[發明專利]基于玉米秸稈的紙復合保水性改性纖維素晶膠地膜的制備方法

有效

• 申請號: 202010394900.4
• 申請日: 2020-05-12
• 公開（公告）號: CN111501399B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 周佳麗;高欣;彭林才;張恒
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: D21H11/12
• 分類號: D21H11/12;D21H21/20;D21H17/55;D21H19/82;D21H19/14;D21H19/20;D21C3/00;D21C3/18;D21C3/02;D21C3/22;C08B15/04;A01G13/02
• 代理公司: 昆明同聚專利代理有限公司 53214
• 代理人: 蘇蕓蕓

本發明公開了一種基于玉米秸稈的紙復合保水性改性纖維素晶膠地膜的制備方法，晾干的玉米秸稈皮穰分離，并分別剪切成片狀和桿狀；皮部原料進行堿法蒸煮，清洗、篩漿和撕漿之后得到玉米秸稈皮漿料；玉米秸稈皮漿料添加濕強劑后在抄片機上成型，得到紙頁；然后進行陽離子淀粉和聚乙烯醇的涂布，烘干得到涂布增強的紙基地膜；穰部原料用冰醋酸和亞氯酸鈉脫木素，用氫氧化鉀脫半纖維素，得纖維素原料；玉米秸稈穰纖維素用N,N?二甲基乙酰胺和氯化鋰進行溶解，用酒石酸改性，添加丙三醇作為增塑劑，在蒸餾水中再生，得到纖維素晶膠；利用纖維素溶解液體作為粘合劑將紙基地膜和纖維素晶膠進行復合，該復合紙基地膜具有保水功能，環境友好性和可降解性。

技術領域

本發明涉及一種基于玉米秸稈的紙復合保水性改性纖維素晶膠地膜的制備方法，屬于天然高分子改性材料技術領域。

背景技術

農業在我國經濟產業中占據了重要地位，但因我國幅員遼闊，南北耕種土地差異巨大，干旱和半干旱地區約占全國總面積的52.5%。在我國，有80%以上的耕地都存在低洼、干旱以及鹽堿等情況，水土流失、土壤沙化、土壤鹽漬化以及土壤污染等現象嚴重。農用地膜具有提高收成，避免雜草生長，同時能保持溫度和濕度，防止侵蝕土壤結構，并改善水管理，提高在貧瘠土壤的耕種效率等優點，現已成為全世界農業種植，經濟作物栽培中不可缺少的手段。農用地膜為世界農業生產的發展，育苗育種，農作物栽培，糧食增產等做出突出貢獻。

目前塑料還是許多國家使用最廣泛的地膜材料，如聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）塑料膜和乙烯-乙酸乙烯酯（EVA）等。但塑料屬于石油化工產品，資源有限不可再生，同時其分子結構相當穩定，難以分解。在使用中地膜容易破碎，不好回收，塑料地膜的碎片殘存在土壤里，嚴重破壞土壤結構，造成土壤板結，使通透性能差，地力下降，影響作物生長發育和產量；為克服塑料地膜的缺點，生物可降解地膜的研發已經成為重要且迫切任務之一。

生物可降解地膜中紙地膜是以植物纖維及各種造紙原料作為主要原料采用常規造紙工藝，經過配料加工和特殊處理制備得到的。紙基地膜在具有塑料地膜的作用的基礎上，同時具備透氣性、透水性、農作物側根穿透性和可降解等各種性能。因此，研究開發紙基地膜，對促進我國農作物產量的進一步提高，保護環境，做到農業可持續發展有極為重要的意義。

玉米秸稈是我國主要農作物之一，種植范圍廣，產量高，每年有大量的玉米秸稈產生。從現有情況看，我國農業廢棄物秸稈的利用仍處于起步階段，大部分的農業秸稈沒有得到充分的利用。在廣大農村，大量的秸稈最終被焚燒或留在農田的現象普遍存在。玉米秸稈獨特結構也導致其高效益應用的困難。秸稈主要有皮和穰兩部分，皮主要由表皮細胞、纖維細胞和薄壁導管組成，是玉米稈中機械強度最好的部分，可以在制漿造紙行業中應用；而穰部由薄壁細胞、維管束和少量纖維組成，纖維尺寸小，結構松散，機械強度極低，給制漿工藝的制定帶來諸多困難，降低玉米全稈的造紙性能。因此，將玉米秸稈兩個部分分開利用，才是提高綜合利用效果和經濟價值行之有效的方法。

纖維素是自然界中儲量最大、分布最廣的天然高分子材料，具有無毒、無污染、易于改性等優點，同時有優異的生物相容性。近年來，隨著新型高效纖維素非衍生化溶劑的開發，纖維素材料的研究與應用成為化學和材料科學的前沿領域，纖維素基氣凝膠材料就是其中的一個熱點。纖維素氣凝膠是一種相當具有吸引力的材料，因為它們的特性與無機氣凝膠相似，并且具有生物聚合物纖維素的其他優點和特性；通過冷干這種干燥方式得到的氣凝膠又稱為晶膠。由于纖維素特性，在普通溶液中不容易被溶解，只能被兩種溶劑溶解，包括非衍生和衍生化溶劑；再生纖維素材料的重新利用分散過程需要大量化學試劑，因此，采用簡單和有效的纖維素化學溶劑是一個熱門話題。N, N-二甲基乙酰胺/氯化鋰（DMAc/LiCl）是纖維素的直接溶劑體系，廣泛應用于纖維素分析、成型、化學改性中。纖維素溶液可以在DMAc/LiCl體系中保持高化學穩定性，并且溶解的纖維素可以在水浴中容易再生。