CN107936583B - 一种蒙旦蜡树脂多功能液态地膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蒙旦蜡树脂多功能液态地膜及其制备方法，属于农业技术领域。该液态地膜由蒙旦蜡树脂、树脂助溶剂、高锰酸钾、聚乙烯醇、三乙醇胺等物质制备而成，不仅具有保水、增温的一般功能，还能起到调节作物生长、促进作物增产的作用。本发明通过树脂氧化改性工艺，首次将蒙旦蜡树脂制备成高附加值的农用产品，为这一工业“废弃物”提供了一种高效的、适合规模化应用的使用方式，也为农业增产增收提供了一种创新性的农用品。同时，该地膜主要原料价格低廉，生产工艺流程简单，节能环保，易于产业化及推广应用，具有良好的市场前景。

Description

一种蒙旦蜡树脂多功能液态地膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种蒙旦蜡树脂多功能液态地膜及其制备方法，属于农业技术领域。

背景技术

液态地膜是一类被制备成液态的成膜物质，经喷施后在土壤表层形成一层胶状薄膜，使土壤颗粒联结起来，起到地膜的作用。液态地膜的使用可使土壤表面形成多分子的网状膜，该膜能够封闭土壤表面孔隙，抑制土壤水分挥发，但不影响水分的渗入，同时分散的土壤颗粒可以胶结在一起，形成土壤团粒结构。液态地膜在加工制备、使用性能、降解程度等方面一般比生物降解地膜、光降解地膜等其他可降解地膜更具优势，易于大面积推广使用。近年来，液态地膜由于降解性能好、可现场喷施、不受地形限制等优点已被人们广泛关注和使用。特别是，大量以工农业生产中产生的废料、废弃物为原料制备的液态地膜不仅具有成本低廉的优势，还实现了资源的循环利用。然而，只具有保墒、增温等简单功效的液态地膜已无法满足现代农业“高产量、高品质、高收益”的需要。因此，在保墒、增温的同时，又具有缓释肥料，或杀虫杀菌，或调节生长等功能，集肥料、农药、生长调节剂和农膜于一身的新型多功能液态地膜成为了研究的热点。但是，当前市场上大部分多功能液态地膜产品或生产技术多是以单一的活性物质再配合成膜物质来制备地膜，虽然实现了多功能化，却丧失了以废弃料生产液态地膜的成本优势。目前，将废弃或闲置资源进行改造，使其具有生物活性，进而制备成多功能液态地膜的技术还不多见。

蒙旦蜡树脂是蒙旦蜡精制深加工时从原料中脱出的一种副产物，因缺少有效的利用途径，目前多被视为“废弃物”，往往在连续化生产中“堆积如山”，成为了困扰蒙旦蜡企业的一大难题。专利申请“一种褐煤蜡树脂活化改性液及其生产方法和用途”虽然为蒙旦蜡树脂提供了一个很有优势的农业利用方式和领域，但是鉴于当时的研究层次和经验水平，该应用技术还是存在很大的局限性。首先，被降解形成改性液的树脂占原树脂的比例不足40%， 也就是说经过该技术处理后仍有大部分树脂不能被有效利用；其次，所使用的复合氧化剂或其反应产物遗留在改性液中并无益处，甚至会产生不良影响，例如改性液中过量的乙酸（过氧乙酸的还原产物）会导致溶液酸度偏高，不利用其在农业领域的应用；还有，该应用技术并未提供改性液在农业领域具体的、规模化的使用方式，而这是其能否在农业生产中真正被利用的关键因素之一。综上所述，单依靠现有技术去实现蒙旦蜡树脂这一工业“废弃物”在农业领域的有效利用还有很大差距。

发明内容

为克服目前蒙旦蜡树脂在农业领域应用技术上的缺陷，本发明开发新的树脂氧化改性工艺，将蒙旦蜡树脂制备成液体地膜这一高附加值的农用产品，同时提供了一种高效的、适合规模化应用的使用方式。

