用于农业的可喷射的聚合物膜制造技术

用于制备用于在农作物生产中使用的土壤材料的聚合物膜的工艺，其包括提供聚氨酯的含水分散体和将所述含水分散体喷射到待用于农作物生产中的土壤材料上以形成聚合物膜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于农业的可喷射的聚合物膜
本专利技术涉及用于农业的可喷射的(sprayable)聚合物膜(membrane)的制造、用于制备用于通过喷射施加至在农作物生产中使用的土壤材料而形成聚合物膜的水基聚合物分散体的工艺(方法)。本专利技术进一步涉及通过使用这样的膜提高农作物产量的方法。
技术介绍
塑料被广泛地用于农业中以通过调节土壤温度、抑制杂草和保存水而提高农作物产量。最广泛使用的塑料是预成形的连续的不能生物降解的聚烯烃薄膜(film)，其使用专业施加设备铺在土壤上面以定形和施加所述塑料至准备好的土壤。农作物穿过在所述塑料中产生的切口或孔种植。所述塑料薄膜必须在使用之前被部署并且在各个生长季节(或者系列季节)之后被除去，这通过材料和运输、额外的相关劳力、专业设备和寿命终止废弃物处置而对成本的显著增加做贡献。废弃塑料的完全回收是有问题的，因为一部分塑料可被埋藏，可变成撕裂的并且部分地降解且因此难以回收。因此，未被回收的塑料不仅呈现出显著的环境问题，而且可使在接连的生长季节中新塑料的准备和部署复杂化。已经尝试通过向土壤喷射胶乳(例如，聚乙酸乙烯酯、聚丙烯酸酯、苯乙烯丁二烯(SBR))而原位制备塑料薄膜，但是由于难以产生在生长季节期间提供所需薄膜性质并且可容易地用典型的田间喷射设备施加的薄膜，该替代方案收到很少的实际使用。已经提出了基于天然多糖(Immirzi等2009，Mormile等2007，Schettini等2007)、来自单独的皮革和/或与合成和天然聚合物的共混物的废弃产物的水解的蛋白质(Chiellinie等2001)的可喷射的可生物降解的薄膜作为土壤上的覆盖物(涂层)。正在试验来自包含天然聚合物的可再生来源例如海草和硬皮壳的天然聚合物以及来自废弃材料(例如来自西红柿、橄榄和大麻加工的种子和皮)的增强纤维素纤维作为水性可喷射的薄膜(www.ictmp.ct.cnr.it)。还已经在土壤上试验了包括生物材料海藻和聚乙烯醇(PA)的混合物的液体薄膜(AdvancedMatierialsResearchVols.328-330,1462-1466,2011).可商购获得的可喷射的聚合物乳液/分散体主要用于跨越多种工业应用的保护性和/或装饰性涂层应用。使用薄膜形成用聚合物作为用于园艺和农业的喷射佐剂和抗蒸腾薄膜以在植物表面(例如叶子)上形成人造薄膜来用于病虫害控制。这些包括油、蜡、有机硅和各种各样的塑料薄膜，包括例如Nu-Film-PnNu-Film-17薄膜的产品、来自Agspec和Moisturin的Vapo-Gard薄膜形成用组合物(基于天然松脂二烯)、来自WellPlant的乙烯基-丙烯酸类薄膜。在本说明书中仅是出于提供本专利技术的上下文的目的而包括文献、动作、材料、设备、制品等的讨论。不暗示或表示，任意或者全部这些事件由于其在本申请的优先权日之前存在而形成现有技术基础的部分或者是与本专利技术相关的领域中的公知常识。
技术实现思路
提供用于制备用于农作物生产中使用的土壤材料的聚合物膜的工艺，其包括提供聚氨酯的含水分散体、优选地离子型聚氨酯的含水分散体；和将所述含水分散体喷射到待用于农作物生产中的土壤材料上以形成聚合物膜。在进一步的实施方式中，提供用于施加至土壤以形成膜的聚氨酯的含水分散体，其中所述聚氨酯包括选自如下的离子基团：羧酸根、磺酸根和铵。在一组实施方式中，所述离子基团选自悬垂的羧酸根、悬垂的磺酸根、悬垂的铵和链内季铵，优选地选自悬垂的羧酸根、悬垂的季铵和链内季铵。在一组实施方式中，所述聚氨酯包括如下的反应产物：(a)二异氰酸酯；和(b)包括离子基团或者能电离基团(优选地选自羧酸、叔胺和季胺基团)的活性氢化合物。在优选的一组实施方式中，所述聚氨酯为如下的产物：使二异氰酸酯与选自多元醇或多元胺的预聚物反应以形成异氰酸酯封端的预聚物，和使所述异氰酸酯封端的预聚物与包括离子基团或者能电离基团的扩链剂单体反应以提供所述聚氨酯。在一组实施方式中，所述聚氨酯是可生物降解的。一般来说，通过在所述聚氨酯中引入至少一部分的聚酯多元醇或聚醚多元醇单元而提供生物降解性。在另外一组实施方式中，提供在农业中进行地面覆盖(mulch)的方法，其包括：将聚氨酯的含水分散体施加至用于在农作物生产中使用的土壤区域以形成地面覆盖膜(地膜，mulchfilm)，和在施加所述含水分散体之前、期间或之后种植农作物。以例如种子或者幼苗形式的所述农作物可穿过所述膜种植，或者所述农作物可在所述膜的施加之前种植。具体实施方式在本申请文件的整个说明书和权利要求中，措辞“包括”以及所述措辞的变型例如“包含”和“含(有)”不意图排除其它添加剂、组分、整体或步骤。