CN115772820A - 一种高得率秸秆纤维制备的农用地膜及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高得率秸秆纤维制备的农用地膜及其方法，属于一种农用地膜的制备方法。是由如下重量百分比的原料制成的，高得率秸秆纤维60％‑75％，本色针叶纤维40％‑25％，湿强剂1％‑9.5％，施胶剂0.5％‑5％，助留剂0.01％‑0.1％，其制备方法包括：制浆阶段、配浆阶段和抄造成型阶段。本发明的地膜具有增温保墒、抑制杂草生长作用，且农作物生长周期结束后可自行降解，降解周期80‑110天，降解后的腐熟纤维地膜成为土壤的一部分，有利于改善土壤性状和增加有机质含量；本地膜可代替聚乙烯地膜，同时少秸秆焚烧和聚乙烯地膜造成的环境污染现象。
Description
技术领域
本发明涉及一种农用地膜的制备方法,尤其涉及一种以农业废弃物秸秆为原料制备可降解地膜及方法。
背景技术
农田地膜覆盖是我国近年发展起来的一项高产栽培技术，地膜覆盖具有增温保墒，抗旱节水，抑制杂草生长及提高作物产量等作用。目前国内普遍使用的为聚乙烯地膜，该地膜不能降解，自然状态下残留在土壤中存在200年以上，已给农业生产和生态环境带来一系列危害，故称作农田的“白色污染”。
秸秆焚烧会产生大量氮氧化物、二氧化硫、碳氢化合物及烟尘，对大气造成严重污染，要想从根本上解决秸秆焚烧问题，需发掘其利用价值，提高其利用率。
发明内容
本发明提供一种高得率秸秆纤维制备的农用地膜及其方法，目的是利用秸秆生产一种可降解地膜，用以替代目前普遍使用的聚乙烯地膜，从而解决秸秆焚烧和聚乙烯地膜的白色污染问题。
本发明采取的技术方案是，一种高得率秸秆纤维制备的农用地膜，是由如下重量百分比的原料制成的：
高得率秸秆纤维60％-75％；
本色针叶纤维40％-25％；
湿强剂1％-9.5％；
施胶剂0.5％-5％；
助留剂0.01％-0.1％。
本发明所述高得率秸秆纤维是由如下方法制得的：
秸秆原料经干、湿备料工序处理后，经提浓设备提高其浓度至10-25％，螺旋输送至预蒸器，预蒸温度75-95℃，预蒸时间4-10分钟，预蒸后的秸秆送至揉搓器将其分丝切断，分丝后与浓度5-15％的NaOH溶液混合，NaOH加入量为绝干原料重量的2-10％，混合后的秸秆丝送至反应器反应50-80分钟，最后送至磨浆机磨解，磨解后获得高得率秸秆纤维，绝干得率70-90％，游离度300-420CSF(ml)。
本发明所述秸秆原料为麦草、稻草、玉米秸秆、芦苇中的一种或一种以上的混合。
本发明所述本色针叶纤维包括：落叶松纤维，马尾松纤维，白松纤维，樟松纤维中一种或一种以上混合，游离度350-450CSF(ml)。
本发明所述湿强剂包括：聚酰胺环氧树脂，聚乙烯亚胺和脲醛树脂。
本发明所述所述施胶剂包括：烷基烯酮二聚体，烯基琥珀酸酐。
本发明所述助留剂包括：聚丙烯酰胺，聚乙烯亚胺。
一种高得率秸秆纤维制备农用地膜的方法，包括下列步骤：
