PBS降解塑料原创报道，所谓“民以食为天”，农业发展历来是各国政府和人民最为关注的问题之一。为了改善农作物的生长环境、扩大种植区域和提高农作物产量，地膜覆盖技术被广泛应用于农业生产领域。农用地膜与种子、农药、化肥并称为四大农业生产资料，农用地膜材料的发展先后经历了稻草、纸基复合材料和高分子材料三个阶段，以前主要采用聚乙烯(PE)。
1、不可降解的聚乙烯（PE）地膜被禁用
1.1 PE地膜难以降解
1948年，肯塔基大学的E. M. Emmert教授最早将PE用作温室薄膜材料，随后PE地膜开始应用于蔬菜种植。1960年，P. E. Waggoner等通过对比不同材料地膜的农田实验结果，指出PE是最有效的地膜生产材料。然而，PE地膜在自然条件下极难降解，残留在土壤中影响土壤结构，阻碍农作物对水分和养分的吸收，常年连续使用，会影响农作物产量。同时由于地膜本身成本低，回收费时费力效益还低，农民不愿意回收，2017年我国地膜的回收率还不到三分之二，很难回收再次使用。注：使用不可降解的地膜后
目前的处理手段主要是掩埋或焚烧供能。这不仅造成石油等非可再生资源的大量浪费，也给生态环境带来巨大压力，成为当前制约农业绿色发展的突出环境问题之一。
自20世纪70年代欧美和日本等发达国家提出降解塑料的概念以来，各国科学家相继研发出光降解和生物降解的高分子地膜材料。光降解地膜是通过向PE基体中引入光降解助剂，使其受到紫外光激发后引发大分子链断裂生成小分子化合物。然而发现，光降解地膜的降解速率容易受到外界环境因素影响，往往导致PE分子链过早发生断裂，同时残留的降解产物仍会污染土壤，很难推广应用。今年7月17日，国家发改委等九部门联合发布了《关于扎实推进塑料污染治理工作的通知》（以下简称《通知》），通知禁止生产和销售厚度小于0.025毫米的塑料购物袋和厚度小于0.01毫米的不可降解农用地膜。
2、生物降解地膜有望替代PE地膜
近年来，随着新材料合成技术的不断发展和禁塑令的到来，生物降解地膜的开发受到学术界和工业界的广泛关注。生物降解地膜是指在自然环境下被土壤中的微生物作用降解生成无毒小分子（ CO2 和 H2O ），对生态环境不造成危害的一类塑料地膜。已有研究表明，生物降解地膜具有与传统PE地膜相近的增温保墒、抑制杂草等功能，并且能够彻底解决地膜使用后的残留问题，因此有望替代 PE 地膜广泛应用于农作物种植领域。 3、PBAT基生物降解地膜
PBAT是一种新型可降解芳香族共聚酯，其重复结构单元由对苯二甲酸丁二醇酯刚性链段（BT）和己二酸丁二醇酯柔性链段（BA）组成，因此PBAT既具有脂肪族聚酯良好的生物可降解性和柔韧性，又具有芳香族聚酯良好的力学性能和耐热性。更重要的是，PBAT可采用传统的PE薄膜加工设备进行吹膜成型，非常适合生产薄膜类制品，是目前研究最为热门的生物降解地膜材料。T. Kijchavengkul等观察了二氧化钛改性PBAT（白色）和炭黑改性PBAT（黑色）地膜在番茄试验田的降解行为，发现二氧化钛和炭黑对PBAT的光降解行为分别具有促进和抑制的作用。在此基础上，M. Ngouajio等对比了PE–LD、白色PBAT和黑色PBAT地膜对番茄生长的影响，发现炭黑改性PBAT和PE–LD地膜覆盖试验田中番茄的生长情况和最终产量基本相同，而白色PBAT地膜由于过早出现降解行为，影响其对土壤的保温和对杂草的抑制效果，最终导致番茄减产。3.1 用淀粉、PLA增强改性PBAT
PBAT地膜具有与PE地膜相同的增产效果不过由于PBAT自身过于柔韧，制成薄膜制品的刚性、挺度较低，同时价格昂贵，使其在农业领域的应用受限。淀粉和PLA具有高的刚性和相对较低的生产成本，两者对于PBAT而言都是理想的增强改性材料。A. P. Bilck等将质量分数30%热塑淀粉改性PBAT地膜（BF）和普通PE地膜（PF）应用于草莓试验田，对比研究了两种地膜在草莓生长过程中的力学性能变化和降解行为。结果表明，BF地膜从第5周开始出现裂纹并逐渐变脆，到第8周BF地膜的断裂伸长率下降12 000%，其单位面积质量也明显降低，归因于PBAT地膜发生的光降解、生物降解以及化学交联。尽管如此，两块试验田最终的草莓采摘质量基本相同，证实了该PBAT地膜具有与PE地膜相同的增产效果。3.2 可用巴斯夫Joncryl ADR增容改性
对于PLA增强PBAT而言，由于PBAT和PLA的溶度参数相差较大，若将两者直接共混容易发生相分离，需添加界面增容剂改善两者的界面结合。例如，环氧类化合物Joncryl ADR可以借助自身的环氧类官能团分别与PBAT，PLA中的羟基、羧基反应生成酯键，增加分子链长度，显著改善PLA与PBAT的界面相容性，从而提高PBAT／PLA共混物薄膜的熔体强度、力学性能和热稳定性。咨询巴斯夫扩链剂，请致电/微信：180 2628 8283除此之外，过氧化二异丙苯(DCP)，甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)，2，2-(1，3-亚苯基)-二噁唑啉(BOZ)和金属酯类催化剂也可用于PBAT／PLA共混物的增容改性。目前，市场上已经出现商业化的PBAT基生物降解地膜，F. Touchaleaume等通过葡萄树的栽培试验证实该PBAT基地膜有助于葡萄树苗的生长，虽然5个月之后PBAT基地膜逐渐降解，但18个月后收获的葡萄产量与使用传统PE地膜栽培葡萄的产量基本相同。虽然PBAT基生物降解地膜的综合性能足以媲美传统的PE地膜，也能实现完全生物降解，但是目前PBAT基生物降解地膜的市场价格是PE地膜的3～5倍，因此还未在农业生产领域获得大规模的推广应用。四、结语
为解决传统PE地膜在自然条件下无法降解而造成的“白色污染”问题，我国在2019年颁布实施的《中华人民共和国土壤污染防治法》中明确提出“国家鼓励和支持农业生产者使用生物可降解农用薄膜”。大量研究表明，PBAT基生物降解地膜具有优异的力学性能、加工性能，以及与PE地膜相近的保温增产效果，是目前公认替代PE生产农用地膜的最佳生物降解高分子材料。现阶段，PBAT基生物降解地膜的厚度为40～50μm，而产业化PE地膜的厚度仅为10μm左右，如果能够合理降低薄膜厚度，就能明显降低PBAT基生物降解地膜的生产成本。不过，薄膜的厚度越薄，对制膜工艺的要求就越苛刻，也对高分子材料的熔体强度和膜泡稳定性提出更高要求，这将是今后PBAT基生物降解地膜的研究重点和难点。
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