CN109456512A - 一种壳聚糖可降解生物液态立体地膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种壳聚糖可降解生物液态立体地膜及其制备方法，该方法包括首向定容稀释罐中投放2.3‑2.7重量份的壳聚糖，加入90‑95重量份40～45℃的纳滤水；启动所述搅拌罐的搅拌功能以2300‑2500转/分钟转速搅拌2.5‑3.5分钟，期间边搅拌边加入2.3‑3.4重量份的冰醋酸溶液以及1.5‑2.5重量份的助剂。用壳聚糖制成的可生物降解的壳聚糖液态地膜六个月后能被土壤中的微生物完全降解，而且该地膜伸缩性好、湿润状态下也有足够的强度。可作为农业通气地膜以及农药缓释包被材料，土壤改良剂及土壤杀菌剂，农作物增产剂。代替现在广泛使用的聚乙烯塑料地膜。使用该可生物降解的壳聚糖液态可降解生物膜地将给农业生产及环境保护产生巨大效益，有着广阔的发展前景。

Description

一种壳聚糖可降解生物液态立体地膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及地膜技术领域，特别是涉及一种壳聚糖可降解生物液态立体地膜及其制备方法。
背景技术
地膜即地面覆盖薄膜，通常是透明或黑色PE薄膜，也有绿、银色薄膜，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。农用地膜为农业生产的丰产丰收曾经起到了决定性作用。随着应用年限的延后推移，在为了克服栽培条件的障碍同时，也带来了许多负面问题。常规化学乙烯地膜对土壤耕层造成隔离，上茬作物或植物收获后的地膜残碎片物虽经耕层翻耕，仍残留于耕层30厘米范围内造成无定位隔离，作物根系不能顺利下扎，致秧苗不能完全下扎发育。对土壤微环境气态污染，主要是由于乙烯地膜在土壤中难以降解，但是在高温、高湿条件下自有的乙烯气体挥发，经多年应用而蓄积，被土壤所吸附，使作物根系提早促成革质化衰老，回缩生育采收期，直接影响作物整株发育和经济产量。对作物茎基伤害，地膜的穴口位置，边缘(在露地生产)地膜经变温所松驰，风动。给秧苗茎基部磨损破皮，及至侵染病害。覆盖期外成本高，鉴于乙烯地膜对农业生产构成污染威胁，土地白色污染成灾，造成《清洁生产法)》难以落实。地膜作为一种重要的农业生产资料，己在农业生产中广泛使用，但是目常用的地膜为聚乙烯薄膜，这种高分子塑料物质在土壤中不能分解，使土壤板结、土质变坏，对自然环境产生白色污染。
发明内容
本发明提供了一种壳聚糖可降解生物液态立体地膜及其制备方法。
本发明提供了如下方案：
一种壳聚糖可降解生物液态立体地膜的制备方法，包括：
首向定容稀释罐中投放2.3-2.7重量份的壳聚糖，加入90-95重量份40～45℃的纳滤水，4-6分钟后倒入搅拌罐；
启动所述搅拌罐的搅拌功能以2300-2500转/分钟转速搅拌2.5-3.5分钟，期间边搅拌边加入2.3-3.4重量份的冰醋酸溶液以及1.5-2.5重量份的助剂；搅拌2.5-3.5分钟后向所述搅拌罐内注入1.3-1.7重量份的乙醇继续搅拌1分钟；
搅拌1分钟后关闭所述搅拌罐的搅拌功能并静置15分钟；
将静置后所述搅拌罐内的物质转移至过滤式离心机内进行过滤既得所述地膜。
优选的：启动所述搅拌罐的搅拌功能以2480转/分钟转速搅拌2.5-3.5分钟，期间边搅拌边加入2.3-3.4重量份的冰醋酸溶液以及1.5-2.5重量份的助剂；搅拌2.5-3.5分钟后向所述搅拌罐内注入1.3-1.7重量份的乙醇继续搅拌1分钟。
