本发明涉及一种可降解储水地膜的制备方法，属于功能地膜技术领域。
背景技术：
干旱问题是我国农业生产中极为严峻的一个问题。在农业生产中，地膜覆盖不仅能够保持土壤水分、提高水分利用率，而且能够改善农作物的生长环境，提高农作物的产量及农业效益，因此应用极为广泛。据统计，现在农用地膜年用量达到160万吨。然而，大量使用农用地膜后产生的废弃薄膜对农业生态环境造成的“白色污染”问题也日趋严重。这是由于目前绝大多数普通农用地膜均以聚丙烯、聚乙烯等作为原料制备的，其在土壤中不能被侵蚀分解，甚至可以在田间残留数十年不降解。连年使用导致碎膜逐年积累于土壤耕层，从而导致土壤板结，而土壤板结又会造成不透水、不透气、根系生长受阻，引起农作物产量下降和环境污染等问题。
目前，我国地膜覆盖面积已达1333万hm2以上，并以平均每年66．67万hm2左右的速度增长，每年地膜的实际消费量约45万吨，居世界首位。大量的残膜存在使得土壤水分养分向下运输受到阻碍，土壤间隙和通透性降低，不利于土壤空气循环和浇灌，土地质量下降，从而造成作物营养不良，产量下降。当土壤地膜残留量达 60 kg /hm2时，就会给农作物造成减产，幅度为棉花10%~22%、玉米11%~23%、瓜蔬类15%~59%、小麦9%~16%。因此，研制可降解薄膜，对于降低白色污染、改善土壤质量、保证作物产量具有重要意义。
淀粉基地膜具有原料来源广泛、可降解、不污染环境、防虫抗病等优点，受到越来越多的关注。英国、美国、加拿大、荷兰在淀粉基可降解地膜的研究方面占有优势，国内有关淀粉基可降解地膜的研发报道也不少，但是地膜的保水性能也不佳，尤其是在少雨、干旱的北方，这一问题更是突出。因此，研发新型地膜显得尤为重要。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题：针对现有地膜保水性能不佳的问题，本发明提供了一种可降解储水地膜，本发明以芦苇杆为原料，经蒸汽爆破，溶解除杂后制得芦苇杆纤维，再通过环氧氯丙烷破坏淀粉分子内和分子间的氢键，通过环氧氯丙烷接枝交联，增强淀粉的可塑性和柔韧性，降低脆性，使淀粉易于加工成型，制得改性淀粉，最后将芦苇杆纤维，改性淀粉，壳聚糖，纳米二氧化硅，聚乙烯醇等混合交联，刮制成膜，并经热压机封塑，制得可降解储水地膜。本发明制备的可降解储水地膜易降解，能通过吸收空气中的水分并储存在封塑成型的格包中，在高温时段又蒸腾成水汽保持土壤湿度，提高出苗率，改善土壤质量，提高作物产量，保水效果好。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
（1）称取3~5kg芦苇杆，自然风干后加入粉碎机中粉碎，过100目筛，将过筛后的芦苇杆粉末装入蒸汽爆破罐中，加热至110~120℃，并向蒸汽爆破罐中通入水蒸汽至罐内压力为1.6~1.8MPa，保持压力5~8min后，打开蒸汽爆破罐阀门泄压，泄压至常压，随后浸泡在70~90℃去离子水中10~15min，过滤并收集滤渣，得蒸汽爆破处理芦苇杆粉末；
（2）将上述蒸汽爆破处理芦苇杆粉末，浸泡在500~600mL质量分数为10%双氧水中，在70~80℃恒温水浴下反应1~2h，得混合液，再用质量分数为5%氢氧化钠溶液调节混合液pH为11.0~12.0，并在80~85℃恒温水浴下反应2~3h，随后真空抽滤，再用质量分数为50%乙醇溶液洗涤滤饼至洗涤液呈中性，将滤饼转入105~110℃干燥箱中干燥至恒重，得芦苇杆纤维，备用；
（3）称取350~400g淀粉，加入200~300mL去离子水中，在30~35℃恒温水浴下，以300~400r/min搅拌糊化20~30min，再加入 30~35mL环氧氯丙烷，继续升温至35~40℃，并持续搅拌反应5~6h，随后转入干燥箱中，在70~80℃下干燥3~5h，得改性淀粉；
