CN101333774A - 用农作物秸秆制作农用全降解纸地膜方法 - Google Patents

Abstract

用农作物秸秆制作农用全降解纸地膜方法。植物全降解农用纸地膜，代替塑料地膜用于农田覆盖，不仅经济效益好，而且完全消除塑料地膜对土壤造成的严重污染。开发使用植物纤维作纸地膜具有良好的生物降解性。用农业秸秆纤维为原料，采用“浸渍氧化催解”法高科技新工艺技术，不用高温高压，不产生黑夜，无污染；不用强碱，使得秸秆纤维不受损伤降解，改变木质素性质，分离胶体灰份，提高纸张的物理性能，再加入必要的合理助剂，使秸秆纸地膜具备应用所必须的干湿强度，保温性和透光性，适宜风雨阴晴等各种气候的使用；产品具有良好的生物完全降解性能，无污染，其成本低市场竞争力极强。

Description

用农作物秸秆制作农用全降解纸地膜方法

技术领域：

全降解农用纸地膜，用于农田覆盖，代替塑料地膜，消除塑料地膜对土壤造成的严重污染。开发使用植物纤维作纸地膜具有良好的生物降解性。

背景技术：

农用聚乙烯地膜在农业生产中增效(20％左右)已被社会广泛重视和认可，成为需求量极大和不可缺少的生产资料。但由于塑料地膜使用后的碎片残留在土壤中不可分解，从而破坏了土壤结构。椐有关单位测试：麦田连续两年使用聚乙烯地膜，每亩残留约6公斤，小麦减产9％；连续使用5年，每亩地残留约20公斤，小麦减产20％，使原来被誉为“白色革命”的聚乙烯地膜变成了“白色灾害”。早在80年代初，世界上许多国家就积极的寻找聚乙烯地膜的替代品，以达到农业持续稳定增产的目的。

我国从1987年开始推广使用聚乙烯高分子农用地膜，到89年覆盖面积已达40万亩，年耗用地膜50万吨，对农作物增产起到了很大作用，特别是春冬蔬菜生产和人均耕地较少的高原山区，低温、少雨。使用农用地膜保温保墒保肥，增产效果更好；但长期使用，破坏土壤结构，严重影响农作物根系生长，土地被污染，产量下降，极大的制约农膜的推广应用。

国际上对农膜的研究开发经过多年的努力，仅在淀粉农膜上有突破性发展，因价格昂贵(价格是聚乙烯地膜的13倍)未能达到广泛应用的水平。在此情况下，一些国家和地区出于保护生态环境，保证农业增产，稳定经济等方面的考虑，经济发达国家在食品、医药、生物、化学制品等方面，对非塑料包装膜和地膜需求量很大。本产品价格低廉，在国际市场上具有极大的竞争优势。

我们成功的用除髓玉米秆皮和麦秆纤维制造了农用纸地膜，经测试其性能指标如下：

定量g.m2	裂断长干强km	湿裂断长km	耐破指数kpa.m2/g	紧度g/cm3	撕裂指数Mn.m2/g
						50	7.36	2.26	4.3	0.49	8.63

从测试数据说明，秸秆纤维纸地膜只要工艺合理，是可以具备实际应用所需的干、湿强度，适宜风雨阴晴等各种气候使用。植物秸秆纤维纸地膜具有良好的生物降解性，埋在土壤中2.5个月后，质量损失超过50％，纸张都成花洞，湿强度损失100％，手一捏就破，使用3.5个月后，可全部自行降解消失，不影响下茬农作物的耕种，不污染土壤。在纸地膜中加入了壳聚糖湿强剂，它具有很好的生物相溶性和生物活性，无毒，易于生物降解。

其成本估算，用除髓玉米秆皮或麦秸，价格低廉，加上添加剂，成本仅为2800-3000元/吨，聚乙烯地膜的成本价为5800元/吨。

发明内容：

1、地膜需要在风雨阴晴各种气候条件下露天使用，需要较高的干湿强度、透光性、保湿性等。主要以农业秸秆纤维(除髓玉米秆皮和麦秸或棉秆等)为原料，采用“浸渍氧化催解”法制成的浆，生产成定量为45-50克/m²的未漂浆纸张。“浸渍氧化催解”法制浆是不用高温高压蒸煮(温度在98-100℃)不产生黑夜，无污染。不用强碱(用无机和有机盐及有机溶剂配制而成的浸渍剂)，再用0.4-0.6mpa的氧压，制成浆的纤维不会受到破坏降解，木质素得到改性，胶体灰份得到分解。

