专利名称：一种纤维素基可降解液体地膜的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是农用地膜，具体是一种纤维素基可降解液体地膜。
二背景技术：
农用塑料地膜覆盖技术在我国已有近四十年的历史，由于膜覆盖栽培增产 增收效果显著，使地膜覆盖技术已经成为我国高寒、干旱、半干旱、低洼、盐 碱区域，特别是我国广阔的西北部地区和东北地区农业抗旱节水、农作物增产
的重要措施。目前，我国地膜覆盖面积已达2.5亿亩，每年以1000万亩的速度 递增，地膜年使用总量已超过45万吨，居世界首位。
农用塑料地膜的大量使用，导致土壤中残膜大量累积，土地污染严重。随 着地膜覆盖时间的延续，残膜在土壤耕层中的累积将导致土壤团粒结构破坏， 土壤毛管水和自然水的渗透严重受阻，土壤孔隙度、通透性以及含水量明显降 低，容重和相对密度明显上升，直接影响土壤微生物微环境和土壤耕收，使土 壤肥力下降，导致作物严重减产。据农业部调查测定，地膜污染较重的北京、 天津、新疆、黑龙江、上海、湖北等省市区，在连续覆盖5年的表层土壤中， 每公顷残膜积累量一般在90 135kg之间，污染严重的地方高达270kg，作物减 产15% 30%，此外，用后破损的残膜不易回收，直接在田间焚烧，其产生的有 害气体，又影响空气质量；残膜碎片掺入农作物的秸秆和饲料，被牛羊等家畜 误食，导致肠胃功能失调，膘情下跌或死亡的事件也时有发生。
为了改变上述情况，科技人员开始尝试用生物质资源为主要原料制备全生 物降解液体地膜。申请号为02117933.6的中国发明专利申请公开了一种"多功 能可降解黑色液态地膜"，该发明是将是将改性植物秸秆、煤、成膜剂、表面活 性剂、植物生长所需的化肥和微肥、农药、除草剂等物料合成了一种黑色液膜
高分子材料，膜韧性和拉伸性能较差，对土壤粘结保水性能不足且水分通透性
低，农作物光效差，降解周期较长。申请号为200710066872.8的中国发明专利 申请公开了一种"全降解液体地膜"，主要用腐植酸类、木素类、废渣类为原料 生产全降解液体地膜。两个技术方案的产品均为黑色液膜，由于个别原料的使 用问题，使地膜在对土壤的粘结固定保水作用及降解周期等方面不够理想，致 使膜适用区域范围较窄，尤其在东北或西北区域因受温度环境的影响，难于推 广应用。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题提供一种纤维素基可降解液体地膜，改善液 体地膜的粘结性、生物降解性和对农药化肥的缓释性能，使制作的液体地膜不 仅湿强度大，而且具有保温、保墒、保苗和生物环保性能。
上述发明的目的所采用的技术方案是 一种纤维素基可降解液体地膜的以 膨化稻草纤维为主要原料，添加玉米淀粉、丙烯酸淀粉树脂、聚乙烯醇、三乙 醇胺、硼酸、聚酰胺一环氧氯丙垸树脂、吐温-80、水构成，其添加量以膨化稻
草纤维的重量份数为基准分别计为膨化稻草纤维100份；玉米淀粉50 75份； 丙烯酸淀粉树脂1 5份；聚乙烯醇25 50份；三乙醇胺10 30份；硼酸1 5份；
聚酰胺一环氧氯丙烷树脂1~4份；吐温-80 1~6份；水5000~6000份。
上述方案可视土壤情况添加增效剂磷酸二氢胺，亦可使用尿素/氯化铵/磷 酸钙钾/磷酸钙铵/过磷酸钙/硫酸钾，其中以磷酸二氢胺为最佳，添加量以膨化稻
草纤维的重量份数为基准，计为0.1-1份，也可将其中的一种与其它混合使用，
添加增效剂主要目的是增强肥效，具体使用时需根据土壤情况调整添加量。
