一种农业用纤维材料及其制备方法与流程

本发明涉及农业领域，具体是一种农业用纤维材料及其制备方法。
背景技术：
：随着人类活动的增加，目前土壤板结情况严重。土壤板结会直接影响作物的根部对养分的吸收和呼吸作用，导致植物播种难、植物幼苗时期生长困难等问题。目前，纤维发泡技术局限于运用在缓冲材料中，未出现将农业用纤维材料用于承载植物生长的技术。因此本发明提供一种农业用纤维材料及其制备方法。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种农业用纤维材料及其制备方法，以解决上述
背景技术：
中提出的问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种农业用纤维材料，所述农业用纤维材料包括以下重量份数的原料：废纸绝干浆5-10份、竹粉2-4份、氢氧化钠0.1-0.4份、柠檬酸0.2-0.4份、发泡剂8-12份；所述发泡剂包括以下重量份数的原料：偶氮二甲酰胺0.5-1份、氧化锌0.05-0.1份、聚乙烯醇水溶胶5-8份、碳酸氢钠1-3份；所述聚乙烯醇水溶胶的制备方法为：聚乙烯醇与水按照(8-13)：(80-100)的质量比混合，置于55-65℃下搅拌0.8-1.3h，冷却后静置15-30h，即得。作为本发明进一步的方案：所述农业用纤维材料包括以下重量份数的原料：废纸绝干浆7份、竹粉3份、氢氧化钠0.2份、柠檬酸0.32份、发泡剂10.3份。作为本发明进一步的方案：所述发泡剂包括以下重量份数的原料：偶氮二甲酰胺0.75份、氧化锌0.075份、聚乙烯醇水溶胶7.5份、碳酸氢钠2份。作为本发明进一步的方案：所述聚乙烯醇水溶胶的制备方法为：聚乙烯醇与水按照10：90的质量比混合，置于水浴温度60℃下搅拌1h，冷却后静置24h，即得。一种农业用纤维材料的制备方法，包括以下步骤：(1)纤维原料预处理：将竹粉置于容器中，加入竹粉30-40倍重量的水，对竹粉进行帚化得到竹浆；然后将竹浆与废纸绝干浆均匀混合；之后加入氢氧化钠，在水浴温度55-65℃下搅拌40-70min；然后加入柠檬酸进行中和；之后进行加热蒸发浓缩，然后冷却至室温备用；(2)发泡剂的制备：将偶氮二甲酰胺、氧化锌与聚乙烯醇水溶胶混合，充分搅拌，并超声分散3-8min；冷却至室温后，加入碳酸氢钠，充分搅拌；(3)发泡：将发泡剂和预处理后的纤维原料充分搅拌混合，加入阴阳离子交换树脂进行处理，置于80-93℃条件下微波合成3-7min，然后在150-180℃烘箱中保温3-6min；之后再置于65-75℃烘箱中烘5-7h，最后裁剪成为2-5mm直径的颗粒，即得农业用纤维材料。作为本发明进一步的方案：步骤(1)纤维原料预处理：将竹粉置于容器中，加入竹粉33倍重量的水，对竹粉进行帚化得到竹浆；然后将竹浆与废纸绝干浆均匀混合；之后加入氢氧化钠，在水浴温度60℃下搅拌60min；然后加入柠檬酸进行中和，之后加热蒸发至原体积的二分之一，然后冷却至室温备用。作为本发明进一步的方案：步骤(2)发泡剂的制备：将偶氮二甲酰胺、氧化锌与聚乙烯醇水溶胶混合，充分搅拌，并使用超声分散仪分散5min；冷却至室温后，加入碳酸氢钠，充分搅拌。作为本发明进一步的方案：步骤(3)发泡：将发泡剂和预处理后的纤维原料充分搅拌混合，加入阴阳离子交换树脂进行处理，置于90℃条件下微波合成5min，然后在165℃烘箱中保温5min；之后再置于70℃烘箱中烘6h，最后裁剪成为4mm直径的颗粒，即得农业用纤维材料。与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的农业用纤维材料具有优异的抗旱保水性能、抗水土流失能力，其采用废纸为原料，一定程度上为废纸处理提供了新思路；同时将本发明纤维材料用于承载植物生长，成本低廉，可以在由于土壤板结导致的难以播种、植物根系难以生长的区域使用种植农作物，在该区域达到承载植物种子生长、根系生长的作用；本发明的农业用纤维材料还可以在家庭中用于种植家庭园艺植物；制备工艺易于实现，值得推广。附图说明图1为实验组蒜苗根系图。图2为沙土培养组蒜苗根系图。图3为纸培组蒜苗根系图。图4为农业用纤维材料的应力应变曲线。图5为农业用纤维材料的e-p曲线。图6为本发明的农业用纤维材料的制备方法流程图。