本发明的目的在于提供一种能够保水、增温，同时具有调节生长、增产效果的多功能的蒙旦蜡树脂液态地膜，所述液态地膜由以下原料制备得到，各原料及其重量份为：蒙旦蜡树脂100-200份、树脂助溶剂100-280份、高锰酸钾10-22份、聚乙烯醇10-39份、三乙醇胺2-6、三羟甲基丙烷2-5份；

所述树脂助溶剂的制备方法为：按聚山梨酯:丙二醇:聚乙二醇=1:2-4:2-6的质量比将三者混匀，得到混合料，然后将其配制成质量分数为20-30%的水溶液。

本发明所述蒙旦蜡树脂多功能液态地膜的制备方法，具体包括以下步骤：

（1）将蒙旦蜡树脂置于反应釜内，加入树脂助溶剂，在80-90℃的条件下进行机械搅拌，搅拌转速为60-70r/min，搅拌时间为20-30min。

（2）待步骤（1）完成后，向反应釜内加入高锰酸钾，温度保持不变，搅拌转速变为80-100r/min，继续搅拌反应2-3h。

（3）保持温度和搅拌转速不变，向步骤（2）的反应产物中加入聚乙烯醇、三乙醇胺、三羟甲基丙烷，完全溶解后停止加热，继续搅拌直到温度降至室温时停止，即制得蒙旦蜡树脂多功能液态地膜。

本发明所述蒙旦蜡树脂多功能液态地膜使用时，加5-6倍重量的水稀释后喷施。

本发明还通过田间试验对所制备液态地膜产品的保水、增温、调节生长、增产等功能进行了验证和评价。

本发明有益效果：

（1）本发明的液态地膜生产方法中，助溶、乳化、氧化降解等一系列技术处理解决了蒙旦蜡树脂难溶于水和极性有机溶剂的问题，同时增加其成膜性，一方面突破了将蒙旦蜡树脂制备成液态地膜的技术瓶颈，另一方面对树脂的氧化降解使所制备的地膜自身具备了调节生长、增产的多功能属性，以上两点最终实现了蒙旦蜡树脂这一废弃资源的整体利用，利用率达到100%，远远高于现有技术（专利申请号201610647937.7）的40%。

（2）高锰酸钾及其反应产物含有植物生长必须的大量元素（K）和微量元素（Mn），是对植物非常有利的盐；优选高锰酸钾作为树脂的氧化降解剂，在实现树脂活性化的同时，解决了现有技术（专利申请号201610647937.7）氧化剂残留的问题；这些盐与降解产生的活性物质会在地膜不断分解的过程中进入土壤被作物吸收，起到调节生长、增产的效果。

（3）本发明首次将蒙旦蜡树脂制备成液态地膜，该地膜不仅具有保水、增温的一般功能，同时还能带来调节作物生长、增产的生物活性，为农业增产增收提供了一种创新性的农用品；本发明提供的地膜产品及其生产技术为蒙旦蜡树脂这一工业“废弃物”在农业领域的应用提供了一种高效的、适合规模化使用的应用方式，为其在农业生产中早日被真正利用奠定了坚实的技术基础。

附图说明

图1为本发明实施例所制备的液态地膜产品田间试验的图片示例。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明保护范围不局限于所述内容。

实施例1

本实施例蒙旦蜡树脂多功能液态地膜所包含的组成物及重量份为：蒙旦蜡树脂100 kg、树脂助溶剂100kg、高锰酸钾22 kg、聚乙烯醇10 kg、三乙醇胺2 kg、三羟甲基丙烷2kg。

所述树脂助溶剂的制备方法为：按聚山梨酯:丙二醇:聚乙二醇=1:2:3的质量比将三者预混匀，得到混合料，然后将其配制成质量分数为30%的水溶液即可。

该液态地膜的生产方法如下：

（1）将蒙旦蜡树脂置于反应釜内，加入树脂助溶剂，在80℃的条件下进行机械搅拌，搅拌转速为60r/min，搅拌时间为20min。

（2）待步骤（1）完成后，向反应釜内加入高锰酸钾，温度保持不变，搅拌转速变为80r/min，继续搅拌反应2h。

（3）保持温度和搅拌转速不变，向步骤（2）的反应产物中加入聚乙烯醇、三乙醇胺、三羟甲基丙烷，完全溶解后停止加热，继续搅拌直到温度降至室温时停止，即制得蒙旦蜡树脂多功能液态地膜原液，使用时加5倍重量的水稀释后喷施，标记为液态地膜Ⅰ。

