CN111802128A - 一种可降解育苗钵、其原料组合物和制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可降解育苗钵、其原料组合物和制备方法。可降解育苗钵的原料组合物包括如下重量份数的组分：100份柑橘皮渣、50～210份草炭、13～210份腐殖土、4.5～10.5份无机矿物质、13～60.5份聚乳酸和7～16份胶黏剂。本发明制得的可降解育苗钵密度低，总孔隙度、通气孔隙和持水孔隙均较高，具有优异的抗压性、吸水性、保水性及透气性，不影响作物幼苗生长，实现钵‑苗一体化移栽，不存在伤害作物根系等问题；同时，实现变废为宝，实现资源的高效利用。

Description

一种可降解育苗钵、其原料组合物和制备方法
技术领域
本发明具体涉及一种可降解育苗钵、其原料组合物和制备方法。
背景技术
目前，柑橘是世界上产量最多的水果，年产量1亿余吨，中国是柑橘的主要产地之一，产量居世界第三。柑橘部分用于鲜食外，很大一部分用于制作果酒、果醋和罐头等产品，无论是鲜食还是用于生产加工，都伴随着大量的柑橘皮渣副产物。柑橘皮渣中含有氮、磷、钾等多种植物生长的有机质成分，但柑橘皮渣没有得到高效地利用，导致生物质资源的浪费。
聚乳酸被认为是21世纪业界最具前景的新型“生态材料”。聚乳酸是以淀粉为原料经化学合成转换而成，具有可再生性，能被自然界中微生物完全降解，对环境无污染等优点。现有技术常将聚乳酸与农作物秸秆和纸浆相结合制得生物降解育苗钵，但农作物秸秆和纸浆的前期处理复杂，成本较高。
因此，本领域亟需开发一种制备工艺简单，原料来源广，价格低廉，性能良好的生物基育苗钵。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术中育苗钵的制备成本高，原料前处理工艺复杂，柑橘等生物基物质没有得到有效利用等缺陷而提供一种可降解育苗钵、其原料组合物和制备方法。本发明制得的可降解育苗钵密度低，总孔隙度、通气孔隙和持水孔隙均较高，具有优异的抗压性、吸水性、保水性及透气性，不影响作物幼苗生长，实现钵-苗一体化移栽，不存在伤害作物根系等问题；同时，实现变废为宝，实现资源的高效利用。
本发明采用以下技术方案解决上述技术问题：
本发明提供一种可降解育苗钵的原料组合物，其包括如下重量份数的组分：100份柑橘皮渣、50～210份草炭、13～210份腐殖土、4.5～10.5份无机矿物质、13～60.5份聚乳酸和7～16份胶黏剂。
本发明中，所述柑橘皮渣的含水率可为本领域该类物质常规的含水率，较佳地为0.5％～5％，更佳地为3～5％。本领域中，所述含水率一般指所述柑橘皮渣中水的质量占所述柑橘皮渣的质量百分比。
本发明中，所述草炭中有机质的含量可为本领域该类物质常规的含量，较佳地为大于等于30％，更佳地为45％～50％。
本发明中，所述草炭的比重可为本领域该类物质常规的比重，较佳地为0.7～1.05，更佳地为0.7～0.85。本领域中，所述草炭的比重一般指草炭在完全密实状态下的密度与“在标准大气压，3.98℃时H2O的密度(999.972kg/m3)”的比值。
本发明中，所述草炭的pH可为本领域该类物质常规的pH，较佳地为5.5～6.5，更佳地为5.8～6.5。
本发明中，所述腐殖土的粒径可为本领域该类物质常规的粒径，较佳地为50～2000目，更佳地为1200～2000目。
本发明中，所述腐殖土的含水率可为本领域该类物质常规的含水率，较佳地为2％～15％，更佳地为8％～15％。本领域中，所述腐殖土的含水率一般指所述腐殖土中水的质量占所述腐殖土的质量百分比。
本发明中，所述无机矿物质可为本领域常规使用的无机矿物质，较佳地为蛭石、珍珠岩、沙、硕石、膨胀陶粒和炉渣中的一种或多种，更佳地为珍珠岩。
本发明中，所述胶黏剂可为本领域常规使用的胶黏剂，较佳地为凹凸棒土、硅酸钠和聚醋酸乙烯酯中的一种或多种，更佳地为凹凸棒土。
其中，所述聚醋酸乙烯酯的数均分子量可为本领域该类物质常规的数均分子量，较佳地为15000～27000。
