CN103669102A

CN103669102A - 自然降解纸基棉质地膜及其制备工艺

Info

Publication number: CN103669102A
Application number: CN201210355102.6A
Authority: CN
Inventors: 罗军; 张燕杰; 葛明桥
Original assignee: Jiangnan University
Current assignee: Jiangnan University
Priority date: 2012-09-24
Filing date: 2012-09-24
Publication date: 2014-03-26

Abstract

本发明的自然降解纸基棉质地膜及其制备工艺属于地膜领域。称取一定量的经人工除杂后的棉短绒和废旧的棉衣物，采用蒸漂一体的制浆方式，经蒸煮、打浆、稀释后，加入适量分散剂、柔软剂、湿增强剂等，制得纤维均匀分布的悬浮液，将此液倒入抄纸器平纹铜网上，滤除水分制得湿纤维网，经油压机压缩掉其中的水分和空气，放入烘干器中2min，细心剥取即制得纸基棉质地膜小样半成品。将制得纸基棉质地膜小样半成品室温下静置24h，然后在液体石蜡的浸渍槽中充分浸渍，最后将其浸渍在4％的PVA施胶液中，采用二浸二轧工艺进行轧液整理，将整理后的样品置于一定温度的烘箱内预烘一定时间，使其充分黏合室温下晾干即得到棉质地膜。

Description

自然降解纸基棉质地膜及其制备工艺

技术领域

本发明的自然降解纸基棉质地膜及其制备工艺涉及一种地膜制品

背景技术

地膜覆盖可保温、缩短农作物的成熟期，使种植地域扩大和季节延长，达到增产增收的目的。然而，我国农业上使用的地膜多为石油化工产品如聚氯乙烯产品，分子结构非常稳定，很难被自然界的光、热和微生物分解。而且塑料地膜碎片残存在土壤里，破坏土壤结构，造成土壤板结，通透性能差，地力下降，影响作物生长发育和产量。随着现代社会农业科学技术的发展，塑料薄膜的使用逐渐深入到农业生产的各个领域。曾推动农业生产发展“白色革命”由于其不易降解的特点给各国的生态环境造成了极大地“白色污染”。基于此，各国都在努力研究一种可降解的薄膜来替代传统的塑料薄膜，日本是较早研究可降解农膜国家之一。日本研制出不同用途的纸基地膜，如纤维网型纸地膜，它是以植物纤维为主要原料，使用后用翻耕机将其简单埋人土壤，土壤中的细菌就能将其分解。我国有很多机构利用天然废弃植物纤维如麻、棉、甘蔗渣等研制纸地膜。如华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室研究了用甘蔗渣为主要原料，配以少量棉粕浆渣，经碱浸渍、黄酸化、溶解、熟化等工艺制得黏胶，再把适量黏胶与淀粉(已糊化)制成膜，该薄膜在土壤中能完全降解。

据统计，我国每年塑料地膜使用量超过70万吨，并以5％以上的年均速度增长，残膜危害性日益显现。我国是一个纺织大国，每年有废弃棉短绒、废旧棉衣物大量出现，如果能利用这些废弃纤维制备可降解农膜，则可有效利用资源，并可以缓解“白色污染”给环境带来的危害。

发明内容

本发明是提出利用废弃棉短绒、废旧棉衣物等棉纤维制造一种可用于农业生产的纸基棉质地膜的制备工艺。

制备工艺：采用蒸漂一体的制浆方式，用碱蒸煮棉浆料。氢氧化钠是蒸煮液的主要成分，实验中取用碱量为6％，双氧水用量为8％，十二烷基磺酸钠用量2.0％，双氰胺用量0.2％，乙二胺四乙酸(EDTA)用量0.1％，蒽醌用量0.05％等，液比为1∶5。液比为1∶5。蒸煮过程中第一次升温时间50分钟，尽量保持匀速升温，温度达到105℃～110℃时保温95分钟。第二次升温时间5分钟，温度达到118±2℃时，保温20分钟，结束后立即放汽。将蒸煮过的棉纤维冲洗，洗去浮色，将一定的棉纤维放入打浆机进行打浆，打浆度控制在40⁰SR，将打好的棉浆烘干以定棉质地膜的克重，再称量一定克重的棉纤维放入纤维解离器中进行稀释解离制得纤维浆的悬浮液，将此液倒入抄纸器中，滤除水分得到湿纤维网，经油压机挤压出其中的水分和空气，放入烘干机中2min烘干，细心剥取即可得到纸基棉质地膜小样半成品。最后将其浸渍在4％的PVA施胶液中，采用二浸二轧工艺进行轧液整理，将整理后的样品置于一定温度的烘箱内，预烘一定时间，使胶液充分黏合在棉质地膜小样表面，然后在室温下晾干即得到棉质地膜。环境温度控制在20℃左右，相对湿度在30％～60％。

