Analyse von Problemen und Anwendungen in der Biologisch abbaubaren Kunststofffilmtechnologie

Kunststofffolie ist eine der wichtigsten Materialien für die landwirtschaftliche Produktion.und die Anwendung der Kunststofffolie-Bedeckungstechnologie haben zu erheblichen Verbesserungen der landwirtschaftlichen Produktivität und Veränderungen der Produktionsmethoden in China geführtIm Jahr 2014 erreichte die Gesamtmenge der in China verwendeten Kunststofffolie 1,441 Millionen Tonnen und bedeckte eine Fläche von über 2000 Hektar.Die Anwendungsbereiche haben sich von trockenen und halbtrockenen Regionen im Norden bis hin zu hohen Bergen und kalten Regionen im Süden erweitert.Die Funktionen der Kunststofffolie, wie zum Beispiel Erwärmung und Feuchtigkeitsretention, sind in den letzten Jahren deutlich gestiegen.Krankheit und Insektenprävention, und Unkrautbekämpfung, haben die Ernteerträge um 20% bis 50% erhöht und damit wesentlich zur Sicherung der Lebensmittelsicherheit Chinas beigetragen.Die weit verbreitete Anwendung von Kunststofffolien hat ebenfalls zu einer Reihe von Problemen geführt., wie schlechte Technologie und Recycling sowie "weiße Verschmutzung" durch Restkunststofffolie.Die Forschung und Entwicklung von biologisch abbaubaren Kunststofffolien ist zu einer wichtigen strategischen Richtung für die Entwicklung der Kunststoffindustrie und der Landwirtschaft geworden.
 
Konzept und Hauptbestandteile von biologisch abbaubaren Kunststofffolien
Biologisch abbaubare Kunststofffolie ist eine Art Kunststofffolie, die von Mikroorganismen in der natürlichen Umwelt abgebaut wird. The Japan Biodegradable Plastics Research Technology Committee defines it as "high molecular weight compounds and their blends that can be decomposed into low molecular weight compounds that do not have adverse effects on the environment through microbial action in nature"Nach den wichtigsten Rohstoffen kann es in biologisch abbaubare Filme aus natürlicher Biomasse und biologisch abbaubare Filme aus Erdölmaterial unterteilt werden.,Zellulose, Chitin usw. werden verändert und dann zu biologisch abbaubaren Filmproduktionsmaterialien synthetisiert. Starch as the main raw material for plastic film can be divided into starch added incomplete biodegradable plastic film and fully biodegradable plastic film with starch as the main raw material according to the degradation mechanism and damage formBiologisch abbaubare Filme des additiven Typs werden hergestellt, indem natürliche oder synthetische Polymere mit biologisch abbaubaren Eigenschaften in PE-Kunststoff gemischt und anschließend mit Kompatibilizern, Antioxidantien,und VerarbeitungsmittelEs handelt sich dabei nicht um einen vollständig biologisch abbaubaren Film. Der vollständig biologisch abbaubare Film, der aus Stärke hergestellt wird, wird hauptsächlich fermentiert, um Milchsäure zu erzeugen, die dann zu Polymilchsäure synthetisiert wird.Der Film wird hauptsächlich aus Polymilchsäure hergestelltEine weitere wichtige Art natürlicher Biomasse ist die Faser, die zur Herstellung von Kunststofffolien durch Ätherisierung, Ästerisierung und Oxidation von Cellulose zu Säuren, Aldehyden und Ketonen verwendet werden kann.Es gehört zu einer vollständig biologisch abbaubaren Kunststofffolie.Die Hauptbestandteile der Produktion von auf Erdöl basierenden biologisch abbaubaren Filmen sind Diaziddiol-Copolyester (PBS, PBAT usw.), Polyhydroxyalkanoate (PHA), Polycaprolacton (PCL), Polyhydroxybutyrat (PHB),Kohlendioxid-Copolymer Polypropylencarbonat (PPC)Diese hochmolekularen Stoffe können von Mikroorganismen in der Natur schnell abgebaut und genutzt werden, und die Endprodukte des Abbaus sind Kohlendioxid und Wasser.
 
