一种二氧化碳-环氧丙烷改性共聚物及其制备方法和二氧化碳基生物降解地膜的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于膜材料领域，尤其涉及一种二氧化碳-环氧丙烷改性共聚物及其制备 方法和二氧化碳基生物降解地膜。
【背景技术】
[0002] 农用地膜不仅能够提高土壤温度，保持土壤水分，维持土壤结构，而且能起到防虫 除草、提高农作物的产量的作用，是现代农业必不可少的关键材料，曾经被认为是农业白色 革命。
[0003] 目前我国农用地膜覆盖面积已达3.8亿亩，用量高达130万吨，为解决我国粮食自 给与蔬菜供应做出了巨大贡献。但是现在我国地膜材料以线性低密度聚乙烯为主，由于地 膜一般厚度为4_8μπι，这种超薄地膜回收十分困难，随着使用时间和用量的增长，滞留在土 壤里的不可降解的地膜越来越多。白色革命变成了白色污染，引起土壤板结、产量下降等一 系列严重问题。因此，在地膜领域利用生物降解高分子膜材料替代传统的聚烯烃膜材料势 在必行。
[0004] 二氧化碳-环氧丙烷共聚物(PPC)为利用二氧化碳制备的无定形生物降解材料，常 温下比较柔顺，且具有良好的透明性和保湿性能，其熔体强度较高，加工温度低，非常适合 制成农用生物降解地膜，但目前制成的二氧化碳-环氧丙烷共聚物地膜的使用寿命较短，难 以满足长生长周期农作物的使用要求。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种二氧化碳-环氧丙烷改性共聚物及其制备 方法和二氧化碳基生物降解地膜，本发明提供的地膜具有较长的使用寿命，且在超出使用 寿命后能够迅速完全降解。
[0006] 本发明提供了一种二氧化碳-环氧丙烷改性共聚物，包括具有式（I)结构的重复单 元和具有式(Π )结构的重复单元：
[0007]
[0008] 式（II)中，η为0或l，m为0或1，R为亚烷基。
[0009] 优选的，所述R为Cl~CIO的亚烷基。
[0010] 优选的，所述R为具有式(A)、式(B)或式(C)结构的取代基：
[0011] --CH2-CH2-式(A);--CH2-CH2-CH2-CH2-式(B);
[0012]
[0013]优选的，所述具有式（II)结构的重复单元具体为式（11-1)、式（11-2)、式（11-3)、 式(II-4)或式(II-5)结构：
[0016]优选的，所述共聚物中具有式（I)结构的重复单元和具有式（II)结构的重复单元 的摩尔比为(0.9~0.99) :(0.1~0.01)。
[0017] 优选的，所述共聚物的数均分子量为40000~150000g/mol;所述共聚物的分子量 分布指数为1.8~2.8。
[0018] 本发明提供了一种二氧化碳-环氧丙烷改性共聚物的制备方法，包括以下步骤：
[0019] 环氧丙烷、二氧化碳和式（III)结构化合物进行反应，得到二氧化碳-环氧丙烷改 性共聚物，所述二氧化碳-环氧丙烷改性共聚物包括具有式（I)结构的重复单元和具有式 (II)结构的重复单元；
[0020]
[0021] 式（II)和式（III)中，η为0或l，m为0或1，R为亚烷基。
[0022]本发明提供了一种二氧化碳基生物降解地膜，由原料制成，所述原料包括二氧化 碳-环氧丙烷共聚物和上述技术方案所述的二氧化碳-环氧丙烷改性共聚物。
[0023]优选的，所述二氧化碳-环氧丙烷共聚物和所述二氧化碳-环氧丙烷改性共聚物的 质量比为100:(5~20)。
[0024] 优选的，所述原料还包括增塑剂、紫外吸收剂和光稳定剂中的一种或多种。
[0025] 与现有技术相比，本发明提供了一种二氧化碳-环氧丙烷改性共聚物及其制备方 法和二氧化碳基生物降解地膜。本发明提供的生物降解地膜由原料制成，所述原料包括二 氧化碳-环氧丙烷共聚物和二氧化碳-环氧丙烷改性共聚物;所述二氧化碳-环氧丙烷改性 共聚物包括具有式（I)结构的重复单元和具有式（II)结构的重复单元。本发明提供的生物 降解地膜在其制备过程中添加了所述二氧化碳-环氧丙烷改性共聚物，通过所述二氧化碳_ 环氧丙烷改性共聚物与制备所述地膜的其他原料协同作用，延长了地膜的使用寿命。实验 结果表明，本发明提供的生物降解地膜使用寿命可达70~90天，可满足生长周期长的农作 物对地膜的要求，并且此生物降解地膜在超过使用时间后能够迅速完全降解。
