本申請(qǐng)涉及地膜，更具體地說(shuō)，它涉及一種可降解地膜及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、目前耕地地膜主要成分是聚乙烯。主要用于覆蓋農(nóng)田,起到提高地溫、保持土壤濕度、促進(jìn)種子發(fā)芽和幼苗快速增長(zhǎng)的作用,還有抑制雜草生長(zhǎng)的作用。但由于其降解周期長(zhǎng)，回收困難，對(duì)土地造成了不可估量的污染以及糧食減產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)，現(xiàn)狀已經(jīng)引起國(guó)家有關(guān)部門高度重視，為了保證糧食以及經(jīng)濟(jì)農(nóng)作物的穩(wěn)產(chǎn)，研究新型降解地膜刻不容緩。

2、明膠是一種由動(dòng)物骨骼、皮膚等經(jīng)過(guò)水解或酸解等方法制得的蛋白質(zhì)，具有良好的凝膠性和黏度等優(yōu)點(diǎn)，但明膠膜耐水性較差。已報(bào)的明膠基薄膜難以滿足農(nóng)用地膜的抗撕裂性和延展性要求。為了提高薄膜的抗撕裂性和延展性，必須增加防止薄膜裂紋擴(kuò)展的能量耗散。

3、纖維素,由于其在自然界中來(lái)源廣泛,價(jià)格低廉,同時(shí)還有良好的生物相容性等,已經(jīng)成為最有潛力的綠色材料之一，纖維素分子中含有許多的羥基，具有較強(qiáng)的反應(yīng)性能和相互作用性能，可引入多種功能基團(tuán)接枝改性。

4、海藻酸鈉是一種從褐藻細(xì)胞壁中提取的一種線型多糖，主要由甘露糖醛酸和古羅糖醛酸組成。海藻酸鈉具有良好的成膜性，且降解后生成的海藻寡糖可部分低聚糖可以被植物吸收，促進(jìn)作物生長(zhǎng)。由于以上優(yōu)勢(shì)，海藻酸鈉具有很大的潛力被應(yīng)用于地膜的原材料。但是海藻酸鈉膜溶于水，機(jī)械性能不佳，限制了它應(yīng)用于地膜領(lǐng)域。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了進(jìn)一步提高可降解地膜的使用性能，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N可降解地膜及其制備方法。

2、第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N可降解地膜，采用如下的技術(shù)方案：

3、一種可降解地膜，按重量份數(shù)包括醚化纖維素溶液1000-1200份、醛基海藻酸鈉溶液30-50份、明膠水溶液35-55份、甘油3-5份。

4、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，采用改性纖維素為主要成分，通過(guò)添加醛基海藻酸鈉和明膠進(jìn)行不同方式的交聯(lián)，獲得了性能優(yōu)異的可降解地膜。

5、優(yōu)選的，所述醚化纖維素的制備方法如下：(1)，將纖維素于65-70℃下干燥，然后加入二甲基亞砜于35℃下放置15-20min充分浸潤(rùn)，最后加入四丁基氫氧化銨溶液，于35℃恒溫下攪拌30min，得天然纖維素溶液；(2)，將擴(kuò)鏈劑加入天然纖維溶液，繼續(xù)攪拌30-50min，得醚化纖維素溶液。

6、所述擴(kuò)鏈劑包括環(huán)氧類、醛類擴(kuò)鏈劑。

7、更為優(yōu)選的，環(huán)氧類擴(kuò)鏈劑包括聚乙二醇二環(huán)氧乙烷甲基醚、環(huán)氧氯丙烷、內(nèi)酰胺型環(huán)氧樹(shù)脂和氨基甲酸酯型環(huán)氧樹(shù)脂等；醛類擴(kuò)鏈劑包括戊二醛等。

8、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，采用擴(kuò)鏈劑改性非衍生化均相溶解在四丁基氫氧化銨/二甲基亞砜/水溶劑體系的天然纖維素，通過(guò)擴(kuò)鏈劑增加鏈長(zhǎng)，增強(qiáng)可降解地膜的柔性，同時(shí)改變天然纖維素的晶型，晶型由ⅰ型轉(zhuǎn)變?yōu)棰Ｐ汀?/p>

