CN111108989A - 一种全降解农用生物智能地膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全降解农用生物智能地膜及其制备方法，一种全降解农用生物智能地膜包括重量比例为重量比例为0.5～1.5份的变性淀粉、0.6～1份的聚乙烯醇、0.4～0.8份的乳化剂、0.3～0.7份的羧甲基纤维素、0.2～0.4份的PH调节剂、0.2～0.4份的天然乳胶以及97.8～95.2份的蒸馏水，所制备的全降解农用生物智能地膜可替代目前农业生产中所使用的农用塑料地膜，喷洒在农田地表9个月内可完全降解，无需回收，无残留，无污染。

Description

一种全降解农用生物智能地膜及其制备方法

【技术领域】

本发明涉及地膜的技术领域，特别是一种全降解农用生物智能地膜及其制备方法的技术领域。

【背景技术】

为了对农田保温、保墒，缩短果实成熟期，提高单位产量，我国在80年代初引进了塑料地膜用于农业生产。目前，农用塑料地膜覆盖技术，已经成为我国高寒、干旱、半干旱、低洼和盐碱区域，特别是我国广阔的西北部地区和东北地区农业抗旱节水、农作物增产的重要措施。目前，我国地膜覆盖面积已达2.5亿亩，并且每年以1000万亩的速度递增，地膜年使用总量已超过45万吨，居世界首位。但是，农用塑料地膜存在下述缺点：1.作物种子发芽时无法顶破塑料薄膜，需人工开洞，工时成本高；2.塑料地膜使用后不透气，也无法再吸收天然降水，对农田增加地墒无效；3.使用后需回收，并且部分塑料碎片若回收不干净容易残留在农田里而造成“白色污染”；4.回收旧塑料地膜需工时成本，回收物再处理也是高成本。

极具市场应用前景的液态地膜，逐渐引起了人们的研究兴趣。目前，水溶性液态膜在使用时均为直接喷洒于地表，待脱水后形成有形的薄膜，从而保温、保墒。但是，因为其大部分由水溶性物质组成，如遇持续降雨(连续降雨6～8小时)，十分容易被雨水溶解，从而成为有机肥渗入土壤中，失去保温保水作用，无法如塑料地膜般经受住雨水的冲刷。此外，含腐植酸或者海藻类物质的液态膜，例如申请号为CN201110036149.1的中国专利一种可生物降解的海藻液态地膜及其制备方法，以及申请号为CN201410119981.1的中国专利一种含稀土微肥和防冻剂的泥炭腐植酸可降解液态地膜，均存在成膜性差，抗拉强度差，易破损的缺点。北方春季昼夜温差大，容易凝结水汽，更容易使薄膜破损。此类液态膜的降解时间一般为40～60天，平均不超过10周，不能如塑料地膜一样连续使用一整个春季(3个月)。由于以上明显的缺陷，目前市场上各类液态膜推广较难，无法替代农用塑料地膜，均未被市场广泛认同和大面积推广。

【发明内容】

本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种全降解农用生物智能地膜及其制备方法，所制备的全降解农用生物智能地膜可替代目前农业生产中所使用的农用塑料地膜，喷洒在农田地表9个月内可完全降解，无需回收，无残留，无污染。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：

一种全降解农用生物智能地膜，包括重量比例为重量比例为0.5～1.5份的变性淀粉、0.6～1份的聚乙烯醇、0.4～0.8份的乳化剂、0.3～0.7份的羧甲基纤维素、0.2～0.4份的PH调节剂、0.2～0.4份的天然乳胶以及97.8～95.2份的蒸馏水。

作为优选，包括重量比例为0.5份的变性淀粉、0.6份的聚乙烯醇、0.4份的乳化剂、0.3份的羧甲基纤维素、0.2份的PH调节剂、0.2份的天然乳胶以及97.8份的蒸馏水。

作为优选，包括重量比例为0.75份的变性淀粉、0.7份的聚乙烯醇、0.5份的乳化剂、0.4份的羧甲基纤维素、0.25份的PH调节剂、0.25份的天然乳胶以及97.15份的蒸馏水。

作为优选，包括重量比例为1份的变性淀粉、0.8份的聚乙烯醇、0.6份的乳化剂、0.5份的羧甲基纤维素、0.3份的PH调节剂、0.3份的天然乳胶以及96.5份的蒸馏水。

