CN106508523A - 一种玉米田可降解功能地膜 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种玉米田可降解功能地膜的制备方法,属于农用地膜技术领域。本发明以玉米秸秆为原料,经蒸汽爆破,溶解除杂后制得玉米秸秆纤维,再通过环氧氯丙烷破坏淀粉分子内和分子间的氢键,通过环氧氯丙烷接枝交联,增强淀粉的可塑性和柔韧性,降低脆性,使淀粉易于加工成型,制得改性淀粉,最后将玉米秸秆纤维,改性淀粉等混合交联,刮制成膜,再配置氮磷钾肥,与杀虫剂,除草剂的混合液,并喷涂在薄膜上,并经热压机封塑,制得玉米田可降解功能地膜。地膜易降解,能通过吸收空气中的水分并储存在封塑成型的格包中,在高温时段又蒸腾成水汽并溶解部分肥料,进入土壤,并在降解过程中将肥料缓释入土壤,改善土壤质量,提高玉米产量。
Description
技术领域
本发明涉及一种玉米田可降解功能地膜的制备方法,属于农用地膜技术领域。
背景技术
地膜即地面覆盖薄膜,覆盖于地面,可以提高土壤温度,保持土壤水分,提高肥效,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,促进植物生长的功能。自1979年对地膜进行小面积试验开始,现今已有30多年历史了。目前,地膜已在全国31个省市自治区普及和应用,用于粮、棉、油、菜、瓜果、烟、糖、药、麻、茶、林等40多种农作物上,深受广大农民的欢迎。
淀粉基地膜具有原料来源广泛、可降解、不污染环境、防虫抗病等优点,受到越来越多的关注。英国、美国、加拿大、荷兰在淀粉基可降解地膜的研究方面占有优势,国内有关淀粉基可降解地膜的研发报道也不少,但由于淀粉的相容性低、加工困难、产品的力学性能和耐水性能差等问题,淀粉添加量受到限制,降解 性能不可靠,实际推广和应用效果并不显著。
目前,我国地膜覆盖面积已达1333万hm2以上,并以平均每年66.67万hm2左右的速度增长,每年地膜的实际消费量约45万吨,居世界首位。大量的残膜存在使得土壤水分养分向下运输受到阻碍,土壤间隙和通透性降低,不利于土壤空气循环和浇灌,土地质量下降,从而造成作物营养不良,产量下降。当土壤地膜残留量达 60 kg /hm2时,就会给农作物造成减产,地膜中的重金属会在玉米的生长期内被吸收,最终聚集在玉米的根、茎、叶上,并且还有玉米生产中前期缺水保苗,后期秋旱等问题,最终影响玉米的产量。因此,研制可降解薄膜,对于降低白色污染、改善土壤质量、保证玉米产量具有重要意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题:针对玉米田地膜残留造成土地质量下降,以及玉米生产中前期缺水保苗,后期秋旱,造成玉米减产的问题,本发明提供了一种玉米田可降解功能地膜的制备方法,本发明以玉米秸秆为原料,经蒸汽爆破,溶解除杂后制得玉米秸秆纤维,再通过环氧氯丙烷破坏淀粉分子内和分子间的氢键,通过环氧氯丙烷接枝交联,增强淀粉的可塑性和柔韧性,降低脆性,使淀粉易于加工成型,制得改性淀粉,最后将玉米秸秆纤维,改性淀粉,壳聚糖,纳米二氧化硅,聚乙烯醇等混合交联,刮制成膜,再配置氮磷钾肥,与杀虫剂,除草剂的混合液,并喷涂在薄膜上,并经热压机封塑,制得玉米田可降解功能地膜。本发明制备的玉米田可降解功能地膜易降解,能通过吸收空气中的水分并储存在封塑成型的格包中,在高温时段又蒸腾成水汽并溶解部分肥料,进入土壤,并在降解过程中将肥料缓释入土壤,改善土壤质量,提高玉米产量。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:
(1)称取3~5kg玉米秸秆,自然风干后加入粉碎机中粉碎,过100目筛,将过筛后的玉米秸秆粉末装入蒸汽爆破罐中,加热至110~120℃,并向蒸汽爆破罐中通入水蒸汽至罐内压力为1.6~1.9MPa,保持压力5~8min后,打开蒸汽爆破罐阀门泄压,泄压至常压,随后浸泡在70~80℃去离子水中10~15min,过滤并收集滤渣,得蒸汽爆破处理玉米秸秆粉末;
(2)将上述蒸汽爆破处理玉米秸秆粉末,浸泡在500~600mL质量分数为10%双氧水中,在70~80℃恒温水浴下反应1~2h,得混合液,再用质量分数为5%氢氧化钠溶液调节混合液pH为11.0~12.0,并在80~85℃恒温水浴下反应2~3h,随后真空抽滤,再用质量分数为50%乙醇溶液洗涤滤饼至洗涤液呈中性,将滤饼转入105~110℃干燥箱中干燥至恒重,得玉米秸秆纤维,备用;
(3)称取320~350g淀粉,加入200~300mL去离子水中,在30~35℃恒温水浴下,以300~400r/min搅拌糊化20~30min,再加入 25~30mL环氧氯丙烷,继续升温至35~40℃,并持续搅拌反应5~6h,随后转入干燥箱中,在70~80℃下干燥3~5h,得改性淀粉;
(4)称取80~100g壳聚糖,加入600~800mL质量分数为1%醋酸溶液中,并以300~400r/min搅拌15~20min,再加入20~30g纳米二氧化硅,300~320g上述改性淀粉,30~50g步骤(2)制备的玉米秸秆纤维,100~150mL聚乙烯醇,在80~85℃恒温水浴中,继续搅拌加热2~3h,冷却至室温,得涂膜液,用刮刀将涂膜液在光滑的玻璃板上刮制一层0.1~0.5mm薄膜,随后置于干燥箱中,在60~65℃下,干燥20~24h,得可降解薄膜;
(5)称取20~25kg尿素,10~12kg五氧化二磷,5~8kg硫酸钾,50~80g氯氰菊酯,10~30g百草枯加入15~20L去离子水中,以300~400r/min搅拌20~30min,再装入喷雾器中,并均匀喷洒在667m2上述可降解薄膜上,随后转入干燥箱中,在60~65℃下,干燥10~12h,得预处理可降解薄膜;
(6)将上述预处理可降解薄膜剪裁成50cm×100cm长方形薄膜,取2张薄膜,将预处理面叠加后装入热压机中,在120~140℃下,用5cm×5cm格栅热压8~10min,取出,得玉米田可降解功能地膜。
本发明的应用方法是:将本发明制备的玉米田可降解功能地膜覆盖在已播种的玉米田上,18~22天后,膜内相对湿度为92~96%,5~6个月后,地膜降解率为80~85%,玉米产量提高30~40%。
本发明的有益技术效果是:
(1)本发明制备的玉米田可降解功能地膜保水能力好,保温保湿效果明显,降解效果好;
(2)本发明制备的玉米田可降解功能地膜可有效改善土壤质量,降低玉米苗期虫害,提高玉米产量。
具体实施方式
称取3~5kg玉米秸秆,自然风干后加入粉碎机中粉碎,过100目筛,将过筛后的玉米秸秆粉末装入蒸汽爆破罐中,加热至110~120℃,并向蒸汽爆破罐中通入水蒸汽至罐内压力为1.6~1.9MPa,保持压力5~8min后,打开蒸汽爆破罐阀门泄压,泄压至常压,随后浸泡在70~80℃去离子水中10~15min,过滤并收集滤渣,得蒸汽爆破处理玉米秸秆粉末;将上述蒸汽爆破处理玉米秸秆粉末,浸泡在500~600mL质量分数为10%双氧水中,在70~80℃恒温水浴下反应1~2h,得混合液,再用质量分数为5%氢氧化钠溶液调节混合液pH为11.0~12.0,并在80~85℃恒温水浴下反应2~3h,随后真空抽滤,再用质量分数为50%乙醇溶液洗涤滤饼至洗涤液呈中性,将滤饼转入105~110℃干燥箱中干燥至恒重,得玉米秸秆纤维;称取320~350g淀粉,加入200~300mL去离子水中,在30~35℃恒温水浴下,以300~400r/min搅拌糊化20~30min,再加入 