CN108102149B - 一种用于液态生物降解地膜的粉剂及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种用于液态生物降解地膜的粉剂及制备方法，以湿润的膨润土为粘结剂，将成膜材料预粘结为球形颗粒，然后在颗粒表面包裹尿素得到粉剂。该粉剂有效防止粘接结块，使用时配水调制，可以快速溶解为液态，用于液态生物降解地膜。此工艺的显著效果在于制备成粉剂形式，改善了液体地膜储存困难和运输不便的缺陷，为液体地膜生产的产业化发展提供了保证。其中的成膜材料海藻酸起到缓释作用，调节了大分子的交联速度，避免堵塞喷洒设备。

Description

一种用于液态生物降解地膜的粉剂及制备方法
技术领域
本发明涉及土壤环境保护技术领域，具体涉及一种用于液态生物降解地膜的粉剂及制备方法。
背景技术
地膜用于地面覆盖，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等，促进植物生长的功能，地膜在全国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，使作物普遍增产30%－50%，增值40%－60%，深受广大农民的欢迎。我国每年地膜使用量超过70万吨，并以1.5%的速度加速增长。传统使用的地膜由PE等材质构成，地膜种植在田地内覆盖大量的塑料薄膜，作物收获后残留在土壤中，难以降解，对土壤造成了污染和损害。再者，随着塑化剂风波的漫延，地膜无法沉降存在土壤塑化剂含量过高而影响人们的健康的风险。
随着地膜覆盖技术的不断发展，一种新型农资产品—生物降解液体地膜应运而生，生物可降解液体地膜有极好的浸润性，能把所有的土壤表面全部覆盖，有保水增湿的作用，极有效地防止土壤水分蒸发，水分蒸发抑制率在20%～50%之间，配合吸水材料，就能长时间保持土壤水分。植物的幼苗长出时，可自行将膜顶破，膜会自动降解，变成腐植酸肥料，翻压入土后，具有改良土壤团粒结构的作用。据报道，使用液体地膜的花生比使用塑料地膜的花生根系发达，茎粗叶厚，抗旱能力较强，无叶斑病、根腐病、烂根、烂果等现象发生，比使用塑料地膜每亩增产鲜果300斤以上。由于生物降解液体地膜具有增温、保墒和良好的通气透水功能，喷施后40天后2-3个月内自动降解成腐植酸类，改善作物的生长环境，解决白色污染的优良的性质，因此被视作PE膜等传统地膜的替代物在全国各地推广使用。
为了提高液体地膜的性能和质量，相关研究工作不断开展。中国发明专利申请号201110002363.5公开了一种液体地膜及其生产和成膜方法，原料由聚乙烯醇、发泡剂、成膜剂、醋酸乙烯、木质素、苯甲酸钠、骨胶、纤维素钠、十二烷基二甲基甜菜碱、腐殖酸钾和水组成，使用时加水稀释后直接喷洒在农田表面，即时可在地表成膜。中国发明专利申请号201310661602.7公开了一种液体地膜，制备液体地膜的原材料组成为秸秆液21～28、腐植酸21～28、成膜剂9、稳定剂9、表面活性剂3、其余为水。液体地膜在常温下呈胶体状态，兑水稀释喷洒在土壤表面后成膜。上述方案中开发的液态地膜制品为液态或凝胶态，存在储存和运输不便的缺陷，同时由于原料组份中含有成膜剂，液态地膜的粘度较大，容易堵塞喷洒装置流道，需要频繁清洗更换喷洒器材。
中国发明专利申请号201110440063.5公开了一种液体地膜及其制备方法，由如下重量百分数的组分组成：甲基硅酸盐20-30%，强碱1-5%，余量为水。使用时产品按不同有效用量加入普通喷雾器中兑水稀释，均匀喷于土壤表面。虽然该本发明的液体地膜不含成膜剂和表面活性剂，液态产品同样面临储存和运输不便的问题，此外，强碱的使用仍然存在引发新的环境污染的可能。
综上所述，液态地膜使用时均匀喷洒在地表就能形成地膜，可以在很多领域替代农业和园艺业中普遍使用的塑料地膜，并可有效解决塑料地膜污染土壤问题，但是它存在储存和运输不便的缺陷，同时原料组份中的成膜剂使得液态地膜的粘度较大，容易堵塞喷洒装置流道，带来诸多不便，强碱的使用存在引发新的环境污染问题的可能。
发明内容
针对目前液态地膜存在储存和运输不便，同时原料组份中的成膜剂使得液态地膜的粘度较大，容易堵塞喷洒装置流道的缺陷，本发明提出一种用于液态生物降解地膜的粉剂，该粉剂改善了液体地膜储存困难和运输不便的缺陷，为液体地膜生产的产业化发展提供了保证；使用时直接调水即可,极大地方便使用。
为解决上述问题，本发明提供一种用于液态生物降解地膜的粉剂，特征是由如下重量份原料制备而成：
