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CN117904891B - 一种能够缓释养分的竹基农用纸地膜及其制备方法 - Google Patents

一种能够缓释养分的竹基农用纸地膜及其制备方法 Download PDF

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CN117904891B CN202410077750.2A CN202410077750A CN117904891B CN 117904891 B CN117904891 B CN 117904891B CN 202410077750 A CN202410077750 A CN 202410077750A CN 117904891 B CN117904891 B CN 117904891B
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Abstract

本发明涉及农业地膜的技术领域,公开了一种能够缓释养分的竹基农用纸地膜及其制备方法,包括竹基纸张和贯穿所述能够缓释养分的竹基农用纸地膜的贯穿孔,所述竹基纸张的表面具有纸页涂层,所述竹基纸张由下至上依次包括底层纸、养分缓释层、表层纸层,所述底层纸和所述表层纸层是乳酸菌改性竹纤维经纸页成型后制备得到,所述纸页涂层是由包括壳聚糖与角蛋白的纸页涂层涂料形成的涂层。本案的纸地膜在生产、降解过程中以及使用周期结束后都不会产生对环境造成污染的物质;具有更好的延展性、抗穿刺性及力学强度,并在一定程度上获得抗病、防虫、杀菌的功能;能够在使用、降解过程中逐渐并持续地向土壤中释放养分以供幼株的生长。

Description

一种能够缓释养分的竹基农用纸地膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及农业地膜技术领域,更具体地,涉及一种能够缓释养分的竹基全生物降解农用纸地膜;本发明同时还涉及该种农用纸地膜的制备方法。
背景技术
地膜的使用能够防止杂草生长,实现土壤增温、保墒,改良作物生长环境,提高土壤养分的利用率,以及在一定程度上具有抗虫、防病等作用。传统的地膜以不可降解的烯烃类材质为主要原材料制作而成,废弃后被碎片化地分散在农田中,这会造成土壤结构恶化,阻碍植株根系生长,影响土壤中水分运移,并对农作物食品安全构成威胁。为此,以植物纤维为原料的农用纸地膜受到人们的广泛关注。
目前纸地膜的纤维来源主要包括木材和秸秆。例如中国专利数据库中公开号为CN112411257A,名称为“一种利用桉木废片材浆生产可降解地膜纸的方法”的发明专利申请中记载的一种以桉木纤维为主要原材料制备得到的纸地膜,它由高浓度的桉木纤维浆料经打浆、上网成型、压榨、干燥、卷取、复卷等工序制备得到。又如公开号为CN116607350A,名称为“一种可降解纸地膜及其制备方法”的发明专利申请中记载的以青麻杆纤维为原材料制备得到的可降解纸地膜,它包括900-1200份的麻杆、2-5份的染料、1-4份的松土精、7-15份的玉米面粉,该纸地膜具有透光性好、保温性强、抗拉强度和撕裂强度高的优点,可防止杂草生长,100天左右即可完成自然降解,降解后还可为土壤提供一定的肥效。又如公开号为CN102613040A,名称为“大豆秸秆纤维地膜”的发明专利申请中记载的一种纸地膜,它由大豆秸秆纤维和木质纤维混合料,以及湿强剂、松香、矾土、施胶剂羧甲基纤维素钠、活性炭组成等型功能助剂组成的原料制备得到。但是,木材纤维的价格昂贵,以其为主要原材料制造纸地膜的成本较高;秸秆纤维则存在纤维素含量较低、纤维强度较差的问题,以其为主要原材料制造的纸地膜的强度相对较低;混合木材纤维与秸秆纤维制备的手段亦未能较好地改善这些问题。