25~30mL环氧氯丙烷,继续升温至35~40℃,并持续搅拌反应5~6h,随后转入干燥箱中,在70~80℃下干燥3~5h,得改性淀粉;称取80~100g壳聚糖,加入600~800mL质量分数为1%醋酸溶液中,并以300~400r/min搅拌15~20min,再加入20~30g纳米二氧化硅,300~320g上述改性淀粉,30~50g上述玉米秸秆纤维,100~150mL聚乙烯醇,在80~85℃恒温水浴中,继续搅拌加热2~3h,冷却至室温,得涂膜液,用刮刀将涂膜液在光滑的玻璃板上刮制一层0.1~0.5mm薄膜,随后置于干燥箱中,在60~65℃下,干燥20~24h,得可降解薄膜;称取20~25kg尿素,10~12kg五氧化二磷,5~8kg硫酸钾,50~80g氯氰菊酯,10~30g百草枯加入15~20L去离子水中,以300~400r/min搅拌20~30min,再装入喷雾器中,并均匀喷洒在667m2上述可降解薄膜上,随后转入干燥箱中,在60~65℃下,干燥10~12h,得预处理可降解薄膜;将上述预处理可降解薄膜剪裁成50cm×100cm长方形薄膜,取2张薄膜,将预处理面叠加后装入热压机中,在120~140℃下,用5cm×5cm格栅热压8~10min,取出,得玉米田可降解功能地膜。
实例1
称取3kg玉米秸秆,自然风干后加入粉碎机中粉碎,过100目筛,将过筛后的玉米秸秆粉末装入蒸汽爆破罐中,加热至110℃,并向蒸汽爆破罐中通入水蒸汽至罐内压力为1.6MPa,保持压力5min后,打开蒸汽爆破罐阀门泄压,泄压至常压,随后浸泡在70℃去离子水中10min,过滤并收集滤渣,得蒸汽爆破处理玉米秸秆粉末;将上述蒸汽爆破处理玉米秸秆粉末,浸泡在500mL质量分数为10%双氧水中,在70℃恒温水浴下反应1h,得混合液,再用质量分数为5%氢氧化钠溶液调节混合液pH为11.0,并在80℃恒温水浴下反应2h,随后真空抽滤,再用质量分数为50%乙醇溶液洗涤滤饼至洗涤液呈中性,将滤饼转入105℃干燥箱中干燥至恒重,得玉米秸秆纤维;称取320g淀粉,加入200mL去离子水中,在30℃恒温水浴下,以300r/min搅拌糊化20min,再加入 25mL环氧氯丙烷,继续升温至35℃,并持续搅拌反应5h,随后转入干燥箱中,在70℃下干燥3h,得改性淀粉;称取80g壳聚糖,加入600mL质量分数为1%醋酸溶液中,并以300r/min搅拌15min,再加入20g纳米二氧化硅,300g上述改性淀粉,30g上述玉米秸秆纤维,100mL聚乙烯醇,在80℃恒温水浴中,继续搅拌加热2h,冷却至室温,得涂膜液,用刮刀将涂膜液在光滑的玻璃板上刮制一层0.1mm薄膜,随后置于干燥箱中,在60℃下,干燥20h,得可降解薄膜;称取20kg尿素,10kg五氧化二磷,5kg硫酸钾,50g氯氰菊酯,10g百草枯加入15L去离子水中,以300r/min搅拌20min,再装入喷雾器中,并均匀喷洒在667m2上述可降解薄膜上,随后转入干燥箱中,在60℃下,干燥10h,得预处理可降解薄膜;将上述预处理可降解薄膜剪裁成50cm×100cm长方形薄膜,取2张薄膜,将预处理面叠加后装入热压机中,在120℃下,用5cm×5cm格栅热压8min,取出,得玉米田可降解功能地膜。
