CN106518322A - 一种含em菌完全可降解地膜的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种含EM菌完全可降解地膜的制备方法，属于地膜制备技术领域。本发明首先以β‑环糊精为原料，对其进行改性，得到改性β‑环糊精粉末，再将壳聚糖溶液、硅烷偶联剂和改性β‑环糊精粉末混合，加热搅拌后得到胶液，接着将晒干后的水稻秸秆和甘蔗秸秆粉碎后，与尿素、磷酸二氢钾等物质进行混合后，再与去离子水和EM菌粉进行搅拌混合，得到浆料，最后将其与胶液混合后进行播洒，即可形成含EM菌完全可降解地膜。本发明制备的含EM菌完全可降解地膜6个月后完全降解，不会污染环境，且降解后地膜进入土壤能完全降解转变为有机肥，肥沃了土壤。

Description

一种含EM菌完全可降解地膜的制备方法

技术领域

本发明涉及一种含EM菌完全可降解地膜的制备方法，属于地膜制备技术领域。

背景技术

由于地膜可以提高土壤温度，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及促进植物生长的功能，已广泛用于粮、棉、油、菜、瓜果、烟、糖、药、麻、茶、林等40多种农作物上，使作物普遍增产10～50%，带来了农业生产方式的变革，被成为“白色革命”。

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地膜主要包括麻纤维地膜、植物纤维垫、纸地膜和草浆地膜等，麻纤维地膜和植物纤维地膜虽然韧性、保温性较好，但其保水性一般，而且使用价格很高，导致其推广应用受到一定的限制，目前主要用于研究领域；纸地膜具有保温保水的特点，已经在日本、美国等地生产中推广使用，如日本将壳聚糖及植物纤维素共混成膜后作为农膜使用。中国采用类似造纸工艺制成纸地膜，虽然具有一定的保温保水性能，但是其强度较差、使用时间较短，而且使用成本远高于普通塑料地膜；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，草浆地膜延展性较差、使用时间较短，但其保水性较好，材料来源广泛，使用成本较低，使用过程中不受地形限制。

降解塑料地膜主要是在塑料地膜中加入光敏物质、促进剂、淀粉等可降解物质后，形成的可降解塑料地膜，但是这种地膜的塑料部分只是改变其形状及提高其分解性能，仍属于非完全降解地膜，不能彻底解决环境污染问题；化工合成型降解膜多是在分子结构中引入能被微生物分解的酯基结构如聚酯、聚乙醇酸、聚乳酸、聚乙烯醇等，采用化学法合成的生物降解塑料地膜，其具有良好的韧性，适合加工成高附加值的薄膜，但生产成本极高使其推广应用领域十分有限。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对传统的降解塑料地膜仍属于非完全降解地膜，不能彻底降解导致环境污染，而化工合成型降解膜成本较高，难以推广使用的问题，本发明首先以β-环糊精为原料，对其进行改性，得到改性β-环糊精粉末，再将壳聚糖溶液、硅烷偶联剂和改性β-环糊精粉末混合，加热搅拌后得到胶液，接着将晒干后的水稻秸秆和甘蔗秸秆粉碎后，与尿素、磷酸二氢钾等物质进行混合后，再与去离子水和EM菌粉进行搅拌混合，得到浆料，最后将其与胶液混合后进行播洒，即可形成含EM菌完全可降解地膜。本发明制备的含EM菌完全可降解地膜可完全降解，不会对环境造成污染，而且使用后对土壤的肥力具有增效的作用，使用简单、方便，可扩大化生产。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

（1）分别称取30～40gβ-环糊精、8～12g柠檬酸钠和1～2g磷酸氢二钠加入烧杯中，并向烧杯中加入400～500mL蒸馏水，加热至60～70℃，搅拌混合20～30min后置于鼓风干燥箱中，在105～110℃温度下加热6～8h，加热结束后取出烧杯，将烧杯中的固体加入研磨机中研磨30～40min，得改性β-环糊精粉末；

（2）称取30～40g壳聚糖加入300～400mL质量分数1%醋酸溶液中，搅拌至壳聚糖溶解，得壳聚糖溶液，将其置于三口烧瓶中，并向三口烧瓶中加入3～5g硅烷偶联剂KH-560，放入水浴锅中，在60～65℃温度下搅拌反应1～2h，反应结束后加入15～25g上述改性β-环糊精粉末，继续搅拌反应2～3h，反应结束后得胶液，备用；

（3）分别称取100～120g水稻秸秆和80～100g甘蔗秸秆，放入太阳下晒干后放入粉碎机中粉碎，过80～100目，得秸秆粉末，将秸秆粉末与30～40g尿素、1～3g磷酸二氢钾、1～3g硝酸钾、0.3～0.5g七水硫酸镁、3～5g蛋白胨搅拌混合，得混合粉末，将混合粉末按质量比1:60与去离子水混合，搅拌混合20～30min后在100～110℃下灭菌处理25～30min，随后静置冷却至室温，加入10～15gEM菌粉，继续搅拌30～40min后在37℃温度下放置4～6天，得浆料；