优选的：启动所述搅拌罐的搅拌功能以2480转/分钟转速搅拌3分钟，期间边搅拌边加入2.5重量份的冰醋酸溶液、2重量份的助剂以及1.5重量份的水肥；搅拌3分钟后向所述搅拌罐内注入1.5重量份的乙醇继续搅拌1分钟。
优选的：所述水肥包括如下重量份的原料：生化黄腐酸钾75-80重量份、甲酸钙40-45重量份、山梨醇50-60重量份、水杨酸0.05-0.1重量份、去离子水550-600重量份。
优选的：所述助剂包括海藻浓缩液、含羟基木质素、淀粉、胶黏剂、丙烯酸、丙烯酸类单体、戊二醛单体中的任意一种或几种的混合物。
优选的：所述海藻浓缩液由以下方法制得：将所述海藻切碎为海藻碎末，接着将海藻碎末添加到其100-200倍质量的沸水中蒸煮5-10min；然后将海藻碎末取出沥水，将其添加到10-20倍质量的焦磷酸钠溶液中，并超声波处理1-2h，制得海藻黏液；其中焦磷酸钠的质量浓度为3％，超声波处理温度为65-70℃，超声波功率为800-1200W，超声波频率为18-22kHz；向海藻黏液中滴加氢氧化钠溶液调至中性，最后将海藻黏液浓缩至固含量为30-50％的海藻浓缩液。
优选的：所述壳聚糖的分子式为(C6H11NO4)N，分子量为161.2，有效物质含量不小于99％。
一种采用所述壳聚糖可降解生物液态立体地膜的制备方法制备而成的壳聚糖可降解生物液态立体地膜。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
通过本发明，可以实现一种壳聚糖可降解生物液态立体地膜及其制备方法，在一种实现方式下，该方法可以包括首向定容稀释罐中投放2.3-2.7重量份的壳聚糖，加入90-95重量份40～45℃的纳滤水，4-6分钟后倒入搅拌罐；启动所述搅拌罐的搅拌功能以2300-2500转/分钟转速搅拌2.5-3.5分钟，期间边搅拌边加入2.3-3.4重量份的冰醋酸溶液以及1.5-2.5重量份的助剂；搅拌2.5-3.5分钟后向所述搅拌罐内注入1.3-1.7重量份的乙醇继续搅拌1分钟；搅拌1分钟后关闭所述搅拌罐的搅拌功能并静置15分钟；将静置后所述搅拌罐内的物质转移至过滤式离心机内进行过滤既得所述地膜。用壳聚糖制成的可生物降解的壳聚糖液态地膜六个月后能被土壤中的微生物完全降解，而且该地膜伸缩性好、湿润状态下也有足够的强度。可作为农业通气地膜以及农药缓释包被材料，土壤改良剂及土壤杀菌剂，农作物增产剂。代替现在广泛使用的聚乙烯塑料地膜。使用该可生物降解的壳聚糖液态可降解生物膜地将给农业生产及环境保护产生巨大效益，有着广阔的发展前景。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
本发明实施例提供了一种壳聚糖可降解生物液态立体地膜的制备方法，该方法包括首向定容稀释罐中投放2.3-2.7重量份的壳聚糖，加入90-95重量份40～45℃的纳滤水，4-6分钟后倒入搅拌罐；
启动所述搅拌罐的搅拌功能以2300-2500转/分钟转速搅拌2.5-3.5分钟，期间边搅拌边加入2.3-3.4重量份的冰醋酸溶液以及1.5-2.5重量份的助剂；搅拌2.5-3.5分钟后向所述搅拌罐内注入1.3-1.7重量份的乙醇继续搅拌1分钟；
搅拌1分钟后关闭所述搅拌罐的搅拌功能并静置15分钟；
将静置后所述搅拌罐内的物质转移至过滤式离心机内进行过滤既得所述地膜。
进一步的，启动所述搅拌罐的搅拌功能以2480转/分钟转速搅拌2.5-3.5分钟，期间边搅拌边加入2.3-3.4重量份的冰醋酸溶液以及1.5-2.5重量份的助剂；搅拌2.5-3.5分钟后向所述搅拌罐内注入1.3-1.7重量份的乙醇继续搅拌1分钟。