上述方案可视土壤情况添加除草剂2-4D 丁酯，亦可使用乙草胺/丁草胺/ 克草灵或其他生物农药，其中以2-4D丁酯为最佳，添加量为膨化稻草纤维重量 的0.1 1份，也可视情况选择一种或与其它混合使用，目的是使地膜具有一定的 除草功能，具体使用时需根据土壤情况调整添加量。
方案中的玉米淀粉与丙烯酸淀粉树脂为土壤粘附剂，该剂同时还具有保水、 促进生物降解作用。聚乙烯醇作为增强剂，是用于增加地膜的强度。三乙醇胺 为增塑剂，三乙醇胺分子的胺基与淀粉分子以及聚乙烯醇(PVA)分子链段上的 羟基发生接枝共聚反应，体系分子链段引入酰胺基团。亦可添加聚乙二醇/丙三 醇/山梨醇代替三乙醇胺，其中以三乙醇胺为最佳，或将其中的一种与其它混合 选择。硼酸在方案中作为交联剂，硼酸于水溶液中与淀粉分子以及聚乙烯醇分 子链段上的羟基形成了物理交联络合或螯合物结构，体系羟基封闭，疏水性增 强；亦可添加多聚甲醛、乙二醛代替硼酸，其中以硼酸为最佳，也可将硼酸与 多聚甲醛或乙二醛混合使用，混合配比为2: 1。聚酰胺一环氧氯丙垸树脂(PPE) 是一种水溶性较强的阳离子热固型无毒湿强剂或抗水剂，在方案中为湿强剂。
在常温条件下，多胺聚酰胺环氧氯丙垸树脂(PPE)与淀粉以及聚乙烯醇(PVA) 充分混合分散。溶液温度升高时， 一方面聚酰胺一环氧氯丙垸树脂(PPE)长链 分子与淀粉以及聚乙烯醇分子的羟基发生分子间强化学建和作用，形成了亚甲 基醚共价交联网络聚合体结构；同时，聚酰胺一环氧氯丙烷树脂(PPE)长链分 子发生自身聚合固化作用，在共混体系表面行形成了疏水层，使体系的耐水性 能和力学性能增强。吐温-80是表面活性剂，在方案中作为助剂用于改良加工工 艺，亦可添加斯潘-80/十二垸基苯磺酸钠/十二烷基硫酸钠代替吐温-80，其中以 添加吐温-80效果最佳，亦可将吐温-80与其它混合使用，混合比例3: 1: 1: 1。水作为全部组分的溶解剂，可使用普通自来水。
地膜的制备方法先稻草秸秆粉碎，取80目秸秆粉在膨化机中做膨化处理， 得到膨化稻草纤维；将膨化稻草纤维投入反应釜，加入水搅拌至膨化稻草纤维 分散后，依次加入土壤粘附剂、增强剂聚、增塑剂、交联剂、湿强剂、表面活 性剂；如果生产具有一定肥效和灭草功能的液态地膜，再加入增效剂和除草剂; 然后在80 9(TC温度下反应0.5-1小时，得到胶状粘稠半透明液态物料，将液态 物料在田间垄上直接喷洒覆盖成膜。 本发明具有的积极效果本发明以膨化稻草纤维为主要原料，添加土壤粘 附剂、增强剂聚、增塑剂、交联剂、湿强剂、表面活性剂等制成，因地膜含有 膨化稻草纤维，使地膜湿强度大，具有保温、保墒、保苗和生物环保性能；加 入的土壤粘附剂玉米淀粉和增强剂聚乙烯醇使地膜具有很好的成膜性，韧性、 拉伸性、强粘结性、生物降解性和对农药化肥的缓释性能；土壤粘附剂丙烯酸 淀粉树脂的加入可使地膜具有较强的吸水、保水性能；添加增肥剂、除草剂后 地膜具有一定的肥效和灭草功能；产品为液态，半透明，在田间垄上直接喷洒 覆盖成膜，成膜工艺简单，方便使用，尤其适用于东北或西北区域使用。
地膜经田间作物实验表明对土壤具有强粘附团聚固定化作用；5 20cm表 层土壤可增温1 6。C，有效积温增加100 300°C;水分蒸发抑制率为20%以上， 土壤水分含量增加10%以上；土壤稳定性团粒含量增加超过5%; 土壤孔隙度增 加5°/。以上，容重降低5%;在土壤中60 180天达到全降解。
具体实施例方式
实施例1:
1) 膨化稻草纤维的制备
