[發明專利]一種高拒水性高透光性生物降解棉質農用薄膜

無效

• 申請號: 201210524256.3
• 申請日: 2012-12-10
• 公開（公告）號: CN102943414A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發明（設計）人: 羅軍;張燕杰;葛明橋
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: D21H27/00
• 分類號: D21H27/00;D21C5/00;D21H21/20;D21H21/14;D21H17/55;D21H17/52
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技術領域

本發明涉及降解農膜產品及其制備技術領域，具體講是一種高拒水性高透光性生物降解棉質農用地膜及其制備方法。

背景技術

塑料農膜的廣泛應用對提高農作物產量、質量，解決高寒地區提前育苗、栽種，以及種植反季節性蔬菜、瓜果等起著非常重要的作用，由于其自然降解時間長達200～300年，必須將殘膜予以回收，現實是回收工作嚴重滯后，已給生態環境造成觸目驚心的“白色污染”，土壤板結地力下降成為普遍現象。另外，塑料農膜的大量使用，增加了有限且不可再生的石油資源的消耗。因此，近30年來國內外廣泛開展了可降解農用薄膜的研究工作，已開發出淀粉添加型生物降解地膜、光降解地膜、光/生物降解地膜、植物纖維地膜和液態噴灑膜等。其中淀粉添加型生物降解地膜及光降解地膜采用的主要原料仍然是塑料和化纖，無法完全根除“白色污染”問題；植物纖維地膜主要是紙地膜，國內以農科院麻類研究所研制的環保型麻地膜為代表，國外以日本等國利用植物纖維如針葉木、闊葉木、麻、葦等開發出一系列的紙地膜為代表，紙地膜存在抗風雨能力差、易破碎，不適宜機械鋪膜等問題。可降解液態地膜以褐煤、風化煤或泥炭對造紙黑液等廢液進行改性，通過木質素、纖維素和多糖在交聯劑的作用下形成高分子，再與各種添加劑、硅肥、微量元素、農藥和除草劑混合制取獲得，這類地膜的保溫保墑效果較差。

另據統計，我國每年產生的棉、麻等廢棄天然纖維超過50萬噸，并逐年增加，這些廢棄物不僅危害環境，而且造成很大的資源浪費。如將這些廢棄天然纖維制成農用膜，則可以替代常規高分子農膜使用總量的6％～9％左右。

發明內容

本發明是提出利用廢棄棉短絨、廢舊棉衣物等棉纖維制造一種可用于農業生產的紙基棉質降解地膜及其制備工藝。

紙基棉質降解地膜的制備工藝為：采用蒸漂一體的制漿方式，用堿蒸煮棉漿料。氫氧化鈉是蒸煮液的主要成分，雙氧水為漂白劑，其中用堿量為3～7％，雙氧水用量為6～9％，十二烷基磺酸鈉用量1～3％，雙氰胺用量0.1～0.3％，乙二胺四乙酸(EDTA)用量0.05～0.1％，蒽醌用量0.02～0.05％等，液比為1∶5。為了增加棉質地膜的干、濕強度，棉質薄膜制備過程中需添加一些助劑，如濕強劑聚酰胺環氧氯丙烷樹脂(PAE)，用量為絕干漿質量分數的0.8～1.5％；增塑劑縮水甘油醚環氧樹脂，用量為絕干漿質量分數的0.5～1.0％；促降解劑纖維素酶用量為絕干漿質量分數的1～5％。蒸煮過程中第一次升溫時間50min，盡量保持勻速升溫，溫度達到105～110℃時保溫95min。第二次升溫時間5min，溫度達到118±2℃時，保溫20min，結束后立即放汽。將蒸煮過的棉纖維沖洗，洗去浮色，將一定的棉纖維放入打漿機進行打漿，打漿度控制在30～500SR，將打好的棉漿烘干以定棉質地膜的克重，再稱量一定克重的棉纖維放入纖維解離器中進行稀釋解離制得纖維漿的懸浮液，將此液倒入抄紙器中，濾除水分得到濕纖維網，經油壓機擠壓出其中的水分和空氣，放入烘干機中烘干2min，細心剝取即可得到紙基棉質地膜小樣半成品。最后將其浸漬在2～8％的聚乙烯醇(PVA)施膠液中，采用二浸二軋工藝進行軋液整理，將整理后的樣品置于一定溫度的烘箱內，預烘一定時間，使膠液充分黏合在棉質地膜小樣表面，然后在室溫下晾干即得到棉質地膜。環境溫度控制在20℃左右，相對濕度在30％～60％。

