CN105199743B

CN105199743B - 一种水土保持型可降解液态地膜及其制备和应用

Info

Publication number: CN105199743B
Application number: CN201410271401.0A
Authority: CN
Inventors: 尹光华; 周晓乐; 王维; 张成文; 宋国献; 邓首春; 孙仕军; 梁文举
Original assignee: Institute of Applied Ecology of CAS
Current assignee: Zhejiang Minxuan Agricultural Technology Co ltd
Priority date: 2014-06-17
Filing date: 2014-06-17
Publication date: 2018-09-28
Anticipated expiration: 2034-06-17
Also published as: CN105199743A

Abstract

本发明属于农林业应用领域，具体的说是一种水土保持型可降解液态地膜及其制备和应用。具体按重量百分比计，14％‑16％聚乙烯醇、2％‑4％硅溶胶、3％‑10％木钙、3％‑5％交联剂、1％‑2％消泡剂、1％‑3％可溶性淀粉、4％‑5％吐温(80)、1％‑3％甘油、1％‑2％黑色染料，余量为水。本发明地膜克服了市场上现有液态产品成膜性差、抗拉强度差、透湿性大、在土壤表面成膜后易于破损、喷施效果不明显等问题；本发明的液态地膜原液兑水充分搅拌后喷施于造林地土壤表面，其纳米材料可有效地填充大分子亲水基团与土壤颗粒上的活性位点结合，在土壤表面沾黏表层土壤颗粒，形成致密的黑色特殊土膜结构。

Description

一种水土保持型可降解液态地膜及其制备和应用

技术领域

本发明属于农林业应用领域，具体的说是一种水土保持型可降解液态地膜及其制备和应用。

背景技术

不同程度的土壤干旱对植树造林和坡地种草的影响不同，严重的土壤水分亏缺是限制半干旱区林草正常生长发育的重要因素。地表覆盖可以有效抑制土壤水分的蒸发，保持土壤墒情，有利于林草的生长发育。水土保持型液态地膜作为可降解新型覆盖物，不仅可以有效保持土壤水分、改良土壤结构、促进林草生长，同时具有应用操作简单、适应性强、无污染的优点，在丘陵地坡地、荒山绿化等方面也具有较好的效果。因此，可降解液态地膜的研制和应用具有重要理论意义和应用价值。

目前，关于液态地膜生产的专利较多，但都存在问题，如CN1357569A其功能成分为醋酸乙烯酯溶液、CN1935878A采用丙烯酸为主要成分，均属易燃品，对人体健康存在危害，难以大规模应用；CN101445731A、CN101007903由于主要成分为腐植酸或木素，成膜效果不好，且作用时间受外界因素制约。而市场上现有的部分产品，也存在着诸多问题，如现有粉剂膜产品和液态膜产品的成膜性差、抗拉强度差、透湿性大、在土壤表面易于破损，而且只适宜于平地和坡耕地的农作物上应用，而不适宜在荒山绿化、植树造林方面应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水土保持型可降解液态地膜及其制备和应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种水土保持型可降解液态地膜，按重量百分比计，9％-14％聚乙烯醇、2％-4％硅溶胶、3％-10％木钙、3％-5％交联剂、1％-2％消泡剂、1％-3％可溶性淀粉、4％-5％吐温(80)、1％-3％甘油、1％-2％黑色染料，余量为水。

适合高拉伸强度型的地膜，按重量百分比计，11％-14％聚乙烯醇、2％-3％硅溶胶、3％-8％木钙、3％-5％交联剂、1％-2％消泡剂、1％-3％可溶性淀粉、4％-5％吐温(80)、1％-3％甘油、1％-2％黑色染料，余量为水。

适合低透湿性型的地膜，按重量百分比计，9％-11％聚乙烯醇、2％-4％硅溶胶、9％-10％木钙、3％-5％交联剂、1％-2％消泡剂、1％-3％可溶性淀粉、4％-5％吐温(80)、1％-3％甘油、1％-2％黑色染料，余量为水。

适合复合型的地膜，按重量百分比计，12％-13％聚乙烯醇、2％-3％硅溶胶、7％-9％木钙、3％-5％交联剂、1％-2％消泡剂、1％-3％可溶性淀粉、4％-5％吐温(80)、1％-3％甘油、1％-2％黑色染料，余量为水。

所述硅溶胶为粒径≦30nm的纳米级水溶性二氧化硅中的一种或两种；

所述聚乙烯醇为醇解度为88％的聚乙烯醇和/或醇解度为99％聚乙烯醇；

所述交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺、聚丙烯酰胺、阳离子聚丙烯酰胺中的一种或几种；

所述消泡剂为硅油、聚醚类、高级醇、矿物油中的一种或几种；

其中，消泡剂的优选为硅油、GP型甘油聚醚、矿物油中的一种或几种；

所述黑色染料为中性黑BL、黑色TBRN液体中的一种或几种。

一种水土保持型可降解液态地膜的制备方法，按照上述比例，将聚乙烯醇和木钙混合，再加入硅溶胶以55-60r/min搅拌条件下50-65℃下恒温搅拌2-2.5h，混匀后降至室温得到混合溶解液；