本发明的应用方法是:将本发明制备的玉米田可降解功能地膜覆盖在已播种的玉米田上,18天后,膜内相对湿度为92%,5个月后,地膜降解率为80%,玉米产量提高30%。
实例2
称取4kg玉米秸秆,自然风干后加入粉碎机中粉碎,过100目筛,将过筛后的玉米秸秆粉末装入蒸汽爆破罐中,加热至112℃,并向蒸汽爆破罐中通入水蒸汽至罐内压力为1.7MPa,保持压力6min后,打开蒸汽爆破罐阀门泄压,泄压至常压,随后浸泡在75℃去离子水中11min,过滤并收集滤渣,得蒸汽爆破处理玉米秸秆粉末;将上述蒸汽爆破处理玉米秸秆粉末,浸泡在550mL质量分数为10%双氧水中,在75℃恒温水浴下反应1.5h,得混合液,再用质量分数为5%氢氧化钠溶液调节混合液pH为11.5,并在82℃恒温水浴下反应2.5h,随后真空抽滤,再用质量分数为50%乙醇溶液洗涤滤饼至洗涤液呈中性,将滤饼转入108℃干燥箱中干燥至恒重,得玉米秸秆纤维;称取330g淀粉,加入250mL去离子水中,在32℃恒温水浴下,以360r/min搅拌糊化25min,再加入 28mL环氧氯丙烷,继续升温至36℃,并持续搅拌反应5.5h,随后转入干燥箱中,在75℃下干燥4h,得改性淀粉;称取90g壳聚糖,加入700mL质量分数为1%醋酸溶液中,并以350r/min搅拌18min,再加入25g纳米二氧化硅,310g上述改性淀粉,40g上述玉米秸秆纤维,120mL聚乙烯醇,在82℃恒温水浴中,继续搅拌加热2.5h,冷却至室温,得涂膜液,用刮刀将涂膜液在光滑的玻璃板上刮制一层0.4mm薄膜,随后置于干燥箱中,在62℃下,干燥22h,得可降解薄膜;称取22kg尿素,11kg五氧化二磷,7kg硫酸钾,60g氯氰菊酯,20g百草枯加入18L去离子水中,以350r/min搅拌25min,再装入喷雾器中,并均匀喷洒在667m2上述可降解薄膜上,随后转入干燥箱中,在62℃下,干燥11h,得预处理可降解薄膜;将上述预处理可降解薄膜剪裁成50cm×100cm长方形薄膜,取2张薄膜,将预处理面叠加后装入热压机中,在130℃下,用5cm×5cm格栅热压9min,取出,得玉米田可降解功能地膜。
本发明的应用方法是:将本发明制备的玉米田可降解功能地膜覆盖在已播种的玉米田上,20天后,膜内相对湿度为93%,5.5个月后,地膜降解率为81%,玉米产量提高35%。
实例3
称取5kg玉米秸秆,自然风干后加入粉碎机中粉碎,过100目筛,将过筛后的玉米秸秆粉末装入蒸汽爆破罐中,加热至120℃,并向蒸汽爆破罐中通入水蒸汽至罐内压力为1.9MPa,保持压力8min后,打开蒸汽爆破罐阀门泄压,泄压至常压,随后浸泡在80℃去离子水中15min,过滤并收集滤渣,得蒸汽爆破处理玉米秸秆粉末;将上述蒸汽爆破处理玉米秸秆粉末,浸泡在600mL质量分数为10%双氧水中,在80℃恒温水浴下反应2h,得混合液,再用质量分数为5%氢氧化钠溶液调节混合液pH为12.0,并在85℃恒温水浴下反应3h,随后真空抽滤,再用质量分数为50%乙醇溶液洗涤滤饼至洗涤液呈中性,将滤饼转入110℃干燥箱中干燥至恒重,得玉米秸秆纤维;称取350g淀粉,加入300mL去离子水中,在35℃恒温水浴下,以300r/min搅拌糊化30min,再加入30mL环氧氯丙烷,继续升温至40℃,并持续搅拌反应6h,随后转入干燥箱中,在80℃下干燥5h,得改性淀粉;称取100g壳聚糖,加入800mL质量分数为1%醋酸溶液中,并以400r/min搅拌20min,再加入30g纳米二氧化硅,320g上述改性淀粉,