竹材作为一种可降解天然材料,具有生长速度快、性能优异、固碳能力强等优点,作为“以竹代塑”的主角已广泛应用在诸多领域。它在农用纸地膜方面的应用如公开号为CN112442922A,名称为“一种利用竹浆生产可降解地膜纸的方法”的发明专利申请中记载的一种竹纤维浆为原材料制备得到的纸地膜,它由100%竹纤维浆经打浆、上网成型、压榨、干燥、卷取、复卷等工序制备得到。又如公开号为CN105028070A,名称为“一种竹纤维和废蚕丝非织造布农用地膜”中记载的一种纸地膜,它将竹纤维和废蚕丝纤维混合后,再喷洒复合粘合剂,并使用氢氧化钠水溶液进行脱硫,最后经漂白、软化、烘干等工序制备得到,该种纸地膜可在1个月后实现60%降解,3个月后可实现100%降解。
以竹纤维为主要原材料制备纸地膜具有制造成本相对较低、纸地膜强度相对较高的优点。然而,在实际生产中,通常使用酸碱溶液等增强竹纤维之间的交联作用以使制备得到的纸地膜的整体强度满足耕作的要求,而酸碱溶液往往会带来生产与降解过程的环境污染。与此同时,现有技术中的纸地膜只有在使用周期结束后才能降解以向土壤提供养分,这与植株的养分需求时间并未完全吻合,并且缺乏持续性的养分缓释作用。
发明内容
本案的技术目的在于至少克服上述一种技术问题,并提供了一种能够缓释养分的竹基农用纸地膜。
在本案的第一个方面,提供了一种能够缓释养分的竹基农用纸地膜,包括竹基纸张和贯穿所述能够缓释养分的竹基农用纸地膜的贯穿孔,所述竹基纸张的表面具有纸页涂层,所述竹基纸张由下至上依次包括底层纸、养分缓释层、表层纸层,所述底层纸和所述表层纸层是乳酸菌改性竹纤维经纸页成型后制备得到,所述纸页涂层是由包括壳聚糖与角蛋白的纸页涂层涂料形成的涂层。
首先,本案借由乳酸菌改性竹纤维,使用生物法成浆以实现软化竹纤维成纸、部分脱除木质素的目的,最后经纸页成型制备得到底层纸和表层纸,从而本案的能够缓释养分的竹基农用纸地膜(以下简称该种纸地膜)能够在相对较短的时间内实现降解还田,避免剩余物质污染农田土壤;在生产与降解过程中均不会产生对环境造成污染的物质;特别是乳酸菌改性的竹纤维(浆料)未经过化学处理,所以纤维保存较好,交织力较大,制得的底层纸、表层纸均具有更好的力学强度。
其次,本案借由底层纸和表层纸中间设置养分缓释层,从而在一个方面,三层结构能够提高该种纸地膜的力学强度,特别是耐破指数等;同时在另一个方面,中间的养分缓释层能够在该种纸地膜使用、降解过程中逐渐并持续地向土壤中释放养分以供幼株的生长,克服了现有技术的可降解纸地膜只能在使用周期结束后才能通过降解向土壤提供养分的不足。
最后,本案借由在竹基纸张表面涂布壳聚糖与角蛋白的纸页涂层涂料形成的纸页涂层,以改善该种纸地膜的延展性、抗穿刺性及物理力学性能,并在一定程度上获得抗病、防虫、杀菌的功能。
在一些实施方式中,所述竹基纸张的厚度为0.2-0.8mm,所述表层纸与所述底层纸的厚度比为1:(1-5),所述养分缓释层的厚度为所述竹基纸张总厚度的5-10%。
在上述技术方案中,通过限定所述表层纸与所述底层纸的厚度比、以及所述养分缓释层的厚度的厚度比,能够在保证该种纸地膜具有较为优异的力学性能的同时,又保证废弃还田后能够快速降解。
在一些实施方式中,所述纸页涂层与所述竹基纸张的厚度比为1:(200-600)。
在一些实施方式中,该种能够缓释养分的竹基全生物降解农用纸地膜具有以下力学性能:纵向撕裂指数为12-30mN·m2/g,耐破指数为5.5-10.2KPa·m2/g,抗张指数为37-48N·m/g,降解周期为30-60天。
在本案的第二个方面,提供了一种适用于制备能够缓释养分的竹基农用纸地膜的方法,它包括材料准备的工序、纸页成型的工序、以及纸页涂层的工序;材料准备的工序中不分先后顺序地包括制备改性竹纤维浆料的工序、制备缓释材料的工序和制备纸页涂层涂料的工序;