再进一步的，启动所述搅拌罐的搅拌功能以2480转/分钟转速搅拌3分钟，期间边搅拌边加入2.5重量份的冰醋酸溶液、2重量份的助剂以及1.5重量份的水肥；搅拌3分钟后向所述搅拌罐内注入1.5重量份的乙醇继续搅拌1分钟。所述水肥包括如下重量份的原料：生化黄腐酸钾75-80重量份、甲酸钙40-45重量份、山梨醇50-60重量份、水杨酸0.05-0.1重量份、去离子水550-600重量份。所述助剂包括海藻浓缩液、含羟基木质素、淀粉、胶黏剂、丙烯酸、丙烯酸类单体、戊二醛单体中的任意一种或几种的混合物。该海藻浓缩液的加入可以使该地膜具有黑色特性，所述海藻浓缩液由以下方法制得：将所述海藻切碎为海藻碎末，接着将海藻碎末添加到其100-200倍质量的沸水中蒸煮5-10min；然后将海藻碎末取出沥水，将其添加到10-20倍质量的焦磷酸钠溶液中，并超声波处理1-2h，制得海藻黏液；其中焦磷酸钠的质量浓度为3％，超声波处理温度为65-70℃，超声波功率为800-1200W，超声波频率为18-22kHz；向海藻黏液中滴加氢氧化钠溶液调至中性，最后将海藻黏液浓缩至固含量为30-50％的海藻浓缩液。
所述壳聚糖的分子式为(C6H11NO4)N，分子量为161.2，有效物质含量不小于99％。本申请提供的壳聚糖采用海洋生物虾蟹壳提取物，属纯生物源--壳原料。本产品是以虾、蟹壳为主要原料。经生物化工技术提取的高分子多糖液态地膜。采用生物工艺，是一款生物产品。壳聚糖具有良好的成膜性、透气性、生物兼容性。它在皮肤表面形成薄膜，由于该膜是立体网状结构，各种保湿因子、生理功能物质均能包埋其中，并有持续缓释作用。壳聚糖的成膜原理通过壳聚糖羟基，壳聚糖溶液具有粘稠性，易于成膜的特性。利用壳聚糖易于成膜的特性，可制作成能被生物或酶降解的液态地膜具有培植植物或微生物的保水剂。该壳聚糖不溶于一般的酸碱，化学性质非常稳定，这是制约其长期得不到开发的重要原因。经脱乙酰基后的壳聚糖，呈白色至淡黄色的粉末，虽也不溶于水、碱溶液和有机溶剂中，但可溶于稀酸溶液中，包括无机稀酸(盐酸、硝酸等)和有机稀酸(醋酸、乳酸、甲酸、抗坏血酸、果实酸等)中。在柠檬酸、酒石酸等多价有机酸的水溶液中，则是在加热高温时溶解，在温度下降后则呈凝胶状。壳聚糖对植物适应性广，亲和性好，无毒无副作用，对人畜无害，能够生物降解，在土壤中不板结土壤，可缓慢降解为小分子碳水化合物，对环境无公害，是一种优良的纯天然生态制剂。它能促使植物种子提前发芽。根系发达，根毛、须根、次生根数量大大增加。根乃植物之本，根际发达，会增强植物的吸肥吸水能力，增强抗旱、抗倒伏能力，增强免疫力，达到粗壮多结果之目的。壳聚糖能充分活化根际状态，溶解养分分子，迅速形成土壤溶液，使氮、磷、钾等养分能得到植物充分有效地吸收。使用壳聚糖作添加剂，可使土壤有益菌如放线菌增加1000倍、有害菌如镰刀菌及线虫类等显著减少，增强土壤供肥能力，从根本上改良土壤，根治板结，提高土壤有机质含量，便于连作。壳聚糖能提高作物产量，改善作物品质，并使其恢复自然风味，耐贮、耐运，同时减少农药残留量(国际标准以下)，可以通过绿色通道出口。
本申请实施例还可以提供一种采用所述壳聚糖可降解生物液态立体地膜的制备方法制备而成的壳聚糖可降解生物液态立体地膜。
壳聚糖可制备能被生物或酶降解的液态地膜具有培植植物或微生物的保水剂。利用壳聚糖的成膜性及生物降解性，可制成具有良好粘附性、通透性和一定强度的农用可生物降解的壳聚糖液态地膜，代替现在广泛使用的聚乙烯塑料地膜。
本申请提供的壳聚糖采用海洋生物虾蟹壳提取物，属纯生物源--壳原料。
该壳聚糖是以虾、蟹壳为主要原料。经生物化工技术提取的高分子多糖液态地膜。采用生物工艺，是一款生物产品。