2、在打浆过程中加入1.5％CMC，打浆时间30分钟，作为纤维的润胀剂，降低纤维的内应力，提高纤维的柔软性，使其物理性质得到改变，提高纤维的强度和紧度。

3、待打浆度达到53°SR时，加入1％的水溶剂PVA(聚乙烯醇)，它主要用途是制纤维和薄膜，属于合成纤维中最亲水的一种纤维物质。另一方面是缺乏可塑性，性质接近于天然纤维或合成纤维素纤维。利用其特性：A、亲水性，可以吸湿、透湿性及佳，是聚氯乙烯的15倍。B、保湿性优良，夜间地面放出的能量(红外线)的透过率只有聚氯乙烯2/3。C、透光性、散光性良好，太阳光容易通过。D、耐候性好可以长时间在室外使用。

4、在抄纸时，在纸张表面施加壳聚糖湿强剂，效果特好，使纸的强度增加40％左右。

壳聚糖是甲壳素脱去分子中的乙酰基转化而成的，甲壳素是由水产加工业的废弃物：虾、蟹壳制取得到的，壳聚糖的化学结构与纤维素十分相似，其差别在于每个葡萄糖单元的2-羟基被氨基(-NH₂)置换了，壳聚糖是目前自然界唯一发现的碱性多糖类天然高分子，它呈白色或灰色，带珍珠光泽，片或条状固体，不溶于水，易溶于大多数稀酸中，同时生成盐，所以壳聚糖有着非常特殊的性能和用途。

使用之前，配制成1％的壳聚糖醋酸溶液，完全溶解后即成明澈的玻璃状胶体，过滤后，用真空泵抽气，脱去气泡待用。

在抄浆时，在纸张表面施加1.5％的壳聚糖湿强剂，温度20℃，PH值7，通过以上的各种方法使纤维纸地膜同时也具有生物全降解性。

具体实施方式：

农作物秸秆的收购，在农村设立收购加工点，这项工作交给当地农民来做。加工、前处理等由加工点负责，企业和加工点签订每年需要多少加工好的原料的合同，厂区最多只储存15天的加工好的原料。

当原料到厂后，直接喂入制浆造纸生产线，其工艺流程见附图，附图是纸地膜的工艺流程图。

Claims (4)

1、纸地膜需要在风雨阴晴各种气候条件下露天使用。需要较高的干湿强度、透光性、保湿性等。为此，主要的农业秸秆纤维(除髓玉米秆皮和麦秸、棉秆等)为原料，采用“浸渍氧化催解”法制成的浆，生产定量为45-50克/m²的未漂浆纸张。“浸渍氧化催解”法制浆是不用高温高压蒸煮(温度在98——100℃)不产生黑夜，无污染。不用强碱(用无机和有机盐及有机溶剂配制而成的浸渍剂)，再用0.4-0.6mpa的氧压，制成浆的纤维不会受到破坏降解，木质素得到改性，胶体灰份得到分解。同时，使得纤维纸地膜具有很好的生物降解性。

2、权利要求1所述：纸地膜需要较高的干湿强度。其特征在于在打浆过程中加入1.5％CMC，打浆时间30分钟，作为纤维的润胀剂，降低纤维的内应力，提高纤维的柔软性，使其物理性质得到改变，提高纤维的强度和紧度。

3、权利要求1所述：纸地膜需要在风雨阴晴各种气候条件下露天使用。需要较高的干湿强度、透光性、保湿性等。其特性在于待打浆度达到53°SR时，加入1％的水溶剂PVA(聚乙烯醇)，它主要用途是制纤维和薄膜，属于合成纤维中最亲水的一种纤维物质。另一方面是缺乏可塑性，性质接近于天然纤维或合成纤维素纤维。利用其特性：A、亲水性，可以吸湿、透湿性及佳，是聚氯乙烯的15倍。B、保湿性优良，夜间地面放出的能量(红外线)的透过率只有聚氯乙烯2/3。C、透光性、散光性良好，太阳光容易通过。D、耐候性好可以长时间在室外使用。

4、权利要求1所述：农作物秸秆纤维纸地膜同时具备良好的生物降解性，其特征：在抄浆时，在纸张表面施加1.5％的壳聚糖湿强剂，温度20℃，PH值7。

使用之前，配制成1％的壳聚糖醋酸溶液，完全溶解后即成明澈的玻璃状胶体，过滤后，用真空泵抽气，脱去气泡待用。

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