CN109181214A - 一种增肥保水易降解液态地膜的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于生产农业地膜制备技术领域，具体涉及一种增肥保水易降解液态地膜的制备方法。本发明将天然椰壳粉、秸秆灰和水混合打浆得到浆液，以浆液、尿素、葡萄糖、泥炭等为发酵原料，保温发酵得到发酵液，以虾壳粉为原料得到虾壳胶液，最后将增肥预聚脲醛胶液、地膜保水胶液、氧化淀粉混合加热得到悬浮分散液，收集下层胶液得到液态地膜，所述的地膜保水胶液为壳聚糖‑聚乙烯醇‑海藻酸钠的复合膜液，对土壤不会产生二次污染，复合肥中营养元素缓慢释放，达到增肥保肥作用，本发明的地膜保水胶液，提升了液态地膜在潮湿土壤中的稳定性，增肥预聚脲醛胶液通过与氧化淀粉交联形成高粘性的吸水液态地膜基材，具有广阔的应用前景。

Description

一种增肥保水易降解液态地膜的制备方法

技术领域

本发明属于生产农业地膜制备技术领域，具体涉及一种增肥保水易降解液态地膜的制备方法。

背景技术

地膜覆盖栽培是农业生产中的重要手段，使用地膜覆盖可以满足农作物增温、保墒、保持肥力的需要，主要用于北方、干旱、寒冷地区作物的早起覆盖以及防风固沙，具有促进作物增产、改善品质、提早成熟等功能。

目前农业应用地膜有塑料地膜和液态地膜。塑料地膜价格偏高，施用操作费时费力，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。

液态地膜又称土面液膜，是将一种乳状悬浮液，利用强压喷射于土壤表面并形成一层胶状薄膜，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。由于该地膜本身具有可生物降解性能，用后不会残留于土壤中，更不会涉及地膜回收问题，可以用在沙漠、农田、坡耕地、风蚀地区，不会引起二次污染。

目前，现有的液态地膜产品有的成膜性和粘结性较低，膜的强度较低，喷施在地表后有开裂，通风透气等现象，保水、保温和保肥效果较差。有的经过雨水冲刷，过早溶解、脱膜，起不到应有的作用。有的产品含有阴离子或非离子表面活性剂，成膜效果差，还可能造成土壤污染。

因此，提供一种在地表的成膜效果好，能够改善土壤结构，保水、保温效果出色，容易降解，且具有增加土壤肥力的液态地膜是本发明亟需解决的问题。

发明内容

本发明主要解决的技术问题，针对目前的液态地膜产品有的成膜性和粘结性较低，膜的强度较低，喷施在地表后有开裂，通风透气等现象，保水和保肥效果较差，经过雨水冲刷后，过早溶解、脱膜的缺陷，提供了一种增肥保水易降解液态地膜的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种增肥保水易降解液态地膜的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

（1）将大豆秸秆点燃得到秸秆灰，再将天然椰壳粉、秸秆灰、水混合，置于匀浆机中打浆得到浆液，将2.0～2.5L浆液、400～500mL沼液、20～25g泥炭、60～70g硝酸钾混合后加入发酵罐中，密封发酵罐，在温室中，保温发酵，取出发酵液放入水浴锅中，加入100～120g尿素、200～300mL甲醛溶液，加热升温，恒温搅拌3～4h得到增肥预聚脲醛胶液，备用；

（2）取40～50g海虾虾壳粉分散于100～120mL醋酸溶液中，向醋酸溶液中加入2～3mL聚山梨酯-80，加热升温，用磁力搅拌器以400～500r/min的转速搅拌溶解，再用高速分散机均质分散，用滤膜过滤透析，得到虾壳胶液；

（3）取20～30g海藻酸钠溶于120～150mL蒸馏水中，向蒸馏水中加入20～30mL甘油，搅拌至海藻酸钠完全溶解后，得到混合液，将混合液置于真空抽气机中脱气处理，得到海藻酸钠粘胶；

（4）将海藻酸钠粘胶与虾壳胶液混合，将得到的混合膜液置于烧杯中，再将烧杯放入水浴锅中加热升温，向烧杯中加入40～50g聚乙烯醇，启动磁力搅拌器，以500～600r/min的转速搅拌分散得到地膜保水胶液；