海藻酸40-55份、钙盐5-8份、葡萄糖酸内酯9-13份、木质纤维20-35份、聚丙烯酰胺5-10份、膨润土3-5份、尿素10-15份、水0.1-1份；
进一步提供一种用于液态生物降解地膜的粉剂的制备方法，具体制备方法如下：
（1）按重量份将海藻酸40-55份、钙盐5-8份、葡萄糖酸内酯9-13份、木质纤维20-35份、聚丙烯酰胺5-10份混合均匀得到成膜料；将膨润土3-5份、水0.1-1份混合均匀，使膨润土湿润，形成小颗粒状膨润土；然后将小颗粒状膨润土加入成膜料，混均后，通过旋转筛筛分，通过膨润土的粘结形成球形颗粒；
（2）将步骤（1）得到的球形颗粒加入流化床中，流化床温度设置为60℃，将10-15重量份的尿素分批加入流化床，在流化床中，尿素熔化并包裹在球形颗粒表面，冷却后得到一种用于液态生物降解地膜的粉剂。
优选的，所述钙盐为氯化钙、醋酸钙、氢氧化钙、葡萄糖酸钙中的至少一种。
优选的，所述木质纤维的长径比大于8︰1。
优选地，所述流化床的进风速度为40-60m3/h，流化时间为5-10min。
优选地，所述粉剂粒径为130-550μm。
现有液态地膜存在储存和运输不便的缺陷，同时原料组份中的成膜剂使得液态地膜的粘度较大，容易堵塞喷洒装置流道，带来诸多不便。鉴于此，本发明提出一种用于液态生物降解地膜的粉剂，以湿润的膨润土为粘结剂，将成膜材料预粘结为球形颗粒，然后在颗粒表面包裹尿素得到粉剂。该粉剂有效防止粘接，使用时配水调制，可以快速溶解为液态，用于液态生物降解地膜。此工艺的显著效果在于制备成粉剂形式，改善了液体地膜储存困难和运输不便的缺陷，为液体地膜生产的产业化发展提供了保证。其中的成膜材料海藻酸起到缓释作用，调节了大分子的交联速度，避免堵塞喷洒设备。
将本发明一种用于液态生物降解地膜的粉剂加10倍水，与液态地膜产品、强碱型液态地膜使用RL-70型（曲阜市睿龙机械有限公司）喷洒机进行喷洒，在产品性状、换喷头次数、环保方面具有明显优势，如表1所示。
表1：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
本发明一种用于液态生物降解地膜的粉剂及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：
1、本发明利用尿素作为包裹层，有效防止粉剂粘接结块，使用时可以快速溶于水中进行调制液态地膜。而且尿素是一种肥源，且对木质纤维具有增塑成膜促进作用。
2、本发明采用海藻酸、钙盐、葡萄糖酸内酯，使得成膜交联性能好，提升了地膜初期的使用强度
3、本发明制备出的粉剂绿色无毒，喷洒在土地表面形成的地膜不仅有保水增熵的作用，极有效地防止土壤水分蒸发，可经生物降解无残留，不会对土壤造成任何污染和损害。
4、本发明采用流化床制备，工艺简单可靠，原料来源方便，成本低廉，制得的粉体的粒度均匀，适合工业化生产应用。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本发明的范围内。
实施例1
（1）按重量份将海藻酸40份、醋酸钙5份、葡萄糖酸内酯9份、木质纤维20份、聚丙烯酰胺5份混合均匀得到成膜料；将膨润土3份、水0.2份混合均匀，使膨润土湿润，形成小颗粒状膨润土；然后将小颗粒状膨润土加入成膜料，混均后，通过旋转筛筛分，通过膨润土的粘结形成球形颗粒；
（2）将步骤（1）得到的球形颗粒加入流化床中，流化床温度设置为60℃，进风速度为40m3/h，将10重量份的尿素分批在5min内加入流化床，然后保持流化时间为5min，在流化床中，尿素熔化并包裹在球形颗粒表面，冷却后得到一种用于液态生物降解地膜的粉剂。
实施例2
（1）按重量份将海藻酸50份、氯化钙8份、葡萄糖酸内酯10份、木质纤维25份、聚丙烯酰胺6份混合均匀得到成膜料；将膨润土4份、水0.1份混合均匀，使膨润土湿润，形成小颗粒状膨润土；然后将小颗粒状膨润土加入成膜料，混均后，通过旋转筛筛分，通过膨润土的粘结形成球形颗粒；
（2）将步骤（1）得到的球形颗粒加入流化床中，流化床温度设置为60℃，进风速度为50m3/h，将10重量份的尿素分批在5min内加入流化床，然后保持流化时间为6min，在流化床中，尿素熔化并包裹在球形颗粒表面，冷却后得到一种用于液态生物降解地膜的粉剂。
实施例3