经测试对比了普通PE地膜和可降解棉质地膜的性能。可以看出：可降解棉质地膜的厚度比普通PE地膜大10倍，面密度比PE地膜大0.8倍；可降解地膜干、湿态下的强力(因为是圆形成网，没有纵横向对比)比PE地膜的强力分别高出1.8和0.74倍；但是可降解地膜的断裂伸长率远不及PE地膜，干态下只有PE地膜的2.3％，湿态下为PE地膜的3.3％；棉质地膜的撕裂度和普通PE地膜的撕裂度基本相同，耐破度也相差不大。可见，可降解棉质地膜部分性能指标达到或超过农用塑料地膜。

本发明的优点在于：

(1)利用废弃的棉短绒和废旧棉衣物制造可自然降解农用薄膜，充分利用资源，变废为宝，同时又可有效的减少“白色污染”。

(2)本工艺是利用湿法造纸的方法制备纸基棉质地膜，用PVA作为粘合剂，制作方法简单、易行。

(3)可降解棉质地膜部分性能指标达到或超过农用塑料地膜，完全可满足辣椒、棉花、玉米等农作物的栽培育苗。

具体实施方式

采用蒸漂一体的制浆方式，用碱蒸煮棉浆料。氢氧化钠是蒸煮液的主要成分，实验中取用碱量为6％，双氧水用量为8％，十二烷基磺酸钠用量2.0％，双氰胺用量0.2％，乙二胺四乙酸(EDTA)用量0.1％，蒽醌用量0.05％等，液比为1∶5。液比为1∶5。蒸煮过程中第一次升温时间50分钟，尽量保持匀速升温，温度达到105℃～110℃时保温95分钟。第二次升温时间5分钟，温度达到118±2℃时，保温20分钟，结束后立即放汽。将蒸煮过的棉纤维冲洗，洗去浮色，将一定的棉纤维放入打浆机进行打浆，打浆度控制在40⁰SR，将打好的棉浆烘干以定棉质地膜的克重，再称量一定克重的棉纤维放入纤维解离器中进行稀释解离制得纤维浆的悬浮液，将此液倒入抄纸器中，滤除水分得到湿纤维网，经油压机挤压出其中的水分和空气，放入烘干机中2min烘干，细心剥取即可得到纸基棉质地膜小样半成品。最后将其浸渍在4％的PVA施胶液中，采用二浸二轧工艺进行轧液整理，将整理后的样品置于一定温度的烘箱内，预烘一定时间，使胶液充分黏合在棉质地膜小样表面，然后在室温下晾干即得到克重在30±5g/m2棉质地膜。

Claims

1.本研究采用蒸漂一体的制浆方式，用碱蒸煮棉浆料。氢氧化钠是蒸煮液的主要成分，双氧水为漂白剂，根据棉短绒和废旧的棉衣物含有的物质及稳定蒸煮和漂白效果，加速蒸漂速度，为使成浆稳定、高效、高质、高量等，需在溶液中添加一些助剂。实验中用碱量为6％，双氧水用量为8％，十二烷基磺酸钠用量2.0％，双氰胺用量0.2％，乙二胺四乙酸(EDTA)用量0.1％，蒽醌用量0.05％等，液比为1∶5。液比为1∶5。蒸煮过程中第一次升温时间50分钟，尽量保持匀速升温，温度达到105℃～110℃时保温95分钟。第二次升温时间5分钟，温度达到118±2℃时，保温20分钟，结束后立即放汽。将蒸煮过的棉纤维冲洗，洗去浮色，将一定的棉纤维放入打浆机进行打浆，打浆度控制在40⁰SR，将打好的棉浆烘干以定棉质地膜的克重，再称量一定克重的棉纤维放入纤维解离器中进行稀释解离制得纤维浆的悬浮液，将此液倒入抄纸器中，滤除水分得到湿纤维网，经油压机挤压出其中的水分和空气，放入烘干机中2min烘干，细心剥取即可得到纸基棉质地膜小样半成品。最后将其浸渍在4％的PVA施胶液中，采用二浸二轧工艺进行轧液整理，将整理后的样品置于一定温度的烘箱内，预烘一定时间，使胶液充分黏合在棉质地膜小样表面，然后在室温下晾干即得到棉质地膜。环境温度控制在20℃左右，相对湿度在30％～60％。