所述改性竹纤维浆料的工序是利用乳酸菌厌氧发酵竹纤维后获得改性的竹纤维,再经磨浆获得磨浆后的竹纤维;
所述纸页成型的工序是利用磨浆后的竹纤维经打浆、脱水成型、压榨处理获得湿纸坯,取一张湿纸坯做底,在其表面喷涂缓释材料以形成养分缓释层,在养分缓释层上复合另一张湿纸坯做表,再经过压榨处理、干燥后得到竹基纸张。
在一些实施方式中,做底的湿纸坯的厚度大于做表的湿纸坯的厚度。
在一些实施方式中,在所述改性竹纤维浆料的工序中,加入的乳酸菌的质量是竹纤维干质量的1-2%。
在一些实施方式中,在所述改性竹纤维浆料的工序中,乳酸菌与竹纤维的混合物的含水率为50-70%,发酵温度为60-70℃,厌氧发酵时间为9-11天。
在一些实施方式中,所述制备缓释材料的工序中是混合矿物载体和尿素颗粒作为缓释材料基材,再向缓释材料基材中加入淀粉、羧甲基纤维素钠、脲醛树脂混合复配成缓释材料;其中,矿物载体与尿素颗粒的质量比例为100:(20-30),缓释材料基材、淀粉、羧甲基纤维素钠、脲醛树脂的干质量比为100:(20-30):(5-10):(1-5)。
在一些实施方式中,所述制备纸页涂层涂料的工序是将浓度为10-20g/L的木质素溶液缓慢加入到浓度为20-30g/L的壳聚糖溶液中混合得到木质素-壳聚糖溶液,调节此pH值至3.0-3.5后,缓慢向木质素-壳聚糖溶液中添加浓度为5-10g/L的角蛋白溶液混合得到纸页涂层涂料;其中,壳聚糖、木质素、角蛋白的干物质质量比为100:(25-40):(5-20)。
综上所述,与现有技术相比,本案的有益效果是:
1、本案的该种纸地膜能够在相对较短的时间内实现降解还田,避免剩余物质污染农田土壤;在生产与降解过程中均不会产生对环境造成污染的物质;具有更好的延展性、抗穿刺性及力学强度,并在一定程度上获得抗病、防虫、杀菌的功能;能够在使用、降解过程中逐渐并持续地向土壤中释放养分以供幼株的生长。
2、本案的该种纸地膜的制备方法将软化、研磨后的竹纤维经蒸煮、乳酸菌厌氧发酵、磨浆得磨浆后的改性竹纤维,再经打浆、上网成型、缓释材料喷涂、压榨、干燥后得中间含缓释养分的竹基纸张,最后经表面涂层处理后得到抗穿刺、延展性提升、防虫和抗病的缓释养分的竹基全生物降解农用纸地膜,不使用化学药剂改性竹纤维,从而生产过程不会对环境造成污染,且制备工艺简单,实现了竹材资源的循环利用,弥补了现有以竹材为原料制作纸地膜的短板,易于推广利用。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅是本申请的一些实施例,对于本领域技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例的缓释养分的农用纸地膜的一种结构示意图。
图2为本申请实施例的缓释养分的农用纸地膜的一种层间结构放大图。
图3为本申请实施例的缓释养分的农用纸地膜的一种产品照片。
图4为对照例1的农用薄膜使用两个月后的使用情况的照片。
图5为对照例2的可降解地膜使用两个月后的使用情况的照片。
图6为本申请实施例的缓释养分的农用纸地膜使用两个月后的使用情况的照片。
图中:100、竹基纸张,200、纸页涂层110、底层纸,120、养分缓释层,130、表层纸,300、贯穿孔。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本申请保护的范围。
本实施例一种缓释养分的竹基全生物降解农用纸地膜的制备方法,它包括材料准备的工序(Sa)、纸页成型的工序(Sb)、以及纸页涂层的工序(Sc);材料准备的工序(Sa)中不分先后顺序地包括制备改性竹纤维浆料的工序(Sa1)、制备缓释材料的工序(Sa2)和制备纸页涂层涂料的工序(Sa3)。
(Sa1)制备改性竹纤维的工序
