一种可生物降解农用液态地膜及其制备方法.pdf

本发明提供了一种可生物降解农用液态地膜及其制备方法，其主要由下列质量份的组分制备而成：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1％盐酸溶液，45～120份氢氧化钠，3～6份引发剂，0.3～1.0份交联剂，0.05～0.15份增塑剂。本发明可生物降解农用液态地膜采用广泛廉价的、可再生的天然高分子材料，如淀粉、蛋白质等为原料通过氧化、水解、接枝共聚适量的丙烯酸，制备一种可降解农用液态地膜，该地膜既具有传统地膜的增温、保墒、保苗作用，又具有保护土壤结构、抗御水蚀风蚀、保墒蓄水、调节地温、增加土壤有机质含量，促进农作物生长发育和提高产量、质量等作用，且施用方便、易降解、成本低。

权利要求书1.  一种可生物降解农用液态地膜，其特征在于，主要由下列质量份的组分制备而成：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1％盐酸溶液，45～120份氢氧化钠，3～6份引发剂，0.3～1.0份交联剂，0.05～0.15份增塑剂。2.  根据权利要求2所述的可生物降解农用液态地膜的制备方法，其特征在于，所述引发剂为过硫酸盐。3.  根据权利要求2所述的可生物降解农用液态地膜的制备方法，其特征在于，所述交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺。4.  根据权利要求2所述的可生物降解农用液态地膜的制备方法，其特征在于，所述增塑剂为三乙醇胺。5.  一种制备如权利要求1-4任意一项所述可生物降解农用液态地膜的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)淀粉活化：将所述淀粉与所述1％盐酸溶液混合，于60～90℃活化0.5～2小时，然后冷却至30℃以下；(2)蛋白粉水解：将所述蛋白粉与水混合，加入所述氨水于65～75℃水解3～6小时，然后冷却至30℃以下；(3)中和丙烯酸：将所述氢氧化钠溶于水中，加入所述丙烯酸在冰水浴中进行中和反应至pH为5-6；(4)聚合反应：在搅拌状态下，在所述淀粉活化液中加入50-75％所述引发剂、60-95％所述丙烯酸中和液和50-75％所述交联剂，在所述蛋白粉水解液分别加入剩余的所述引发剂、所述丙烯酸中和液和所述交联剂，将上述两组混合液分别在50～70℃反应2～5小时；(5)将(4)中的两种产品冷却至30℃以下之后混合，再加入所述增塑剂，于80～90℃反应1～2小时，冷却后即制得所述可生物降解农用液态地膜。6.  根据权利要求5所述的可生物降解农用液态地膜的制备方法，其特征在于，所述氨水为1:1的氨水。

说明书一种可生物降解农用液态地膜及其制备方法
技术领域
本发明属于可生物降解高分子材料领域，特别涉及一种可生物降解农用液态地膜及其制备方法。
背景技术
现代农业在取得巨大经济效益、社会效益和生态效益的同时，也改变了土壤的生态环境，其温度、湿度、光照、小气候等都发生了很大变化。由此导致的土壤肥力的下降已经引起了越来越多人的注意。针对这一情况，人们提出了覆盖栽培技术。它能有效地改善农田生态效应，促进作物生长发育，提高产量。目前，农田采用的覆盖材料主要有：塑料地膜、秸秆和化学覆盖剂。但生产实践已表明塑料地膜覆盖有时因作物生长前期土壤水分和养分耗竭严重，而且降水不易渗透到土壤中，后期会出现严重的脱水、脱肥现象，导致减产。此外，农田残膜除对生态环境有影响外，还会影响土壤理化性状，阻碍植物根系生长，从而影响植物发育造成减产。也有研究表明，秸秆覆盖前期地温低，保水效果差，减慢作物的前期生长发育进程，尤其在早春作物上更为突出。而化学覆盖剂也出现了用量大、成本高、使用不方便等问题。于是，国内外新涌现了一种高新技术—可自然降解的液态地膜技术。
液态地膜又称土面液膜，属于土壤调理剂类，是一种高分子的成膜物质，可促进土壤形成团粒，改良土壤结构，固定表土、保护耕层、抑制水分蒸发、防止水分流失的高分子化合物的总称。是国内外新涌现出的一种高新土壤保护技术。