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。实施例1一种农业用纤维材料，所述农业用纤维材料包括以下重量份数的原料：废纸绝干浆5份、竹粉2份、氢氧化钠0.1份、柠檬酸0.2份、发泡剂8份；所述发泡剂包括以下重量份数的原料：偶氮二甲酰胺0.5份、氧化锌0.05份、聚乙烯醇水溶胶5份、碳酸氢钠1份；所述聚乙烯醇水溶胶的制备方法为：聚乙烯醇与水按照8：80的质量比混合，置于55℃下搅拌0.8h，冷却后静置15h，即得。如图6，一种农业用纤维材料的制备方法，包括以下步骤：(1)纤维原料预处理：将竹粉置于容器中，加入竹粉30倍重量的水，对竹粉进行帚化得到竹浆；然后将竹浆与废纸绝干浆均匀混合；之后加入氢氧化钠，在水浴温度55℃下搅拌40min，对纤维原料进行解离；然后加入柠檬酸进行中和；之后进行加热蒸发浓缩，然后冷却至室温备用；(2)发泡剂的制备：将偶氮二甲酰胺、氧化锌与聚乙烯醇水溶胶混合，充分搅拌，并使用超声分散仪分散3min；冷却至室温后，加入碳酸氢钠，充分搅拌；(3)发泡：将发泡剂和预处理后的纤维原料充分搅拌混合，加入阴阳离子交换树脂进行处理，置于80℃条件下微波合成3min，然后在150℃烘箱中保温3min；之后再置于65℃烘箱中烘5h，最后裁剪成为2mm直径的颗粒，即得农业用纤维材料。实施例2一种农业用纤维材料，所述农业用纤维材料包括以下重量份数的原料：废纸绝干浆10份、竹粉4份、氢氧化钠0.4份、柠檬酸0.4份、发泡剂12份；所述发泡剂包括以下重量份数的原料：偶氮二甲酰胺1份、氧化锌0.1份、聚乙烯醇水溶胶8份、碳酸氢钠3份；所述聚乙烯醇水溶胶的制备方法为：聚乙烯醇与水按照13：100的质量比混合，置于65℃下搅拌1.3h，冷却后静置30h，即得。如图6，一种农业用纤维材料的制备方法，包括以下步骤：(1)纤维原料预处理：将竹粉置于容器中，加入竹粉40倍重量的水，对竹粉进行帚化得到竹浆；然后将竹浆与废纸绝干浆均匀混合；之后加入氢氧化钠，在水浴温度65℃下搅拌70min，对纤维原料进行解离；然后加入柠檬酸进行中和；之后进行加热蒸发浓缩，然后冷却至室温备用；(2)发泡剂的制备：将偶氮二甲酰胺、氧化锌与聚乙烯醇水溶胶混合，充分搅拌，并使用超声分散仪分散8min；冷却至室温后，加入碳酸氢钠，充分搅拌；(3)发泡：将发泡剂和预处理后的纤维原料充分搅拌混合，加入阴阳离子交换树脂进行处理，置于93℃条件下微波合成7min，然后在180℃烘箱中保温6min；之后再置于75℃烘箱中烘7h，最后裁剪成为5mm直径的颗粒，即得农业用纤维材料。实施例3一种农业用纤维材料，所述农业用纤维材料包括以下重量份数的原料：废纸绝干浆7份、竹粉3份、氢氧化钠0.2份、柠檬酸0.32份、发泡剂10.3份。所述发泡剂包括以下重量份数的原料：偶氮二甲酰胺0.75份、氧化锌0.075份、聚乙烯醇水溶胶7.5份、碳酸氢钠2份。所述聚乙烯醇水溶胶的制备方法为：聚乙烯醇与水按照10：90的质量比混合，置于水浴温度60℃下搅拌1h，冷却后静置24h，即得。如图6，一种农业用纤维材料的制备方法，包括以下步骤：步骤(1)纤维原料预处理：将竹粉置于容器中，加入竹粉33倍重量的水，对竹粉进行帚化得到竹浆；然后将竹浆与废纸绝干浆均匀混合；之后加入氢氧化钠，在水浴温度60℃下搅拌60min，对纤维原料进行解离；然后加入柠檬酸进行中和，之后加热蒸发至原体积的二分之一，然后冷却至室温备用。(2)发泡剂的制备：将偶氮二甲酰胺、氧化锌与聚乙烯醇水溶胶混合，充分搅拌，并使用超声分散仪分散5min；冷却至室温后，加入碳酸氢钠，充分搅拌。(3)发泡：将发泡剂和预处理后的纤维原料充分搅拌混合，加入阴阳离子交换树脂进行处理，置于90℃条件下微波合成5min，然后在165℃烘箱中保温5min；之后再置于70℃烘箱中烘6h，最后裁剪成为4mm直径的颗粒，即得农业用纤维材料。实验例1测试本发明农业用纤维材料在极端干旱条件下的保水性能。设计对照实验，对比自然土以及使用实施例3制备的农业用纤维材料条件下在完全干旱的情况下的保水能力；分成实验组和对照组；两组实验分别在内径为8cm，长度为13cm的空心圆柱管内进行(管底部用滤纸封闭)；为保证水分的充分浸润，采用滴管的过量浇灌方法，滴管时间为1h，下方置有余水收集瓶；干旱处理过程中，两对照组采用侧面遮光处理，置于干燥，正午阳光直射处。