一种可降解地膜及其制备方法
阅读说明：本技术 一种可降解地膜及其制备方法 (Degradable mulching film and preparation method thereof ) 是由 周伟祥 王希洋 于 2020-12-15 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种可降解地膜及其制备方法,由以下重量份数的原料制备而成：甘蔗残渣25-35份、土豆残渣15-25份、玉米秸秆15-25份、化学纤维10-15份、柠檬酸酯类增塑剂15-25份、防水剂3-8份、高分子聚合物粘合剂5-10份。本发明可降解地膜及其制备方法,选用甘蔗残渣、土豆残渣、玉米秸秆为原料可以有效利用植物残渣制备出具有较好的可降解性、胶质含量高、聚合能力强、延展性较好且具备相当的使用稳定性。根据本发明方法制得的地膜将植物废弃物进行了再利用,价格低廉,解决了环境污染和资源浪费的问题。(The invention provides a degradable mulching film and a preparation method thereof, wherein the degradable mulching film is prepared from the following raw materials in parts by weight: 25-35 parts of sugarcane residues, 15-25 parts of potato residues, 15-25 parts of corn straws, 10-15 parts of chemical fibers, 15-25 parts of citric acid ester plasticizers, 3-8 parts of waterproofing agents and 5-10 parts of high polymer adhesives. According to the degradable mulching film and the preparation method thereof, the sugarcane residues, the potato residues and the corn straws are selected as raw materials, so that the degradable mulching film has the advantages of good degradability, high colloid content, strong polymerization capability, good ductility and considerable use stability and can be prepared by effectively utilizing the plant residues. The mulching film prepared by the method recycles plant wastes, has low price, and solves the problems of environmental pollution and resource waste.)
技术领域
本发明涉及于生物材料领域，具体涉及一种可降解地膜及其制备方法。
背景技术
地膜用于地面覆盖，以提高土壤温度，保持土壤水分，维持土壤结构，防止害虫侵袭作物和某些微生物引起的病害等，具有促进植物生长的功能。目前使用的农膜以化纤作原料，其主要成分是聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯，可在田间残留几十年不降解，连年使用导致碎膜逐年累积于土壤耕层，造成土壤板结、通透性变差、根系生长受阻，后茬作物减产。