实施例2

本实施例蒙旦蜡树脂多功能液态地膜所包含的组成物及重量份为：蒙旦蜡树脂150 kg、树脂助溶剂190 kg、高锰酸钾10 kg、聚乙烯醇25 kg、三乙醇胺4 kg、三羟甲基丙烷3.5 kg。

所述树脂助溶剂的制备方法为：按聚山梨酯:丙二醇:聚乙二醇=1:3:2的质量比将三者预混匀，得到混合料，然后将其配制成质量分数为25%的水溶液即可。

该液态地膜的生产方法如下：

（1）将蒙旦蜡树脂置于反应釜内，加入树脂助溶剂，在85℃的条件下进行机械搅拌，搅拌转速为65r/min，搅拌时间为25min。

（2）待步骤（1）完成后，向反应釜内加入高锰酸钾，温度保持不变，搅拌转速变为90r/min，继续搅拌反应2.5h。

（3）保持温度和搅拌转速不变，向步骤（2）的反应产物中加入聚乙烯醇、三乙醇胺、三羟甲基丙烷，完全溶解后停止加热，继续搅拌直到温度降至室温时停止，即制得蒙旦蜡树脂多功能液态地膜原液，使用时加5倍重量的水稀释后喷施，标记为液态地膜Ⅱ。

实施例3

本实施例蒙旦蜡树脂多功能液态地膜所包含的组成物及重量份为：蒙旦蜡树脂200 kg、树脂助溶剂280 kg、高锰酸钾16 kg、聚乙烯醇39 kg、三乙醇胺6 kg、三羟甲基丙烷5 kg。

所述树脂助溶剂的制备方法为：按聚山梨酯:丙二醇:聚乙二醇=1:2:4的质量比将三者预混匀，得到混合料，然后将其配制成质量分数为20%的水溶液即可。

该液态地膜的生产方法如下：

（1）将蒙旦蜡树脂置于反应釜内，加入树脂助溶剂，在90℃的条件下进行机械搅拌，搅拌转速为70r/min，搅拌时间为30min。

（2）待步骤（1）完成后，向反应釜内加入高锰酸钾，温度保持不变，搅拌转速变为100r/min，继续搅拌反应3h。

（3）保持温度和搅拌转速不变，向步骤（2）的反应产物中加入聚乙烯醇、三乙醇胺、三羟甲基丙烷，完全溶解后停止加热，继续搅拌直到温度降至室温时停止，即制得蒙旦蜡树脂多功能液态地膜原液，使用时加5倍重量的水稀释后喷施，标记为液态地膜Ⅲ。

以本发明实施例1-3所制备的液态地膜Ⅰ-Ⅲ（原液加5倍重量的水稀释）为研究对象，对它们的主要技术指标进行检测，并通过田间试验对地膜产品的保水、增温、调节生长、增产等功能进行验证和评价。

一、产品质量分析

表1

二、产品功能试验

以黄心菜（一种不结球白菜）作为试验作物，对地膜产品的保水、增温、调节生长、增产等功能进行考察；试验前翻耕、平整土地，将同一块地分割成大小一致的多个方形区域；设置对照组（喷施自来水）、液态地膜Ⅰ组、液态地膜Ⅱ组、液态地膜Ⅲ组共四个试验组，每个组设三个重复；播种后喷施等量的自来水或液态地膜产品，作物生长期间田间管理措施保持一致。

（1）保水、增温

液态地膜喷施完成后，采用烘干法测定5～10cm土层土壤含水量，每 7d 用土钻取样检测一次；使用地温表测定地下10cm深处土壤温度，每7d在固定时间测定一次；测定结果见表2和表3所示。

