一種可生物降解農(nóng)用液態(tài)地膜及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于可生物降解高分子材料領(lǐng)域，特別涉及一種可生物降解農(nóng)用液態(tài)地膜及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代農(nóng)業(yè)在取得巨大經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和生態(tài)效益的同時，也改變了土壤的生態(tài)環(huán)境，其溫度、濕度、光照、小氣候等都發(fā)生了很大變化。由此導(dǎo)致的土壤肥力的下降已經(jīng)引起了越來越多人的注意。針對這一情況，人們提出了覆蓋栽培技術(shù)。它能有效地改善農(nóng)田生態(tài)效應(yīng)，促進(jìn)作物生長發(fā)育，提高產(chǎn)量。目前，農(nóng)田采用的覆蓋材料主要有:塑料地膜、秸桿和化學(xué)覆蓋劑。但生產(chǎn)實(shí)踐已表明塑料地膜覆蓋有時因作物生長前期土壤水分和養(yǎng)分耗竭嚴(yán)重，而且降水不易滲透到土壤中，后期會出現(xiàn)嚴(yán)重的脫水、脫肥現(xiàn)象，導(dǎo)致減產(chǎn)。此外，農(nóng)田殘膜除對生態(tài)環(huán)境有影響外，還會影響土壤理化性狀，阻礙植物根系生長，從而影響植物發(fā)育造成減產(chǎn)。也有研宄表明，秸桿覆蓋前期地溫低，保水效果差，減慢作物的前期生長發(fā)育進(jìn)程，尤其在早春作物上更為突出。而化學(xué)覆蓋劑也出現(xiàn)了用量大、成本高、使用不方便等問題。于是，國內(nèi)外新涌現(xiàn)了一種高新技術(shù)一可自然降解的液態(tài)地膜技術(shù)。
[0003]液態(tài)地膜又稱土面液膜，屬于土壤調(diào)理劑類，是一種高分子的成膜物質(zhì)，可促進(jìn)土壤形成團(tuán)粒，改良土壤結(jié)構(gòu)，固定表土、保護(hù)耕層、抑制水分蒸發(fā)、防止水分流失的高分子化合物的總稱。是國內(nèi)外新涌現(xiàn)出的一種高新土壤保護(hù)技術(shù)。
[0004]目前的液態(tài)地膜研制以石油聚合物為主要原料，降解周期較長，殘留土壤后破壞土壤結(jié)構(gòu)，具有一定的環(huán)境風(fēng)險。因此，開發(fā)新的易降解液體地膜，并闡明其應(yīng)用機(jī)理，已經(jīng)成為當(dāng)前研宄者競相研宄的熱點(diǎn)之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種新型的可降解農(nóng)用液態(tài)地膜。該地膜具有良好的生物降解性能，具有增溫、保墑、保苗，施用方便且生產(chǎn)成本低廉的特點(diǎn)。本發(fā)明的另一個目的是提供一種上述可降解農(nóng)用液態(tài)地膜的制備方法。該方法綠色無污染，生產(chǎn)工藝簡單易行。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0007]一種可生物降解農(nóng)用液態(tài)地膜，主要由下列質(zhì)量份的組分制備而成:100?150份淀粉，50?100份蛋白粉，130?300份丙烯酸，5?10份氨水，250?500份I %鹽酸溶液，45?120份氫氧化鈉，3?6份引發(fā)劑，0.3?1.0份交聯(lián)劑，0.05?0.15份增塑劑。
[0008]其中，優(yōu)選的，所述引發(fā)劑為過硫酸鹽。
[0009]優(yōu)選的，所述交聯(lián)劑為N，N-亞甲基雙丙烯酰胺。
[0010]優(yōu)選的，所述增塑劑為三乙醇胺。
[0011]一種制備如權(quán)利要求1所述可生物降解農(nóng)用液態(tài)地膜的方法，包括如下步驟:
[0012](I)淀粉活化:將所述淀粉與所述I %鹽酸溶液混合，于60?90°C活化0.5?2小時，然后冷卻至30 °C以下；
[0013](2)蛋白粉水解:將所述蛋白粉與水混合，加入所述氨水于65?75°C水解3?6小時，然后冷卻至30°C以下；
[0014](3)中和丙烯酸:將所述氫氧化鈉溶于水中，加入所述丙烯酸在冰水浴中進(jìn)行中和反應(yīng)至pH為5-6 ；