植物纤维地膜目前在生产上应用较多。它是以植物纤维为原料，经过适当加工处理制成的地膜，因其材料来源广泛，并具有良好的生物可降解性、环保性和培肥土壤的特性，所以植物纤维地膜成为将来地膜发展的趋势。这已成为国内外业界的共识。目前生产上应用的植物纤维中的草浆地膜主要是将麦秆、牧草、稻草等秸秆或植物残体，使用碎浆机磨成草浆，加入添加剂后制成地膜使用，其保水性较好，材料来源广泛，使用成本较低，使用过程中不受地形限制，但是草浆地膜存在胶质含量低、聚合能力差、延展性较差等问题。
因此，研制一种胶质含量高、聚合能力强、延展性较好的可降解地膜及其制备方法是非常必要的。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出本发明提供一种可降解地膜及其制备方法，选用甘蔗残渣、土豆残渣、玉米秸秆为原料可以有效利用植物残渣制备出胶质含量高、聚合能力强、延展性较好的可降解地膜。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种可降解地膜，由以下重量份数的原料制备而成：甘蔗残渣25-35份、土豆残渣15-25份、玉米秸秆15-25份、化学纤维10-15份、柠檬酸酯类增塑剂15-25份、防水剂3-8份、高分子聚合物粘合剂5-10份。所述土豆残渣为土豆皮和剩余的土豆块等废料，所述甘蔗残渣为甘蔗皮和剩余的甘蔗残块等废料。
优选地，由以下重量份数的原料制备而成：甘蔗残渣30份、土豆残渣20份、玉米秸秆20份、化学纤维12份、柠檬酸酯类增塑剂19份、防水剂6份、高分子聚合物粘合剂7份。
优选地，所述化学纤维为硝酸脂纤维和人造蛋白纤维，所述硝酸脂纤维和所述人造蛋白纤维按重量份数比1:1。
优选地，还包括滑石粉和硅灰石粉5-10份，所述滑石粉和所述硅灰石粉按重量份数比1:1。
优选地，还包括滑石粉和硅灰石粉8份，所述滑石粉和所述硅灰石粉按重量份数比1:1。
优选地，所述防水剂为丙烯酸酯乳液或硅溶胶。
优选地，所述高分子聚合物粘合剂为聚乙二醇和聚羟基脂肪酸酯，所述聚乙二醇和所述聚羟基脂肪酸酯按重量份数比1:2。
一种可降解地膜的制备方法，步骤如下：
(1)按重量份数称取甘蔗残渣、土豆残渣、玉米秸秆在80-100℃进行烘干至含水率3-5％，再将烘干脱水后的甘蔗残渣、土豆残渣和玉米秸秆的混合原料放入颗粒机中进行搅拌，搅拌速度为80-100r/min，搅拌时间30-50min，形成混合颗粒备用；
(2)再将步骤(1)制备的混合颗粒放入粉碎机中进行粉碎至粒径15-20mm，再取出放入反应器中，先加入高分子聚合物粘合剂搅拌反应20-30min后，再加入柠檬酸酯类增塑剂和化学纤维继续搅拌反应20-30min，反应器搅拌温度100-180℃，搅拌转速为100-150r/min，制得成膜混合浆液；
(3)将成膜混合物浆液制成地膜；
(4)采用防水剂对所述地膜进行喷涂法防水处理。
优选地，所述步骤(2)中与柠檬酸酯类增塑剂和化学纤维同时加入的还有滑石粉和硅灰石粉。
优选地，所述步骤(3)中采用成膜工艺将成膜混合物浆液制成地膜；所述成膜工艺包括吹塑成型或者是采用膜支撑材料作为骨架成膜。
本发明具有以下有益效果：
本发明制备的可降解地膜采用甘蔗残渣、土豆残渣和玉米秸秆为主要原料进行制备，制备出的可降解地膜具有较好的可降解性、胶质含量高、聚合能力强、延展性较好且具备相当的使用稳定性。根据本发明方法制得的地膜将植物废弃物进行了再利用，价格低廉，解决了环境污染和资源浪费的问题。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现结合具体实施例对本发明的技术方案进行以下详细说明，应理解这些实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
一种可降解地膜，由以下重量份数的原料制备而成：甘蔗残渣30份、土豆残渣20份、玉米秸秆20份、硝酸脂纤维6份、人造蛋白纤维6份、柠檬酸酯类增塑剂19份、防水剂丙烯酸酯乳液6份、高分子聚合物粘合剂7份、滑石粉4份和、硅灰石粉4份，所述高分子聚合物粘合剂为聚乙二醇和聚羟基脂肪酸酯，所述聚乙二醇和所述聚羟基脂肪酸酯按重量份数比1:2。所述土豆残渣为土豆皮和剩余的土豆块等废料，所述甘蔗残渣为甘蔗皮和剩余的甘蔗残块等废料。