实验组农业用纤维材料和对照组自然土层使用厚度均为4cm，且上层覆盖物为绝干沙砾2cm，下层铺垫物为有机营养土5cm，初次浇灌水量4000ml，干旱处理时间35昼夜。在浇灌过程中，发现实验组底部的滤纸率先湿润(在36min时刻)，说明农业用纤维材料的吸水速率低于自然土层；但1h后，观察下方的余水收集瓶，发现实验组余水量明显少于对照组，说明农业用纤维材料较自然土层吸水量更高。经过35天干旱处理，对下层铺垫物有机营养土进行称量，结果见表1。表1组别干旱处理前(克)(已完全吸水)干旱处理后(克)质量变化(克)实验组452.3251.2-201.1对照组456.4208.6-247.8可以看出，使用农业用纤维材料对下层铺垫物有机营养土的水分保持相对于自然土具有优势，在干旱条件下续航能力优于自然土。实验例2设计对照实验，对比纸培、水培、沙土培育以及使用实施例3制备的农业用纤维材料培育大蒜的根系生长情况；分成四组，即纸培组、水培组、沙土培育组和实验组；纸培组、水培组采用常规方式进行；沙土培育组和实验组的实验分别在内径为8cm，长度为13cm的空心圆柱管内进行(管底部用滤纸封闭)；为保证水分的充分浸润，采用滴管的过量浇灌方法，滴管时间为1h，下方置有余水收集瓶；实验组农业用纤维材料以及沙土培育组沙土层的使用厚度均为4cm，且上层覆盖物为沙土3cm，下层铺垫物为沙土3cm，初次浇灌水量4000ml。培育35天后，观察4组蒜苗根系情况，结果见表2。表2组别平均根系长度根系情况描述水培组不超过2cm在蒜瓣底端较粗，基本没有细小须状根系生长纸培组3cm左右沿纸的层次生长，不存在纵向生长的根实验组5-7cm沿材料颗粒空隙生长粗跟，须根插入材料颗粒内部沙土培养组4-6cm土壤松散，提起根系时仅仅带起极少沙土图1-3为实验组、沙土培养组、纸培组蒜苗根系图。可看出实验组根系较长且较粗。取出沙土培育组和实验组的下层沙土，观察其颜色，通过其颜色反映其是否含水，发现实验组沙土颜色深于沙土培育组，并且实验组沙土具有一定粘性，说明经过35天的种植，实验组在较差土质条件下的植物生长以及保水均具有优势，可以达到承载植物生长的作用。实施例3本发明的农业用纤维材料的参数：以20立方厘米农业用纤维材料为样品，用电子天平准确称量其质量为1.7165g，计算出其容重与密度在数值上相等，为0.086g/cm3；相比于正常土壤的(1.0-1.8g/cm3)，本发明农业用纤维材料的密度、容重远小于正常土壤，而容重反映了土体的疏松程度，数值越小疏松程度越高；测得农业用纤维材料比重为0.172g/cm3，进而计算得到农业用纤维材料的孔隙率为53.714％，符合土壤正常条件下孔隙率范围；设εi为某一载荷下压缩稳定后的孔隙比；hi为某一级载荷下的压缩后土体的高度；hs为土粒的净高；h0为土体的原来的高度；e0为初始孔隙比；p0为压缩前试样的容重；ds为土壤的比重(其值取2.7)；w0为压缩前试样的含水率％；pw为水的比重(其值取1.0)。由公式：e0＝ds(1+w0)pw/p0-1hs＝h0/(1+e0)ei＝hi/hs-1根据公式绘制e-p曲线(见图5)：(纵坐标为孔隙比，单位为％；横坐标为压强，单位为kpa)。计算：直径范围d＝6.6cm，高度h＝10cm，密度为ρ正常土壤的质量m：取密度范围为(1.0-1.2)g/cm3；得到质量范围为(342.12-410.54)g，即(3.42-4.11)n；由图像计算得到压缩变化量△h范围为(1.58-1.86)cm；计算得到孔隙率范围为：(44.985％-45.821％)，满足正常土壤孔隙率要求；在含水量饱和状态下测定农业用纤维材料和正常土壤的粘滞系数，测试结果如表3所示。表3项目下降高度(m)下降用时(s)沉降速度(m/s)粘滞系数农业用纤维材料0.0200.300.066670.1744正常土壤0.0160.190.084210.1328可以看出，农业用纤维材料相比于正常土壤，粘滞系数较大，因此在极端条件下(大雨冲刷)的抗流失能力强于正常土壤，同时粘滞程度较高，可保证植物种子、根系在大雨冲刷条件下生长位置的稳定，农业用纤维材料的抗水土流失能力强于正常土壤。上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。当前第1页12