（4）称取80~100g壳聚糖，加入600~800mL质量分数为1%醋酸溶液中，并以300~400r/min搅拌15~20min，再加入20~30g纳米二氧化硅，300~400g上述改性淀粉，30~50g步骤（2）制备的芦苇杆纤维，100~150mL聚乙烯醇，在80~85℃恒温水浴中，继续搅拌加热2~3h，冷却至室温，得涂膜液，用刮刀将涂膜液在光滑的玻璃板上刮制一层0.1~0.5mm薄膜，随后置于干燥箱中，在60~65℃下，干燥20~24h，得可降解薄膜；
（5）将上述可降解薄膜剪裁成50cm×100cm长方形，取2张薄膜叠加后装入热压机中，在120~140℃下，用5cm×5cm格栅热压8~10min，取出，得可降解储水地膜。
本发明的应用方法是：将本发明制备的可降解储水地膜覆盖在已播种的农田上，20~25天后，膜内相对湿度为93~95%，出苗率为95~98%，5~6个月后，地膜降解率为80~85%。
本发明的有益技术效果是：
（1）本发明制备的可降解储水地膜保水能力好，保温保湿效果明显，降解效果好；
（2）本发明制备的可降解储水地膜可有效提高出苗率，改善土壤质量，提高作物产量。
具体实施方式
称取3~5kg芦苇杆，自然风干后加入粉碎机中粉碎，过100目筛，将过筛后的芦苇杆粉末装入蒸汽爆破罐中，加热至110~120℃，并向蒸汽爆破罐中通入水蒸汽至罐内压力为1.6~1.8MPa，保持压力5~8min后，打开蒸汽爆破罐阀门泄压，泄压至常压，随后浸泡在70~90℃去离子水中10~15min，过滤并收集滤渣，得蒸汽爆破处理芦苇杆粉末；将上述蒸汽爆破处理芦苇杆粉末，浸泡在500~600mL质量分数为10%双氧水中，在70~80℃恒温水浴下反应1~2h，得混合液，再用质量分数为5%氢氧化钠溶液调节混合液pH为11.0~12.0，并在80~85℃恒温水浴下反应2~3h，随后真空抽滤，再用质量分数为50%乙醇溶液洗涤滤饼至洗涤液呈中性，将滤饼转入105~110℃干燥箱中干燥至恒重，得芦苇杆纤维，备用；称取350~400g淀粉，加入200~300mL去离子水中，在30~35℃恒温水浴下，以300~400r/min搅拌糊化20~30min，再加入 30~35mL环氧氯丙烷，继续升温至35~40℃，并持续搅拌反应5~6h，随后转入干燥箱中，在70~80℃下干燥3~5h，得改性淀粉；称取80~100g壳聚糖，加入600~800mL质量分数为1%醋酸溶液中，并以300~400r/min搅拌15~20min，再加入20~30g纳米二氧化硅，300~400g上述改性淀粉，30~50g上述芦苇杆纤维，100~150mL聚乙烯醇，在80~85℃恒温水浴中，继续搅拌加热2~3h，冷却至室温，得涂膜液，用刮刀将涂膜液在光滑的玻璃板上刮制一层0.1~0.5mm薄膜，随后置于干燥箱中，在60~65℃下，干燥20~24h，得可降解薄膜；将上述可降解薄膜剪裁成50cm×100cm长方形，取2张薄膜叠加后装入热压机中，在120~140℃下，用5cm×5cm格栅热压8~10min，取出，得可降解储水地膜。
实例1
称取3kg芦苇杆，自然风干后加入粉碎机中粉碎，过100目筛，将过筛后的芦苇杆粉末装入蒸汽爆破罐中，加热至110℃，并向蒸汽爆破罐中通入水蒸汽至罐内压力为1.6MPa，保持压力5min后，打开蒸汽爆破罐阀门泄压，泄压至常压，随后浸泡在70℃去离子水中10min，过滤并收集滤渣，得蒸汽爆破处理芦苇杆粉末；将上述蒸汽爆破处理芦苇杆粉末，浸泡在500mL质量分数为10%双氧水中，在70℃恒温水浴下反应1h，得混合液，再用质量分数为5%氢氧化钠溶液调节混合液pH为11.0，并在80℃恒温水浴下反应2h，随后真空抽滤，再用质量分数为50%乙醇溶液洗涤滤饼至洗涤液呈中性，将滤饼转入105℃干燥箱中干燥至恒重，得芦苇杆纤维，备用；称取350g淀粉，加入200mL去离子水中，在30℃恒温水浴下，以300r/min搅拌糊化20min，再加入 30mL环氧氯丙烷，继续升温至35℃，并持续搅拌反应5h，随后转入干燥箱中，在70℃下干燥3h，得改性淀粉；称取80g壳聚糖，加入600mL质量分数为1%醋酸溶液中，并以300r/min搅拌15min，再加入20g纳米二氧化硅，300g上述改性淀粉，30g上述芦苇杆纤维，100mL聚乙烯醇，在80℃恒温水浴中，继续搅拌加热2h，冷却至室温，得涂膜液，用刮刀将涂膜液在光滑的玻璃板上刮制一层0.1mm薄膜，随后置于干燥箱中，在60℃下，干燥20h，得可降解薄膜；将上述可降解薄膜剪裁成50cm×100cm长方形，取2张薄膜叠加后装入热压机中，在120℃下，用5cm×5cm格栅热压8min，取出，得可降解储水地膜。
