Спосіб одержання полімерного покриття на поверхні грунту

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано для получения полимерных покрытий на поверхности почвы при выращивании сельскохозяйственных культур. Известна фоторазрушаемая композиция, состоящая из низкомолекулярного полиэтилена, бис-(1винилбензимидазол)-железотрихлорида и полиэтилена высокого давления [Авт.св. СССР № 1678027, кл. С 08 L 23/06, (непублик.)]. Однако длительный период фотодеструкции (фоторазрушения) - около 200-250 дней, и низкая степень ее завершенности (порядка 30-50%) не позволяет использовать полимерное покрытие на почве при выращивании культур, у которых вегетационный период составляет 60-180 дней, например, овощных, кроме того, оно практически не подвержено водо- и биодеструкции. Известен способ получения полимерного покрытия на поверхности почвы для снижения эрозии почвы и испарений влаги, включающий распыление композиции и формирование нестабильной во времени пленки, состоящей из эластомеров, алифатических углеводородов, животных и растительных жиров, гидрированных масел, силиката щелочного металла, стабилизатора, диспергатора, поверхностно-активного вещества, воды [Пат. США N; 4663067, кл. С 09 К 3/22]. Однако время потери эксплуатационной стабильности полимерного покрытия длится 150-220 суток, кроме того, состав многокомпонентный (более 9 ингредиентов) и требует строгого соблюдения параметров технологического процесса и даже незначительные отклонения приводят к получению некачественного покрытия на поверхности почвы и резко ухудшают его эксплуатационные характеристики. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному результату является способ получения добавок для улучшения структуры почв, включающий распыление и сушку композиционного материала, состоящего из полимерной коллоидной дисперсии полиакрилметакрилата, полиакриловой кислоты, малеинового ангидрида, водорастворимого продукта конденсации дициандиамида и альдегидов, частично гидролизованного полиакрилонитрила или полиэтиленамина при массовом соотношении "полимерное связующее - грунт" 0,1:1-2:1 [Пат. ГДР №5145179, кл. С 09 К 17/00, 26.11.80]. Однако полимерное покрытие, полученное указанным способом, имеет низкую способность к деструкции под действием солнечной радиации, температуры и влажности, что обусловлено наличием в составе полимерного композиционного материала трудноразрушаемых ингредиентов (полиакрилметакрилат, малеиновый ангидрид), в результате чего время потери эксплуатационной сплошности покрытия составляет 150-200 суток, что неприемлемо для культур с коротким вегетационным периодом. В основу изобретения поставлена задача: в способе получения полимерного покрытия на поверхности почвы путем использования смесей определенных компонентов в качестве полимерного связующего и модификатора в соответствующих соотношениях, а также сушки покрытия при установленных параметрах, обеспечить регулирование процесса деструкции под воздействием факторов микроклимата. В предлагаемом способе, включающем распыление и сушку композиционного материала, состоящего из полимерного связующего и модификатора, согласно изобретению в качестве полимерного связующего используют смесь карбоксиметил-целлюлозы и сополимера этилена с винилацетатом .с содержанием ацетатных гр упп 6-8 мас.%, а в качестве модификатора -смесь полимергомологов полиэтиленоксида с молекулярной массой 1400-1600 и 3900-4100 в массовом соотношении 0,2-0,4:1. Соотношение компонентов составляет, мас.%: карбоксиметилцеллюлоза -10-15, сополимер этилена с винилацетатом с содержанием ацетатных групп 6-8 мас.% -8-12, смесь полимергомологов полиэтиленоксида с молекулярной массой 14001600 и 3900-4100 в массовом соотношении (0,2-0,4): 1 - 4-8, углерод технический - 0,5-1,0, крахмал технический - 1-2, вода остальное. Сушку покрытия проводят при температуре 15-30° С в течение 20-40 мин. Использование смеси высокомолекулярных соединений (карбоксиметилцеллюлозы и сополимера этилена в винилацетатом с содержанием ацетатных гр упп 6-8 мас.%) в качестве полимерного связующего позволяет получить неоднородную на макромолекулярном уровне систему, "чувстви тельную" к факторам внешнего воздействия (солнечная радиация, влажность, температура), а изменение соотношения его компонентов дает возможность регулировать параметры, определяющие долговечность покрытия при эксплуатации. Применение смеси полимергомологов полиэтиленоксида при указанном соотношении компонентов в качестве модификатора способствует получению однородной (на макроуровне) пленки полимерного покрытия, т.