CN111849184A - 一种腐植酸丙烯酸互穿聚合改性液体地膜及其制备方法 - Google Patents
一种腐植酸丙烯酸互穿聚合改性液体地膜及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及农业生产技术领域，特别是涉及一种腐植酸丙烯酸互穿聚合改性液体地膜及其制备方法。所述腐植酸丙烯酸互穿聚合改性液体地膜，是由以下重量份数的原料组成：腐植酸原粉：20‑30份，丙烯酸单体：3‑5份，植物梳化短纤：5‑10份，氢氧化钾：4‑8份，催化剂3‑6份，过硫酸钾：1‑4份，助溶剂：0.5‑3份，稳定剂：0.5‑3份。腐植酸丙烯酸地膜中的腐植酸能够有效地刺激植物生长，具有可生物降解吸收的特点，具备塑料地膜的吸热增温、保墒、保肥作用，增加土壤有机质含量，并且长期使用可使土壤得到修复，土壤有机质增加，土壤自身调节能力增强。对于困扰已久的“白色污染”问题即可从根本上解决，利于农业可持续发展。
Description
技术领域
本发明涉及农业生产技术领域，特别是涉及一种腐植酸丙烯酸互穿聚合改性液体地膜及其制备方法。
背景技术
早春农业生产大量使用地膜来增加地温、保持土壤水分达到保墒、保苗、稳产、增产的目的。随着全球气候不正常波动，土壤肥力下降连年干旱使农民对地膜越来越依赖，目前农业上使用的地膜大多都是采用塑料制成的，不可降解，使用后如果不能及时回收处理，会导致土壤中地膜残余增多，造成白色污染，这不仅对环境造成污染，还会直接影响种子作物的正常生根发芽，对农业产生极大的影响。
申请号201310661602.7公开了一种液体地膜是将秸秆用6％烧碱溶液加压蒸煮加压蒸煮60分钟，加入天然风化煤再生腐植酸在80度煮60分钟，最后加入成膜剂沥青乳剂稳定剂聚乙烯醇和表面活性剂：丙烯酸丁酯、N-羟甲基丙烯酰胺混合溶剂搅拌冷却得到液体地膜。但是该专利提供的液体地膜需要高压处理生产工艺较为复杂，并且用烧碱作为液体地膜原料长期使用会对土壤造成一定危害。
腐植酸含有多种活性基团，对很多农药类有机物有很强的亲和性，根据这种特性可以实现地膜共载除草剂类农药，降低农药的用量，延长农药的有效时间，达到降低农残保护生态环境的目的。
本发明是已处理后的腐植酸盐和梳化的生物质短纤维为原料，利用腐植酸大分子的平面多孔结构与丙烯酸类或单体在液相中形成互穿共聚形成高强度，可微生物降解的韧性高分子膜材料。由于是乳液合成大大降低能耗成本，实现清洁生产，提高应用效率，实现低成本运行。
由于腐植酸棕黑色地膜能够提高对太阳光的吸收，利于提高低温；同时加入了来源于秸秆梳化的植物纤维增加了地膜的强度和保温性能，实现农业废弃物可循环利用，有效降低秸秆焚烧对环境的污染同时降解后成为优良的土壤有机质，有利于土壤肥力的提升，对保持土壤水分，防风固沙，减少沙尘污染。降解后的地膜是优良的土壤有机质来源，有效提高土壤有机质含量达到改良土壤的目的。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种腐植酸丙烯酸互穿聚合改性的黑色液体地膜及其制备方法，所述液体地膜的制备方法中生产设备简单，过程清洁，适合于连续的大规模种植生产。
为实现上述目的，本发明提供以下技术方案。
一种腐植酸丙烯酸互穿聚合改性液体地膜，是由以下重量份数的原料组成：腐植酸原粉：20-30份，丙烯酸单体：3-5份，植物梳化短纤：5-10份，氢氧化钾：4-8份，催化剂3-6份，过硫酸钾：1-4份，助溶剂：0.5-3份，稳定剂：0.5-3份。
所述腐植酸原粉中腐植酸的含量为50～60％。
所述助溶剂为拉开粉、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、AOS中的任意一种或几种的混合物。
所述的稳定剂为交联淀粉、羧甲基纤维素钠、膨润土中的任意一种或几种的混合物。
所述催化剂为磷酸三钠。
所述腐植酸丙烯酸互穿聚合改性液体地膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、将腐植酸原粉、氢氧化钾、催化剂、助溶剂使用热水调配，保持固形物含量为45-64份，在封闭反应釜中进行反应。