本发明中，所述聚乳酸的粒径可为本领域该类物质常规的粒径，较佳地为60～120目，更佳地为60～100目。
本发明中，所述聚乳酸的数均分子量可为本领域该类物质常规的数均分子量，较佳地为5000～10000，更佳地为8000～10000。
本发明中，所述草炭的重量份数较佳地为50～200份，更佳地为50～100份。
本发明中，所述腐殖土的重量份数较佳地为13～200份，更佳地为100～133份。
本发明中，所述无机矿物质的重量份数较佳地为5～10份，更佳地为5～6.7份。
本发明中，所述聚乳酸的重量份数较佳地为30～60份，更佳地为30～50份，例如40份。
本发明中，所述胶黏剂的重量份数较佳地为7.5～15份，更佳地为7.5～10份。
一较佳实施方案中，所述可降解育苗钵的原料组合物，其由如下重量份数的组分组成：100份柑橘皮渣、50～210份草炭、13～210份腐殖土、4.5～10.5份无机矿物质、13～60.5份聚乳酸和7～16份胶黏剂。
本发明提供一种可降解育苗钵的制备方法，具体包括如下步骤：将如上所述可降解育苗钵的原料组合物混合，压制，即可。
本发明中，所述混合一般在混合机中进行。
其中，所述混合机的转速可为本领域该类操作常规的转速，较佳地为50～500rpm，更佳地为100～200rpm，例如150rpm。
本发明中，所述混合的时间可为本领域该类操作常规的时间，较佳地为5～90min，更佳地为30～90min。
本发明中，所述压制一般在制钵机中进行。
本发明中，所述压制的温度可为本领域该类操作常规的温度，较佳地为160～170℃，更佳地为165～170℃。
本发明中，所述压制的时间可为本领域该类操作常规的时间，较佳地为8～12min，更佳地为10～12min。
本发明还提供一种可降解育苗钵，其由如上所述可降解育苗钵的制备方法制得。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于：本发明利用柑橘皮渣、草炭、腐殖土和聚乳酸制备一种可完全降解的育苗钵，实现柑橘皮渣的有效利用、无废弃的目标，扩大柑橘皮渣的工业应用范围，能产生更好的环境效益与经济价值；有效降低了可降解育苗钵的密度，提高抗压性能。该可降解育苗钵还具有优异的吸水性、保水性及透气性，植物根系能正常穿透育苗钵，不影响作物幼苗生长；可实现钵-苗一体化移栽，不存在伤害作物根系问题。另外，将作物移栽至大田后，可降解育苗钵中柑橘皮渣、草炭、聚乳酸和腐殖土等成分可在土壤中降解，作为作物肥料被再次利用，不会对土壤带来污染等问题。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
下述实施例和对比例中使用材料的厂家如下：
草炭购买于隆通建材厂；
珍珠岩购买于诚尊矿产品加工厂。
实施例1
本实施例中，可降解育苗钵的原料组合物中各组分的种类和用量见表1。将可降解育苗钵的原料组合物加入混合机中混合均匀，得到初混物，混合的时间为30min，混合机的转速为200rpm；将初混物加入制钵机料斗中，在165℃的条件下压制10min，压制成表面带小孔的可降解育苗钵。
其中，柑橘皮渣的含水率为3％；草炭中有机质的含量为45％，比重为0.85，pH为5.8；腐殖土的粒径为1200目；腐殖土的含水率为8％；聚乳酸的粒径为100目；聚乳酸的数均分子量为8000。
表1
组分 用量(份)
柑橘皮渣 20
草炭 40
腐殖土 40
珍珠岩 2
聚乳酸 10
凹凸棒土 3
实施例2
本实施例中，可降解育苗钵的原料组合物中各组分的种类和用量见表2。将可降解育苗钵的原料组合物加入混合机中混合均匀，得到初混物，混合的时间为30min，混合机的转速为200rpm；将初混物加入制钵机料斗中，在165℃的条件下压制10min，压制成表面带小孔的可降解育苗钵。
其中，柑橘皮渣的含水率为3％；草炭中有机质的含量为45％，比重为0.85，pH为5.8；腐殖土的粒径为1200目；腐殖土的含水率为8％；聚乳酸的粒径为100目；聚乳酸的数均分子量为8000。