（5）按重量份数计，将40～50份备用的增肥预聚脲醛胶液、20～30份地膜保水胶液、18～20份氧化淀粉置于水浴锅中，加热升温，恒温搅拌30～45min得到悬浮分散液，随后倒入高速离心机中离心处理，沉降，收集下层胶状物，出料得到增肥保水易降解液态地膜。

步骤（1）所述的天然椰壳粉、秸秆灰、水混合质量比为2︰1︰3，沼液固体质量含量为20%，温室温度为40～45℃，保温发酵时间为8～10天，甲醛溶液的质量分数为37%，水浴锅加热升温后温度为70～75℃。

步骤（2）所述的醋酸溶液的质量分数为5%，加热升温后温度为70～80℃，高速分散机均质分散转速为5000～6000r/min，滤膜孔径为120～150nm。

步骤（3）所述的真空抽气机中脱气处理时间为5～10min，控制真空抽气机中真空度为80～90Pa。

步骤（4）所述的海藻酸钠粘胶与虾壳胶液混合体积比为1︰2，水浴锅中加热升

温后温度为80～90℃。

步骤（5）所述的水浴锅加热升温后温度为45～50℃，高速离心机转速为2000～3000r/min，离心处理时间为18～20min。

本发明的有益效果是：

（1）本发明将天然椰壳粉、秸秆灰和水混合打浆得到浆液，以浆液、尿素、葡萄糖、泥炭、硝酸钾、沼液等为发酵原料，通过密封保温发酵，得到发酵液，将发酵物、尿素、甲醛加热恒温反应制备得到增肥预聚脲醛胶液，将海虾虾壳粉分散于醋酸溶液中，添加聚山梨酯-80，加热搅拌后经高速均质分散得到虾壳胶液，将海藻酸钠溶于蒸馏水中，添加甘油，经过真空脱气处理得到海藻酸钠粘胶，将海藻酸钠粘胶与虾壳胶液混合，加热后添加聚乙烯醇，搅拌分散得到地膜保水胶液，最后将增肥预聚脲醛胶液、地膜保水胶液、氧化淀粉混合加热得到悬浮分散液，离心后沉降收集下层胶液得到增肥保水易降解液态地膜，本发明的增肥保水易降解液态地膜通过增肥预聚脲醛胶液和氧化淀粉交联，再以地膜保水胶液包膜制备而成，所述的地膜保水胶液为壳聚糖-聚乙烯醇-海藻酸钠的复合膜液，壳聚糖主链上含有易水解的酯键，在土壤中易吸水水解，吸收的小分子的水移动到地膜保水胶液的地膜表面，通过扩散的方式进入亲水基团或酯键的周围，在酸性或碱性的土壤环境下，酯键都会发生自由水解断裂，分子量缓慢降低，当分子量降低到一定程度，开始溶解，变成可溶的降解产物，水分吸收量较大时聚乙烯醇的熔点也会降低，使聚乙烯醇缓慢溶解，复合肥的表面包膜能够较好的降解，对土壤不会产生二次污染，聚乙烯醇与壳聚糖的透水性强，但是对带电无机盐肥料的通过有一定排斥作用，使复合肥中营养元素缓慢释放，达到增肥保肥作用；

（2）本发明中制备增肥预聚脲醛胶液过程中用到天然椰壳粉、泥炭、秸秆灰等天然原料，天然椰壳粉中含灰分、木质素、纤维素、戊聚糖，灰分中主成分为氢氧化钾，通过发酵使糖类、纤维素降解为营养肥料，制备预聚脲醛胶液时，使尿素过量，硝酸钾与泥炭中腐殖酸在碱性发酵条件下生成硝基腐殖酸，由于尿素中加入腐殖酸尤其是硝基腐殖酸，能使尿素分解缓慢，肥效持久，损失降低，从而使本发明的液态地膜的保肥效果提升，本发明的地膜保水胶液为壳聚糖-聚乙烯醇-海藻酸钠的复合膜液，海藻酸钠元堆积形成交联网络结构，从而形成水凝胶，提升液态地膜在潮湿土壤中的稳定性，地膜保水胶液中壳聚糖上的-NH³⁺易与海藻酸钠上的-COO-发生静电反应，会立即在化肥颗粒表面生成微溶性高聚物，这种高聚物是通过电离性基团的亲水性高分子链相互轻度交联而成的聚合物，其网络状的结构可以吸附养分离子，又可以通过稳定土壤中的团粒结构来提高土壤对养分元素的吸附，释放出所持养分供作物使用，增肥预聚脲醛胶液通过与氧化淀粉交联形成高粘性的吸水液态地膜基材，它在土壤表面容易固化成膜，形成高强度的地膜，吸收雨水固结土壤，并且容易降解，具有广阔的应用前景。

