CN109096786A - 一种可降解复合地膜及其制备方法 - Google Patents

一种可降解复合地膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种可降解复合地膜，属于生物技术领域，由作物废弃物、交联剂、增强剂、增塑剂、动物粪便、石灰粉、豆饼、粪便秸秆共发酵剂菌种、微生物除臭剂、可降解高分子粘合液制备得到。本发明将发酵后的作物废弃物与可降解高分子材料复合，不需要专门的设备，生产方法简单，成本低。

Description

一种可降解复合地膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及生物技术领域，特别涉及一种可降解复合地膜及其制备方法。
背景技术
我国农用地膜量大，然而由于现在使用的农用地膜多为不可降解塑料，造成了严重的土壤污染。为解决农用地膜造成的农业面源污染，开发了一种新型的可降解覆盖材料。该覆盖材料以天然材料为原料，可以达到保湿、除草等农用地膜的功效。该覆盖材料及其降解物不会造成环境污染，同时，降解物具有肥效。目前，开发的以合成聚酯为原料的可降解地膜材料可以达到完全降解，但是由于聚酯类材料的合成工艺复杂，成本较高，不能广泛应用于农业生产。采用农业废弃物直接进行覆盖通常会存在虫卵和草籽残留威胁、风吹损耗及不平整等缺陷，为农业生产带来新的问题。
中国专利CN106566261A公开了一种作物废弃物可降解地膜及其制备方法，将未发酵的废弃物与可降解高分子材料复合，采用蒸汽爆破技术将农业废弃物纤维处理后再制备复合材料，但是蒸汽爆破需要专门的设备，生产成本高。
发明内容
有鉴于此，本发明目的在于提供一种可降解复合地膜及其制备方法，本发明将发酵后的作物废弃物与可降解高分子材料复合，不需要专门的设备，生产方法简单，成本低。
本发明提供了一种可降解复合地膜，由包括以下质量份数的原料制备得到：
所述作物废弃物包括农作物秸秆、树叶、树皮、杂草和甘蔗渣中的一种或多种；
所述豆饼为黄豆或黑豆榨油后的副产物。
优选地，所述交联剂包括醛类交联剂、过氧化氢和硼酸中的一种或多种。
优选地，所述增强剂包括碳酸钙、草木灰或炭黑。
优选地，所述增塑剂包括癸二酸二辛酯或对苯二甲酸二辛酯。
优选地，所述动物粪便包括牛粪或鸡粪。
本发明还提供了上述可降解复合地膜的制备方法，包括以下步骤：
1)将作物废弃物、动物粪便、石灰粉、豆饼、粪便秸秆共发酵剂菌种按所述质量份数混合，得到发酵混合物；将发酵混合物与水混合后依次进行发酵发酵、喷洒微生物除臭剂和干燥后，，得到发酵产物；
2)将可降解高分子材料、交联剂、增强剂、增塑剂和水混合后，得到可降解高分子混合液；
3)将所述步骤1)得到的发酵产物、步骤2)得到的可降解高分子混合液混合后成膜，得到可降解复合地膜。
优选地，所述步骤1)中水的质量为发酵混合物质量的20～40％。
优选地，所述步骤1)中发酵的时间为3～5天。
有益技术效果：本发明提供了一种可降解复合地膜，由作物废弃物、交联剂、增强剂、增塑剂、动物粪便、石灰粉、豆饼、粪便秸秆共发酵剂菌种、微生物除臭剂、可降解高分子粘合液制备得到。本发明将作物废弃物、动物粪便、石灰粉、豆饼、粪便秸秆共发酵剂菌种按所述质量份数混合，得到发酵混合物；将发酵混合物与水混合后依次进行发酵和干燥，得到发酵产物；将可降解高分子材料、交联剂、增强剂、增塑剂和水混合后，得到可降解高分子混合液；将得到的发酵产物、可降解高分子混合液和与微生物除臭剂混合后成膜，得到可降解复合地膜。本发明经过高温发酵可以避免残留的草籽、虫卵等威胁，减少材料降解后转化为肥料过程中对氮源的消耗，提升材料的肥效。同时，由于交联的可降降解高分子粘合液的粘合作用，可以减少风吹和雨水冲淋等带来的覆盖材料损失。本发明将发酵后的作物废弃物与可降解高分子材料复合，制备的复合膜厚度均匀、平整，有利于农业机械化生产。工艺过程简单，不需要专门的设备，成本低，宜于在个体农户推广。
具体实施方式
本发明提供了一种可降解复合地膜，由包括以下质量份数的原料制备得到：
所述作物废弃物包括农作物秸秆、树叶、树皮、杂草和甘蔗渣中的一种或多种；
所述豆饼为黄豆或黑豆榨油后的副产物。
在本发明中，所述作物废弃物优选为农作物秸秆和/或树叶。
在本发明中，当所述作物废弃物为多种时，本发明对作物废弃物的用量比没有特殊限定，以任意比例混合即可。
在本发明中，所述交联剂优选包括醛类交联剂、过氧化氢和硼酸中的一种或多种。
在本发明中，所述醛类交联剂优选为乙醛或戊二醛。
在本发明中，所述增强剂优选包括碳酸钙、草木灰或炭黑。
