CN1685804A - 一种轧制式蓄水渗膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明的轧制式蓄水渗膜，原料主要采用导水纤维与热熔粉，在制作过程中先将天然纤维制成导水纤维，然后将导水纤维粉碎后与热熔粉分层散布于轧制机的工作台上。轧制机经热烘、热轧或冷轧制出轧制式蓄水渗膜。利用此轧制式蓄水渗膜装水后置于植物的根部，膜内的水沿膜内的导水纤维与膜外土壤中的水形成水势梯度差。导水纤维在水势梯度差的作用下具有导水功能，沿导水纤维释放水分子，保证土壤中有一个合理的湿度。单根导水纤维功能化涂层后所含粘土的多少与导水纤维的含量均影响导水速度。由于水势梯度差与外界土壤墒情有直接关系，因此轧制式蓄水渗膜的渗水速度可以根据外界土壤墒情自我调节。以上特性可以保证植物在干旱和半干旱地区的成活与存活。

Description

一种轧制式蓄水渗膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种林业与农业领域为植物供水的装置及其制备方法，尤其涉及一种轧制式蓄水渗膜及其制备方法。

背景技术

随着社会的发展与科技的进步，人们征服自然与改造自然的能力在逐步提高。在征服自然与改造自然的过程中人们对自然环境造成了很大的破坏。现在人们已经认识到了这个严重的问题，在治理荒山与沙漠的过程中植树造林是最好的方法，但是在这些地区植树过程中如何为植物长期提供充足的水源是一个长期以来无法很好解决的问题，这就造成植树年年搞，就是不见林的现象。同样在农业生产中也存在上述的问题。西部干旱与半干旱地区的植树的成活率平均为70％，有的地区仅为20％～30％，为了提高成活率一般采用抽取地下水的方式，造成地下水位降低，生态进一步恶化。

目前解决这一问题的办法是滴渗灌技术，此技术源于以色列，虽然可以实现节水灌溉，但是一次性投入巨大，不适合在生态恢复上推广应用。另有一种技术是将储水的容器直接放入地下，控制容器中水滴出的量来实现长期的供水，这种方法的缺点是不能根据上壤的墒情与植物种类来调节供水量，造成很大的浪费；再有储水的容器用完后还要取出，造成人力资源的浪费，否则会污染环境。

发明内容

鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种能满足上述要求，可长期的根据土壤的墒情与植物种类为植物供水，用完后无需取出可自然降解的轧制式蓄水渗膜。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种轧制式蓄水渗膜，其特征在于配料导水纤维与热熔粉组成；其重量百分比为：