术语“包含活性氢的”指的是具有可与异氰酸酯基团反应的氢原子的化合物。例如，这样的氢原子包括连接至氧、氮或硫的氢原子并且包括具有至少两个选自-OH、-SH和-NH-的基团的化合物。这样的化合物典型地在分子量方面范围宽泛地为约50-约10,000。术语“膜”用于指形成阻隔物或衬里的材料的薄的易弯的片材或薄膜。在本上下文中，所述膜通常用于提供地面覆盖并由此抑制杂草生长且限制水从土壤损失。所述膜通常改善植物生长；在许多情况下容许农作物的提前收获。所述膜避免由塑料例如聚乙烯的使用导致的土壤恶化并且实际上通常用于改善土壤的肥力和健康。术语“地面覆盖”用于指施加至农作物生产中使用的土壤区域的表面的膜层。术语“植物”指的是植物的所有物理部分，包括种子、幼苗、树苗、根、管状器官(tube)和可由其繁殖植物的材料。术语“农业”指的是动物、植物、真菌、和其它生命形式的培养。特别地在本专利技术的上下文中，农业指的是用于维持和提升人类生活的食物、纤维、生物燃料、医学和其它产品的农作物的培养。术语“土壤材料”指的是土壤以及其固体组分(包括矿物和/或有机物)和保持气体、水、溶质和生物体的多孔组分。土壤材料可从一些情形中的软的和易碎的变化到其它情形中的具有混凝土状性质的硬的且无结构的物质。虽然土壤是自然和农业生态系统的基础，但是它们也充当大多数建筑物的基础并且用于一系列工程和其它应用(包括混凝土、路基、在灌溉渠和养殖池中的内衬)中，和用作用于采矿排土场和市政垃圾场的封盖材料。在其最宽范围中，农业中使用的土壤材料包括可用在农业应用(例如用于保持土壤的结构体、灌溉沟渠或管道等)中的建筑材料例如混凝土。术语“土壤”指的是作为所有农业的基础的地球的支持生命的上部表面。其包含矿物以及来自岩石的化学和物理风化的砂砾，腐烂的有机物质(腐殖质)，微生物，昆虫，养分，水，和空气。土壤根据地区的气候、地质构造、和降雨而不同，并且通过自然界、动物、和人类活动而不断地形成、变化和除去。术语“悬垂的”指的是共价连接至聚合物的骨架链的化学基团。术语“链内”指的是在形成聚氨酯的骨架的主链内的基团。术语“多元醇”表示具有可反应的包含活性氢的基团的化合物并且包括具有平均每个分子约2个或更多个羟基的材料。多元醇包括但不限于二醇、三醇、和四醇以及大分子二醇。优选地，所述多元醇具有500-10,000、优选地500-2000和更优选地500-1000的数均分子量(Mn)。所述多元醇可包括另外的官能团例如选自羟基、硫醇、羧酸和胺基团的一种或多种。可用于本专利技术中的多元醇包括高级本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于制备用于在农作物生产中使用的土壤材料的聚合物膜的工艺，其包括提供聚氨酯的含水分散体和将所述含水分散体喷射到待用于农作物生产中的土壤材料上以形成聚合物膜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.03 AU 20149021221.用于制备用于在农作物生产中使用的土壤材料的聚合物膜的工艺，其包括提供聚氨酯的含水分散体和将所述含水分散体喷射到待用于农作物生产中的土壤材料上以形成聚合物膜。2.根据权利要求1的工艺，其中所述聚氨酯为包括选自羧酸根、磺酸根和铵的离子基团的离子型聚氨酯。3.根据权利要求1或权利要求2的工艺，其中所述聚氨酯包括如下的反应产物：(a)二异氰酸酯；和(b)至少一种包含活性氢的化合物，和其中至少一种包含活性氢的化合物包括离子基团或者在中和时提供离子基团的能电离基团。4.根据权利要求1-3任一项的工艺，其中所述聚氨酯由如下得到：使二异氰酸酯和包括活性氢基团的预聚物反应以形成异氰酸酯封端的预聚物，和使所述异氰酸酯封端的预聚物与包括离子基团或者能电离基团的扩链剂单体反应。5.根据权利要求1-4任一项的工艺，其中所述聚氨酯包括500-5000、优选500-2000的分子量的多元醇预聚物。6.根据权利要求1-5任一项的工艺，其中所述聚氨酯是可生物降解的，包括得自聚酯多元醇和脂族二异氰酸酯的一个或多个单元。7.根据权利要求1-6任一项的工艺，其中所述预聚物用具有至少两个活性氢并且能被季铵化以提供阳离子基团的伯胺或仲胺扩链。8.根据权利要求1-7任一项的工艺，其中所述离子基团是由如下提供的：与选自2,2-二(羟基甲基)丙酸(BMPA)、酒石酸、二羟甲基丁酸(DMBA)、乙醇酸、巯基乙酸、乳酸、苹果酸、二羟基苹果酸、二羟基酒石酸、和2,6-二羟基苯甲酸的一种或多种单体反应，以及所得聚合物用叔胺中和。9.根据权利要求1-8任一项的工艺，其中将所述分散体中存在的聚氨酯通...

【专利技术属性】
技术研发人员：R阿迪卡里，P凯西，KL布里斯托，G弗雷施密特，J霍恩巴克尔，
申请(专利权)人：联邦科学及工业研究组织，
类型：发明
国别省市：澳大利亚,AU