【附图说明】
[0026] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据 提供的附图获得其他的附图。
[0027] 图1是本发明实施例1提供的环氧基团改性紫外吸收剂核磁共振氢谱图；
[0028] 图2是本发明实施例1提供的二氧化碳-环氧丙烷改性共聚物核磁共振氢谱图；
[0029] 图3是本发明实施例2提供的环氧基团改性紫外吸收剂核磁共振氢谱图；
[0030] 图4是本发明实施例2提供的二氧化碳-环氧丙烷改性共聚物核磁共振氢谱图。
【具体实施方式】
[0031] 下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例 仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技 术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范 围。
[0032] 本发明提供了一种二氧化碳-环氧丙烷改性共聚物，包括具有式（I)结构的重复单 元和具有式(Π )结构的重复单元：
[0033]
[0034] 式（II)中，η为0或l，m为0或1，R为亚烷基。
[0035] 本发明提供的二氧化碳-环氧丙烷改性共聚物包括具有式（I)结构的重复单元和 具有式(II)结构的重复单元。在本发明提供的一个实施例中，所述二氧化碳-环氧丙烷改性 共聚物由具有式（I)结构的重复单元和具有式（II)结构的重复单元组成。在本发明提供的 一个实施例中，式(II)中，所述R为C1~C10的亚烷基;在本发明提供的另一个实施例中，式 (II)中，所述R为具有式(A)、式(B)或式(C)结构的取代基：
[0036] --CH2-CH2-式(A);--CH2-CH2-CH2-CH2--式（B);
[0037]
[0038] 在本发明提供的一个实施例中，所述具有式（II)结构的重复单元具体为式（II-1)、式(11-2)、式(11-3)、式(II-4)或式(II-5)结构：
[0039]
[0040] 在本发明中，所述具有式（I)结构的重复单元和具有式（II)结构的重复单元在所 述二氧化碳-环氧丙烷改性共聚物中无规排列。在本发明提供的一个实施例中，所述共聚物 中具有式(I)结构的重复单元和具有式(Π )结构的重复单元的摩尔比为(0.9~0.99) :(0.1 ~0.01);在本发明提供的另一个实施例中，所述共聚物中具有式（I)结构的重复单元和具 有式（II)结构的重复单元的摩尔比为(0.9~0.95) :(0.1~0.05)。
[0041] 在本发明提供的一个实施例中，所述共聚物的数均分子量为40000~150000g/ mol，所述共聚物的分子量分布指数为1.8~2.8;在本发明提供的另一个实施例中，所述共 聚物的数均分子量为42000~53000g/mol，所述共聚物的分子量分布指数为2.1~2.8。
[0042] 本发明提供的二氧化碳-环氧丙烷改性共聚物可作为制备二氧化碳基生物降解地 膜的助剂使用，在制备二氧化碳基生物降解地膜的过程中添加所述二氧化碳-环氧丙烷改 性共聚物后，可延长制得的地膜的使用寿命。实验结果表明本发明，添加有本发明提供的所 述二氧化碳-环氧丙烷改性共聚物的生物降解地膜的使用寿命可达70~90天，可满足生长 周期长的农作物对地膜的要求，并且该生物降解地膜在超过使用时间后能够迅速完全降 解。
[0043]本发明提供了一种二氧化碳-环氧丙烷改性共聚物的制备方法，包括以下步骤： [0044]环氧丙烷、二氧化碳和式（III)