具体实施方式

将大豆秸秆点燃得到秸秆灰，再将天然椰壳粉、秸秆灰、水按质量比为2︰1︰3混合，置于匀浆机中打浆1～2h得到浆液，将2.0～2.5L浆液、400～500mL固体质量含量为20%的沼液、20～25g泥炭、60～70g硝酸钾混合后加入发酵罐中，密封发酵罐，在温度为40～45℃的温室中，保温发酵8～10天，取出发酵液放入水浴锅中，加入100～120g尿素、200～300mL质量分数为37%的甲醛溶液，加热升温至70～75℃，恒温搅拌3～4h得到增肥预聚脲醛胶液，备用；取40～50g海虾虾壳粉分散于100～120mL质量分数为5%的醋酸溶液中，向醋酸溶液中加入2～3mL聚山梨酯-80，加热升温至70～80℃，用磁力搅拌器以400～500r/min的转速搅拌溶解，再用高速分散机以5000～6000r/min的转速均质分散4～5min，用孔径为120～150nm的滤膜过滤透析，得到虾壳胶液；取20～30g海藻酸钠溶于120～150mL蒸馏水中，向蒸馏水中加入20～30mL甘油，搅拌至海藻酸钠完全溶解后，得到混合液，将混合液置于真空抽气机中脱气处理5～10min，控制真空抽气机中真空度为80～90Pa，得到海藻酸钠粘胶；将海藻酸钠粘胶与虾壳胶液按体积比为1︰2混合，将得到的混合膜液置于烧杯中，再将烧杯放入水浴锅中加热升温至80～90℃，向烧杯中加入40～50g聚乙烯醇，启动磁力搅拌器，以500～600r/min的转速搅拌分散得到地膜保水胶液；按重量份数计，将40～50份备用的增肥预聚脲醛胶液、20～30份地膜保水胶液、18～20份氧化淀粉置于水浴锅中，加热升温至45～50℃，恒温搅拌30～45min得到悬浮分散液，随后倒入高速离心机中以2000～3000r/min的转速离心处理18～20min，沉降12～15h，收集下层胶状物，出料得到增肥保水易降解液态地膜。

实例1

将大豆秸秆点燃得到秸秆灰，再将天然椰壳粉、秸秆灰、水按质量比为2︰1︰3混合，置于匀浆机中打浆1h得到浆液，将2.0L浆液、400mL固体质量含量为20%的沼液、20g泥炭、60g硝酸钾混合后加入发酵罐中，密封发酵罐，在温度为40℃的温室中，保温发酵8天，取出发酵液放入水浴锅中，加入100g尿素、200mL质量分数为37%的甲醛溶液，加热升温至70℃，恒温搅拌3h得到增肥预聚脲醛胶液，备用；取40g海虾虾壳粉分散于100mL质量分数为5%的醋酸溶液中，向醋酸溶液中加入2mL聚山梨酯-80，加热升温至70℃，用磁力搅拌器以400r/min的转速搅拌溶解，再用高速分散机以5000r/min的转速均质分散4min，用孔径为120nm的滤膜过滤透析，得到虾壳胶液；取20g海藻酸钠溶于120mL蒸馏水中，向蒸馏水中加入20mL甘油，搅拌至海藻酸钠完全溶解后，得到混合液，将混合液置于真空抽气机中脱气处理5min，控制真空抽气机中真空度为80Pa，得到海藻酸钠粘胶；将海藻酸钠粘胶与虾壳胶液按体积比为1︰2混合，将得到的混合膜液置于烧杯中，再将烧杯放入水浴锅中加热升温至80℃，向烧杯中加入40g聚乙烯醇，启动磁力搅拌器，以500r/min的转速搅拌分散得到地膜保水胶液；按重量份数计，将40份备用的增肥预聚脲醛胶液、20份地膜保水胶液、18份氧化淀粉置于水浴锅中，加热升温至45℃，恒温搅拌30min得到悬浮分散液，随后倒入高速离心机中以2000r/min的转速离心处理18min，沉降12h，收集下层胶状物，出料得到增肥保水易降解液态地膜。