而后向上述混合溶解液中再加入交联剂、消泡剂、可溶性淀粉、吐温(80)、甘油和黑色染料，升温至70-80℃，以90-120r/min搅拌0.5-1h，即可得到可降解液态地膜。

所述黑色染料为中性黑BL、黑色TBRN液体中的一种或几种。

一种水土保持型可降解液态地膜的应用，所述地膜用于荒山绿化或植树造林中。

具体，将所述液态地膜原液600-750kg/公顷，兑水3-5倍，搅拌稀释均匀后，用电动喷雾器均匀喷施于土壤表面，用于防风固沙，土壤保墒。

本发明具有以下有益效果及优点：

本发明所采用的主要原料聚乙烯醇分子主链为碳链，每一个重复单元上含有一个羟基，由于羟基键长短，极性强，容易形成氢键，可以与硅溶胶、木钙等水溶性分子部分交联，并显著提高拉伸强度和耐溶剂性其可以在水中快速有效溶解，同时，其是最安全的土壤改良剂；另一种主要原料硅溶胶，硅溶胶作为纳米级水溶性二氧化硅，可以很好地与聚乙烯醇融合，进行良好的界面粘接，并且不同粒径硅溶胶其拉伸强度、透湿性差异明显，进而在对土壤安全无害的基础上，有效提高可降解液膜抗拉强度和保水性；原料中的木钙不仅可促进可降解液态地膜的分解。

1.所得地膜解决了现有液态地膜成膜性差、抗拉强度差、透湿性大、在土壤表面易于破损，不适宜于荒山绿化、植树造林的问题，并具有增强土壤保墒能力，改良土壤结构，促进林草生长，对土壤环境无污染的功效。该结构膜能够有效抑制土壤水分蒸发、治理水土流失，提高林草成活率。并适宜在荒山绿化、植树造林中使用。

2.弥补了市场上现有液态产品的不足，本发明地膜①成膜性强；②水蒸气阻隔性好；③成膜产品性能稳定不易破损；④可根据对不同性能的要求来选择原料配方。

3.具有抑制土壤水分蒸发的功效：蒸发抑制率达到90％以上。本发明地膜兑水充分搅拌后喷施于土壤表面，其纳米材料可以有效的填充大分子亲水基团与土壤颗粒上的活性位点结合空隙，在土壤表面形成致密的黑色特殊的土膜结构，可抑制土壤水分蒸发、减缓水土流失。

4.改良土壤功效：本发明地膜采用安全无害的原料进行生产，在降解过程中可有效促进土壤水稳性团聚体的形成，水稳性团聚体数量提高，土壤容重降低。

5.提高农药利用效率：本发明地膜原料中的木钙不仅可促进可降解液态地膜的分解，更是农药可湿性粉剂加工重要的原料，增加作物根系对农药的有效利用，在作物抗病虫害过程中使得农药效果更加明显，进而促进农药利用效率的提高。

6.本发明的液态地膜原液兑水充分搅拌后喷施于造林地土壤表面，其纳米材料可有效地填充大分子亲水基团与土壤颗粒上的活性位点结合，在土壤表面沾黏表层土壤颗粒，形成致密的黑色特殊土膜结构，该结构膜能够有效抑制土壤水分蒸发、治理水土流失，提高林草成活率。该产品具有降解周期较长、地温提高明显，能够有效改良土壤结构、降解后对土壤环境无污染，应用后能够提高林草的成活率，促进林草的生长发育。在实际应用中可根据对不同要求来选择原料配方。产品的应用前景广阔。

，该结构膜能够有效抑制土壤水分蒸发、治理水土流失，提高林草成活率。

具体实施方式

本发明列举的实例旨在进一步地阐明多功能可降解液态地膜的制备方法及应用方向，而不对本发明的范围构成任何限制。

实施例1

高拉伸强度型地膜的制备：

(1)聚乙烯醇、木钙、硅溶胶混合水溶液配制：在反应釜中加入300g水，依次计量加入0.075kg聚乙烯醇、0.025kg木钙、50ml硅溶胶(30nm)，置60r/min 60℃恒温搅拌2h，降至室温得到混合溶解液。

(2)液态地膜的制备：在上述混合溶解液中计量加入0.015kg聚丙烯酰胺、0.005kg可溶性淀粉、4.7ml吐温(80)、15.4ml甘油、0.005kg中性黑BL，升温至80℃，以110r/min搅拌0.5h，即可得到高拉伸强度型可降解液态地膜。其中，拉伸强度测试数据参见表1。