作为优选，包括重量比例为1.25份的变性淀粉、0.9份的聚乙烯醇、0.7份的乳化剂、0.6份的羧甲基纤维素、0.35份的PH调节剂、0.35份的天然乳胶以及95.85份的蒸馏水。

作为优选，包括重量比例为1.5份的变性淀粉、1份的聚乙烯醇、0.8份的乳化剂、0.7份的羧甲基纤维素、0.4份的PH调节剂、0.4份的天然乳胶以及95.2份的蒸馏水。

作为优选，所述变性淀粉为磷酸酯淀粉、羧甲基淀粉或羟烷基淀粉其中的一种或几种的组合。

作为优选，所述乳化剂为黄原胶。

作为优选，所述PH调节剂为磷酸三钠。

一种全降解农用生物智能地膜的制备方法，包括如下步骤：

a)将称量好的重量比例为0.5～1.5份的变性淀粉和0.6～1份的聚乙烯醇加入至97.8～95.2份的蒸馏水中，加热至70～90℃并搅拌均匀；

b)待步骤a)中的混合液冷却至室温后，加入称量好的重量比例为0.4～0.8份的乳化剂和0.3～0.7份的羧甲基纤维素，加热至60～80℃，水浴保温30～90min并持续搅拌；

c)在步骤b)中制备的混合液中加入称量好的重量比例为0.2～0.4份的天然乳胶和0.2～0.4份的PH调节剂，搅拌均匀，得到成品。

本发明的有益效果：

1.作物种子发芽时可自然长出，无需人工开洞，节省工时成本；

2.在使用过程中能再吸收天然降水，可透气，增加农田地墒；

3.在使用3个月后开始逐渐降解，6个月后降解75％，9个月后完全降解，无需回收，无残留，无污染；

4.无需回收旧塑料地膜的工时成本，无需回收物再处理的高成本。

【具体实施方式】

实施例一：

称取重量比例为0.5份的变性淀粉、0.6份的聚乙烯醇、0.4份的乳化剂、0.3份的羧甲基纤维素、0.2份的PH调节剂、0.2份的天然乳胶以及97.8份的蒸馏水。所述变性淀粉为磷酸酯淀粉，所述乳化剂为黄原胶，所述PH调节剂为磷酸三钠。将称量好的变性淀粉和聚乙烯醇加入蒸馏水中，加热至80℃并搅拌均匀。待步骤a)中的混合液冷却至室温后，加入称量好的乳化剂和羧甲基纤维素，加热至70℃，水浴保温60min并持续搅拌。然后，在步骤b)中制备的混合液中加入称量好的天然乳胶和PH调节剂，匀速搅拌，使混合液在剪切力作用下发生乳化，得到均匀、稳定、粘稠液体状的成品制剂。

实施例二：

称取重量比例为0.75份的变性淀粉、0.7份的聚乙烯醇、0.5份的乳化剂、0.4份的羧甲基纤维素、0.25份的PH调节剂、0.25份的天然乳胶以及97.15份的蒸馏水。其他同实施例一。

实施例三：

称取重量比例为1份的变性淀粉、0.8份的聚乙烯醇、0.6份的乳化剂、0.5份的羧甲基纤维素、0.3份的PH调节剂、0.3份的天然乳胶以及96.5份的蒸馏水。其他同实施例一。

实施例四：

称取重量比例为1.25份的变性淀粉、0.9份的聚乙烯醇、0.7份的乳化剂、0.6份的羧甲基纤维素、0.35份的PH调节剂、0.35份的天然乳胶以及95.85份的蒸馏水。其他同实施例一。

实施例五：

称取重量比例为1.5份的变性淀粉、1份的聚乙烯醇、0.8份的乳化剂、0.7份的羧甲基纤维素、0.4份的PH调节剂、0.4份的天然乳胶以及95.2份的蒸馏水。其他同实施例一。

实施例六：

采用压力喷水器等装置直接将实施例一至五所制备的成品制剂均匀喷洒在土层表面，测试地膜降解速度。

表1实施例一至实施例五的地膜降解测试结果

如上表1所示，在使用3个月后，地膜在土壤中微生物和酶的作用下逐渐开始降解，6个月后降解至少75％，9个月后完全降解。

实施例七：

在关中平原地区进行红薯栽培试验。

由于农作物根系生长的关键土层是距地表10-20cm土层，采用压力喷水器等装置直接将实施例三所制备的成品制剂均匀喷洒在土层表面，并与覆盖塑料地膜的试验田进行对比。对比结果表明，本发明可有效提高地墒(含水量)4～6％，增加地温2～4％，使农作物成熟期缩短10％的时间，产量提高8％。