导水纤维                  0.1％～40％；

热熔粉                    60％～99.9％；

各组份重量百分比总和为100％。针对于不同的植物品种与土壤条件选取不同的配比。

所述的导水纤维的原料为天然纤维，通常采用为棉纤维。

热熔粉包含塑料粉、低温热氧化剂与增韧剂，各组份所占总重量百分比为：

塑料粉                      60％～99.9％；

低温热氧化剂                0％～3％；

各组份重量百分比总和占总重量的重量百分比为60％～99.9％。

所述的塑料粉为聚醋酸乙烯、聚乙烯、聚氯乙烯和/或聚碳酸酯。

所述的低温热氧化剂由以下物质中的一种或多种按任意比例混合组成：

二月桂酸二丁基锡、乙酸丙酮合锰、乙酸丙酮合铁、乙酸丙酮合钴、乙酸丙酮合镍、二硫代胺基甲酸铁、油酸铁、亚油酸铁、四氢萘；

上述热熔粉的各组份最佳重量百分比为：

聚醋酸乙烯                  60％～97.9％；

低温热氧化剂                2％；

所述轧制式蓄水渗膜的制备方法，其特征在于，包括：

A、将天然纤维经柔顺化处理制成导水纤维；

具体步骤还包括：

A1、对天然纤维进行碱液预处理；

采用碱液为浓度是6％～26％的氢氧化钠水溶液或氨水，将天然纤维在碱液中浸泡20分钟～100分钟；

A2、对碱液预处理后的天然纤维进行酸液中和处理；

采用酸液为浓度是4％～6％的冰醋酸溶液，将碱液预处理后的天然纤维在酸液中浸泡25分钟～35分钟；

A3、对酸中和处理后的天然纤维进行表面涂层化处理；

还可分成以下两步骤：

A31、配制涂层溶液；

所述的涂层溶液配料由粘土粉末、亲水剂与水组成，其重量百分比为：

粘土粉末                   5％～45％；

亲水剂                     0.50％～15％；

水                         余量。

各组份重量百分比总和为100％；

所述的粘土粉末粒度小于等于0.2毫米；所述的亲水剂可为高吸水性树脂，可以为聚乙烯醇、聚丙酰胺；

其配制方法以是将粘土粉末与亲水剂按规定重量百分比加入适量的水中充分搅拌均匀，同时加热至85℃～90℃。

A32、将A2步骤酸中和后的天然纤维在涂层溶液中浸泡然后烘干，或者将涂层溶液喷洒于天然纤维上后烘干。

A4、表面涂层化处理后的天然纤维开松处理制成导水纤维。

B、对导水纤维与热熔粉按规定重量百分比散布于轧制机工作台上；

通常将导水纤维通过气流吹到轧制机的工作台上，导水纤维自然落下散布成网状；通过工作台上的振动筛将热熔粉均匀布于轧制机的工作台上。所散布的导水纤维与热熔粉可以分别为一层或多层且间隔布置。

C、轧制机经热烘至90℃～180℃，热轧或冷轧轧制出轧制式蓄水渗膜。

由以上技术方案可知本发明的轧制式蓄水渗膜，原料主要采用导水纤维与热熔粉，在制作过程中先将天然纤维制成导水纤维，然后将导水纤维粉碎后与热熔粉分层散布于轧制机的工作台上。轧制机经热烘、热轧轧制出轧制式蓄水渗膜。

由于导水纤维是通过天然纤维经碱、酸预处理，功能化涂层后实现具有分子导水特性的功能纤维。用该导水纤维与热熔粉混合制成轧制式蓄水渗膜。利用此轧制式蓄水渗膜装水后置于植物的根部，膜内的水沿膜内的导水纤维与膜外土壤中的水形成水势梯度差。导水纤维在水势梯度差的作用下具有导水功能，沿导水纤维释放水分子，保证植物周围的土壤中有一个合理的湿度。对于一个单根导水纤维来说，功能化涂层后所含粘土的多少直接影响导水纤维的导水能力，粘土的含量多导水速度快，粘土的含少多导水速度慢。另外，还可以通过改变轧制式蓄水渗膜中导水纤维的含量来控制水的渗出总体速度，导水纤维的含量多轧制式蓄水渗膜导水速度快，导水纤维的含量少轧制式蓄水渗膜导水速度慢。再有，由于水势梯度差与外界土壤墒情有直接关系，土壤湿度越小渗水的速度越快，土壤湿度越大渗水的速度越慢，当土壤湿度达到40％左右时，停止向外渗水。因此轧制式蓄水渗膜的渗水速度可以根据外界土壤墒情自我调节。以上特性可以保证植物在干旱和半干旱地区的成活与存活。

具体实施方式

本发明所述的轧制式蓄水渗膜其组成的具体实施方式为：

第一步、选取棉纤维为导水纤维的原料，对其进行以下处理：

1、对天然纤维进行碱液预处理；

由于天然纤维中的纤维素的聚集束结构的复杂，同时又具有高结晶度。使得纤维素对亲水试剂的可及度低。因而直接涂层的效果较差，故需对天然纤维进行碱液预处理。其处理方法为：

采用碱液为浓度是6％～26％的氢氧化钠水溶液或氨水，将天然纤维在碱液中浸泡20分钟～100分钟。

2、对碱液预处理后的天然纤维进行酸液中和处理；

因已经对天然纤维进行了碱液处理，故还需对碱液预处理后的天然纤维进行酸液中和处理。其处理方法为：

采用酸液为浓度是4％～6％的冰醋酸溶液，将碱液预处理后的天然纤维在酸液中浸泡25分钟～35分钟。

3、对酸中和处理后的天然纤维进行表面涂层化处理；

经过上述1与2过程处理后的天然纤维的表面非晶面积扩大，可及度增加，右以进行表面涂层化处理。其过程可分成以下两步骤：

(1)配制涂层溶液；

所述的涂层溶液配料由粘土粉末、亲水剂与水组成，其重量百分比为：

粘土粉末                 5％～45％；

亲水剂                   0.50％～15％；

水                       余量。

各组份重量百分比总和为100％；

上述的粘土粉末粒度小于等于0.2毫米；上述的亲水剂可以为聚乙烯醇；

其配制方法以是将粘土粉末与亲水剂按规定重量百分比加入适量的水中充分搅拌均匀，同时加热至85℃～90℃。

另外，此处的亲水剂是高吸水性树脂，还可以采用羧基、羟基、酰胺基、胺基与醚基的高分子溶剂。这些基团不但可以使高分子具有导水性，同时还具有粘合性、成膜性、润滑性、成胶性、分散性与增纳性。