首先,将宽度为1-5cm、长度为1-5cm且去青去黄的竹片置于70-80℃的水中浸泡2-3h,水温提升至140-150℃后再高温软化6-8h;随后,利用现有技术的热磨机研磨处理软化后的竹片,得到竹纤维;再后,向竹纤维中加入复合乳酸菌并充分混合,加入的复合乳酸菌的质量是竹纤维干质量的1-2%,将竹纤维和复合乳酸菌的混合物装填入密封发酵罐厌氧发酵,调节混合物的含水率至50-70%,发酵温度为60-70℃,厌氧发酵10天后得到微生物改性的竹纤维;最后,微生物改性的竹纤维直接进入常规纸浆磨浆机处理后得到磨浆后的竹纤维。
本申请实施例使用的复合乳酸菌为复合乳酸菌(Ⅲ型),主要包括植物乳杆菌≥1.6×1010CFU/g、布氏乳杆菌≥4×109CFU/g。
经过本工序而得到的微生物改性的竹纤维的木质素脱除率大于等于30%,纤维得率大于等于90%。
(Sa2)制备缓释材料的工序
混合粒径为200目的矿物载体和粒径为100目的尿素颗粒作为缓释材料基材,向缓释材料基材中加入淀粉、羧甲基纤维素钠、脲醛树脂混合复配成缓释材料。
其中,矿物载体选自膨润土、凹凸棒石、沸石、累托石、高岭土中的一种或几种;矿物载体与尿素颗粒的质量比例为100:(20-30);缓释材料基材、淀粉、羧甲基纤维素钠、脲醛树脂的干质量比为100:(20-30):(5-10):(1-5)。
(Sa3)制备纸页涂层涂料的工序
首先,制取浓度为20-30g/L的壳聚糖溶液(将壳聚糖溶解于2%浓度的醋酸水溶液)、浓度为10-20g/L的木质素溶液(降木质素溶解于80%浓度的醋酸水溶液)和浓度为5-10g/L的角蛋白溶液(将角蛋白混合1%体积浓度的甘油);随后,将木质素溶液缓慢加入到壳聚糖溶液中,在60℃的温度条件下搅拌4-8h后得到木质素-壳聚糖溶液,用0.1mol/L的HCl调节此溶液pH至3.0-3.5;最后,缓慢向木质素-壳聚糖溶液中添加角蛋白溶液,放置于水温为60℃的水浴锅中搅拌2-4h,混合后得到纸页涂层涂料。
其中,壳聚糖、木质素、角蛋白的干物质质量比为100:(25-40):(5-20)。
(Sb)纸页成型的工序
首先,将磨浆后的竹纤维置于打浆池内打浆50-90min获得打浆竹纤维,浆料浓度为20-30%,以在纤维不被完全切断的前提下实现分丝帚化;随后,向打浆竹纤维中加入湿强剂、干强剂并搅拌均匀,进入纸基双层成型网脱水成型,利用开式压榨脱水机进行压榨处理以获得湿纸坯;最后,如果组坯的底层湿纸坯与表层湿纸坯的厚度不同,则取一张厚度较大的湿纸坯做底,在其表面喷涂缓释材料以形成养分缓释层,在养分缓释层上复合另一张厚度较小的湿纸坯做表,再经过压榨处理、干燥后得到竹基纸张,竹基纸张由下至上依次包括由底层湿纸坯形成的底层纸、养分缓释层、以及由表层湿纸坯形成的表层纸。
其中,加入的湿强剂选自脲醛树脂、环氧氯丙烷、聚酰胺中的一种或几种,湿强剂的添加量为竹基纸张绝干质量的0.5-1%。干强剂选自聚丙烯酰胺、阳离子淀粉、聚乙烯醇中的一种或者几种,干强剂的添加量为竹基纸张绝干质量的0.5-2.0%。在具体实施中,也可以根据实际情况,或湿强剂/干强剂说明书推荐量添加。上网成型的浓度为0.1-0.3%;压榨处理中一压线压力为30-40kN/m,二线压力为60-90kN/m,正压线压力为90-120kN/m。优选地,竹基纸张的含水率为6-8%。
优选地,竹基纸张厚度为0.2-0.8mm;其中,表层纸与底层纸的厚度比为1:(1-5),养分缓释层的厚度为竹基纸张总厚度的5-10%。
(Sc)纸页涂层的工序
将纸页涂层涂料均匀地涂布在竹基纸张的表面,涂布机涂布速度为15-60m/min,随后在具有135℃干燥温度的热环境(例如烘干隧道)中干燥2min,以在竹基纸张的表面形成纸页涂层,从而得到能够缓释养分的竹基全生物降解农用纸地膜。纸页涂层的厚度与竹基纸张的厚度比为1:(200-600)。
最后,采用现有技术中任意一种方式,将制备得到的该种纸地膜收卷。