(1)制浆阶段：秸秆原料经干、湿备料工序处理后经提浓设备提高其浓度至10-25％，螺旋输送至预蒸器，预蒸温度75-95℃，预蒸时间4-10分钟，预蒸后的秸秆送至揉搓器将其分丝切断，分丝后与浓度5-15％的NaOH溶液混合，NaOH加入量为绝干原料重量的2-10％，混合后的秸秆丝送至反应器反应50-80分钟，最后送至磨浆机磨解，磨解后获得高得率秸秆纤维；本色商品针叶浆板经水力碎浆机碎解后再经磨浆机磨解，获得本色针叶纤维；
其中所述高得率秸秆纤维绝干得率80-90％，游离度300-420CSF(ml)；本色针叶纤维游离度350-450CSF(ml)；
(2)配浆阶段：将制浆阶段获得的高得率秸秆纤维和本色针叶纤维按重量60～75％：40～25％进行混合配比，混合后加入湿强剂，加入量1-11％；冲浆泵前加入施胶剂，以增加地膜在自然环境下的抗水能力，加入量：0.5-5％；流浆箱前加入助留剂，加入量：0.1-1‰。
(3)抄造成型阶段：配浆阶段获得的混合纤维经造纸机流浆箱布浆、成型、压榨脱水、干燥、卷曲，即得到所述农用地膜。
本发明所述提浓设备包括斜筛、斜螺旋脱水机、双螺旋挤浆机、单螺旋挤浆机；所述螺旋输送包括水平螺旋输送、垂直螺旋输送、斜螺旋输送。
本发明所述预蒸器包括汽蒸螺旋、连续蒸煮器、预蒸仓；所述搓揉器包括双螺杆搓丝机、单螺杆丝化机、纤维撕裂机；所述反应器包括反应仓、连续蒸煮器；所述的磨浆机包括常压高浓磨浆机、低浓盘磨机。
本发明的优点是所制备的农用地膜定量：50-85g/m2，耐破指数3-5kPa·g/m2，干强度30-50N，湿强度12-18N，湿干强比30-50％，紧度0.40-0.65g/m3，吸水性20-50g/m2。地膜具有增温保墒、抑制杂草生长作用，可应用于无除草剂的绿色有机农作物的种植，且农作物生长周期结束后可自行降解，降解周期80-110天，降解后的腐熟纤维地膜成为土壤的一部分，有利于改善土壤性状和增加有机质含量；本地膜可代替聚乙烯地膜，同时少秸秆焚烧和聚乙烯地膜造成的环境污染现象。
具体实施方式
实施例1：高得率稻草纤维制备农用地膜
包括下列步骤：
(1)制浆阶段：稻草经干、湿备料工序处理后经斜螺旋脱水机提高其浓度至10％，水平螺旋输送至汽蒸螺旋，预蒸温度75℃，预蒸时间4分钟，预蒸后的秸秆送至单螺杆丝化机将其分丝切断成长度小于1.5厘米的丝状秸秆，分丝后与浓度5％的NaOH溶液混合，NaOH加入量为绝干原料量的2％，混合后的秸秆丝送至反应仓反应60分钟，再经单螺旋挤浆机提浓至18％，送至常压高浓磨浆机磨解，磨解后经筛选、净化、洗涤、获得浓度9％的高得率稻草纤维；本色针叶浆板经水力碎浆机碎解后再经低浓盘磨机磨解，盘磨控制采用PRC恒功率控制，系统通过功率设定值，自动调节进、退刀，实现均匀打浆，再经筛选浓缩后获得本色针叶纤维；
其中所述高得稻草纤维绝干得率80-84％，游离度370±20CSF(ml)；本色针叶纤维游离度350±20CSF(ml)；
(2)配浆阶段：将制浆阶段获得的高得率稻草纤维和本色针叶纤维按60％，38.49％在配浆池内均匀混合，混合后加入聚酰胺环氧树脂，加入量1％；冲浆泵前加入烷基烯酮二聚体，以增加地膜在自然环境下的抗水能力，加入量：0.5％；流浆箱前加入聚丙烯酰胺助留剂，加入量：0.01％，助剂添加设备可选用隔膜泵；
(3)抄造成型阶段：配浆阶段获得的混合纤维经长网造纸机流浆箱布浆、成型、压榨脱水、干燥、卷曲，完成高得率稻草纤维农用地膜的生产。