实例2

将大豆秸秆点燃得到秸秆灰，再将天然椰壳粉、秸秆灰、水按质量比为2︰1︰3混合，置于匀浆机中打浆1h得到浆液，将2.3L浆液、450mL固体质量含量为20%的沼液、23g泥炭、65g硝酸钾混合后加入发酵罐中，密封发酵罐，在温度为43℃的温室中，保温发酵9天，取出发酵液放入水浴锅中，加入110g尿素、250mL质量分数为37%的甲醛溶液，加热升温至73℃，恒温搅拌3h得到增肥预聚脲醛胶液，备用；取45g海虾虾壳粉分散于110mL质量分数为5%的醋酸溶液中，向醋酸溶液中加入2mL聚山梨酯-80，加热升温至75℃，用磁力搅拌器以450r/min的转速搅拌溶解，再用高速分散机以5500r/min的转速均质分散4min，用孔径为130nm的滤膜过滤透析，得到虾壳胶液；取25g海藻酸钠溶于130mL蒸馏水中，向蒸馏水中加入25mL甘油，搅拌至海藻酸钠完全溶解后，得到混合液，将混合液置于真空抽气机中脱气处理7min，控制真空抽气机中真空度为85Pa，得到海藻酸钠粘胶；将海藻酸钠粘胶与虾壳胶液按体积比为1︰2混合，将得到的混合膜液置于烧杯中，再将烧杯放入水浴锅中加热升温至85℃，向烧杯中加入45g聚乙烯醇，启动磁力搅拌器，以550r/min的转速搅拌分散得到地膜保水胶液；按重量份数计，将45份备用的增肥预聚脲醛胶液、25份地膜保水胶液、19份氧化淀粉置于水浴锅中，加热升温至47℃，恒温搅拌37min得到悬浮分散液，随后倒入高速离心机中以2500r/min的转速离心处理19min，沉降13h，收集下层胶状物，出料得到增肥保水易降解液态地膜。

实例3

将大豆秸秆点燃得到秸秆灰，再将天然椰壳粉、秸秆灰、水按质量比为2︰1︰3混合，置于匀浆机中打浆2h得到浆液，将2.5L浆液、500mL固体质量含量为20%的沼液、25g泥炭、70g硝酸钾混合后加入发酵罐中，密封发酵罐，在温度为45℃的温室中，保温发酵10天，取出发酵液放入水浴锅中，加入120g尿素、300mL质量分数为37%的甲醛溶液，加热升温至75℃，恒温搅拌4h得到增肥预聚脲醛胶液，备用；取50g海虾虾壳粉分散于120mL质量分数为5%的醋酸溶液中，向醋酸溶液中加入3mL聚山梨酯-80，加热升温至80℃，用磁力搅拌器以500r/min的转速搅拌溶解，再用高速分散机以6000r/min的转速均质分散5min，用孔径为150nm的滤膜过滤透析，得到虾壳胶液；取30g海藻酸钠溶于150mL蒸馏水中，向蒸馏水中加入30mL甘油，搅拌至海藻酸钠完全溶解后，得到混合液，将混合液置于真空抽气机中脱气处理10min，控制真空抽气机中真空度为90Pa，得到海藻酸钠粘胶；将海藻酸钠粘胶与虾壳胶液按体积比为1︰2混合，将得到的混合膜液置于烧杯中，再将烧杯放入水浴锅中加热升温至90℃，向烧杯中加入50g聚乙烯醇，启动磁力搅拌器，以600r/min的转速搅拌分散得到地膜保水胶液；按重量份数计，将50份备用的增肥预聚脲醛胶液、30份地膜保水胶液、20份氧化淀粉置于水浴锅中，加热升温至50℃，恒温搅拌45min得到悬浮分散液，随后倒入高速离心机中以3000r/min的转速离心处理20min，沉降15h，收集下层胶状物，出料得到增肥保水易降解液态地膜。