9、優(yōu)選的，所述(1)中纖維素、二甲基亞砜、四丁基氫氧化銨溶液的質(zhì)量體積比為(3-6)g:(30-40)g:(18-20)ml。

10、優(yōu)選的，所述四丁基氫氧化銨溶液的重量百分?jǐn)?shù)為45-55％。

11、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，纖維素在四丁基氫氧化銨/二甲基亞砜/水溶劑體系溶解完全。

12、優(yōu)選的，所述纖維素的來(lái)源包括棉、木材、蘆葦、棉秸稈、油菜秸稈、玉米秸稈、小麥秸稈、竹子。

13、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，以上述天然纖維素為纖維素原料，對(duì)土地沒(méi)有污染，可直接還田。

14、優(yōu)選的，所述(2)中擴(kuò)鏈劑的添加量為纖維素質(zhì)量的1-6％。

15、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，該比例下擴(kuò)鏈劑對(duì)纖維素的改性效果最好。

16、優(yōu)選的，所述醛基海藻酸鈉的制備方法如下：將海藻酸鈉充分溶解于去離子水中，加入高碘酸鈉，常溫避光反應(yīng)24h，然后加入乙二醇終止反應(yīng)，緩慢倒入體積分?jǐn)?shù)96％乙醇中，析出的沉淀物經(jīng)抽濾、干燥后再次溶于去離子水中，用透析袋透析過(guò)夜后冷凍，低溫真空干燥后，溶于30-50ml的去離子水，得醛基海藻酸鈉溶液。

17、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，采用高碘酸鈉對(duì)海藻酸酸鈉進(jìn)行醛基化，該醛基化的海藻酸鈉可與明膠和纖維素進(jìn)行反應(yīng)產(chǎn)生化學(xué)和物理交聯(lián)，提高可降解地膜的韌性。

18、優(yōu)選的，所述海藻酸鈉、去離子水，高碘酸鈉、乙二醇質(zhì)量體積比為(3-5)g:(20-25)ml:(1.8-2.2)g:(0.2-0.3)ml。

19、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，該比例下，高碘酸鈉對(duì)海藻酸鈉的醛基化程度較高，醛基海藻酸鈉中醛基濃度為7.9mmol/g。

20、所述明膠水溶液的濃度為0.07-0.09g/ml。

21、第二方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N可降解地膜的制備方法，包括以下步驟：s1，將明膠水溶液和甘油混合，升溫至50-55℃，攪拌均勻，得明膠溶液；s2，將醛基海藻酸鈉溶液按比例加入至明膠溶液中，70-80℃下攪拌8-10h，隨后加入醚化纖維素溶液，調(diào)節(jié)溫度至50-60℃，攪拌30min，得成膜液；s3，將成膜液經(jīng)噴絲板噴出，在凝固浴內(nèi)固化成型，經(jīng)過(guò)牽伸、水洗、染色、上油、烘干，卷繞，得可降解地膜。

22、綜上所述，本申請(qǐng)具有以下有益效果：

23、1、本申請(qǐng)采用改性纖維素為主要成分，通過(guò)添加醛基海藻酸鈉和明膠進(jìn)行不同方式的交聯(lián)，獲得了性能優(yōu)異的可降解地膜。

24、2、本申請(qǐng)中優(yōu)選采用擴(kuò)鏈劑改性非衍生化均相溶解在四丁基氫氧化銨/二甲基亞砜/水溶劑體系的天然纖維素，改變天然纖維素的晶型，同時(shí)增加可降解地膜的柔性。

25、3、本申請(qǐng)中優(yōu)選采用比例量的高碘酸鈉對(duì)海藻酸酸鈉進(jìn)行醛基化，該醛基化的海藻酸鈉可與明膠和纖維素進(jìn)行反應(yīng)產(chǎn)生化學(xué)物理交聯(lián)，提高可降解地膜的韌性。