步骤2、将步骤1反应后的液体自然冷却后，在搅拌条件下加入植物梳化短纤、丙烯酸单体、过硫酸钾、稳定剂，密封灌装储存。
进一步地，所述步骤1中热水温度为90℃。
进一步地，所述步骤1中在封闭反应釜中进行反应的温度为70℃-90℃，反应时间为1h-3h。
进一步地，所述步骤2中冷却温度为35～40℃。
进一步地，所述步骤2中搅拌速度为1500r/min。
所述一种腐植酸丙烯酸互穿聚合改性液体地膜为一种腐植酸丙烯酸互穿聚合改性的黑色液体地膜。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下。
本发明提供的一种腐植酸丙烯酸互穿聚合改性液体地膜的制备方法，采用氢氧化钾在磷酸三钠催化下活化风化煤或褐煤中的腐植酸同时加入助溶剂使其分子相互接触更充分，使之提高生成腐植酸钾产量，经过活化后的液体经卧式离心机除去其中不溶物杂质，在过硫酸钾的交联作用下将丙烯酸单体混溶到溶液中使其穿插进入腐植酸钾大分子的空间间隔中形成致密的空间网状结构在过硫酸钾与稳定剂的作用下是液体保持均匀稳定。磷酸三钠可以使腐植酸原粉中的腐植酸活化的更充分儿，提高腐植酸提取率。
该配方中的腐植酸原粉选取腐植酸含量在50％～60％的优质腐植酸原粉，助溶剂选择拉开粉、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、AOS中的一种或几种混合加入其中，拉开粉拥有优秀的抗硬水能力可以降低水中钙镁金属盐对活化的影响、十二烷基苯磺酸钠选用易于降解对环境污染小的直链型、十二烷基硫酸钠拥有很好的生物降解性能也是丙烯酸乳液聚合的阴离子表面活性剂、AOS具备良好的综合性能，基本不受硬水影响同时又用全生物降解能力。稳定剂选择交联淀粉、羧甲基纤维素钠、膨润土中的一种或几种混合加入其中，交联淀粉拥有优秀的抗机械剪切稳定性并且可以附着在纤维表面在水中受热时交联化学键强度远高于普通淀粉中的氢键强度，附着在纤维表面共同提高成膜后的强度，羧甲基纤维素钠拥有增稠性、保水性、成膜成型性分散稳定性在地膜体系中起到保持地膜稳定性作用，有机膨润土拥有良好的增稠性成膜性、稳定性对地膜体系起到增稠稳定作用。
腐植酸丙烯酸地膜中的腐植酸能够有效地刺激植物生长，具有可生物降解吸收的特点，具备塑料地膜的吸热增温、保墒、保肥作用；能够增加肥效和药效并具备较强的粘附能力，可将土粒联结成理想的团聚粒结构并连接成片形成黑色的隐形地膜；伴随着雨水的冲刷可以缓慢释放腐植酸等养分进入土壤中，其中营养成分对土壤没有任何危害，累积施用可以增加土壤有机质含量，并且长期使用可使土壤得到修复，土壤有机质增加，土壤自身调节能力增强，也起到肥的作用。对于困扰已久的“白色污染”问题即可从根本上解决，利于农业可持续发展。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，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在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一。
液体地膜花生地田间试验：首先生产腐植酸丙烯酸液体地膜配方为：(1)腐植酸：20份，丙烯酸：4份，植物梳化短纤：6份，氢氧化钾：5份，催化剂4份，过硫酸钾：2份，助溶剂：1份，稳定剂：2份，使用热水调配，在封闭反应釜中进行反应，反应温度：80℃，反应时间：2h；(2)将反应后的液体自然冷却至室温后密封灌装储存。
2019年4月6日在辽宁省沈阳市新民市进行田间试验，每组实验面积1亩4月8日雨夹雪。将该液体地膜加水稀释至20倍体积，使用喷雾器喷洒至播种后的花生地中需要覆盖地膜的土地表面，喷洒量为40kg/亩，传统地膜使用量与之相同。裸露地面和传统液体地膜相比较地下土壤温度湿度变化统计结果见表1和表2。
表1. 4月7日至16日地下5cm土壤温度变化统计结果。
表2. 4月7日至16日地下10cm土壤湿度变化统计结果。
实施例二。
生产一种由腐植酸丙烯酸互穿聚合改性的液体地膜配方为：(1)腐植酸：25份，丙烯酸：3份，植物梳化短纤：4份，氢氧化钾：5份，催化剂4份，过硫酸钾：1份，助溶剂：0.5份，稳定剂：1份，使用热水调配，在封闭反应釜中进行反应，反应温度：80℃，反应时间：3h；(2)将反应后的液体自然冷却至室温后密封灌装储存。