本发明在喷洒于地表后并不形成有型的薄膜，而是通过有机高分子变性淀粉、聚乙烯醇和羧甲基纤维素渗入地表，形成网状结构体并黏合土壤微粒，同时利用天然植物提取物天然乳胶使土壤微粒具有亲和性并进一步嵌入至网状结构体中产生有序排列，最终形成约1cm厚度的硬土壳层，起到对农田的保温、保墒作用，缩短果实成熟期，提高单位产量。当天然降雨时，硬土壳层软化，网孔变大，吸收雨水入土，增加地墒。在持续降雨时，雨水仅使本发明的胶链软化，但并未断裂(只有微生物和酶可使胶链断裂)，而待雨过天晴后，地表1cm的土层重新恢复硬度，继续起到保温保墒作用。同时，所形成的硬土壳层亦可减缓微生物和酶对本发明的降解速度，从而在一整个春季持续起保温保墒的作用，在使用3个月后，地膜在土壤中微生物和酶的作用下逐渐开始降解，6个月后降解75％，9个月后完全降解，转变成有机肥渗入土壤，整体无残留，无“白色污染”问题，无需回收工时成本，无需对回收物再处理的成本。

上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种全降解农用生物智能地膜，其特征在于：包括重量比例为0.5～1.5份的变性淀粉、0.6～1份的聚乙烯醇、0.4～0.8份的乳化剂、0.3～0.7份的羧甲基纤维素、0.2～0.4份的PH调节剂、0.2～0.4份的天然乳胶以及97.8～95.2份的蒸馏水。

2.如权利要求1所述的一种全降解农用生物智能地膜，其特征在于：包括重量比例为0.5份的变性淀粉、0.6份的聚乙烯醇、0.4份的乳化剂、0.3份的羧甲基纤维素、0.2份的PH调节剂、0.2份的天然乳胶以及97.8份的蒸馏水。

3.如权利要求1所述的一种全降解农用生物智能地膜，其特征在于：包括重量比例为0.75份的变性淀粉、0.7份的聚乙烯醇、0.5份的乳化剂、0.4份的羧甲基纤维素、0.25份的PH调节剂、0.25份的天然乳胶以及97.15份的蒸馏水。

4.如权利要求1所述的一种全降解农用生物智能地膜，其特征在于：包括重量比例为1份的变性淀粉、0.8份的聚乙烯醇、0.6份的乳化剂、0.5份的羧甲基纤维素、0.3份的PH调节剂、0.3份的天然乳胶以及96.5份的蒸馏水。

5.如权利要求1所述的一种全降解农用生物智能地膜，其特征在于：包括重量比例为1.25份的变性淀粉、0.9份的聚乙烯醇、0.7份的乳化剂、0.6份的羧甲基纤维素、0.35份的PH调节剂、0.35份的天然乳胶以及95.85份的蒸馏水。

6.如权利要求1所述的一种全降解农用生物智能地膜，其特征在于：包括重量比例为1.5份的变性淀粉、1份的聚乙烯醇、0.8份的乳化剂、0.7份的羧甲基纤维素、0.4份的PH调节剂、0.4份的天然乳胶以及95.2份的蒸馏水。

7.如权利要求1至6任一项所述的一种全降解农用生物智能地膜，其特征在于：所述变性淀粉为磷酸酯淀粉、羧甲基淀粉或羟烷基淀粉其中的一种或几种的组合。

8.如权利要求1至6任一项所述的一种全降解农用生物智能地膜，其特征在于：所述乳化剂为黄原胶。

9.如权利要求1至6任一项所述的一种全降解农用生物智能地膜，其特征在于：所述PH调节剂为磷酸三钠。

10.一种全降解农用生物智能地膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

a)将称量好的重量比例为0.5～1.5份的变性淀粉和0.6～1份的聚乙烯醇加入至97.8～95.2份的蒸馏水中，加热至70～90℃并搅拌均匀；

b)待步骤a)中的混合液冷却至室温后，加入称量好的重量比例为0.4～0.8份的乳化剂和0.3～0.7份的羧甲基纤维素，加热至60～80℃，水浴保温30～90min并持续搅拌；

c)在步骤b)中制备的混合液中加入称量好的重量比例为0.2～0.4份的天然乳胶和0.2～0.4份的PH调节剂，搅拌均匀，得到成品。