(2)表面涂层化处理

将步骤1与2处理后的天然纤维在涂层溶液中浸泡然后烘干，也可以将涂层溶液喷洒于天然纤维上后烘干。

4、表面涂层化处理后的天然纤维开松处理制成导水纤维。

第二步、配制热熔粉

所述的热熔粉包含塑料粉、低温热氧化剂与增韧剂，以聚醋酸乙烯塑料粉为例各组份所占总重量百分比为：

聚醋酸乙烯                        60％～97.9％；

低温热氧化剂                      2％；

各组份重量百分比总和占总重量的重量百分比为60％～99.9％。

所述的塑料粉还可以使用聚乙烯、聚氯乙烯和/或聚碳酸酯塑料粉。

所述的低温热氧化剂由以下物质中的一种或多种按任意比例混合组成：

二月桂酸二丁基锡、乙酸丙酮合锰、乙酸丙酮合铁、乙酸丙酮合钴、乙酸丙酮合镍、二硫代胺基甲酸铁、油酸铁、亚油酸铁、四氢萘；

将上述各组份按规定的重量百分比混合均匀即可。

第三步、轧制式蓄水渗膜的制备方法

1、将所需重量百分比的导水纤维通过气流吹到轧制机的工作台上，导水纤维自然落下散布成网状；

2、通过工作台上的振动筛将所需重量百分比的热熔粉均匀布于轧制机工作台上已经布好的网状导水纤维上；

3、重复1与2步骤直到规定工艺要求；

4、轧制机经热烘至90℃～180℃，热轧或冷轧轧制出轧制式蓄水渗膜。

本发明所述的轧制式蓄水渗膜在实际应用时首先要根据当地的土壤条件与所栽种的植物的品种确定轧制式蓄水渗膜的原料配比。具体示例如下：

以在干旱和半干旱地区栽种油松为例，其轧制式蓄水渗膜的原料重量百分比为：

棉纤维                             12％；

聚醋酸乙烯                         86％；

低温热氧化剂                       2％。

其涂层溶液配料重量百分比为：

粘土粉末(粒度小于等于0.2毫米)      25％；

聚乙烯醇                           8％；

水                                 67％。

将三种配料混合充分搅拌均匀，同时加热至85℃～90℃，制成涂层溶液

将棉纤维在浓度是16％的氢氧化钠水溶液中浸泡60分钟。再将碱化的棉纤维采用浓度是5％的冰醋酸溶液浸泡30分钟。将处理后的棉纤维在涂层溶液中浸泡然后烘干。备用。按照第三步的方法热轧制成轧制式蓄水渗膜。

经上述的制备方法将其制出制成轧制式蓄水渗膜，在使用时将轧制式蓄水渗膜制成水袋，在植树现场灌装当地的任意水，然后将装满水的水袋放置于树苗根部进行造林。其放置方式可以根据苗木的种类不同，将水袋水平放置或垂直放置。当然水袋的尺寸与数量也是可以根据苗木的种类做相应的调整。

由于导水纤维是通过天然纤维经碱、酸预处理，功能化涂层后实现具有分子导水特性的功能纤维。用该导水纤维与热熔粉混合制成轧制式蓄水渗膜。利用此轧制式蓄水渗膜装水后置于植物的根部，膜内的水沿膜内的导水纤维与膜外土壤中的水形成水势梯度差。导水纤维在水势梯度差的作用下具有导水功能，沿导水纤维释放水分子，保证植物周围的土壤中有一个合理的湿度。对于一个单根导水纤维来说，功能化涂层后所含粘土的多少直接影响导水纤维的导水能力，粘土的含量多导水速度快，粘土的含少多导水速度慢。另外，还可以通过改变轧制式蓄水渗膜中导水纤维的含量来控制水的渗出总体速度，导水纤维的含量多轧制式蓄水渗膜导水速度快，导水纤维的含量少轧制式蓄水渗膜导水速度慢。再有，由于水势梯度差与外界土壤墒情有直接关系，土壤湿度越小渗水的速度越快，土壤湿度越大渗水的速度越慢，当土壤湿度达到40％左右时，停止向外渗水。因此轧制式蓄水渗膜的渗水速度可以根据外界土壤墒情自我调节。以上特性可以保证植物在干旱和半干旱地区的成活与存活。

以上因素影响轧制式蓄水渗膜的渗水速度，可采用一个统一的参数来衡量，就是日渗水量，一般以克为单位。在植树造林方面一般也正是采用日渗水量的参数来确定不同苗木的包装水量。如表1为针对不同的苗木或不同苗龄的苗木包装水量的最优设计表。

由于轧制式蓄水渗膜的塑料薄膜采用的是可降解聚乙烯，因可降解聚乙烯的材料中含有低温热氧化剂，在低温热氧化剂的作用下塑料薄膜在短时间内就可降解，对植物的生长不会造成影响，同时也具备了环保效果。

以上所述轧制式蓄水渗膜的原料配比，仅为本发明较佳的具体实施方式与有代表性的具体实施方式；而所述轧制式蓄水渗膜的制备方法仅为本发明较佳的制备方法；同时所述轧制式蓄水渗膜的结构也仅是有代表性的结构；但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