表2
组分 用量(份)
柑橘皮渣 20
草炭 40
腐殖土 40
珍珠岩 2
聚乳酸 12
凹凸棒土 3
实施例3
本实施例中，可降解育苗钵的原料组合物中各组分的种类和用量见表3。将可降解育苗钵的原料组合物加入混合机中混合均匀，得到初混物，混合的时间为30min，混合机的转速为150rpm；将初混物加入制钵机料斗中，在165℃的条件下压制10min，压制成表面带小孔的可降解育苗钵。
其中，柑橘皮渣的含水率为3％；草炭中有机质的含量为45％，比重为0.85，pH为5.8；腐殖土的粒径为1200目；腐殖土的含水率为8％；聚乳酸的粒径为100目；聚乳酸的数均分子量为8000。
表3
组分 用量(份)
柑橘皮渣 30
草炭 30
腐殖土 40
珍珠岩 2
聚乳酸 12
凹凸棒土 3
实施例4
本实施例中，可降解育苗钵的原料组合物中各组分的种类和用量见表4。将可降解育苗钵的原料组合物加入混合机中混合均匀，得到初混物，混合的时间为30min，混合机的转速为100rpm；将初混物加入制钵机料斗中，在165℃的条件下压制10min，压制成表面带小孔的可降解育苗钵。
其中，柑橘皮渣的含水率为3％；草炭中有机质的含量为45％，比重为0.85，pH为5.8；腐殖土的粒径为1200目；腐殖土的含水率为8％；聚乳酸的粒径为100目；聚乳酸的数均分子量为8000。
表4
Figure BDA0002548737090000061
Figure BDA0002548737090000071
对比例1
本对比例中，可降解育苗钵的原料组合物中各组分的种类和用量见表5。将可降解育苗钵的原料组合物加入混合机中混合均匀，得到初混物，混合的时间为30min，混合机的转速为200rpm；将初混物加入制钵机料斗中，压制成表面带小孔的可降解育苗钵。
其中，草炭中有机质的含量为45％，比重为0.85，pH为5.8；腐殖土的粒径为1200目；腐殖土的含水率为8％；聚乳酸的粒径为100目；聚乳酸的数均分子量为8000。
表5
组分 用量(份)
草炭 60
腐殖土 40
聚乳酸 5
凹凸棒土 3
对比例2
与实施例1相比，区别仅在于不添加草炭和腐殖土，其他条件参数同实施例1，制得可降解育苗钵。
对比例3
与实施例1相比，区别仅在于将草炭替换为相同质量的木粉，其他条件参数同实施例1，制得可降解育苗钵。
对比例4
与实施例1相比，区别仅在于将腐殖土替换为相同质量的田园土，其他条件参数同实施例1，制得可降解育苗钵。
效果实施例
依据《无土栽培学》中检测容重、总孔隙度、通气孔隙和持水孔隙的方法对上述实施例1～4和对比例1～4制得的可降解育苗钵进行指标检测，结果见表6。
通气孔隙和持水孔隙的测试方法为：取一已知体积(V)的容器，加满待测的上述实施例或对比例制得的可降解育苗钵，称重(W1)，然后将蒸馏水放入真空干燥器中用真空泵抽气30min，再将处理过的水加入上述容器中，加满水后称重(W2)，将容器上口用一已知重量的润湿纱布(W3)包住，把容器倒置，让容器中的水分流出，放置2h左右，直到容器中没有水分渗出为止，称重(W4)，空气孔隙和持水孔隙的计算公式如下所示：
通气孔隙＝(W2+W3-W4)/V*100％；
持水孔隙＝(W4-W1-W3)/V*100％。
表6
容重(g/cm<sup>3</sup>) 总孔隙度(％) 通气孔隙(％) 持水孔隙(％) pH
实施例1 0.4 83 10.3 22.3 7.3
实施例2 0.41 85 12.5 22.8 7.5
实施例3 0.35 87 13.5 24.7 7.4
实施例4 0.34 91 12.7 24.9 7.4
对比例1 0.43 66 13.4 26.5 8.3
对比例2 0.44 67 9.5 21.6 7.7
对比例3 0.47 71 9.9 21.9 7.5
对比例4 0.46 73 10.1 22 7.6
从表6中数据可知，实施例制得的可降解育苗钵与对比例相比总孔隙度、通气孔隙和持水孔隙均较高，容重偏低；具有优异的抗压性、吸水性、保水性及透气性，不影响作物幼苗生长，实现钵-苗一体化移栽，不存在伤害作物根系。
