No. 12. P. 2385-2393.) Adding PLA to the mixture improves its ability to photodestruction.

Таким образом, как следует из представленных данных в табл.1,2,3, предлагаемый композиционный материал позволяет увеличивать такие важные параметры, как биоразлагаемость, и снизить стойкость к действию УФ-излучения для улучшения разложения под воздействием факторов окружающей среды.Thus, as follows from the data presented in Tables 1, 2, 3, the proposed composite material makes it possible to increase such important parameters as biodegradability and reduce resistance to UV radiation to improve decomposition under the influence of environmental factors.

Claims

Polymer material with improved ability to photodestruction and biodegradation for use as mulching of various types of soils, for use in open ground conditions in agriculture, containing low-density polyethylene in an amount of 45-55 wt.%, polylactide in an amount of 20-30 wt.% , recycled low-density polyethylene in an amount of 20 wt.% and wood flour in an amount of 5 wt.%.