目前的液态地膜研制以石油聚合物为主要原料，降解周期较长，残留土壤后破坏土壤结构，具有一定的环境风险。因此，开发新的易降解液体地膜，并阐明其应用机理，已经成为当前研究者竞相研究的热点之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型的可降解农用液态地膜。该地膜具有良好的生物降解性能，具有增温、保墒、保苗，施用方便且生产成本低廉的特点。本发明的另一个目的是提供一种上述可降解农用液态地膜的制备方法。该方法绿色无污染，生产工艺简单易行。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种可生物降解农用液态地膜，主要由下列质量份的组分制备而成：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1％盐酸溶液，45～120份氢氧化钠，3～6份引发剂，0.3～1.0份交联剂，0.05～0.15份增塑剂。
其中，优选的，所述引发剂为过硫酸盐。
优选的，所述交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺。
优选的，所述增塑剂为三乙醇胺。
一种制备如权利要求1所述可生物降解农用液态地膜的方法，包括如下步骤：
(1)淀粉活化：将所述淀粉与所述1％盐酸溶液混合，于60～90℃活化0.5～2小时，然后冷却至30℃以下；
(2)蛋白粉水解：将所述蛋白粉与水混合，加入所述氨水于65～75℃水解3～6小时，然后冷却至30℃以下；
(3)中和丙烯酸：将所述氢氧化钠溶于水中，加入所述丙烯酸在冰水浴中进行中和反应至pH为5-6；
(4)聚合反应：在搅拌状态下，在所述淀粉活化液中加入50-75％所述引发剂、60-95％所述丙烯酸中和液和50-75％所述交联剂，在所述蛋白粉水解液分别加入剩余的所述引发剂、所述丙烯酸中和液和所述交联剂，将上述两组混合液分别在50～70℃反应2～5小时；
(5)将(4)中的两种产品冷却至30℃以下后混合，再加入所述增塑剂，于80～90℃反应1～2小时，冷却后即为本发明所述可生物降解农用液态地膜。
优选的，所述氨水为1:1的氨水
本发明可生物降解农用液态地膜采用广泛廉价的、可再生的天然高分子材料，如淀粉、蛋白质等为原料通过氧化、水解、接枝共聚适量的丙烯酸，制备一种可降解农用液态地膜，该地膜既具有传统地膜的增温、保墒、保苗作用，又具有具有保护土壤结构、抗御水蚀风蚀、保墒蓄水、调节地温、增加土壤有机质含量，促进农作物生长发育和提高产量、质量等作用，其能提高地温3～5℃，蒸发抑制率30％以上，土壤含水量提高25％以上，降解时间为90天。与现有的技术相比，本发明有益效果是：1)采用广泛廉价的原料，降低了生产成本。2)以天然高分子为原料，通过改性制得地膜，具有良好的生物降解性。3)因其状态为液态，具有简单易施用的特点，大大降低了作物种植人工成本。
具体实施方式
下面将结合本发明中的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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做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1
红苕淀粉：10.0g
皮胶原蛋白粉：5.0g
1％盐酸溶液：25ml
1:1氨水：0.5ml
丙烯酸：13.0g
氢氧化钠：4.5g
引发剂：过硫酸铵：0.36g
交联剂：N,N-亚甲基双丙烯酰胺：0.03g
增塑剂：三乙醇胺：0.005g
上述可降解农用液态地膜，采用包括下述主要步骤的方法制得：
(1)活化：将10g淀粉与25ml 1％盐酸溶液混合，于80℃活化0.5小时，然后冷却至30℃以下；
(2)水解：将5g蛋白粉与45ml水混合，并加入0.5ml 1:1氨水，冷凝回流下搅拌加热70℃，水解4小时，然后冷却至30℃以下；
(3)中和丙烯酸：将氢氧化钠3.5g溶于水中，完全溶解后加入丙烯酸10g在冰水浴中进行中和反应得到A，将氢氧化钠1.0g溶于水中，完全溶解后加入丙烯酸3g在冰水浴中进行中和得到B；A和B溶液的pH在5到6之间。
(4)聚合反应：在搅拌状态下，在上述(1)步活化并降温后的溶液中加入引发剂过硫酸铵0.24g、上述(3)步中的丙烯酸中和反应液A、N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.02g，于70℃反应4小时；在搅拌状态下，在上述(2)步水解并降温后的溶液中加入引发剂过硫酸铵0.12g、上述(3)步中的丙烯酸中和反应液B、N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.01g，于60℃反应3小时；