（4）将上述浆料和步骤（2）备用的胶液按质量比4:1混合，搅拌混合2～4h，搅拌后的液体装入喷播机中，直接播洒在土壤上，控制播洒量为150～200g/m²，播散后自然风干2～3h，即可形成含EM菌完全可降解地膜。

本发明制备的含EM菌完全可降解地膜拉伸强度为18～22MP，抗压强度达到12～15Mpa，延伸率达到380％以上，3～4个月可降解80%以上，6个月以上可达到100%降解。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：

（1）本发明制备的含EM菌完全可降解地膜，6个月后完全降解，不会污染环境，且降解后地膜进入土壤能完全降解转变为有机肥，肥沃了土壤；

（2）本发明制备的EM菌完全可降解地膜制备步骤简单，所需的成本低廉，可工业化生产和推广使用。

具体实施方式

首先分别称取30～40gβ-环糊精、8～12g柠檬酸钠和1～2g磷酸氢二钠加入烧杯中，并向烧杯中加入400～500mL蒸馏水，加热至60～70℃，搅拌混合20～30min后置于鼓风干燥箱中，在105～110℃温度下加热6～8h，加热结束后取出烧杯，将烧杯中的固体加入研磨机中研磨30～40min，得改性β-环糊精粉末；再称取30～40g壳聚糖加入300～400mL质量分数1%醋酸溶液中，搅拌至壳聚糖溶解，得壳聚糖溶液，将其置于三口烧瓶中，并向三口烧瓶中加入3～5g硅烷偶联剂KH-560，放入水浴锅中，在60～65℃温度下搅拌反应1～2h，反应结束后加入15～25g上述改性β-环糊精粉末，继续搅拌反应2～3h，反应结束后得胶液，备用；接着分别称取100～120g水稻秸秆和80～100g甘蔗秸秆，放入太阳下晒干后放入粉碎机中粉碎，过80～100目，得秸秆粉末，将秸秆粉末与30～40g尿素、1～3g磷酸二氢钾、1～3g硝酸钾、0.3～0.5g七水硫酸镁、3～5g蛋白胨搅拌混合，得混合粉末，将混合粉末按质量比1:60与去离子水混合，搅拌混合20～30min后在100～110℃下灭菌处理25～30min，随后静置冷却至室温，加入10～15gEM菌粉，继续搅拌30～40min后在37℃温度下放置4～6天，得浆料；最后将上述浆料和备用的胶液按质量比4:1混合，搅拌混合2～4h，搅拌后的液体装入喷播机中，直接播洒在土壤上，控制播洒量为150～200g/m²，播散后自然风干2～3h，即可形成含EM菌完全可降解地膜。

实例1

首先分别称取40gβ-环糊精、12g柠檬酸钠和2g磷酸氢二钠加入烧杯中，并向烧杯中加入500mL蒸馏水，加热至70℃，搅拌混合30min后置于鼓风干燥箱中，在110℃温度下加热8h，加热结束后取出烧杯，将烧杯中的固体加入研磨机中研磨40min，得改性β-环糊精粉末；再称取40g壳聚糖加入400mL质量分数1%醋酸溶液中，搅拌至壳聚糖溶解，得壳聚糖溶液，将其置于三口烧瓶中，并向三口烧瓶中加入5g硅烷偶联剂KH-560，放入水浴锅中，在65℃温度下搅拌反应2h，反应结束后加入25g上述改性β-环糊精粉末，继续搅拌反应3h，反应结束后得胶液，备用；接着分别称取120g水稻秸秆和100g甘蔗秸秆，放入太阳下晒干后放入粉碎机中粉碎，过100目，得秸秆粉末，将秸秆粉末与40g尿素、3g磷酸二氢钾、3g硝酸钾、0.5g七水硫酸镁、5g蛋白胨搅拌混合，得混合粉末，将混合粉末按质量比1:60与去离子水混合，搅拌混合30min后加入15gEM菌粉，继续搅拌40min后在100℃下灭菌处理25min，随后静置冷却至室温，在37℃温度下放置6天，得浆料；最后将上述浆料和备用的胶液按质量比4:1混合，搅拌混合4h，搅拌后的液体装入喷播机中，直接播洒在土壤上，控制播洒量为200g/m²，播散后自然风干3h，即可形成含EM菌完全可降解地膜。