表1給出經測試得到的普通PE地膜和可降解棉質地膜的性能?？梢钥闯觯嚎山到饷拶|地膜的厚度比普通PE地膜大，面密度比PE地膜大0.8倍；可降解地膜干、濕態下的強力(因為是圓形成網，沒有縱橫向對比)比PE地膜的強力分別高出1.8和0.74倍；但是可降解地膜的斷裂伸長率不及PE地膜，干態下只有PE地膜的2.3％，濕態下為PE地膜的3.3％；棉質地膜的撕裂度和普通PE地膜的撕裂度基本相同，耐破度也相差不大?？梢?，可降解棉質地膜部分性能指標達到或超過農用塑料地膜。

表1普通PE地膜和可降解棉質地膜的性能

本發明的優點在于：

(1)利用廢棄的棉短絨和廢舊棉衣物制造可自然降解農用薄膜，充分利用資源，變廢為寶，同時又可有效的減少“白色污染”。

(2)本工藝是利用濕法造紙的方法制備紙基棉質地膜，用聚乙烯醇(PVA)作為粘合劑，可顯著提高棉質薄膜的干強和濕強，并可以明顯改善棉質地膜的透光率，制作方法簡單、易行。

(3)可降解棉質地膜部分性能指標達到或超過農用塑料地膜，完全可滿足辣椒、棉花、玉米等農作物的栽培育苗。

具體實施方式

實施例：采用蒸漂一體的制漿方式，用堿蒸煮棉漿料。氫氧化鈉是蒸煮液的主要成分，雙氧水為漂白劑，其中用堿量為5％，雙氧水用量為6％，十二烷基磺酸鈉用量1.5％，雙氰胺用量0.2％，乙二胺四乙酸(EDTA)用量0.05％，蒽醌用量0.03％等，液比為1∶5。為了增加棉質地膜的干、濕強度，棉質薄膜制備過程中需添加一些助劑，如濕強劑為聚酰胺環氧氯丙烷樹脂(PAE)，用量為絕干漿質量分數的1.0％；增塑劑為縮水甘油醚環氧樹脂，用量為絕干漿質量分數的0.7％；促降解劑纖維素酶用量為絕干漿質量分數的3％。蒸煮過程中，第一次升溫時間50min，盡量保持勻速升溫，溫度達到105～110℃時保溫95min。第二次升溫時間5min，溫度達到118±2℃時，保溫20min，結束后立即放汽。將蒸煮過的棉纖維沖洗，洗去浮色，將一定的棉纖維放入打漿機進行打漿，打漿度控制30～50°SR，將打好的棉漿烘干以定棉質地膜的克重，再稱量一定克重的棉纖維放入纖維解離器中進行稀釋解離制得纖維漿的懸浮液，將此液倒入抄紙器中，濾除水分得到濕纖維網，經油壓機擠壓出其中的水分和空氣，放入烘干機中烘干2min，細心剝取即可得到紙基棉質地膜小樣半成品。最后將其浸漬在2～8％的聚乙烯醇(PVA)施膠液中，采用二浸二軋的工藝進行軋液整理，將整理后的樣品置于一定溫度的烘箱內，預烘一定時間，使膠液充分黏合在棉質地膜小樣表面，然后在室溫下晾干即得到克重在30±5g/m²棉質地膜。