稻草秸秆粉碎至80目，置于长径比为1: 40的双螺杆挤压膨化机中，蒸汽 闪爆条件为5MPa，闪爆时间2min，得到膨化稻草纤维。
2) 称膨化稻草纤维100g，玉米淀粉50g，丙烯酸淀粉酯5g，聚乙烯醇25g， 三乙醇胺10g，硼酸lg，聚酰胺一环氧氯丙烷树脂4g，吐温-80 lg，自来水5000g， 上述原料依次置于反应釜中，85。C土5t:条件下反应lh后，得到胶状粘稠液态 半透明物料，在田间现场将胶状粘稠液态半透明物料在垄上直接喷洒成膜。
实施例2:
称膨化稻草纤维100g，玉米淀粉75g，丙烯酸淀粉酯lg，聚乙烯醇50g，三 乙醇胺30g，硼酸3g，聚酰胺一环氧氯丙烷树脂lg，吐温-80 6g，自来水6000g， 上述原料依次置于反应釜中，85X:条件下反应lh后，得到胶状粘稠液态半透明 物料，在田间现场将胶状粘稠液态半透明物料在垄上直接喷洒成膜。
实施例3:
称膨化稻草纤维100g，玉米淀粉60g，丙烯酸淀粉酯3g，聚乙烯醇30g，三 乙醇胺20g，硼酸5g，聚酰胺一环氧氯丙垸树脂2g，吐温-80 3g，自来水5500g， 上述原料依次置于反应釜中，85。C士5。C条件下反应lh后，得到胶状粘稠液态 半透明物料，在田间现场将胶状粘稠液态半透明物料在垄上直接喷洒成膜。
实施例4:
称膨化稻草纤维100g，玉米淀粉55g，丙烯酸淀粉酯4g，聚乙烯醇30g，聚 乙二醇30g，硼酸3g和乙二醛1.5g，聚酰胺一环氧氯丙垸树脂2g，吐温-80 2g， 磷酸二氢胺0.7g，硫酸钾0.3g， 2-4D丁酯lg，自来水6000g，上述原料依次置 于反应釜中，85'C士5。C条件下反应lh后，得到胶状粘稠液态半透明物料，在 田间现场将胶状粘稠液态半透明物料在垄上直接喷洒成膜。
实施例5:
称膨化稻草纤维100g玉米淀粉，60g,丙烯酸淀粉酯5g，聚乙烯醇45g，山 梨醇30g，硼酸3g，聚酰胺一环氧氯丙垸树脂3g，吐温-80 4g，磷酸二氢胺lg， 2-4D丁酯0.1g， 5000g自来水，上述原料依次置于反应釜中，85。C土5。C条件下 反应lh后，得到胶状粘稠液态半透明物料，在田间现场将胶状粘稠液态半透明 物料在垄上直接喷洒成膜。
实施例6:
称膨化稻草纤维100g，玉米淀粉65g，丙烯酸淀粉酯3g，聚乙烯醇35g，三 乙醇胺15g，丙三醇15g,硼酸2g和多聚甲醛lg，聚酰胺一环氧氯丙烷树脂3g， 吐温-80 3g、斯潘-80 1g、十二烷基苯磺酸钠lg，十二烷基硫酸钠lg，磷酸二氢 胺O. lg ， 2-4D丁酯lg， 5000g自来水，上述原料依次置于反应釜中，85°C± 5。C条件下反应lh后，得到胶状粘稠液态半透明物料，在田间现场将胶状粘稠 液态半透明物料在垄上直接喷洒成膜。 实施例7:
称膨化稻草纤维100g，玉米淀粉50g，丙烯酸淀粉酯5g，聚乙烯醇35g，三 乙醇胺20g，聚乙二醇10g，硼酸4g，聚酰胺一环氧氯丙烷树脂3g，吐温-80 5g， 6000g自来水，上述原料依次置于反应釜中，85。C士5。C条件下反应lh后，得到 胶状粘稠液态半透明物料，在田间现场将胶状粘稠液态半透明物料在垄上直接 喷洒成膜。
实施例8:
称膨化稻草纤维100g，玉米淀粉70g，丙烯酸淀粉酯5g，聚乙烯醇40g，三 乙醇胺10g，聚乙二醇10g，山梨醇10g，硼酸4g，聚酰胺一环氧氯丙垸树脂5g， 吐温-80 3g、斯潘-80 1g、十二垸基苯磺酸钠lg，十二烷基硫酸钠lg， 6000g自 来水，上述原料依次置于反应釜中，85'C士5。C条件下反应lh后，得到胶状粘 稠液态半透明物料，在田间现场将胶状粘稠液态半透明物料在垄上直接喷洒成 膜。