          表1针对不同的苗木包装水量的最优设计表

树种	苗龄(年)	包装水设计(kg)	日渗水量(g)
				小叶杨	1	3	50
中黑防杨树	1	3	50
				白城杨2号	2	4	67
新疆杨	3	4	67
				国槐	2	3	50
胡桃	2	3	50
				榆树	1	3	50
沙枣	1	3	50
				红柳	1	2	34
苹果	1	2	34
				沙地榆	2	3	50
垂榆	3	4	67
				榆桐	2	3	50
山杏	1	2	34
				枸杞	1	2	34
梭梭	1	1	17
				沙棘	1	1	17
水腊	4	3	50
				沙地柏	2	2	34
油松	3	2	34
				云杉	5	2	34
侧柏	3	2	34
				华北落叶松	2	1	17
柠条	1	1	17
				白柠条	1	1	17
丁香	1	1	17
				刺玫	1	1	17
黄刺梅	1	1	17
				多季玫瑰	1	1	17

Claims (10)

1、一种轧制式蓄水渗膜，其特征在于配料导水纤维与热熔粉组成；其重量百分比为：

导水纤维               0.1％～40％；

热熔粉                 60％～99.9％；

各组份重量百分比总和为100％。

2、根据权利要求1所述的轧制式蓄水渗膜，其特征在于所述的导水纤维的原料为天然纤维，所述的天然纤维可以为棉纤维。

3、根据权利要求1所述的轧制式蓄水渗膜，其特征在于所述的热熔粉包含塑料粉与低温热氧化剂，各组份所占总重量百分比为：

塑料粉                  60％～99.9％；

低温热氧化剂            0％～3％；

各组份重量百分比总和占总重量的重量百分比为60％～99.9％。

4、根据权利要求3所述的轧制式蓄水渗膜，其特征在于所述的塑料粉为聚醋酸乙烯、聚乙烯、聚氯乙烯和/或聚碳酸酯；

所述的低温热氧化剂由以下物质中的一种或多种按任意比例混合组成：

二月桂酸二丁基锡、乙酸丙酮合锰、乙酸丙酮合铁、乙酸丙酮合钴、乙酸丙酮合镍、二硫代胺基甲酸铁、油酸铁、亚油酸铁、四氢萘。

5、一种所述轧制式蓄水渗膜的制备方法，其特征在于，包括：

A、将天然纤维制成导水纤维；

B、对导水纤维与热熔粉按规定重量百分比散布于轧制机工作台上；

C、轧制机经热烘至90℃～180℃，热轧或冷轧轧制出轧制式蓄水渗膜。

6、根据权利要求5所述的轧制式蓄水渗膜的制备方法，其特征在于，所述的步骤A包括：

A1、对天然纤维进行碱液预处理；

A2、对碱液预处理后的天然纤维进行酸液中和处理；

A3、对酸中和处理后的天然纤维进行表面涂层化处理；

A4、表面涂层化处理后的天然纤维进行开松处理成导水纤维。

7、根据权利要求6所述的轧制式蓄水渗膜的制备方法，其特征在于：

所述的步骤A1采用的碱液为浓度是6％～26％的氢氧化钠水溶液或氨水，将天然纤维在碱液中浸泡20分钟～100分钟；

所述的步骤A2采用的酸液为浓度是4％～6％的冰醋酸溶液，将碱液予处理后的天然纤维在酸液中浸泡25分钟～35分钟；

所述的步骤A3还包括：

A31、配制涂层溶液；

A32、将A2步骤酸中和后的天然纤维在涂层溶液中浸泡然后烘干，或者将涂层溶液喷洒于天然纤维上后烘干。

8、根据权利要求7所述的轧制式蓄水渗膜的制备方法，其特征在于：步骤A31所述的涂层溶液配料由粘土粉末、亲水剂与水组成，其重量百分比为：

粘土粉末          5％～45％；

亲水剂            0.50％～15％；

水                余量。

各组份重量百分比总和为100％；

所述的粘土粉末粒度小于等于0.2毫米；所述的亲水剂可为高吸水性树脂，可以为聚乙烯醇、聚丙酰胺；

其配制方法以是将粘土粉末与亲水剂按规定重量百分比加入适量的水中充分搅拌均匀，同时加热至85℃～90℃。

9、根据权利要求5所述的轧制式蓄水渗膜的制备方法，其特征在于，所述的步骤B还包括：将导水纤维通过气流吹到轧制机的工作台上，导水纤维自然落下散布成网状；通过工作台上的振动筛将热熔粉均匀布于轧制机的工作台上。

10、根据权利要求9所述的轧制式蓄水渗膜的制备方法，其特征在于，所散布的导水纤维与热熔粉可以分别为一层或多层且间隔布置。