(5)将(4)步的A、B两种产品混合之后，在搅拌状态下，加入三乙醇胺0.0605g，并在85℃下加热1.5小时，冷却后便得到可降解农用液态地膜，与一定比例水混合喷施后，测得平均提高温度2℃，保持水分20％。
实施例2
豌豆淀粉：12.0g
皮胶原蛋白粉：10.0g
1％盐酸溶液：40ml
丙烯酸：30.0g
1:1氨水：1ml
氢氧化钠：12.0g
引发剂：过硫酸铵：0.52g
交联剂：N,N-亚甲基双丙烯酰胺：0.052g
增塑剂：三乙醇胺：0.01g
上述可降解农用液态地膜，采用包括下述主要步骤的方法制得：
(1)活化：将12g淀粉与40ml 1％盐酸溶液混合，于60℃活化2小时，然后冷却至30℃以下；
(2)水解：将10g蛋白粉与90ml水混合，并加入1ml 1:1氨水，冷凝回流下搅拌加热65℃，水解6小时，然后冷却至30℃以下；
(3)中和丙烯酸：将氢氧化钠10.0g溶于水中，加入丙烯酸24g在冰水浴中进行中和反应得到A,将氢氧化钠2.0g溶于水中，加入丙烯酸6g在冰水浴中进行中和得到B；A和B溶液的pH在5到6之间。
(4)聚合反应：在搅拌状态下，在上述(1)步活化并降温后的溶液中加入引发剂过硫酸铵0.28g、上述(3)步中的丙烯酸中和反应液A、N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.028g，于50℃反应5小时；
(5)在搅拌状态下，在上述(2)步水解并降温后的溶液中加入引发剂过硫酸铵0.24g、上述(3)步中的丙烯酸中和反应液B、N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.014g，于65℃反应4小时；
(6)将(4)步的A、B两种产品混合之后，在搅拌状态下，加入三乙醇胺0.01g，并在80℃下加热2小时，冷却后便得到可降解农用液态地膜，与一定比例水混合喷施后，测得平均提高温度5℃，保持水分30％。
实施例3
豌豆淀粉：15.0g
皮胶原蛋白粉：7.0g
1％盐酸溶液：50ml
丙烯酸：20.0g
1:1氨水：0.8ml
氢氧化钠：7.0g
引发剂：过硫酸铵：0.53g
交联剂：N,N-亚甲基双丙烯酰胺：0.06g
增塑剂：三乙醇胺：0.015g
上述可降解农用液态地膜，采用包括下述主要步骤的方法制得：
(1)活化：将15g淀粉与50ml 1％盐酸溶液混合，于90℃活化1小时，然后冷却至30℃以下；
(2)水解：将7g蛋白粉与65ml水混合，并加入0.8ml 1:1氨水，冷凝回流下搅拌加热75℃，水解3小时，然后冷却至30℃以下；
(3)中和丙烯酸：将氢氧化钠17.5g溶于水中，加入丙烯酸45g在冰水浴中进行中和反应得到A,将氢氧化钠1.5g溶于水8ml中，加入丙烯酸5g在冰水浴中进行中和得到B；A和B溶液的pH在5到6之间。
(4)聚合反应：在搅拌状态下，在上述(1)步活化并降温后的溶液中加入引发剂过硫酸铵0.36g、上述(3)步中的丙烯酸中和反应液A、N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.045g，于70℃反应4小时；
(5)在搅拌状态下，在上述(2)步水解并降温后的溶液中加入引发剂过硫酸铵0.17g、上述(3)步中的丙烯酸中和反应液B、N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.015g于70℃反应2小时；
(6)将(4)步的A、B两种产品混合之后，在搅拌状态下，加入三乙醇胺0.015g，并在90℃下加热1小时，冷却后便得到可降解农用液态地膜，与一定比例水混合喷施后，测得平均提高温度4℃，保持水分25％。
上述实施方式旨在举例说明本发明可为本领域专业技术人员实现或使用，对上述实施方式进行修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，故本发明包括但不限于上述实施 方式，任何符合本权利要求书或说明书描述，符合与本文所公开的原理和新颖性、创造性特点的方法、工艺、产品，均落入本发明的保护范围之内。