实施例2：高得率麦草纤维制备农用地膜
包括下列步骤：
(1)制浆阶段：麦草经干、湿备料工序处理后经斜螺旋脱水机、单螺旋挤浆机提高其浓度至18％，水平螺旋输送至预蒸仓，预蒸温度85℃，预蒸时间7分钟，预蒸后的秸秆送至双螺杆搓丝机将其分丝切断成长度小于1.2厘米的丝状秸秆，分丝后与浓度10％的NaOH溶液混合，NaOH加入量为绝干原料量的6％。混合后的秸秆丝送至反应仓反应65分钟，再经单螺旋挤浆机提浓至20％，送至常压高浓磨浆机磨解，磨解后经筛选、净化、洗涤、获得浓度10％的高得率麦草纤维；本色针叶浆板经水力碎浆机碎解后再经低浓盘磨机磨解，盘磨控制采用PRC恒功率控制，系统通过功率设定值，自动调节进、退刀，实现均匀打浆，再经筛选浓缩后获得本色针叶纤维；
其中所述高得麦草纤维绝干得率80-85％，游离度360±20CSF(ml)；本色针叶纤维游离度380±20CSF(ml)；
(2)配浆阶段：将制浆阶段获得的高得率麦草纤维和本色针叶纤维按67.5％,23.45％在配浆池内均匀混合，混合后加入聚酰胺环氧树脂，加入量6％；冲浆泵前加入烯基琥珀酸酐，以增加地膜在自然环境下的抗水能力，加入量：3％；流浆箱前加入聚乙烯亚胺，加入量：0.05％，助剂添加设备可选用隔膜泵；
(3)抄造成型阶段：配浆阶段获得的混合纤维经长网造纸机流浆箱布浆、成型、压榨脱水、干燥、卷曲，完成高得率麦草纤维农用地膜的生产。
实施例3：高得率芦苇纤维制备农用地膜
包括下列步骤：
(1)制浆阶段：芦苇经干、湿备料工序处理后经斜螺旋脱水机、单螺旋挤浆机提高其浓度至25％，水平螺旋输送至预蒸仓，预蒸温度95℃，预蒸时间10分钟，预蒸后的秸秆送至纤维撕裂机将其分丝切断成长度小于1.0厘米的丝状秸秆，分丝后与浓度15％的NaOH溶液混合，NaOH加入量为绝干原料量的10％，混合后的秸秆丝经水平螺旋、垂直螺旋送至横管连续蒸煮器，反应时间80分钟，反应温度90℃，再经双螺旋挤浆机提浓至22％，送至常压高浓磨浆机磨解，磨解后经筛选、净化、洗涤、获得浓度10％的高得率芦苇纤维；本色针叶浆板经水力碎浆机碎解后再经低浓盘磨机磨解，盘磨控制采用PRC恒功率控制，系统通过功率设定值，自动调节进、退刀，实现均匀打浆，再经筛选浓缩后获得本色针叶纤维；
其中所述高得芦苇纤维绝干得率80-83％，游离度380±20CSF(ml)；本色针叶纤维游离度370±20CSF(ml)；
(2)配浆阶段：将制浆阶段获得的高得率芦苇纤维和本色针叶纤维按72％，25％在配浆池内均匀混合，混合后加入聚酰胺环氧树脂，加入量2％；冲浆泵前加入合成施胶剂AKD，以增加地膜在自然环境下的抗水能力，加入量：0.9％；流浆箱前加入聚乙烯亚胺，加入量：0.1％，助剂添加设备可选用隔膜泵；
(3)抄造成型阶段：配浆阶段获得的混合纤维经长网造纸机流浆箱布浆、成型、压榨脱水、干燥、卷曲，完成高得率芦苇纤维农用地膜的生产。
Claims (10)
1.一种高得率秸秆纤维制备的农用地膜，其特征在于，是由如下重量百分比的原料制成的：
高得率秸秆纤维60％-75％；
本色针叶纤维40％-25％；
湿强剂1％-9.5％；