经检测，本发明制备的含EM菌完全可降解地膜拉伸强度为22MP，抗压强度达到15Mpa，延伸率达到385％，3个月可降解82%，7个月可达到100%降解。

实例2

首先分别称取30gβ-环糊精、8g柠檬酸钠和1g磷酸氢二钠加入烧杯中，并向烧杯中加入400mL蒸馏水，加热至60℃，搅拌混合20min后置于鼓风干燥箱中，在105℃温度下加热6h，加热结束后取出烧杯，将烧杯中的固体加入研磨机中研磨30min，得改性β-环糊精粉末；再称取30g壳聚糖加入300mL质量分数1%醋酸溶液中，搅拌至壳聚糖溶解，得壳聚糖溶液，将其置于三口烧瓶中，并向三口烧瓶中加入3g硅烷偶联剂KH-560，放入水浴锅中，在60℃温度下搅拌反应1h，反应结束后加入15g上述改性β-环糊精粉末，继续搅拌反应2h，反应结束后得胶液，备用；接着分别称取100g水稻秸秆和80g甘蔗秸秆，放入太阳下晒干后放入粉碎机中粉碎，过80目，得秸秆粉末，将秸秆粉末与30g尿素、1g磷酸二氢钾、1g硝酸钾、0.3g七水硫酸镁、3g蛋白胨搅拌混合，得混合粉末，将混合粉末按质量比1:60与去离子水混合，搅拌混合20min后加入10gEM菌粉，继续搅拌30min后在105℃下灭菌处理27min，随后静置冷却至室温，在37℃温度下放置4天，得浆料；最后将上述浆料和备用的胶液按质量比4:1混合，搅拌混合2h，搅拌后的液体装入喷播机中，直接播洒在土壤上，控制播洒量为150g/m²，播散后自然风干2h，即可形成含EM菌完全可降解地膜。

经检测，本发明制备的含EM菌完全可降解地膜拉伸强度为18MP，抗压强度达到12Mpa，延伸率达到390％，3.5个月可降解85%，8个月可达到100%降解。

实例3

首先分别称取35gβ-环糊精、10g柠檬酸钠和2g磷酸氢二钠加入烧杯中，并向烧杯中加入450mL蒸馏水，加热至65℃，搅拌混合25min后置于鼓风干燥箱中，在107℃温度下加热7h，加热结束后取出烧杯，将烧杯中的固体加入研磨机中研磨35min，得改性β-环糊精粉末；再称取35g壳聚糖加入350mL质量分数1%醋酸溶液中，搅拌至壳聚糖溶解，得壳聚糖溶液，将其置于三口烧瓶中，并向三口烧瓶中加入4g硅烷偶联剂KH-560，放入水浴锅中，在62℃温度下搅拌反应2h，反应结束后加入20g上述改性β-环糊精粉末，继续搅拌反应3h，反应结束后得胶液，备用；接着分别称取110g水稻秸秆和90g甘蔗秸秆，放入太阳下晒干后放入粉碎机中粉碎，过90目，得秸秆粉末，将秸秆粉末与35g尿素、2g磷酸二氢钾、2g硝酸钾、0.4g七水硫酸镁、4g蛋白胨搅拌混合，得混合粉末，将混合粉末按质量比1:60与去离子水混合，搅拌混合25min后加入12gEM菌粉，继续搅拌35min后在110℃下灭菌处理30min，随后静置冷却至室温，在37℃温度下放置5天，得浆料；最后将上述浆料和备用的胶液按质量比4:1混合，搅拌混合3h，搅拌后的液体装入喷播机中，直接播洒在土壤上，控制播洒量为170g/m²，播散后自然风干3h，即可形成含EM菌完全可降解地膜。

经检测，本发明制备的含EM菌完全可降解地膜拉伸强度为20MP，抗压强度达到13Mpa，延伸率达到390％，4个月可降解86%，9个月可达到100%降解。

Claims (1)

1.一种含EM菌完全可降解地膜的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

（1）分别称取30～40gβ-环糊精、8～12g柠檬酸钠和1～2g磷酸氢二钠加入烧杯中，并向烧杯中加入400～500mL蒸馏水，加热至60～70℃，搅拌混合20～30min后置于鼓风干燥箱中，在105～110℃温度下加热6～8h，加热结束后取出烧杯，将烧杯中的固体加入研磨机中研磨30～40min，得改性β-环糊精粉末；

（2）称取30～40g壳聚糖加入300～400mL质量分数1%醋酸溶液中，搅拌至壳聚糖溶解，得壳聚糖溶液，将其置于三口烧瓶中，并向三口烧瓶中加入3～5g硅烷偶联剂KH-560，放入水浴锅中，在60～65℃温度下搅拌反应1～2h，反应结束后加入15～25g上述改性β-环糊精粉末，继续搅拌反应2～3h，反应结束后得胶液，备用；

（3）分别称取100～120g水稻秸秆和80～100g甘蔗秸秆，放入太阳下晒干后放入粉碎机中粉碎，过80～100目，得秸秆粉末，将秸秆粉末与30～40g尿素、1～3g磷酸二氢钾、1～3g硝酸钾、0.3～0.5g七水硫酸镁、3～5g蛋白胨搅拌混合，得混合粉末，将混合粉末按质量比1:60与去离子水混合，搅拌混合20～30min后在100～110℃下灭菌处理25～30min，随后静置冷却至室温，加入10～15gEM菌粉，继续搅拌30～40min后在37℃温度下放置4～6天，得浆料；

（4）将上述浆料和步骤（2）备用的胶液按质量比4:1混合，搅拌混合2～4h，搅拌后的液体装入喷播机中，直接播洒在土壤上，控制播洒量为150～200g/m²，播散后自然风干2～3h，即可形成含EM菌完全可降解地膜。