在本发明中，所述增塑剂优选包括癸二酸二辛酯或对苯二甲酸二辛酯。
在本发明中，所述动物粪便优选包括牛粪或鸡粪。
在本发明中，所述动物粪便的质量以干基计算。
在本发明中，所述豆饼为粪便秸秆共发酵剂菌种提供营养。
本发明对所述粪便秸秆共发酵剂菌种的来源没有特殊限定，选用本领域技术人员熟知的市售商品即可。在本发明中，优选采用农富康科技生物有限公司生产的粪便秸秆共发酵剂菌种。
在本发明中，所述微生物除臭剂优选为乳酸菌、双歧杆菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、纳豆芽孢杆菌或酵母菌。
本发明对所述微生物除臭剂的来源没有特殊限定，选用本领域技术人员熟知的市售商品即可。
在本发明中，所述可降解高分子材料优选为聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠和羧甲基淀粉中的一种或几种。
在本发明中，所述高分子材料优选以高分子材料水溶液的形式加入。
在本发明中，所述可高分子材料水溶液的总质量浓度优选为5～30％，更优选为10～20％。
在本发明中，所述高分子材料为聚乙烯醇时，所述加入时聚乙烯醇水溶液的质量浓度为30％；所述高分子材料为羧甲基纤维素钠时，所述加入时羧甲基纤维素钠水溶液的质量浓度优选为8％；所述高分子材料为海藻酸钠时，所述加入时海藻酸钠水溶液的质量浓度为10％，所述高分子材料为羧甲基淀粉时，所述加入时羧甲基淀粉水溶液的质量浓度为10％。
本发明还提供了上述可降解复合地膜的制备方法，包括以下步骤：
1)将作物废弃物、动物粪便、石灰粉、豆饼、粪便秸秆共发酵剂菌种按所述质量份数混合，得到发酵混合物；将发酵混合物与水混合后依次进行发酵、喷洒微生物除臭剂和干燥后，得到发酵产物；
2)将可降解高分子材料、交联剂、增强剂、增塑剂和水混合后，得到可降解高分子混合液；
3)将所述步骤1)得到的发酵产物与步骤2)得到的可降解高分子混合液混合后成膜，得到可降解复合地膜。
本发明将将作物废弃物、动物粪便、石灰粉、豆饼、粪便秸秆共发酵剂菌种按所述质量份数混合，得到发酵混合物；将发酵混合物与水混合后依次进行发酵和干燥，得到发酵产物。
本发明对混合的顺序没有特殊限定，选用本领域技术人员熟知的混合顺序即可。
本发明对所述混合的方法没有特殊限定，选用本领技术人员熟知的混合方法即可。
在本发明中，所述水的质量优选为发酵混合物质量的20～40％，更优选为30％。
在本发明中，所述发酵的温度为50～70℃；所述发酵的时间优选为3～5天，更优选为4天。
本发明对干燥的方法没有特殊限定，选用本领域技术人员熟知的干燥方法即可。在本发明中优选为自然晾干。
本发明将可降解高分子材料、交联剂、增强剂、增塑剂和水混合后，得到可降解高分子混合液；
本发明对混合的方法没有特殊限定，选用本领域技术人员熟知的混合方法即可。
得到发酵产物和可降解高分子混合液后，本发明将得到的发酵产物与可降解高分子混合液混合后成膜，得到可降解复合地膜。
本发明通过发酵、加入交联剂进行交联可以破坏农业废弃物中的草籽、虫卵。
本发明对混合的方法没有特殊限定，选用本领域技术人员熟知的混合方法即可。
本发明对成膜的方法没有特殊限定，选用本领域技术人员熟知的成膜方法即可。本发明优选为流延成膜或刷浆成膜。
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
1)将甘蔗渣1000kg、牛粪200kg石灰粉30kg、豆饼20kg和粪便秸秆共发酵剂菌种5.0kg混合后，得到发酵混合物；将得到的发酵混合物与300Kg水混合后50～60℃发酵3天、喷洒6.5kg微生物除臭剂，自然晾干，得到发酵产物。
2)将质量浓度为30％的聚乙烯醇150kg、过氧化氢15kg、碳酸钙3kg、二酸二辛酯3kg、和150kg质量份数为10％的海藻酸钠水溶液混合后，滴加100g 10wt％的氯化钙水溶液，得到可降解高分子混合液。
3)将得到的发酵产物与可降解干分子混合液混合后，流延成膜得到厚度为4.5mm的湿膜，自然晾干得到可降解复合地膜。
实施例2
1)将玉米秸秆1000kg、鸡粪200kg、草木灰10kg、石灰粉30kg、豆饼20kg和粪便秸秆共发酵剂菌种5kg混合后，得到发酵混合物；将发酵混合物与300Kg水混合后，盖好塑料布进行发酵，发酵的温度为60～70℃，发酵5天后，喷洒5.0kg微生物除臭剂，自然晾干后，得到发酵产物；