实施例9:
称膨化稻草纤维100g，玉米淀粉75g，丙烯酸淀粉酯5g，聚乙烯醇50g， 三乙醇胺30g，硼酸5g，聚酰胺一环氧氯丙垸树脂5g，吐温-806g，磷酸二氢胺 0.5g，尿素0.3，磷酸f丐钾0.2， 2-4D丁酯lg， 6000g自来水，上述原料依次置 于反应釜中，85'C士5"C条件下反应lh后，得到胶状粘稠液态半透明物料，在 田间现场将胶状粘稠液态半透明物料在垄上直接喷洒成膜。
权利要求
1、一种纤维素基可降解液体地膜，其特征在于该液体地膜以膨化稻草纤维为主要原料，添加玉米淀粉、丙烯酸淀粉树脂、聚乙烯醇、三乙醇胺、硼酸、聚酰胺-环氧氯丙烷树脂、吐温-80、水构成，其添加量以膨化稻草纤维的重量份数为基准分别计为膨化稻草纤维100份；玉米淀粉50～75份；丙烯酸淀粉树脂1～5份；聚乙烯醇25～50份；三乙醇胺10～30份；硼酸1～5份；聚酰胺-环氧氯丙烷树脂1～4份；吐温-801～6份；水5000～6000份。
2、 根据权利要求1所述的纤维素基可降解液体地膜，其特征在于该液体地膜添加聚乙二醇/丙三醇/山梨醇/作为增塑剂代替三乙醇胺，或将其中的一种 与其它混合使用。
3、 根据权利要求1所述的纤维素基可降解液体地膜，其特征在于该液体地膜添加多聚甲醛/乙二醛作为交联剂代替硼酸，也可将硼酸与多聚甲醛或乙二醛以2: l的比例混合使用。
4、 根据权利要求1所述的纤维素基可降解液体地膜，其特征在于该液体地膜添加斯潘-80/十二烷基苯磺酸钠/十二烷基硫酸钠作为交联剂代替硼酸，也可将硼酸与其它以3: 1: 1: l的比例混合使用。
5、 根据权利要求1所述的纤维素基可降解液体地膜，其特征在于该液体地膜添加增效剂磷酸二氢胺，添加量为0.1 1份。
6、 根据权利要求1所述的纤维素基可降解液体地膜，其特征在于该液体地膜添加除草剂2-4D 丁酯，添加量为0.1~1份。
7、 根据权利要求5所述的纤维素基可降解液体地膜，其特征在于该液体地膜添加尿素/氯化铵/磷酸钙钾/磷酸钙铵/过磷酸钙/硫酸钾作为增效剂代替磷 酸二氢胺。
8、 根据权利要求6所述的纤维素基可降解液体地膜，其特征在于添加乙草胺、丁草胺、克草灵或其他生物农药代替2-4D丁酯。
9、 根据权利要求5或7所述的纤维素基可降解液体地膜，其特征在于所 添加的增效剂单独或混合使用。
10、 根据权利要求6或8所述的纤维素基可降解液体地膜，其特征在于所 添加的除草剂单独或混合使用。
全文摘要
本发明公开了一种纤维素基可降解液体地膜，以膨化稻草纤维为主要原料，添加玉米淀粉、丙烯酸淀粉树脂、聚乙烯醇、三乙醇胺、硼酸、聚酰胺-环氧氯丙烷树脂、吐温-80、水构成，其添加量以膨化稻草纤维的重量份数为基准分别计为膨化稻草纤维100份；玉米淀粉50～75份；丙烯酸淀粉树脂1～5份；聚乙烯醇25～50份；三乙醇胺10～30份；硼酸1～5份；聚酰胺-环氧氯丙烷树脂1～4份；吐温-80 1～6份；水5000～6000份。添加增效剂、除草剂后地膜具有一定的肥效和灭草功能。纤维素基可降解液体地膜的湿强度大，保水性能好；同时具有较好的生物降解性和对农药化肥的缓释性能，产品在田间垄上直接喷洒覆盖成膜，成膜工艺简单，方便使用，尤其适用于东北或西北区域使用。
文档编号C08L51/02GK101343383SQ20081013682
公开日2009年1月14日 申请日期2008年7月25日 优先权日2008年7月25日
发明者睿 周, 曹龙奎 申请人:曹龙奎