利用上述方法获得如图1-3所示的一种能够缓释养分的竹基全生物降解农用纸地膜,它包括竹基纸张100、以及涂布于其表面的纸页涂层200,其中,竹基纸张100由下至上依次包括底层纸110、养分缓释层120、表层纸130。
优选地,竹基纸张100厚度为0.2-0.8mm,表层纸130与底层纸110的厚度比为1:(1-5),养分缓释层120的厚度为竹基纸张100总厚度的5-10%,纸页涂层200的厚度与竹基纸张100的厚度比为1:(200-600)。
该种能够缓释养分的竹基全生物降解农用纸地膜具有以下力学性能:纵向撕裂指数为12-30mN·m2/g,耐破指数为5.5-10.2KPa·m2/g,抗张指数为37-48N·m/g,降解周期为30-60天。
该种能够缓释养分的竹基全生物降解农用纸地膜的使用方法如下:首先,使用打孔机在该种纸地膜上打出贯穿孔300,贯穿孔300的孔径、孔隙、排布方式应当符合植株生长的需求。随后,在平整无碎石的农田上使用摊铺机或者人工铺设该种纸地膜,铺膜结束后在该种纸地膜的侧方覆土10cm厚度,以避免该种纸地膜因内应力而发生卷起。
实施例1-3:在(Sa1)制备改性竹纤维的工序中,将宽度为1-5cm、长度为1-5cm且去青去黄的竹片置于75±2℃的水中浸泡2.5h,水温提升至145±2℃后再高温软化7h,随后研磨得到竹纤维。向竹纤维中加入竹纤维干质量的2%的复合乳酸菌并充分混合,调节混合物的含水率至50%,在65±2℃的条件下厌氧发酵10天后得到微生物改性的竹纤维。对微生物改性的竹纤维进行磨浆得到磨浆后的竹纤维。经过本工序而得到的微生物改性的竹纤维的木质素脱除率为36%,纤维得率为94%。
在(Sa2)制备缓释材料的工序中,混合粒径为200目的膨润土和粒径为100目的尿素颗粒作为缓释材料基材,膨润土与尿素颗粒的质量比例为100:30;随后,向缓释材料基材中加入淀粉、羧甲基纤维素钠、脲醛树脂混合复配成缓释材料,缓释材料基材、淀粉、羧甲基纤维素钠、脲醛树脂的干质量比为100:30:5:5。
在(Sa3)制备纸页涂层涂料的工序中,以壳聚糖、木质素、角蛋白的干物质质量比为100:25:5的比例配比得到纸页涂层涂料。
在(Sb)纸页成型的工序中,控制打浆竹纤维的浆料浓度为30%,向打浆竹纤维中加入脲醛树脂作为湿强剂,湿强剂的添加量为竹基纸张绝干质量的0.5%,加入聚丙烯酰胺作为干强剂,干强剂的添加量为竹基纸张绝干质量的1.0%并搅拌均匀,上网成型的浓度为0.1%,再利用开式压榨脱水机进行压榨处理以获得湿纸坯,一压线压力为40kN/m,二线压力为90kN/m,正压线压力为120kN/m。最后,经过喷涂喷涂缓释材料、压榨处理、干燥后得到竹基纸张,组坯方式如前所述,竹基纸张由下至上依次包括由底层湿纸坯形成的底层纸、养分缓释层、以及由表层湿纸坯形成的表层纸,控制竹基纸张的含水率为8%。
在(Sc)纸页涂层的工序中,纸页涂层涂料的涂布速度为60m/min,形成的纸页涂层的厚度参照表1所示。
在使用前,或在厂预制地在该种纸地膜上打出贯穿孔300。
实施例4:实施例4与实施例1-3的区别在于,在(Sa1)制备改性竹纤维的工序中,复合乳酸菌的添加量是竹纤维干质量的1%。在(Sa2)制备缓释材料的工序中,膨润土与尿素颗粒的质量比例为100:20;缓释材料基材、淀粉、羧甲基纤维素钠、脲醛树脂的干质量比为100:20:10:3。
在(Sa3)制备纸页涂层涂料的工序中,以壳聚糖、木质素、角蛋白的干物质质量比为100:40:20的比例配比得到纸页涂层涂料。
在(Sb)纸页成型的工序中,控制打浆竹纤维的浆料浓度为20%,向打浆竹纤维中加入脲醛树脂作为湿强剂,湿强剂的添加量为竹基纸张绝干质量的1%,加入聚丙烯酰胺作为干强剂,干强剂的添加量为竹基纸张绝干质量的2%并搅拌均匀,上网成型的浓度为0.3%,再利用开式压榨脱水机进行压榨处理以获得湿纸坯,一压线压力为30kN/m,二线压力为70kN/m,正压线压力为100kN/m。最后,经过喷涂喷涂缓释材料、压榨处理、干燥后得到竹基纸张,组坯方式如前所述,竹基纸张由下至上依次包括由底层湿纸坯形成的底层纸、养分缓释层、以及由表层湿纸坯形成的表层纸,控制竹基纸张的含水率为6%。