表2

注：与对照组相比，^* P＜0.05， ^{* *} P＜0.01。

从表2土壤温度的测定结果可以看出，同对照组相比，各液态地膜组的土壤温度绝大多数情况下都得到显著（P＜0.05）或极显著（P＜0.01）的提高，表明本发明制备的液态地膜具有较好的增温效果，其中以液态地膜Ⅰ的增温性能最佳；随着测量时间的推移，地膜增温作用逐渐下降，甚至42d时液态地膜Ⅲ的增温效果消失，这可能是地膜开始出现降解造成的。

表3

注：与对照组相比，^* P＜0.05， ^{* *} P＜0.01。

从表3土壤含水量的测定结果可以看出，同对照组相比，各液态地膜组的土壤含水量在不同的测定时间均得到显著（P＜0.05）或极显著（P＜0.01）的提高；另外，图1中（A）和（B）分别为对照组和液态地膜Ⅰ组喷施自来水或液态地膜后的土壤图片，通过对比也可以发现对照组的土壤因水分蒸发而产生的土壤裂隙明显比液态地膜Ⅰ组多；以上这些结果表明本发明制备的液态地膜具有较好的保水效果，其中以液态地膜Ⅰ的保水性能最佳；随着测量时间的推移，地膜增温效果有所下降（显著程度降低），这可能是地膜开始出现降解造成的。

2、调节生长、增产

待大部分黄心菜单株达到500g以上时一次性采收，测定株高、叶片叶绿素含量、株重等指标，计算亩产和增产率；同时，每个试验组随机保留十颗作物继续生长，记录它们抽薹开花的时间，试验结果见表4所示。

表4

注：与对照组相比，^* P＜0.05， ^{* *} P＜0.01。

从表4的试验数据可以看出，同对照组相比，各液态地膜组采收期作物的株高、叶片叶绿素水平、单株均重明显提高，且均达到显著性（P＜0.05）或极显著性（P＜0.01）水平，其中以液态地膜Ⅰ的效果最好，这可能与液态地膜Ⅰ中蒙旦蜡树脂的含量最高有关；同时，图1中（C）和（D）分别为对照组和液态地膜Ⅰ组种植的作物生长期时的图片，通过对比也可以发现液态地膜Ⅰ组处于生长期的黄心菜苗长势明显优于对照组；株高和叶绿素水平的提高有利于产量的增加，单株均重的大幅提高使得作物提前进入收获期；以上分析表明本发明制备的液态地膜对黄心菜的生长发育具有显著的促进作用，最终带来了亩产的大幅增加。另外，液态地膜还可以使黄心菜抽薹开花的时间推迟，始花期的延后可以增加采收期的时长，有利于产品的上市销售。

Claims (1)

1.一种蒙旦蜡树脂多功能液态地膜，其特征在于：所述液态地膜由以下原料制备得到，各原料及其重量份为：蒙旦蜡树脂100-200份、树脂助溶剂100-280份、高锰酸钾10-22份、聚乙烯醇10-39份、三乙醇胺2-6、三羟甲基丙烷2-5份；

所述树脂助溶剂的制备方法为：按聚山梨酯:丙二醇:聚乙二醇＝1:2-4:2-6的质量比将三者混匀，得到混合料，然后将其配制成质量分数为20-30％的水溶液；

所述蒙旦蜡树脂多功能液态地膜的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

(1)将蒙旦蜡树脂置于反应釜内，加入树脂助溶剂，在80-90℃的条件下进行机械搅拌，搅拌转速为60-70r/min，搅拌时间为20-30min；

(2)待步骤(1)完成后，向反应釜内加入高锰酸钾，温度保持不变，搅拌转速变为80-100r/min，继续搅拌反应2-3h；

(3)保持温度和搅拌转速不变，向步骤(2)的反应产物中加入聚乙烯醇、三乙醇胺、三羟甲基丙烷，完全溶解后停止加热，继续搅拌直到温度降至室温时停止，即制得蒙旦蜡树脂多功能液态地膜。

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