[0015](4)聚合反應(yīng):在攪拌狀態(tài)下，在所述淀粉活化液中加入50-75%所述引發(fā)劑、60-95 %所述丙烯酸中和液和50-75 %所述交聯(lián)劑，在所述蛋白粉水解液分別加入剩余的所述引發(fā)劑、所述丙烯酸中和液和所述交聯(lián)劑，將上述兩組混合液分別在50?70°C反應(yīng)2?5小時；
[0016](5)將(4)中的兩種產(chǎn)品冷卻至30°C以下后混合，再加入所述增塑劑，于80?90°C反應(yīng)I?2小時，冷卻后即為本發(fā)明所述可生物降解農(nóng)用液態(tài)地膜。
[0017]優(yōu)選的，所述氨水為1:1的氨水
[0018]本發(fā)明可生物降解農(nóng)用液態(tài)地膜采用廣泛廉價的、可再生的天然高分子材料，如淀粉、蛋白質(zhì)等為原料通過氧化、水解、接枝共聚適量的丙烯酸，制備一種可降解農(nóng)用液態(tài)地膜，該地膜既具有傳統(tǒng)地膜的增溫、保墑、保苗作用，又具有具有保護(hù)土壤結(jié)構(gòu)、抗御水蝕風(fēng)蝕、保墑蓄水、調(diào)節(jié)地溫、增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，促進(jìn)農(nóng)作物生長發(fā)育和提高產(chǎn)量、質(zhì)量等作用，其能提高地溫3?5°C，蒸發(fā)抑制率30%以上，土壤含水量提高25%以上，降解時間為90天。與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果是:1)采用廣泛廉價的原料，降低了生產(chǎn)成本。2)以天然高分子為原料，通過改性制得地膜，具有良好的生物降解性。3)因其狀態(tài)為液態(tài)，具有簡單易施用的特點(diǎn)，大大降低了作物種植人工成本。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面將結(jié)合本發(fā)明中的實(shí)施例，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0020]實(shí)施例1
[0021]紅苕淀粉:10.0g
[0022]皮膠原蛋白粉:5.0g
[0023]I % 鹽酸溶液:25ml
[0024]1:1 氨水:0.5ml
[0025]丙烯酸:13.0g
[0026]氫氧化鈉:4.5g
[0027]引發(fā)劑:過硫酸銨:0.36g
[0028]交聯(lián)劑:N，N-亞甲基雙丙烯酰胺:0.03g
[0029]增塑劑:三乙醇胺:0.005g
[0030]上述可降解農(nóng)用液態(tài)地膜，采用包括下述主要步驟的方法制得:
[0031](I)活化:將1g淀粉與25ml I %鹽酸溶液混合，于80°C活化0.5小時，然后冷卻至30°C以下；
[0032](2)水解:將5g蛋白粉與45ml水混合，并加入0.5ml 1:1氨水，冷凝回流下攪拌加熱70 °C，水解4小時，然后冷卻至30 °C以下；
[0033](3)中和丙烯酸:將氫氧化鈉3.5g溶于水中，完全溶解后加入丙烯酸1g在冰水浴中進(jìn)行中和反應(yīng)得到A，將氫氧化鈉1.0g溶于水中，完全溶解后加入丙烯酸3g在冰水浴中進(jìn)行中和得到B ;A和B溶液的pH在5到6之間。
[0034](4)聚合反應(yīng):在攪拌狀態(tài)下，在上述(I)步活化并降溫后的溶液中加入引發(fā)劑過硫酸錢0.24g、上述(3)步中的丙稀酸中和反應(yīng)液A、N, N-亞甲基雙丙稀酰胺0.02g，于70°C反應(yīng)4小時；在攪拌狀態(tài)下，在上述(2)步水解并降溫后的溶液中加入引發(fā)劑過硫酸銨0.12g、上述(3)步中的丙烯酸中和反應(yīng)液B、N，N-亞甲基雙丙烯酰胺0.0lg，于60°C反應(yīng)3小時；
[0035](5)將(4)步的A、B兩種產(chǎn)品混合之后，在攪拌狀態(tài)下，加入三乙醇胺0.0605g，并在85°C下加熱1.5小時，冷卻后便得到可降解農(nóng)用液態(tài)地膜，與一定比例水混合噴施后，測得平均提高溫度2°C，保持水分20%。
[0036]實(shí)施例2
[0037]豌豆淀粉:12.0g
[0038]皮膠原蛋白粉:10.0g
[0039]I % 鹽酸溶液:40ml
[0040]丙烯酸:30.0g
[0041]1:1 氨水:1ml
[0042]氫氧化鈉:12.0g
[0043]引