本发明的应用方法是：将本发明制备的可降解储水地膜覆盖在已播种的农田上，20天后，膜内相对湿度为93%，出苗率为95%，5个月后，地膜降解率为80%。
实例2
称取4kg芦苇杆，自然风干后加入粉碎机中粉碎，过100目筛，将过筛后的芦苇杆粉末装入蒸汽爆破罐中，加热至115℃，并向蒸汽爆破罐中通入水蒸汽至罐内压力为1.7MPa，保持压力6min后，打开蒸汽爆破罐阀门泄压，泄压至常压，随后浸泡在79℃去离子水中12min，过滤并收集滤渣，得蒸汽爆破处理芦苇杆粉末；将上述蒸汽爆破处理芦苇杆粉末，浸泡在550mL质量分数为10%双氧水中，在75℃恒温水浴下反应1.5h，得混合液，再用质量分数为5%氢氧化钠溶液调节混合液pH为11.5，并在82℃恒温水浴下反应2.5h，随后真空抽滤，再用质量分数为50%乙醇溶液洗涤滤饼至洗涤液呈中性，将滤饼转入108℃干燥箱中干燥至恒重，得芦苇杆纤维，备用；称取370g淀粉，加入250mL去离子水中，在32℃恒温水浴下，以350r/min搅拌糊化25min，再加入 32mL环氧氯丙烷，继续升温至38℃，并持续搅拌反应5.5h，随后转入干燥箱中，在75℃下干燥4h，得改性淀粉；称取90g壳聚糖，加入700mL质量分数为1%醋酸溶液中，并以350r/min搅拌18min，再加入25g纳米二氧化硅，350g上述改性淀粉，40g上述芦苇杆纤维，120mL聚乙烯醇，在82℃恒温水浴中，继续搅拌加热2.5h，冷却至室温，得涂膜液，用刮刀将涂膜液在光滑的玻璃板上刮制一层0.3mm薄膜，随后置于干燥箱中，在62℃下，干燥22h，得可降解薄膜；将上述可降解薄膜剪裁成50cm×100cm长方形，取2张薄膜叠加后装入热压机中，在130℃下，用5cm×5cm格栅热压9min，取出，得可降解储水地膜。
本发明的应用方法是：将本发明制备的可降解储水地膜覆盖在已播种的农田上，21天后，膜内相对湿度为94%，出苗率为96%，5.5个月后，地膜降解率为83%。
实例3
称取5kg芦苇杆，自然风干后加入粉碎机中粉碎，过100目筛，将过筛后的芦苇杆粉末装入蒸汽爆破罐中，加热至120℃，并向蒸汽爆破罐中通入水蒸汽至罐内压力为1.8MPa，保持压力8min后，打开蒸汽爆破罐阀门泄压，泄压至常压，随后浸泡在90℃去离子水中15min，过滤并收集滤渣，得蒸汽爆破处理芦苇杆粉末；将上述蒸汽爆破处理芦苇杆粉末，浸泡在600mL质量分数为10%双氧水中，在80℃恒温水浴下反应2h，得混合液，再用质量分数为5%氢氧化钠溶液调节混合液pH为12.0，并在85℃恒温水浴下反应3h，随后真空抽滤，再用质量分数为50%乙醇溶液洗涤滤饼至洗涤液呈中性，将滤饼转入110℃干燥箱中干燥至恒重，得芦苇杆纤维，备用；称取400g淀粉，加入300mL去离子水中，在35℃恒温水浴下，以400r/min搅拌糊化30min，再加入35mL环氧氯丙烷，继续升温至40℃，并持续搅拌反应6h，随后转入干燥箱中，在80℃下干燥5h，得改性淀粉；称取100g壳聚糖，加入800mL质量分数为1%醋酸溶液中，并以400r/min搅拌20min，再加入30g纳米二氧化硅，400g上述改性淀粉，50g上述芦苇杆纤维， 150mL聚乙烯醇，在85℃恒温水浴中，继续搅拌加热3h，冷却至室温，得涂膜液，用刮刀将涂膜液在光滑的玻璃板上刮制一层0.5mm薄膜，随后置于干燥箱中，在65℃下，干燥24h，得可降解薄膜；将上述可降解薄膜剪裁成50cm×100cm长方形，取2张薄膜叠加后装入热压机中，在140℃下，用5cm×5cm格栅热压10min，取出，得可降解储水地膜。
本发明的应用方法是：将本发明制备的可降解储水地膜覆盖在已播种的农田上， 25天后，膜内相对湿度为95%，出苗率为98%，6个月后，地膜降解率为85%。