一种可降解地膜的制备方法，步骤如下：
(1)按重量份数称取甘蔗残渣、土豆残渣、玉米秸秆在90℃进行烘干至含水率3-5％，再将烘干脱水后的甘蔗残渣、土豆残渣和玉米秸秆的混合原料放入颗粒机中进行搅拌，搅拌速度为90r/min，搅拌时间40min，形成混合颗粒备用；
(2)再将步骤(1)制备的混合颗粒放入粉碎机中进行粉碎至粒径18mm，再取出放入反应器中，先加入高分子聚合物粘合剂搅拌反应25min后，再加入柠檬酸酯类增塑剂、滑石粉、硅灰石粉、硝酸脂纤维和人造蛋白纤维继续搅拌反应25min，反应器搅拌温度150℃，搅拌转速为120/min，制得成膜混合浆液；
(3)采用吹塑成型将成膜混合物浆液制成地膜；
(4)采用防水剂对所述地膜进行喷涂法防水处理。
实施例2
一种可降解地膜，由以下重量份数的原料制备而成：甘蔗残渣25份、土豆残渣25份、玉米秸秆15份、硝酸脂纤维7.5份、人造蛋白纤维7.5份、柠檬酸酯类增塑剂15份、防水剂硅溶胶8份、高分子聚合物粘合剂5份、滑石粉5份、硅灰石粉5份。所述高分子聚合物粘合剂为聚乙二醇和聚羟基脂肪酸酯，所述聚乙二醇和所述聚羟基脂肪酸酯按重量份数比1:2。所述土豆残渣为土豆皮和剩余的土豆块等废料，所述甘蔗残渣为甘蔗皮和剩余的甘蔗残块等废料。
一种可降解地膜的制备方法，步骤如下：
(1)按重量份数称取甘蔗残渣、土豆残渣、玉米秸秆在80℃进行烘干至含水率3-5％，再将烘干脱水后的甘蔗残渣、土豆残渣和玉米秸秆的混合原料放入颗粒机中进行搅拌，搅拌速度为100r/min，搅拌时间30min，形成混合颗粒备用；
(2)再将步骤(1)制备的混合颗粒放入粉碎机中进行粉碎至粒径150mm，再取出放入反应器中，先加入高分子聚合物粘合剂搅拌反应30min后，再加入柠檬酸酯类增塑剂、滑石粉、硅灰石粉、硝酸脂纤维和人造蛋白纤维继续搅拌反应20min，反应器搅拌温度180℃，搅拌转速为100r/min，制得成膜混合浆液；
(3)采用膜支撑材料作为骨架成膜将成膜混合物浆液制成地膜；
(4)采用防水剂对所述地膜进行喷涂法防水处理。
实施例3
一种可降解地膜，由以下重量份数的原料制备而成：甘蔗残渣35份、土豆残渣15份、玉米秸秆25份、硝酸脂纤维5份、人造蛋白纤维5份、柠檬酸酯类增塑剂25份、防水剂丙烯酸酯乳液3份、高分子聚合物粘合剂10份、滑石粉2.5份、硅灰石粉2.5份，所述高分子聚合物粘合剂为聚乙二醇和聚羟基脂肪酸酯，所述聚乙二醇和所述聚羟基脂肪酸酯按重量份数比1:2。所述土豆残渣为土豆皮和剩余的土豆块等废料，所述甘蔗残渣为甘蔗皮和剩余的甘蔗残块等废料。
一种可降解地膜的制备方法，步骤如下：
(1)按重量份数称取甘蔗残渣、土豆残渣、玉米秸秆在100℃进行烘干至含水率3-5％，再将烘干脱水后的甘蔗残渣、土豆残渣和玉米秸秆的混合原料放入颗粒机中进行搅拌，搅拌速度为80r/min，搅拌时间50min，形成混合颗粒备用；
(2)再将步骤(1)制备的混合颗粒放入粉碎机中进行粉碎至粒径20mm，再取出放入反应器中，先加入高分子聚合物粘合剂搅拌反应20min后，再加入柠檬酸酯类增塑剂、滑石粉、硅灰石粉、硝酸脂纤维和人造蛋白纤维继续搅拌反应30min，反应器搅拌温度100℃，搅拌转速为150r/min，制得成膜混合浆液；
(3)采用吹塑成型将成膜混合物浆液制成地膜；
(4)采用防水剂对所述地膜进行喷涂法防水处理。
实施例4
一种可降解地膜，由以下重量份数的原料制备而成：甘蔗残渣32份、土豆残渣24份、玉米秸秆16份、硝酸脂纤维6份、人造蛋白纤维6份、柠檬酸酯类增塑剂23份、防水剂硅溶胶7份、高分子聚合物粘合剂9份、滑石粉3份、硅灰石粉3份。所述高分子聚合物粘合剂为聚乙二醇和聚羟基脂肪酸酯，所述聚乙二醇和所述聚羟基脂肪酸酯按重量份数比1:2。所述土豆残渣为土豆皮和剩余的土豆块等废料，所述甘蔗残渣为甘蔗皮和剩余的甘蔗残块等废料。
一种可降解地膜的制备方法，步骤如下：