本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种可降解育苗钵的原料组合物，其特征在于，其包括如下重量份数的组分：100份柑橘皮渣、50～210份草炭、13～210份腐殖土、4.5～10.5份无机矿物质、13～60.5份聚乳酸和7～16份胶黏剂。
2.如权利要求1所述的可降解育苗钵的原料组合物，其特征在于，所述柑橘皮渣的含水率为0.5％～5％；
和/或，所述草炭中有机质的含量为大于等于30％；
和/或，所述草炭的比重为0.7～1.05；
和/或，所述草炭的pH为5.5～6.5；
和/或，所述腐殖土的粒径为50～2000目；
和/或，所述腐殖土的含水率为2％～15％；
和/或，所述无机矿物质为蛭石、珍珠岩、沙、硕石、膨胀陶粒和炉渣中的一种或多种；
和/或，所述胶黏剂为凹凸棒土、硅酸钠和聚醋酸乙烯酯中的一种或多种；
和/或，所述聚乳酸的粒径为60～120目；
和/或，所述聚乳酸的数均分子量为5000～10000。
3.如权利要求2所述的可降解育苗钵的原料组合物，其特征在于，所述柑橘皮渣的含水率为3～5％；
和/或，所述草炭中有机质的含量为45％～50％；
和/或，所述草炭的比重为0.7～0.85；
和/或，所述草炭的pH为5.8～6.5；
和/或，所述腐殖土的粒径为1200～2000目；
和/或，所述腐殖土的含水率为8％～15％；
和/或，所述无机矿物质为珍珠岩；
和/或，所述胶黏剂为凹凸棒土；
和/或，所述聚醋酸乙烯酯的数均分子量为15000～27000；
和/或，所述聚乳酸的粒径为60～100目；
和/或，所述聚乳酸的数均分子量为8000～10000。
4.如权利要求1～3中任一项所述的可降解育苗钵的原料组合物，其特征在于，所述草炭的重量份数为50～200份；
和/或，所述腐殖土的重量份数为13～200份；
和/或，所述无机矿物质的重量份数为5～10份；
和/或，所述聚乳酸的重量份数为30～60份；
和/或，所述胶黏剂的重量份数为7.5～15份。
5.如权利要求4所述的可降解育苗钵的原料组合物，其特征在于，所述草炭的重量份数为50～100份；
和/或，所述腐殖土的重量份数为100～133份；
和/或，所述无机矿物质的重量份数为5～6.7份；
和/或，所述聚乳酸的重量份数为30～50份；
和/或，所述胶黏剂的重量份数为7.5～10份。
6.如权利要求1所述的可降解育苗钵的原料组合物，其特征在于，其由如下重量份数的组分组成：100份柑橘皮渣、50～210份草炭、13～210份腐殖土、4.5～10.5份无机矿物质、13～60.5份聚乳酸和7～16份胶黏剂。
7.一种可降解育苗钵的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将如权利要求1～6中任一项所述的可降解育苗钵的原料组合物经混合，压制，即可。
8.如权利要求7所述的可降解育苗钵的制备方法，其特征在于，所述混合在混合机中进行；
和/或，所述混合的时间为5～90min；
和/或，所述压制在制钵机中进行；
和/或，所述压制的温度为160～170℃；
和/或，所述压制的时间为8～12min。
9.如权利要求8所述的可降解育苗钵的制备方法，其特征在于，所述混合机的转速为50～500rpm，较佳地为100～200rpm；
和/或，所述混合的时间为30～90min；
和/或，所述压制的温度为165～170℃；
和/或，所述压制的时间为10～12min。
10.一种可降解育苗钵，其特征在于，其由如权利要求7～9中任一项所述的可降解育苗钵的制备方法制得。
CN202010569146.3A 2020-06-19 2020-06-19 一种可降解育苗钵、其原料组合物和制备方法 Pending CN111802128A (zh)

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