在(Sc)纸页涂层的工序中,纸页涂层涂料的涂布速度为15m/min,形成的纸页涂层的参照表1所示。
实施例5:实施例5与实施例1-3的区别在于,在(Sa1)制备改性竹纤维的工序中,复合乳酸菌的添加量是竹纤维干质量的1.5%。在(Sa2)制备缓释材料的工序中,膨润土与尿素颗粒的质量比例为100:25;缓释材料基材、淀粉、羧甲基纤维素钠、脲醛树脂的干质量比为100:25:7:1。
在(Sa3)制备纸页涂层涂料的工序中,以壳聚糖、木质素、角蛋白的干物质质量比为100:35:15的比例配比得到纸页涂层涂料。
在(Sb)纸页成型的工序中,控制打浆竹纤维的浆料浓度为25%,向打浆竹纤维中加入脲醛树脂作为湿强剂,湿强剂的添加量为竹基纸张绝干质量的1%,加入聚丙烯酰胺作为干强剂,干强剂的添加量为竹基纸张绝干质量的2%并搅拌均匀,上网成型的浓度为0.2%,再利用开式压榨脱水机进行压榨处理以获得湿纸坯,一压线压力为35kN/m,二线压力为75kN/m,正压线压力为105kN/m。最后,经过喷涂喷涂缓释材料、压榨处理、干燥后得到竹基纸张,组坯方式如前所述,竹基纸张由下至上依次包括由底层湿纸坯形成的底层纸、养分缓释层、以及由表层湿纸坯形成的表层纸,控制竹基纸张的含水率为7%。
在(Sc)纸页涂层的工序中,纸页涂层涂料的涂布速度为50m/min,形成的纸页涂层的参照表1所示。
实施例1-5的利用上述方法获得的一种能够缓释养分的竹基全生物降解农用纸地膜中,各个结构层的厚度参照表1所示,实施例1-5与对照例1-2的纸地膜的产品性能参照表2所示,实施例1-5与对照例1-2的纸地膜使用两个月后的薄膜破损情况参照表3和图4-6所示。
其中,对照例1为常规农用PE地膜,厚度为40μm;对照例2为现有技术的可降解地膜(PBAT膜)。表2中耐破指数、抗张强度、撕裂指数检测方法见参考文献“Jan-ErikLevlin.Pulp andPaper Testing[M],中国轻工业出版社”中公布的内容。降解周期检测方法见参考文献“YOSHITO OTAKE.Biodegradation oflow-densitypolythene,polystyrene,polyvinyl chloride,and urea formaldehyde resinburied under soil for over32years,journal ofappliedpolymer science,1995”中公开的检测方法。总氮含量详见参考文献“Yingkai Li.Comparative study ofvermicomposting ofgarden waste and cowdung using Eisenia fetida”中公布的内容。
表1.实施例1-5的纸地膜的各层厚度/mm
表2.实施例1-5与对照例1-2的纸地膜的产品性能
表3.实施例1-5与对照例1-2的纸地膜使用两个月后的薄膜破损情况
组别 薄膜破损情况 使用后剩余质量/%
实施例1 8
实施例2 15
实施例3 10
实施例4 10
实施例5 10
对照例1 98
对照例2 80
由表2可见,本案实施例获得的纸地膜明显具有更高的各力学性能,更短的降解周期,有利于充分还田。与此同时,总氮含量显著高于普通常规农膜、高于现有技术的可降解地膜,有利于减少后期施肥次数。由表3可见,使用本案实施例获得的纸地膜在短时间内能实现快速降解还田。