生物降解地膜是指一类在自然环境条件下可为微生物作用而引起降解的塑料地膜。生物降解地膜是一种新型地面覆盖薄膜，主要用于地面覆盖，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，从而促进植物生长。
用壳聚糖制成的可生物降解的壳聚糖液态地膜，六个月后能被土壤中的微生物完全降解。
首先对壳聚糖(chitosan)CS的脱乙酰度、分子量、溶解度等性能进行系列的测试和分析，探讨了这些性能相互影响的关系。在不同条件下制备了CS膜，发现制成的CS膜表面光滑平整，空隙致密；制膜时添加甘油可改善CS的吸湿性、溶失性、透湿性；通过测试发现温度对成膜性的影响不是很明显。通过本研究发现，壳聚糖共混膜可以结合几种不同物质的优点，使共混膜的结构、力学性能和某些生物学性能得到了改善，有利于应用到农业植物保护领域。
地膜作为一种重要的农业生产资料，己在农业生产中广泛使用，但是目常用的地膜为聚乙烯薄膜，这种高分子塑料物质在土壤中不能分解，使土壤板结、土质变坏，对自然环境产生白色污染。用壳聚糖制成的壳聚糖生物液态可降解地膜六个月后能被土壤中的微生物完全降解，而且这种地膜伸缩性好、湿润状态下也有足够的强度。使用这种壳聚糖生物液态可降解地膜将给农业生产及环境保护产生巨大效益，有着广阔的发展前景。
该壳聚糖是以虾、蟹壳为主要原料。经生物化工技术提取的高分子多糖液态地膜。采用非化学营养物质为补剂，采用生物工艺，是一款生物产品。该地膜既具有塑料地膜的增湿，保壤，保苗的作用，又有强效的粘附能力，提高土壤微粒的毛管作用，改善土壤的通透性，同时又增加了集农药、肥料和农膜于一体的特点，并且用后翻压入土，可成为土壤改良剂。本产品具有可现场喷施脱水后成膜，促进出苗，对地形地膜适应能力强等优点。
相比传统塑料地膜，无论是价格成本还是人力成本，壳聚糖生物液态可降解地膜都具有非常明显的成本优势，大大减轻了劳动强度并提高了劳动效率。壳聚糖生物液态可降解地膜具有极好的浸润性，能把所有的土壤表面全部覆盖，有保水增湿的作用，及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，变成腐殖酸肥料，翻压入土后，具有改良土壤团粒结构的作用。更避免了传统塑料地膜带来的白色污染问题。
经测定，用壳聚糖生物液态可降解地膜覆盖花生比使用塑料地膜增产20％以上，可广泛应用于干旱、寒冷、丘岭地区农作物早期覆盖和林木、果树等的防寒。因为富含大量壳聚糖，提高了黏附程度，在保湿，保温方面更加的优秀，降解后为土壤增加了更多的营养成分，随着栽培年限的延长，土壤中会积累更多的免疫物质“几丁质酶”，更利于连年重茬栽培。
生物降解的壳聚糖液态地膜。利用壳聚糖的成膜性及生物降解性，可制成具有良好粘附性、通透性和一定强度的农用可生物降解的壳聚糖液态地膜。可真对不同作物和不同土壤条件添加不同化合物，如：添加海藻粉为主要支撑物，添加含羟基木质素、淀粉和胶黏剂：添加丙烯酸、丙烯酸类单体和戊二醛单体为基础原料等，经接技、缩合、改性制成的生物降解液态地膜，采用喷施造膜方法在土壤的表面形成覆盖的可降解液态地膜。农业方面的应用：农业通气地膜，以及农药缓释包被材料，土壤改良剂及土壤杀菌剂，农作物增产剂。代替现在广泛使用的聚乙烯塑料地膜。