Forschung und Anwendung von biologisch abbaubaren KunststofffolienBiologisch abbaubarer Film mit Zugabe von Stärke war schon immer der Schwerpunkt der Forschung und EntwicklungVon der ursprünglichen Herstellung von Folien durch Mischen von 6% bis 20% Stärke und Polymer-Olefinen entwickelte es sich schrittweise zur Herstellung von Folien durch Mischen von 50% Stärke und hydrophilem Polymer.Stärke wird zur Herstellung biologisch abbaubarer Kunststoffe verändertDiese Art von Kunststofffolie hat die Vorteile eines einfachen Verfahrens und niedriger Kosten.Die meisten inländischen Forschungs- und Entwicklungseinheiten produzieren additive Stärke-Kunststoffe, mit einem Stärkegehalt von 10% bis 30% in ihren Erzeugnissen.
 
In den frühen 1980er Jahren entdeckte das Vereinigte Königreich eine Methode zur Extraktion und Reinigung von β-Hydroxybutyrat (PHB) und machte es zu dünnen Folien, wodurch die ersten abbaubaren Folien hergestellt wurden.PHB zeigte eine schlechte Aufprallfestigkeit und LöslichkeitDie Forschung über Polyhydroxyalkanoate (PHA) in China begann in den 1980er Jahren.Das Shanghai Institute of Organic Chemistry und die Universität Tianjin untersuchten die Synthese von PHB-Copolymeren mit chemischen MethodenAufgrund der inhärenten Mängel wie Bruchbarkeit, hohen Kosten und hohen Preis von PHBV ist seine Anwendung als Kunststofffolie begrenzt.Zu den derzeit für die Herstellung biologisch abbaubarer Kunststofffolien entwickelten Materialien gehören vor allem in Milchsäure fermentierte Stärke, das dann zu vollständig biologisch abbaubarer Polymersäure (PLA) polymeriert wird; Polybutanediolsuccinat (PBS), das durch die Polymerisation von Schweinesäure und Butandiol entsteht;Poly (Propylencarbonat) (PPC), erzeugt durch Kopolymerisation von Kohlendioxid und Epichlorhydrin, und Poly (Caprolacton) (PCL), die durch die Ringöffnungspolymerisation von β-Caprolacton unter Wirkung eines Katalysators erzeugt werden.
 
Die Herstellung von biologisch abbaubaren Folien aus natürlichen Fasern als Rohstoffe war schon immer ein Forschungsschwerpunkt.Obwohl diese Art von Folie in Bezug auf die Erwärmungs- und Feuchtigkeitsretentionsfunktionen nicht so gut ist wie gewöhnliche PE-Folie,, hat eine gute Durchlässigkeit und Atmungskraft und kann Unkräuter durch Farbveränderung wirksam unterdrücken.Mehrere inländische Einheiten haben Forschung und Anwendung von Grasfasermulchfolie und papierbasierter Mulchfolie durchgeführt, wie z. B. die Entwicklung von CXW-1-Grasfaser-Landwirtschaftsmulchfolie durch die China International Association for the Promotion of Science and Technology;Hubei Zhicheng First Paper Mill und das Xinjiang Hotan Agricultural Science Center haben Papiermulchfolien entwickeltDas Hanfforschungsinstitut der Chinesischen Akademie für Agrarwissenschaften hat Hanffolie mit Hanffasern entwickelt.der in der Pflanzung von Reissämlingen und im Pflanzenbau im Süden weit verbreitet ist.
 