26、4、采用本申請(qǐng)的制備方法制得的可降解地膜具有優(yōu)異的力學(xué)性能，斷裂應(yīng)力強(qiáng)、斷裂應(yīng)變高，撕裂強(qiáng)度高；透光性好，耐水性強(qiáng)，降解周期為12個(gè)月左右。

技術(shù)特征：

1.一種可降解地膜，其特征在于，按重量份數(shù)包括醚化纖維素溶液1000-1200份、醛基海藻酸鈉溶液30-50份、明膠水溶液35-55份、甘油3-5份。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可降解地膜，其特征在于，所述醚化化纖維素溶液的制備方法如下：(1)，將纖維素于65-70℃下干燥，然后加入二甲基亞砜于35℃下放置15-20min充分浸潤(rùn)，最后加入四丁基氫氧化銨溶液，于35℃恒溫下攪拌30min，得天然纖維素溶液；(2)，將擴(kuò)鏈劑加入天然纖維素溶液，繼續(xù)攪拌30-50min，得醚化纖維溶液。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可降解地膜，其特征在于，所述(1)中纖維素、二甲基亞砜、四丁基氫氧化銨溶液的質(zhì)量體積比為(3-6)g:(30-40)g:(18-20)ml。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種可降解地膜，其特征在于，所述四丁基氫氧化銨溶液的重量百分?jǐn)?shù)為45-55％。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種可降解地膜，其特征在于，所述纖維素的來(lái)源包括棉、木材、蘆葦、棉秸稈、油菜秸稈、玉米秸稈、小麥秸稈、竹子。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種可降解地膜，其特征在于，所述(2)中擴(kuò)鏈劑的添加量為纖維素質(zhì)量的1-6％。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種可降解地膜，其特征在于，所述醛基海藻酸鈉的制備方法如下：將海藻酸鈉充分溶解于去離子水中，加入高碘酸鈉，常溫避光反應(yīng)24h，然后加入乙二醇終止反應(yīng)，緩慢倒入體積分?jǐn)?shù)96％乙醇中，析出的沉淀物經(jīng)抽濾、干燥后再次溶于去離子水中，用透析袋透析過(guò)夜后冷凍，低溫真空干燥后，溶于30-50ml的去離子水，得醛基海藻酸鈉溶液。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種可降解地膜，其特征在于，所述海藻酸鈉、去離子水，高碘酸鈉、乙二醇質(zhì)量體積比為(3-5)g:(20-25)ml:(1.8-2.2)g:(0.2-0.3)ml。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種可降解地膜，其特征在于，所述明膠水溶液的濃度為0.07-0.09g/ml。

10.一種權(quán)利要求1-9任一所述的可降解地膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：s1，將明膠水溶液和甘油混合，升溫至50-55℃，攪拌均勻，得明膠溶液；s2，將醛基海藻酸鈉溶液按比例加入至明膠溶液中，70-80℃下攪拌8-10h，隨后加入醚化纖維素溶液，調(diào)節(jié)溫度至50-60℃，攪拌30min，得成膜液；s3，將成膜液經(jīng)噴絲板噴出，在凝固浴內(nèi)固化成型、經(jīng)過(guò)牽伸、水洗、染色、上油、烘干，卷繞，得可降解地膜。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)涉及地膜技術(shù)領(lǐng)域，具體公開(kāi)了一種可降解地膜及其制備方法。一種可降解地膜及其制備方法，通過(guò)擴(kuò)鏈劑改性天然纖維素，比例量的高碘酸鈉對(duì)海藻酸酸鈉進(jìn)行醛基化，通過(guò)添加醛基海藻酸鈉和明膠進(jìn)行不同方式的交聯(lián)，獲得可降解地膜。本申請(qǐng)制得的可降解地膜具有優(yōu)異的力學(xué)性能，斷裂應(yīng)力強(qiáng)、斷烈強(qiáng)度高，最大撕裂力高，透光性搞、耐水性強(qiáng)，降解周期為12個(gè)月左右。

技術(shù)研發(fā)人員：劉東奇,劉海虹,衛(wèi)紅偉,朱廣有,司衛(wèi)增,原振營(yíng),劉佩鷺,衛(wèi)冉,王亞杰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：河南省碳中和規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21