经测定，用壳聚糖生物液态可降解地膜覆盖花生比使用塑料地膜增产20％以上，可广泛应用于干旱、寒冷、丘岭地区农作物早期覆盖和林木、果树等的防寒。因为富含大量壳聚糖，提高了黏附程度，在保湿，保温方面更加的优秀，降解后为土壤增加了更多的营养成分，随着栽培年限的延长，土壤中会积累更多的免疫物质“几丁质酶”，更利于连年重茬栽培。用壳聚糖制成的可生物降解的壳聚糖液态地膜六个月后能被土壤中的微生物完全降解，而且该地膜伸缩性好、湿润状态下也有足够的强度。可作为农业通气地膜以及农药缓释包被材料，土壤改良剂及土壤杀菌剂，农作物增产剂。代替现在广泛使用的聚乙烯塑料地膜。使用该可生物降解的壳聚糖液态可降解生物膜地将给农业生产及环境保护产生巨大效益，有着广阔的发展前景。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种壳聚糖可降解生物液态立体地膜的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
首向定容稀释罐中投放2.3-2.7重量份的壳聚糖，加入90-95重量份40～45℃的纳滤水，4-6分钟后倒入搅拌罐；
启动所述搅拌罐的搅拌功能以2300-2500转/分钟转速搅拌2.5-3.5分钟，期间边搅拌边加入2.3-3.4重量份的冰醋酸溶液以及1.5-2.5重量份的助剂；搅拌2.5-3.5分钟后向所述搅拌罐内注入1.3-1.7重量份的乙醇继续搅拌1分钟；
搅拌1分钟后关闭所述搅拌罐的搅拌功能并静置15分钟；
将静置后所述搅拌罐内的物质转移至过滤式离心机内进行过滤既得所述地膜。
2.根据权利要求1所述的壳聚糖可降解生物液态立体地膜的制备方法，其特征在于，启动所述搅拌罐的搅拌功能以2480转/分钟转速搅拌2.5-3.5分钟，期间边搅拌边加入2.3-3.4重量份的冰醋酸溶液以及1.5-2.5重量份的助剂；搅拌2.5-3.5分钟后向所述搅拌罐内注入1.3-1.7重量份的乙醇继续搅拌1分钟。
3.根据权利要求2所述的壳聚糖可降解生物液态立体地膜的制备方法，其特征在于，启动所述搅拌罐的搅拌功能以2480转/分钟转速搅拌3分钟，期间边搅拌边加入2.5重量份的冰醋酸溶液、2重量份的助剂以及1.5重量份的水肥；搅拌3分钟后向所述搅拌罐内注入1.5重量份的乙醇继续搅拌1分钟。
4.根据权利要求3所述的壳聚糖可降解生物液态立体地膜的制备方法，其特征在于，所述水肥包括如下重量份的原料：生化黄腐酸钾75-80重量份、甲酸钙40-45重量份、山梨醇50-60重量份、水杨酸0.05-0.1重量份、去离子水550-600重量份。
5.根据权利要求3所述的壳聚糖可降解生物液态立体地膜的制备方法，其特征在于，所述助剂包括海藻浓缩液、含羟基木质素、淀粉、胶黏剂、丙烯酸、丙烯酸类单体、戊二醛单体中的任意一种或几种的混合物。
6.根据权利要求5所述的壳聚糖可降解生物液态立体地膜的制备方法，其特征在于，所述海藻浓缩液由以下方法制得：将所述海藻切碎为海藻碎末，接着将海藻碎末添加到其100-200倍质量的沸水中蒸煮5-10min；然后将海藻碎末取出沥水，将其添加到10-20倍质量的焦磷酸钠溶液中，并超声波处理1-2h，制得海藻黏液；其中焦磷酸钠的质量浓度为3％，超声波处理温度为65-70℃，超声波功率为800-1200W，超声波频率为18-22kHz；向海藻黏液中滴加氢氧化钠溶液调至中性，最后将海藻黏液浓缩至固含量为30-50％的海藻浓缩液。
7.根据权利要求1所述的壳聚糖可降解生物液态立体地膜的制备方法，其特征在于，所述壳聚糖的分子式为(C6H11NO4)N，分子量为161.2，有效物质含量不小于99％。
8.一种采用权利要求1至7任意一项所述壳聚糖可降解生物液态立体地膜的制备方法制备而成的壳聚糖可降解生物液态立体地膜。
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