50g上述玉米秸秆纤维,150mL聚乙烯醇,在85℃恒温水浴中,继续搅拌加热3h,冷却至室温,得涂膜液,用刮刀将涂膜液在光滑的玻璃板上刮制一层0.5mm薄膜,随后置于干燥箱中,在65℃下,干燥24h,得可降解薄膜;称取25kg尿素,12kg五氧化二磷,8kg硫酸钾,80g氯氰菊酯,30g百草枯加入20L去离子水中,以400r/min搅拌30min,再装入喷雾器中,并均匀喷洒在667m2上述可降解薄膜上,随后转入干燥箱中,在65℃下,干燥12h,得预处理可降解薄膜;将上述预处理可降解薄膜剪裁成50cm×100cm长方形薄膜,取2张薄膜,将预处理面叠加后装入热压机中,在140℃下,用5cm×5cm格栅热压10min,取出,得玉米田可降解功能地膜。
本发明的应用方法是:将本发明制备的玉米田可降解功能地膜覆盖在已播种的玉米田上,22天后,膜内相对湿度为96%,6个月后,地膜降解率为85%,玉米产量提高40%。
Claims (1)
1.一种玉米田可降解功能地膜的制备方法,其特征在于具体制备步骤为:
(1)称取3~5kg玉米秸秆,自然风干后加入粉碎机中粉碎,过100目筛,将过筛后的玉米秸秆粉末装入蒸汽爆破罐中,加热至110~120℃,并向蒸汽爆破罐中通入水蒸汽至罐内压力为1.6~1.9MPa,保持压力5~8min后,打开蒸汽爆破罐阀门泄压,泄压至常压,随后浸泡在70~80℃去离子水中10~15min,过滤并收集滤渣,得蒸汽爆破处理玉米秸秆粉末;
(2)将上述蒸汽爆破处理玉米秸秆粉末,浸泡在500~600mL质量分数为10%双氧水中,在70~80℃恒温水浴下反应1~2h,得混合液,再用质量分数为5%氢氧化钠溶液调节混合液pH为11.0~12.0,并在80~85℃恒温水浴下反应2~3h,随后真空抽滤,再用质量分数为50%乙醇溶液洗涤滤饼至洗涤液呈中性,将滤饼转入105~110℃干燥箱中干燥至恒重,得玉米秸秆纤维,备用;
(3)称取320~350g淀粉,加入200~300mL去离子水中,在30~35℃恒温水浴下,以300~400r/min搅拌糊化20~30min,再加入 25~30mL环氧氯丙烷,继续升温至35~40℃,并持续搅拌反应5~6h,随后转入干燥箱中,在70~80℃下干燥3~5h,得改性淀粉;
(4)称取80~100g壳聚糖,加入600~800mL质量分数为1%醋酸溶液中,并以300~400r/min搅拌15~20min,再加入20~30g纳米二氧化硅,300~320g上述改性淀粉,30~50g步骤(2)制备的玉米秸秆纤维,100~150mL聚乙烯醇,在80~85℃恒温水浴中,继续搅拌加热2~3h,冷却至室温,得涂膜液,用刮刀将涂膜液在光滑的玻璃板上刮制一层0.1~0.5mm薄膜,随后置于干燥箱中,在60~65℃下,干燥20~24h,得可降解薄膜;
(5)称取20~25kg尿素,10~12kg五氧化二磷,5~8kg硫酸钾,50~80g氯氰菊酯,10~30g百草枯加入15~20L去离子水中,以300~400r/min搅拌20~30min,再装入喷雾器中,并均匀喷洒在667m2上述可降解薄膜上,随后转入干燥箱中,在60~65℃下,干燥10~12h,得预处理可降解薄膜;
(6)将上述预处理可降解薄膜剪裁成50cm×100cm长方形薄膜,取2张薄膜,将预处理面叠加后装入热压机中,在120~140℃下,用5cm×5cm格栅热压8~10min,取出,得玉米田可降解功能地膜。
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