Europa und Japan sind die weltweit fortschrittlichsten Länder und Regionen in der Forschung, Entwicklung und Anwendung von biologisch abbaubaren Materialien, Technologien und biologisch abbaubaren Filmen.Mit der Entwicklung biologisch abbaubarer Materialien und Verarbeitungsverfahren, wird die Anwendung von biologisch abbaubaren Folien zunehmend verbreitet und wird hauptsächlich in der Garten- und Gemüseproduktion eingesetzt.Der Marktanteil von biologisch abbaubaren Kunststofffolien in Japan und Europa nimmt weiter zu, die etwa 10% erreichen, wobei die Anwendungsquoten in bestimmten Regionen noch höher sind.Der Anteil biologisch abbaubarer Kunststofffolien im Gemüseanbau in der Region Shikoku in Japan hat 20% überschritten.Seit 2010, large foreign companies engaged in the research and production of biodegradable film materials have begun to cooperate with relevant scientific research and agricultural technology promotion departments in ChinaSie haben Experimente und Demonstrationen mit wichtigen Pflanzen wie Baumwolle, Mais, Tabak, Kartoffeln und Gemüse in Xinjiang im Nordwesten, Yunnan im Südwesten,Peking und Hebei im Norden, und Gansu und Innerer Mongolei im Nordwesten, die mehr als 10 Kulturen und eine Fläche von mehr als 1333,3 Hektar umfassen.
 
In den letzten Jahren hat China erhebliche Fortschritte bei der Forschung und Anwendung von biologisch abbaubaren Kunststofffolien erzielt.Vor allem durch die Verbesserung der Synthesetechnologie und der Ausrüstung für Diaziddiol-Copolyester, und Durchbrüche in der Schlüsselkatalysatortechnologie bei der PLA-Synthese,die Kerntechnologien und -prozesse für die Herstellung von biologisch abbaubaren Kunststoffen mit unabhängigen Rechten an geistigem Eigentum entwickelt habenAuf dieser Grundlage wurden die Herstellungsformel und das Verfahren für biologisch abbaubare Kunststofffolien weiter verbessert und perfektioniert.und eine Produktionskapazität von 10000 Tonnen biologisch abbaubarer KunststofffolieExperimentelle Demonstrationen wurden in lokalen Gebieten und typischen Kulturen durchgeführt.
 
3 Probleme und Herausforderungen der biologisch abbaubaren Kunststofffolie
 
3.1 Die Zugfestigkeit des Erzeugnisses muss weiter verbessert werden.
 
Die mechanische Festigkeit von biologisch abbaubaren Folien ist für den Großbetrieb nicht ausreichend, was einer der begrenzenden Faktoren für die große Anwendung von biologisch abbaubaren Folien ist.Aufgrund der inhärenten Eigenschaften der GrundstoffeDie Zugfestigkeit der meisten biologisch abbaubaren Kunststofffolien ist unzureichend.zur Unmöglichmachung mechanisierter Folienbeschichtung in einigen landwirtschaftlichen Gebieten, in denen mechanische Arbeiten vorherrschenDieses Problem ist in Xinjiang besonders stark.
 
Nur durch Verbesserung und Verfeinerung der Formel der Kunststofffolie, Verbesserung ihrer Zugfestigkeit und Erfüllung der Anforderungen der landwirtschaftlichen Maschinenbetriebe,können die Voraussetzungen für die große Anwendung von biologisch abbaubaren Kunststofffolien geschaffen werden?.
 
3.2 Unterschiede in der Kontrollierbarkeit des Abfalls und der Nachfrage nach Pflanzen
Die Kunststofffolie hat mehrere Funktionen, wobei der Schwerpunkt auf der Erhöhung der Temperatur- und Feuchtigkeitsretention sowie der Hemmung von Unkraut liegt.es ist notwendig, die Abdeckungszeit sicherzustellen, sonst kann es den funktionalen Anforderungen der Pflanzen an die Kunststofffolie nicht entsprechen.Es bestehen weiterhin Probleme mit der Steuerbarkeit des Bruchs und der Zerstörung der meisten biologisch abbaubaren Kunststofffolien.Eine Vielzahl von Versuchsergebnissen hat gezeigt, daß bestehende biologisch abbaubare Kunststofffolieprodukte zu früh zerbrechen und abgebaut werden.und die Abdeckungsdauer ist weit unter der sicheren Dauer der Kunststofffolie für Pflanzen, wodurch sie nicht mehr effektiv funktionieren können.
 