对比例

以上海市某公司生产的液态地膜作为对比例 对本发明制得的增肥保水易降解液态地膜和对比例中的液态地膜进行检测，检测结果如表1所示：

以本发明制得的增肥保水易降解液态地膜和对比例中的液态地膜（原液加5倍重量的水稀释）为研究对象，通过田间试验对地膜产品的保水、增温、调节生长、增产等功能进行验证和评价。

保水性能测试

将液态地膜喷施完成后，采用烘干法测定5～10cm土层土壤含水量，每7d用土钻取样检测一次。使用地温表测定地下10cm深处土壤温度，每7d在固定时间测定一次。

降解性能测试

将液态地膜喷施完成后，分别选取尺寸为100cm×100cm本发明制得的增肥保水易降解液态地膜和对比例中的液态地膜作为样品，40天后观察地膜降解情况。

表1性能测定结果

由表1数据可知，本发明制得的增肥保水易降解液态地膜，具有成膜性好，膜强度高，降解性能优异等特点，土壤在保温保水、土壤肥力等方面均优于单独使用肥料的地块，且安全无毒、原料来源广泛，具有重要的市场价值和社会价值。

Claims (6)

1.一种增肥保水易降解液态地膜的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

（1）将大豆秸秆点燃得到秸秆灰，再将天然椰壳粉、秸秆灰、水混合，置于匀浆机中打浆得到浆液，将2.0～2.5L浆液、400～500mL沼液、20～25g泥炭、60～70g硝酸钾混合后加入发酵罐中，密封发酵罐，在温室中，保温发酵，取出发酵液放入水浴锅中，加入100～120g尿素、200～300mL甲醛溶液，加热升温，恒温搅拌3～4h得到增肥预聚脲醛胶液，备用；

（2）取40～50g海虾虾壳粉分散于100～120mL醋酸溶液中，向醋酸溶液中加入2～3mL聚山梨酯-80，加热升温，用磁力搅拌器以400～500r/min的转速搅拌溶解，再用高速分散机均质分散，用滤膜过滤透析，得到虾壳胶液；

（3）取20～30g海藻酸钠溶于120～150mL蒸馏水中，向蒸馏水中加入20～30mL甘油，搅拌至海藻酸钠完全溶解后，得到混合液，将混合液置于真空抽气机中脱气处理，得到海藻酸钠粘胶；

（4）将海藻酸钠粘胶与虾壳胶液混合，将得到的混合膜液置于烧杯中，再将烧杯放入水浴锅中加热升温，向烧杯中加入40～50g聚乙烯醇，启动磁力搅拌器，以500～600r/min的转速搅拌分散得到地膜保水胶液；

（5）按重量份数计，将40～50份备用的增肥预聚脲醛胶液、20～30份地膜保水胶液、18～20份氧化淀粉置于水浴锅中，加热升温，恒温搅拌30～45min得到悬浮分散液，随后倒入高速离心机中离心处理，沉降，收集下层胶状物，出料得到增肥保水易降解液态地膜。

2.根据权利要求1所述的一种增肥保水易降解液态地膜的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的天然椰壳粉、秸秆灰、水混合质量比为2︰1︰3，沼液固体质量含量为20%，温室温度为40～45℃，保温发酵时间为8～10天，甲醛溶液的质量分数为37%，水浴锅加热升温后温度为70～75℃。

3.根据权利要求1所述的一种增肥保水易降解液态地膜的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的醋酸溶液的质量分数为5%，加热升温后温度为70～80℃，高速分散机均质分散转速为5000～6000r/min，滤膜孔径为120～150nm。

4.根据权利要求1所述的一种增肥保水易降解液态地膜的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的真空抽气机中脱气处理时间为5～10min，控制真空抽气机中真空度为80～90Pa。

5.根据权利要求1所述的一种增肥保水易降解液态地膜的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述的海藻酸钠粘胶与虾壳胶液混合体积比为1︰2，水浴锅中加热升

温后温度为80～90℃。

6.根据权利要求1所述的一种增肥保水易降解液态地膜的制备方法，其特征在于：步骤（5）所述的水浴锅加热升温后温度为45～50℃，高速离心机转速为2000～3000r/min，离心处理时间为18～20min。