以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述,在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此,本教导的范围不应该参照上述描述来确定,而是应该参照所附权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的,所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主体的任何方面并不是为了放弃该主体内容,也不应该认为申请人没有将该主体考虑为所公开的申请主体的一部分。

Claims (6)

1.一种能够缓释养分的竹基农用纸地膜,包括竹基纸张(100)和贯穿所述能够缓释养分的竹基农用纸地膜的贯穿孔(300),其特征在于,所述竹基纸张(100)的表面具有纸页涂层(200),所述竹基纸张(100)由下至上依次包括底层纸(110)、养分缓释层(120)、表层纸(130),所述底层纸(110)和所述表层纸(130)是乳酸菌改性竹纤维经纸页成型后制备得到,所述纸页涂层(200)是由包括壳聚糖与角蛋白的纸页涂层涂料形成的涂层;
所述竹基纸张(100)的厚度为0.2-0.8mm,所述表层纸(130)与所述底层纸(110)的厚度比为1:(1-5),所述养分缓释层(120)的厚度为所述竹基纸张(100)总厚度的5-10%;
所述能够缓释养分的竹基农用纸地膜的制备方法,它包括材料准备的工序、纸页成型的工序、以及纸页涂层的工序;材料准备的工序中不分先后顺序地包括制备改性竹纤维浆料的工序、制备缓释材料的工序和制备纸页涂层涂料的工序;
所述改性竹纤维浆料的工序是利用乳酸菌厌氧发酵竹纤维后获得改性的竹纤维,再经磨浆获得磨浆后的竹纤维;
所述纸页成型的工序是利用磨浆后的竹纤维经打浆、脱水成型、压榨处理获得湿纸坯,取一张湿纸坯做底,在其表面喷涂缓释材料以形成养分缓释层,在养分缓释层上复合另一张湿纸坯做表,再经过压榨处理、干燥后得到竹基纸张;
在所述改性竹纤维浆料的工序中,加入的乳酸菌的质量是竹纤维干质量的1-2%;
在所述改性竹纤维浆料的工序中,乳酸菌与竹纤维的混合物的含水率为50-70%,发酵温度为60-70℃,厌氧发酵时间为9-11天。
2.根据权利要求1所述的能够缓释养分的竹基农用纸地膜,其特征在于,所述纸页涂层(200)与所述竹基纸张(100)的厚度比为1:(200-600)。
3.根据权利要求1所述的能够缓释养分的竹基农用纸地膜,其特征在于,该种能够缓释养分的竹基全生物降解农用纸地膜具有以下力学性能:纵向撕裂指数为12-30mN·m2/g,耐破指数为5.5-10.2KPa·m2/g,抗张指数为37-48N·m/g,降解周期为30-60天。
4.根据权利要求1所述的能够缓释养分的竹基农用纸地膜,其特征在于,做底的湿纸坯的厚度大于做表的湿纸坯的厚度。
5.根据权利要求1所述的能够缓释养分的竹基农用纸地膜,其特征在于,所述制备缓释材料的工序中是混合矿物载体和尿素颗粒作为缓释材料基材,再向缓释材料基材中加入淀粉、羧甲基纤维素钠、脲醛树脂混合复配成缓释材料;其中,矿物载体与尿素颗粒的质量比例为100:(20-30),缓释材料基材、淀粉、羧甲基纤维素钠、脲醛树脂的干质量比为100:(20-30):(5-10):(1-5)。
6.根据权利要求1所述的能够缓释养分的竹基农用纸地膜,其特征在于,所述制备纸页涂层涂料的工序是将浓度为10-20g/L的木质素溶液缓慢加入到浓度为20-30g/L的壳聚糖溶液中混合得到木质素-壳聚糖溶液,调节此pH值至3.0-3.5后,缓慢向木质素-壳聚糖溶液中添加浓度为5-10g/L的角蛋白溶液混合得到纸页涂层涂料;其中,壳聚糖、木质素、角蛋白的干物质质量比为100:(25-40):(5-20)。
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