表1拉伸强度测试结果

注：数据测试依据GB13022—91，制作哑铃形试样。试样宽度15mm，原始标距50mm，试验速度500mm/min，每次做5个平行试样，取平均值，MPa。

实施例2

低透湿性型地膜的制备：

(1)聚乙烯醇、木钙、硅溶胶混合水溶液配制：在反应釜中加入300g水，依次计量加入0.063kg聚乙烯醇、0.027kg木钙、33ml硅溶胶(20nm)，置60r/min 60℃恒温搅拌2h，降至室温得到混合溶解液。

(2)液态地膜的制备：在上述混合溶解液中计量加入0.015kg聚丙烯酰胺、0.005kg可溶性淀粉、4.7ml吐温(80)、15.7ml甘油、0.005kg黑色TBRN，升温至80℃，以110r/min搅拌0.75h，即可得到可降解液态地膜。

将上述所得地膜进行水蒸气透过系数的测定(根据GB1037—88，采用拟杯子法。在称量瓶中放入5g无水氯化钙，将液态地膜用石蜡密封于锥形瓶口并称取锥形瓶质量，再将其置于温度23℃、相对湿度65％恒温恒湿箱中，每24h称量1次，每组做3个平行样，取平均值)，水蒸气透过系数为0.087g/m²·d。

实施例3

复合型液态地膜的制备：

(1)聚乙烯醇、木钙、硅溶胶混合水溶液配制：在反应釜中加入300g水，依次计量加入0.050kg聚乙烯醇、0.048kg木钙、50ml硅溶胶(15nm)，置55r/min 60℃恒温搅拌2h，降至室温得到混合溶解液。

(2)液态地膜的制备：在上述混合溶解液中计量加入0.015kg聚丙烯酰胺、0.005kg可溶性淀粉、4.7ml吐温(80)、15.7ml甘油、0.005kg中性黑BL、黑色TBRN混合液，升温至80℃，以120r/min搅拌1h，即可得到可降解液态地膜。

将上述所得地膜根据GB1037—88，采用拟杯子法进行水蒸气透过系数测定，得到平均结果为0.163g/m²·d。进行拉伸强度测试数据参见表2。

表2拉伸强度测试结果

注：数据测试依据GB13022—91，制作哑铃形试样。试样宽度15mm，原始标距50mm，试验速度500mm/min，每次做4个平行试样，取平均值，MPa。

Claims

1.一种水土保持型可降解液态地膜，其特征在于：按重量百分比计，9％-14％聚乙烯醇、2％-4％硅溶胶、3％-10％木钙、3％-5％交联剂、1％-2％消泡剂、1％-3％可溶性淀粉、4％-5％吐温80、1％-3％甘油、1％-2％黑色染料，余量为水；

所述黑色染料为中性黑BL、黑色TBRN液体中的一种或几种。

2.按权利要求1所述的水土保持型可降解液态地膜，其特征在于：按重量百分比计，11％-14％聚乙烯醇、2％-3％硅溶胶、3％-8％木钙、3％-5％交联剂、1％-2％消泡剂、1％-3％可溶性淀粉、4％-5％吐温80、1％-3％甘油、1％-2％黑色染料，余量为水。

3.按权利要求1所述的水土保持型可降解液态地膜，其特征在于：按重量百分比计，9％-11％聚乙烯醇、2％-4％硅溶胶、9％-10％木钙、3％-5％交联剂、1％-2％消泡剂、1％-3％可溶性淀粉、4％-5％吐温80、1％-3％甘油、1％-2％黑色染料，余量为水。

4.按权利要求1所述的水土保持型可降解液态地膜，其特征在于：按重量百分比计，12％-13％聚乙烯醇、2％-3％硅溶胶、7％-9％木钙、3％-5％交联剂、1％-2％消泡剂、1％-3％可溶性淀粉、4％-5％吐温80、1％-3％甘油、1％-2％黑色染料，余量为水。

5.一种权利要求1所述的水土保持型可降解液态地膜的制备方法，其特征在于：按照上述比例，将聚乙烯醇和木钙混合，再加入硅溶胶以55-60r/min搅拌条件下50-65℃下恒温搅拌2-2.5h，混匀后降至室温得到混合溶解液；

而后向上述混合溶解液中再加入交联剂、消泡剂、可溶性淀粉、吐温80、甘油和黑色染料，升温至70-80℃，以90-120r/min搅拌0.5-1h，即可得到可降解液态地膜；

所述黑色染料为中性黑BL、黑色TBRN液体中的一种或几种。

6.一种权利要求1所述的水土保持型可降解液态地膜的应用，其特征在于：所述地膜用于荒山绿化或植树造林中。

7.按权利要求6所述的水土保持型可降解液态地膜的应用，其特征在于：将所述液态地膜原液600-750kg/公顷，兑水3-5倍，搅拌稀释均匀后，用电动喷雾器均匀喷施于土壤表面，用于防风固沙，土壤保墒。