2)将30％的聚乙烯醇500kg、乙醛20kg、苯二甲酸二辛酯5kg、0.5Kg交联剂和100kg质量份数为10％的羧甲基纤维素钠水溶液混合后，得到可降解高分子混合液；
3)将得到的发酵产物与可降解高分子混合液混合后，流延成膜得到厚度为25mm的湿膜，自然晾干得到可降解复合地膜。
实施例3
1)将田间杂草1000kg，鸡粪200kg，石灰粉30kg，豆饼20kg和粪便秸秆共发酵剂5kg混合后，得到发酵混合物，将发酵混合物浇300kg的水，塑料布盖好进行发酵，发酵5天后，喷洒除臭剂，干燥，得到发酵产物；
2)将150kg聚乙烯醇，70度条件下溶解在350kg水中，加入过氧化氢10kg，碳酸钙5kg，苯二甲酸二辛酯5kg，共混制备可降解高分子材料混合液；
3)将得到的发酵产物摊薄，均匀涂上可降解高分子材料混合液，流延成膜，得到厚度为5.2mm的湿膜，晾干后，得到可降解复合地膜。
实施例4
1)将稻草秸秆1000kg，牛粪200kg，石灰粉30kg，豆饼20kg和粪便秸秆共发酵剂5kg混合得到发酵混合物，将发酵混合物浇300kg的水，塑料布盖好进行发酵，发酵5天后，喷洒上除臭剂5.0kg，干燥，得到发酵产物；
2)将210kg聚乙烯醇，70度条件下溶解在490kg水中，加入硼酸10kg，碳酸钙5kg，二酸二辛酯5kg，共混制备可降解高分子混合液；
3)将得到的发酵产物摊薄，均匀涂上可降解高分子材料混合液，流延成膜，得到厚度为6.3mm的湿膜，晾干后得到可降解复合地膜。
实施例5
1)将干树叶1000kg，鸡粪200kg，石灰粉30kg，豆饼20kg和粪便秸秆共发酵剂5kg混合后得到发酵混合物，将发酵混合物浇300kg的水，塑料布盖好进行发酵，发酵5天后，喷洒上除臭剂，干燥，得到发酵产物；
2)将150kg聚乙烯醇，，70度条件下溶解在350kg水中，加入戊二醛10kg，碳酸钙5kg，苯二甲酸二辛酯5kg，共混制备可降解高分子混合液；
3)将得到的发酵产物摊薄，均匀涂上可降解高分子混合液，流延成膜，得到厚度为9.2mm的湿膜，晾干后得到可降解复合地膜。
表1实施例1～5中得到的可降解复合地膜的性能
*降解率由国家标准GB/T 19277《受控堆肥条件下材料最终需氧生物分解能力的测定采用测定释放的二氧化碳的方法》测定得到。
由表1可知复合地膜具有可降解性和较高的拉伸强度，同时，扯断伸长率达到25％以上，说明材料具有一定的弹性和可伸缩性。120天降解率在20％左右，180天降解率低于70％，说明足够满足大部分作物的生长需要，且材料的厚度对降解率的影响较大，可以根据需要，调节膜的厚度改变降解周期。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种可降解复合地膜，由包括以下质量份数的原料制备得到：
所述作物废弃物包括农作物秸秆、树叶、树皮、杂草和甘蔗渣中的一种或多种；
所述豆饼为黄豆或黑豆榨油后的副产物。
2.根据权利要求1所述的可降解复合地膜，其特征在于，所述交联剂包括醛类交联剂、过氧化氢和硼酸中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的可降解复合地膜，其特征在于，所述增强剂包括碳酸钙、草木灰或炭黑。
4.根据权利要求1所述的可降解复合地膜，其特征在于，所述增塑剂包括癸二酸二辛酯或对苯二甲酸二辛酯。
5.根据权利要求1所述的可降解复合地膜，其特征在于，所述动物粪便包括牛粪或鸡粪。
6.根据权利要求1所述的可降解复合地膜，其特征在于，所述可降解高分子材料为聚乙烯醇，海藻酸钠，羧甲基纤维素钠和羧甲基淀粉中的一种或几种。
7.权利要求1～6任意一项所述可降解复合地膜的制备方法，包括以下步骤：
1)将作物废弃物、动物粪便、石灰粉、豆饼、粪便秸秆共发酵剂菌种按所述质量份数混合，得到发酵混合物；将发酵混合物与水混合后依次进行发酵、喷洒微生物除臭剂和干燥后，得到发酵产物；
2)将可降解高分子材料、交联剂、增强剂、增塑剂和水混合后，得到可降解高分子混合液；
3)将所述步骤1)得到的发酵产物与步骤2)得到的可降解高分子混合液混合后成膜，得到可降解复合地膜。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中水的质量为发酵混合物质量的20～40％。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中发酵的温度为50～70℃，发酵的时间为3～5天。
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