（1）按重量份将海藻酸55份、葡萄糖酸钙5份、葡萄糖酸内酯9份、木质纤维35份、聚丙烯酰胺10份混合均匀得到成膜料；将膨润土5份、水1份混合均匀，使膨润土湿润，形成小颗粒状膨润土；然后将小颗粒状膨润土加入成膜料，混均后，通过旋转筛筛分，通过膨润土的粘结形成球形颗粒；
（2）将步骤（1）得到的球形颗粒加入流化床中，流化床温度设置为60℃，进风速度为60m3/h，将15重量份的尿素分批在5min内加入流化床，然后保持流化时间为8min，在流化床中，尿素熔化并包裹在球形颗粒表面，冷却后得到一种用于液态生物降解地膜的粉剂。
实施例4
（1）按重量份将海藻酸40份、氢氧化钙8份、葡萄糖酸内酯13份、木质纤维35份、聚丙烯酰胺5份混合均匀得到成膜料；将膨润土3份、水0.5份混合均匀，使膨润土湿润，形成小颗粒状膨润土；然后将小颗粒状膨润土加入成膜料，混均后，通过旋转筛筛分，通过膨润土的粘结形成球形颗粒；
（2）将步骤（1）得到的球形颗粒加入流化床中，流化床温度设置为60℃，进风速度为-60m3/h，将15重量份的尿素分批在5min内加入流化床，然后保持流化时间为10min，在流化床中，尿素熔化并包裹在球形颗粒表面，冷却后得到一种用于液态生物降解地膜的粉剂。
实施例5
（1）按重量份将海藻酸55份、醋酸钙5份、葡萄糖酸内酯10份、木质纤维20份、聚丙烯酰胺5份混合均匀得到成膜料；将膨润土3份、水0.1份混合均匀，使膨润土湿润，形成小颗粒状膨润土；然后将小颗粒状膨润土加入成膜料，混均后，通过旋转筛筛分，通过膨润土的粘结形成球形颗粒；
（2）将步骤（1）得到的球形颗粒加入流化床中，流化床温度设置为60℃，进风速度为60m3/h，将15重量份的尿素分批在5min内加入流化床，然后保持流化时间为8min，在流化床中，尿素熔化并包裹在球形颗粒表面，冷却后得到一种用于液态生物降解地膜的粉剂。
对比例1
（1）按重量份将海藻酸55份、木质纤维20份、聚丙烯酰胺5份混合均匀得到成膜料；将膨润土3份、水0.1份混合均匀，使膨润土湿润，形成小颗粒状膨润土；然后将小颗粒状膨润土加入成膜料，混均后，通过旋转筛筛分，通过膨润土的粘结形成球形颗粒；
（2）将步骤（1）得到的球形颗粒加入流化床中，流化床温度设置为60℃，进风速度为60m3/h，将15重量份的尿素分批在5min内加入流化床，然后保持流化时间为8min，在流化床中，尿素熔化并包裹在球形颗粒表面，冷却后得到一种用于液态生物降解地膜的粉剂。
对比例2
按重量份将海藻酸55份、醋酸钙5份、葡萄糖酸内酯10份、木质纤维20份、聚丙烯酰胺5份混合均匀得到成膜料；将膨润土3份、水0.1份混合均匀，使膨润土湿润，形成小颗粒状膨润土；然后将小颗粒状膨润土加入成膜料，混均后，通过旋转筛筛分，通过膨润土的粘结形成球形颗粒，作为用于液态地膜的粉料。
对比例3
市售液态地膜。
将实施例1-5、对比例1-2的粉剂加10倍水调制为液态，对比例3为市售液态地膜料，分别加入RL-70型喷洒机均匀喷于土壤表面。测试存放、喷洒施工效果和成膜性能，得到数据如表2所示。
表2 ：
Figure 854271DEST_PATH_IMAGE002

Claims (3)

1.一种用于液态生物降解地膜的粉剂，特征是由如下重量份原料制备而成：
海藻酸40-55份、钙盐5-8份、葡萄糖酸内酯9-13份、木质纤维20-35份、聚丙烯酰胺5-10份、膨润土3-5份、尿素10-15份、水0.1-1份；所述钙盐为氯化钙、醋酸钙、氢氧化钙、葡萄糖酸钙中的至少一种；所述粉剂粒径为130-550μm；
所述用于液态生物降解地膜的粉剂，由如下方法制备得到：
（1）按重量份将海藻酸40-55份、钙盐5-8份、葡萄糖酸内酯9-13份、木质纤维20-35份、聚丙烯酰胺5-10份混合均匀得到成膜料；将膨润土3-5份、水0.1-1份混合均匀，使膨润土湿润，形成小颗粒状膨润土；然后将小颗粒状膨润土加入成膜料，混均后，通过旋转筛筛分，通过膨润土的粘结形成球形颗粒；
（2）将步骤（1）得到的球形颗粒加入流化床中，流化床温度设置为60℃，将10-15重量份的尿素分批加入流化床，在流化床中，尿素熔化并包裹在球形颗粒表面，冷却后得到一种用于液态生物降解地膜的粉剂。
2.根据权利要求1所述一种用于液态生物降解地膜的粉剂，其特征在于，所述木质纤维的长径比大于8︰1。
3.根据权利要求1所述一种用于液态生物降解地膜的粉剂，其特征在于，所述流化床的进风速度为40-60m3/h，流化时间为5-10min。
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