施胶剂0.5％-5％；
助留剂0.01％-0.1％。
2.根据权利要求1所述的一种高得率秸秆纤维制备的农用地膜，其特征在于，所述高得率秸秆纤维是由如下方法制得的：
秸秆原料经干、湿备料工序处理后，经提浓设备提高其浓度至10-25％，螺旋输送至预蒸器，预蒸温度75-95℃，预蒸时间4-10分钟，预蒸后的秸秆送至揉搓器将其分丝切断，分丝后与浓度5-15％的NaOH溶液混合，NaOH加入量为绝干原料重量的2-10％，混合后的秸秆丝送至反应器反应50-80分钟，最后送至磨浆机磨解，磨解后获得高得率秸秆纤维，绝干得率70-90％，游离度300-420CSF(ml)。
3.根据权利要求2所述的一种高得率秸秆纤维制备的农用地膜，其特征在于：所述秸秆原料为麦草、稻草、玉米秸秆、芦苇中的一种或一种以上的混合。
4.根据权利要求1所述的一种高得率秸秆纤维制备的农用地膜，其特征在于：所述本色针叶纤维包括：落叶松纤维，马尾松纤维，白松纤维，樟松纤维中一种或一种以上混合，游离度350-450CSF(ml)。
5.根据权利要求1所述的一种高得率秸秆纤维制备的农用地膜，其特征在于：所述湿强剂包括：聚酰胺环氧树脂，聚乙烯亚胺和脲醛树脂。
6.根据权利要求1所述的一种高得率秸秆纤维制备的农用地膜，其特征在于：所述所述施胶剂包括：烷基烯酮二聚体，烯基琥珀酸酐。
7.根据权利要求1所述的一种高得率秸秆纤维制备的农用地膜，其特征在于：所述助留剂包括：聚丙烯酰胺，聚乙烯亚胺。
8.一种高得率秸秆纤维制备农用地膜的方法，其特征在于，包括下列步骤：
(1)制浆阶段：秸秆原料经干、湿备料工序处理后经提浓设备提高其浓度至10-25％，螺旋输送至预蒸器，预蒸温度75-95℃，预蒸时间4-10分钟，预蒸后的秸秆送至揉搓器将其分丝切断，分丝后与浓度5-15％的NaOH溶液混合，NaOH加入量为绝干原料重量的2-10％，混合后的秸秆丝送至反应器反应50-80分钟，最后送至磨浆机磨解，磨解后获得高得率秸秆纤维；本色商品针叶浆板经水力碎浆机碎解后再经磨浆机磨解，获得本色针叶纤维；
(2)配浆阶段：将制浆阶段获得的高得率秸秆纤维和本色针叶纤维按重量60～75％：40～25％进行混合配比，混合后加入湿强剂，加入量1-9.5％；冲浆泵前加入施胶剂，以增加地膜在自然环境下的抗水能力，加入量：0.5-5％；流浆箱前加入助留剂，加入量：0.01％-0.1％；
(3)抄造成型阶段：配浆阶段获得的混合纤维经造纸机流浆箱布浆、成型、压榨脱水、干燥、卷曲，即得到所述农用地膜。
9.根据权利要求8所述的一种高得率秸秆纤维制备农用地膜的方法，其特征在于：所述提浓设备包括斜筛、斜螺旋脱水机、双螺旋挤浆机、单螺旋挤浆机；所述螺旋输送包括水平螺旋输送、垂直螺旋输送、斜螺旋输送。
10.根据权利要求8所述的一种高得率秸秆纤维制备农用地膜的方法，其特征在于：所述预蒸器包括汽蒸螺旋、连续蒸煮器、预蒸仓；所述搓揉器包括双螺杆搓丝机、单螺杆丝化机、纤维撕裂机；所述反应器包括反应仓、连续蒸煮器；所述的磨浆机包括常压高浓磨浆机、低浓盘磨机。
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