(1)按重量份数称取甘蔗残渣、土豆残渣、玉米秸秆在90℃进行烘干至含水率3-5％，再将烘干脱水后的甘蔗残渣、土豆残渣和玉米秸秆的混合原料放入颗粒机中进行搅拌，搅拌速度为90r/min，搅拌时间40min，形成混合颗粒备用；
(2)再将步骤(1)制备的混合颗粒放入粉碎机中进行粉碎至粒径17mm，再取出放入反应器中，先加入高分子聚合物粘合剂搅拌反应23min后，再加入柠檬酸酯类增塑剂、滑石粉、硅灰石粉、硝酸脂纤维和人造蛋白纤维继续搅拌反应28min，反应器搅拌温度160℃，搅拌转速为135r/min，制得成膜混合浆液；
(3)采用膜支撑材料作为骨架成膜将成膜混合物浆液制成地膜；
(4)采用防水剂对所述地膜进行喷涂法防水处理。
实施例5
一种可降解地膜，由以下重量份数的原料制备而成：甘蔗残渣32份、土豆残渣24份、玉米秸秆16份、硝酸脂纤维6份、人造蛋白纤维6份、柠檬酸酯类增塑剂23份、防水剂硅溶胶7份、高分子聚合物粘合剂9份。所述高分子聚合物粘合剂为聚乙二醇和聚羟基脂肪酸酯，所述聚乙二醇和所述聚羟基脂肪酸酯按重量份数比1:2。所述土豆残渣为土豆皮和剩余的土豆块等废料，所述甘蔗残渣为甘蔗皮和剩余的甘蔗残块等废料。
一种可降解地膜的制备方法，步骤如下：
(1)按重量份数称取甘蔗残渣、土豆残渣、玉米秸秆在90℃进行烘干至含水率3-5％，再将烘干脱水后的甘蔗残渣、土豆残渣和玉米秸秆的混合原料放入颗粒机中进行搅拌，搅拌速度为90r/min，搅拌时间40min，形成混合颗粒备用；
(2)再将步骤(1)制备的混合颗粒放入粉碎机中进行粉碎至粒径17mm，再取出放入反应器中，先加入高分子聚合物粘合剂搅拌反应23min后，再加入柠檬酸酯类增塑剂、硝酸脂纤维和人造蛋白纤维继续搅拌反应28min，反应器搅拌温度160℃，搅拌转速为135r/min，制得成膜混合浆液；
(3)采用膜支撑材料作为骨架成膜将成膜混合物浆液制成地膜；
(4)采用防水剂对所述地膜进行喷涂法防水处理。
对比例1
采用实施例1的原料配比和制备方法，唯一不同的是，没有土豆残渣和玉米秸秆，甘蔗残渣由原来的30份增加到70份。
对比例2
采用实施例1的原料配比和制备方法，唯一不同的是，没有甘蔗残渣和玉米秸秆，土豆残渣由原来的20份增加到70份。
对比例3
采用实施例1的原料配比和制备方法，唯一不同的是，没有土豆残渣和甘蔗残渣，玉米秸秆由原来的20份增加到70份。
一、性能检测
根据本发明可降解地膜及其制备方法制得的成品按照以下方法进行测试性能，结果如表1所示：采用螺旋测微计测量地膜厚度。对所制得的地膜进行膜覆盖试验，并在每个小区10cm土层处埋设热敏电阻地温计1根，测定土壤温度，以评价地膜的保温性能；对所制得的地膜进行土埋试验，并采用减重法测量地膜降解前后重量，计算其损失率，以评价地膜的可降解性。抗拉强度：采用电子拉力测试机，试验样品宽度为15mm，长度120mm。拉伸强度公式：σ＝F/b，其中σ为拉伸强度，F为拉力值，b为截面面积。生物降解性：采集将风干林灌草甸土、森林土壤两种土壤样品过0.154mm分样筛，然后称取40克放入棕色瓶中。把土壤与可降解地膜样品放入培养瓶内，同时放入CO2吸收剂(KOH)，然后将培养瓶密封置于20℃恒温箱内进行培养。样品中的有机物经过生物降解作用产生的二氧化碳气体被KOH吸收，然后用0.1mol/L的稀盐酸进行滴定，进而得到十个周的CO2的总释放量，用产生的CO2的量来评价可降解地膜的降解性。
表1
通过上述实施例和对比例可以看出，根据本发明方法制得的地膜对土壤具有较好的可降解性，且具备相当的使用稳定性。根据本发明方法制得的地膜将植物废弃物进行了再利用，价格低廉，解决了环境污染和资源浪费的问题。
以上实施例对本发明的产品及方法进行了详细介绍，本文中应用了具体例对本发明的主要步骤及实施方式进行了阐述，上述实施例只是帮助理解本发明的方法及核心原理。对于本领域的技术人员，依据本发明的核心原理，在具体实施中会对各条件和参数根据需要而变动，综上所述，本说明书不应理解为对本发明的限制。
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