2019年4月6日在辽宁省沈阳市新民市进行田间试验，将该液体地膜加水稀释至20倍体积，使用喷雾器喷洒至播种后所需要覆盖地膜的土地表面，喷洒量为40kg/亩。传统地膜使用量与之相同。裸露地面和传统液体地膜相比较地下土壤温度湿度变化统计结果见表3和表4。
表3. 4月7日至16日地下5cm土壤温度变化统计结果。
表4. 4月7日至16日地下10cm土壤湿度变化统计结果。
实施例三。
首先生产腐植酸丙烯酸液体地膜配方为：(1)腐植酸：20份，丙烯酸：4份，植物梳化短纤：6份，氢氧化钾：5份，催化剂4份，过硫酸钾：2份，助溶剂：1份，稳定剂：2份，使用热水调配，在封闭反应釜中进行反应，反应温度：80℃，反应时间：2h；(2)将反应后的液体自然冷却至室温后密封灌装储存。
2019年4月6日在辽宁省沈阳市新民市进行田间试验，将该液体地膜加水稀释至20倍体积，使用喷雾器喷洒至播种后的花生地中需要覆盖地膜的土地表面，喷洒量为80kg/亩。传统地膜使用量与之相同。裸露地面和传统液体地膜相比较地下土壤温度湿度变化统计结果见表5和表6。
表5. 4月7日至16日地下5cm土壤温度变化统计结果。
表6. 4月7日至16日地下10cm土壤湿度变化统计结果。
腐植酸丙烯酸互穿聚合改性地膜，利用腐植酸大分子之间的空隙将丙烯酸单体穿插入腐植酸结构中形成具有良好粘附性、通透性、缓释性的腐植酸丙烯酸液体地膜，腐植酸是多官能团构成的有机载体，也具有促进植物根系发育，增强光合的作用。利用丙烯酸的快速聚合的特性增强了成膜后在土壤中的膜强度，减缓腐植酸在土壤中的释放速度调控地膜降解时间。
试验田测产得，用腐殖酸丙烯酸互穿聚合改性地膜覆盖的花生比传统地膜发芽率增加15％，比裸露地面发芽率增加18％。花生产量比传统地膜增加30％，比裸露地面增加40％左右。在实验期间经历了一场雨夹雪，裸露地面与传统液态膜出现不同程度的冻伤现象，使用腐植酸丙烯酸互穿聚合改性地膜未出现冻伤现象。
Claims (10)
1.一种腐植酸丙烯酸互穿聚合改性液体地膜，其特征在于，是由以下重量份数的原料组成：腐植酸原粉：20-30份，丙烯酸单体：3-5份，植物梳化短纤：5-10份，氢氧化钾：4-8份，催化剂3-6份，过硫酸钾：1-4份，助溶剂：0.5-3份，稳定剂：0.5-3份。
2.如权利要求1所述的一种腐植酸丙烯酸互穿聚合改性液体地膜，其特征在于，所述腐植酸原粉中腐植酸的含量为50~60%。
3.如权利要求1所述的一种腐植酸丙烯酸互穿聚合改性液体地膜，其特征在于，所述助溶剂为拉开粉、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、AOS中的任意一种或几种的混合物。
4.如权利要求1所述的一种腐植酸丙烯酸互穿聚合改性液体地膜，其特征在于，所述的稳定剂为交联淀粉、羧甲基纤维素钠、膨润土中的任意一种或几种的混合物。
5.如权利要求1所述的一种腐植酸丙烯酸互穿聚合改性液体地膜，其特征在于，所述催化剂为磷酸三钠。
6.如权利要求1所述的一种腐植酸丙烯酸互穿聚合改性液体地膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将腐植酸原粉、氢氧化钾、催化剂、助溶剂使用热水调配，保持固形物含量为45-64份，在封闭反应釜中进行反应；
步骤2、 将步骤1反应后的液体自然冷却后，在搅拌条件下加入植物梳化短纤、丙烯酸单体、过硫酸钾、稳定剂，密封灌装储存。
7.如权利要求6所述的一种腐植酸丙烯酸互穿聚合改性液体地膜的制备方法，其特征在于，所述步骤1中热水温度为90℃。
8.如权利要求6所述的一种腐植酸丙烯酸互穿聚合改性液体地膜的制备方法，其特征在于，所述步骤1中在封闭反应釜中进行反应的温度为70℃-90℃，反应时间为1h-3h。
9.如权利要求6所述的一种腐植酸丙烯酸互穿聚合改性液体地膜的制备方法，其特征在于，所述步骤2中冷却温度为35~40℃。
10.如权利要求6所述的一种腐植酸丙烯酸互穿聚合改性液体地膜的制备方法，其特征在于，所述步骤2中搅拌速度为1500r/min。
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