к. указанный продукт, обладая хорошей термодинамической совместимостью с остальными ингредиентами композиционного состава, целенаправленно регулирует и структур у материала и его способность к разрушению под воздействием рассматриваемых факторов. Температурно-временные, параметры на стадии формирования покрытия создают оптимальные условия для распыления композиции и сушки покрытия, в результате чего в начальный период его эксплуатации отсутствуют вн утренние напряжения в системе и нарушения сплошности покрытия не наблюдается. Совместное использование технических углерода и крахмала в определенном соотношении позволяет регулировать процесс фото- и вододеструкции. Материалы, используемые в качестве исходных компонентов для получения полимерного покрытия представлены в табл.1. Пример 1. При подготовке композиционного материала использовали указанные ниже компоненты в соотношениях, мас.%: На первом этапе готовили водную дисперсию полимерного связующего. Для этого в емкость загружали расчетное количество карбоксиметилцеллюлозы, сополимера этилена с винилацетатом и воды. Производили постоянное перемешивание при температуре 15-25° С до получения однородного продукта, лишенного различного рода включений и агломератов (для интенсификации процесса совмещения компонентов допускается повышение температуры до 50° С в течение 30-48° мин). Затем загружали расчетное количество полиэтиленоксида марки ПЭО-1500, полиэтиленгликоля марки ПЭГ-115 и технического крахмала. Перемешивали до однородного состояния. После этого небольшими порциями вводили технический углерод и в течение 6-30 мин тщательно перемешивали. На втором этапе полученную композицию с помощью распылителя наносили на поверхность почвы и сушили в условиях конвективной сушки при температуре 10-30° С в течение 15-45° С. Параметры режимов формирования полимерного покрытия для примера 1 (вар.1-10) и всех последующих приведены в тал.2. Пример 2. При подготовке композиционного материала в состав включали те же компоненты, что и в примере 1, но в вариантах эксперимента отсутствовал один из ниже указанных: Соотношение компонентов приведены в табл.2. Сушку полимерного покрытия проводили при температуре 23 и 25° С в течение 30 мин. Пример 3. При подготовке композиционного материала использовали компоненты, аналогичные примеру 1, за исключением двух: Соотношения компонентов указаны в табл.2. Температурно-временные параметры сушки покрытия те же, что и в примере 2. Визуальную оценку способности полимерного покрытия на поверхности почвы к деструкции под действием солнечной радиации, температуры и влажности проводили в лабораторных условиях последующим показателям: исходное состояние покрытия, характер деструктивных процессов в начальный момент нарушения сплошности и однородность покрытия. При оценке влияния изучаемых факторов на стабильность структуры и свойства полимерного покрытия использовали лабораторную установку ультрафиолетового облучения на базе 2-х ламп марки ЛУФ-80. Характеристика излучения: длина волны ультрафиолетового потока 320-370 нм (ближняя ультрафиолетовая область), длина волны светового потока в видимой области 460-760 нм, соотношение между мощностью ультрафиолетового и видимого светового потоков 1:1. Температура воздуха на расстоянии 5 см от лампы составляла 40-45° С. Для учета влияния фактора воздухообмена в зоне полимерного покрытия на установке периодически (через 30-36 мин) включали вентилятор на 2-3 мин. При этом температура воздуха в зоне покрытия снижалась на 8-10° С. Через 5-8 мин после окончания работы вентилятора тепловой режим установки восстанавливался. При определении водостойкости полимерного покрытия поверхности почвы за основу брали общепринятую лабораторную методику. В замкнутое пространство (эксикатор) помещали определенное количество водного раствора серной кислоты соответствующей концентрации, при этом влажность воздуха над зеркалом раствора обеспечивалась в пределах 80-85%. Испытания проводились при температуре 2025°С. Контроль водостойкости осуществлялся по следующим параметрам: время до начала нарушения сплошности покрытия, доля поверхности, охватываемой видимыми деструктивными процессами в начальный период нарушения сплошности (%), время разрушения покрытия до степени деструкции 80-85% (суток). На одну экспериментальную точку проводили 2-3 параллельных опыта. Вариации исследуемых параметров эксперимента находились в пределах 25-30%. Данные сравнительных испытаний способа-прототипа и заявляемого (по вариантам) представлены в таблице 3. Они свидетельствуют, что достижение поставленной задачи возможно только при совместном использовании полимерного связующего, включающего 10-15 мас.% карбоксиметил-целлюлозы и 8-12 мас.% сополимера этилена с винилацетатом с содержанием ацетатных групп 6-8 мас.%, модификатора, состоящего из смеси полимергомологов полиэтиленоксида (4-8 мас.%) с молекулярной массой 1400-1600 и 3900-4100 в массовом соотношении 0,2-0,4:1, углерода технического (0,5-1,0) и крахмала технического (1-2 мас.%) и оптимальных параметров режима формирования полимерного покрытия на поверхности почвы (температура 15-30° С, время сушки - 20-40 мин). При этом время разрушения покрытий (при степени деструкции 80-85%) под воздействием фактора фотодестр укции регулируется от 60 до 100 суток (в способе-прототипе - 179 суток). При воздействии фактора вододеструкции этот показатель снижается со 150 суток по способу-прототипу до 48-95 в заявляемом.