3.3 Die Erwärmungs- und Feuchtigkeitsretentionsleistung muss weiter verbessert werden.
Die meisten biologisch abbaubaren Kunststofffolien weisen im Vergleich zu gewöhnlichen PE-Kunststofffolien gewisse Unterschiede in Bezug auf die Erwärmungs- und Feuchtigkeitsretentionsfunktionen auf.Es besteht ein signifikanter Unterschied in der Bodentemperatur zwischen einer 10 μm dicken biologisch abbaubaren Kunststofffolie und einer 8 μm dicken PE-Kunststofffolie.Unter der Bedingung, dass keine Pflanzen überdeckt sind, außer für die gleiche Erwärmung zwischen 11:00 und 16:00 Uhr,die mit PE-Kunststofffolie bedeckte Bodentemperatur ist zu allen anderen Zeiten höher als die mit biologisch abbaubaren KunststofffolienDie Ergebnisse des mit Simulationsversuchen durchgeführten Wasserretentionsversuchs zeigten auch, daß biologisch abbaubare Folie in Bezug auf die Wasserretention deutlich schlechter als PE-Folie war.
 
3.4 Produktionskostenbeschränkungen für Produkte mit großflächiger Anwendung
Die hohen Kosten sind ein weiterer begrenzender Faktor für die groß angelegte Förderung und Anwendung biologisch abbaubarer Kunststofffolien.Der Verkaufspreis von biologisch abbaubaren Kunststofffolien beträgt etwa das Dreifache des Verkaufspreises von gewöhnlichen PE-Kunststofffolien., die durch verschiedene Faktoren wie die Eigenschaften und Dicke der Kunststofffolie-Rohstoffe bestimmt wird.es ist notwendig, eine große Rohstoffproduktion zu erreichen und die Preisgestaltung von Abbauprodukten durch Formulierung zu verbessernAuf der anderen Seite sollte eine umfassende Bewertung der Kosten für die Verwendung von Kunststofffolien durchgeführt werden, um den Kostenunterschied zwischen biologisch abbaubaren Kunststofffolien und gewöhnlichen PE-Kunststofffolien zu klären -und die groß angelegte Anwendung von biologisch abbaubaren Kunststofffolien fördernNach Untersuchungen und Berechnungen umfasst die Gesamtkosten für die Anwendung von gewöhnlichen PE-Folien in Japan die Anschaffungskosten von Folienprodukten sowie die Kosten für Recycling und Verarbeitung.jeweils 50%In China ist die Verwendung von biologisch abbaubaren Folien ohne Recycling- und Verarbeitungskosten möglich.Aufgrund der relativ günstigen Arbeitskräfte und des Mangels an Recycling und Verarbeitung einer großen Menge gewöhnlicher PE-Folien, werden die hohen Kosten für die Verwendung von biologisch abbaubaren Folien hervorgehoben.die Verbesserung der Rechtsvorschriften über das Recycling und die Verarbeitung von Filmen;, und der Anstieg der Arbeitskosten im ländlichen Raum wird die Gesamtkostendifferenz zwischen gewöhnlichen PE-Folien und biologisch abbaubaren Anwendungen immer kleiner,und die Anwendung von biologisch abbaubaren Folien wird gute Aussichten haben.
 
4 Hauptschlüsse und Empfehlungen
Biologisch abbaubare Kunststofffolie ist eine wichtige Lösung für die durch Kunststofffolien verursachte Restverschmutzung, die hervorragende Wirkungen und ein enormes Potenzial in der landwirtschaftlichen Produktion bietet.es gibt viele technische Probleme und es ist noch in der AnfangsphaseDerzeit ist es notwendig, die Forschung über Rohstoffe, Formeln und Produktionsprozesse von biologisch abbaubaren Filmen zu stärken, die Produktqualität zu verbessern und die Kosten zu senken.insbesondere zur Entwicklung spezialisierter biologisch abbaubarer Filmprodukte für bestimmte Regionen und Kulturen, um den Anforderungen der Vielfalt der landwirtschaftlichen Produktion gerecht zu werdenDie Forschung zu biologisch abbaubaren Kunststofffolieprodukten wird gestärkt.es ist notwendig, Forschungen zur Unterstützung landwirtschaftlicher Technologien und Maßnahmen zu betreiben, die auf den Bedürfnissen der landwirtschaftlichen Produktion und den Eigenschaften von Kunststofffolieprodukten beruhen..