一种保水固沙液态地膜及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种干旱土壤、沙漠用液态地膜，具体涉及一种保水固沙液态地膜及 其制备方法，该地膜是一种具有网状结构的高分子有机复合液态地膜，具有保水、固沙、可 降解功效，属于农业生产技术领域。
【背景技术】
[0002] 我国是世界上沙漠化最严重的国家之一，沙化土地面积达40多万平方公里。且目 前一些地方的沙化面积仍继续扩张。沙化不仅破坏了土地资源，使宝贵耕地、草场进一步减 少，而且还带来了严重的环境问题，使人类的生存空间受到严重威胁。随着国家西部大开发 战略的推进和沙漠地区基础设施建设的增加，人们对防沙治沙、改善生态环境的要求愈来 愈强烈，合理的防沙治沙是当前中国可持续发展战略急需解决的问题之一。现代固沙技术 和模式中，研宄高效、廉价的化学固沙剂是极其重要的。
[0003] 塑料地膜是一种人工合成的高分子化合物，在自然状态下完全降解要几百年才能 完成，而且大部分的塑料地膜使用后易被弄湿、弄脏，最终只能回收到垃圾填埋场，不可循 环利用。目前，世界上存在的"白色污染〃问题，一方面表现在土壤中塑料地膜不停的累积， 另一方面又缺乏行之有效的地膜回收方法。因此，地膜残留已成为人类亟待解决的问题。
[0004] 液体地膜又称土面液膜，是一种新开发的可降解高分子有机化合物，属于土壤调 理剂类，对水喷施后，可在土壤表层形成一层膜，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，在提高地温、节水、改善土壤物理性状，以及 防沙固沙等方面作用显著，是国内外新涌现出的一种高新土壤保护技术。
[0005] 液态地膜可分为第一代、第二代、第三代液态地膜。第一代液态地膜是以石油沥青 或渣油为原料，生产地膜的成本比较高，推广受到了一定的限制；第二代液态地膜是在第一 代液态地膜的基础上进行开发研制的，它的价格更低、原材料来源更为广泛，它主要是以农 作物的稻杆、树皮等为原料，利用风化煤、褐煤或泥炭等进行化学改质，添加一些其他的添 加剂生产而成的；第三代液态地膜是以造纸废液、酿酒废液、海藻废液、淀粉废液等为原料， 在多种交联剂的作用下形成的高分子化合物。
[0006] CN1358906A公开了一种在治理土地荒漠化工程中利用液态地膜治沙固漠的方法， 本发明的工艺过程如下：在退化草原沙漠、荒漠化、沙化的土地上进行农作物、草药、灌木、 乔木播种或扦插后，将液态地膜原汁兑入4-12倍清水，用普通喷洒方式，每亩地均匀喷洒 液态地膜原汁40-100公斤。使用液态地膜后，因其具有强烈的粘附作用，故尔可使喷洒后 的土壤，联结起来，形成较理想的团聚体，从而防止水蚀和风蚀现象的发生，并可使土壤增 温1-4°C，蒸发抑制率在30%以上，含水量提高幅度大于20%，水稳性团粒增加10 %以上， 由此，可培植出生长良好的植被，从而达到治沙固膜的目的。该地膜的稳定性和可降解性较 差。
[0007] CN103305227A公开了一种黑色液态环保多功能地膜，包含以下几个组分：高浓 有机废水20-40wt. %、腐殖酸0-30wt. %、聚合成膜剂3-15wt. %、水30-70wt. %、交联剂 l-3wt. %、稳定剂0-20wt. %和土地添加物0-20wt. %。该发明采用以腐植酸和造纸黑液为 原料生产的可降解液态地膜，它具有双重功效，既有塑料地膜的增温、保墒、保苗作用，还有 较强的粘附能力，可将土粒联结成理想的团聚体，该地膜的保水功能不理想，而且容易造成 二次污染。
[0008] CN102533276A公开了一种可降解液态地膜，包含蒙脱石、腐植酸。氢氧化钾或氢氧 化钠、交联剂、成膜剂、水玻璃、微肥、农药、除草剂。该发明的地膜成本较高，原料来源受到 一定限制，另外该物质稀释时遇硬水容易被乳化导致成膜性降低。
[0009] 现有技术中，液态地膜的膜性能普遍不佳，特别是地膜的干湿强度、拉伸性、抗裂 性等，在雨后，液态地膜容易破裂，膜质较厚，膜孔隙较大，保水、保温性差，固沙、保水的性 能没有综合体现。
【发明内容】
[0010] 本发明的目的是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种具有网状结构的高 分子有机复合液态地膜及其制备方法。本发明在高分子聚合物的基础上引入保水纳米无 机物，使其具有保水、耐盐、固沙和可降解的多重功能，可有效改善沙漠、干旱土地的农用问 题。
[0011] 本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：
[0012] 一种保水固沙液态地膜，即具有网状结构的高分子有机复合液态地膜，其原料组 成如下（重量份）：
【主权项】
1. 一种保水固沙液态地膜，其原料组成按重量份计如下：
其中，所述超细硅溶胶为纳米二氧化硅的母体，其制备方法为：将硅酸钠稀释溶于水 后，超声震荡10_20min混合均匀，形成水玻璃溶液；将强酸性阳离子交换树脂与强碱性阴 离子交换树脂按体积比1:2~1:3混合得到复合树脂；将水玻璃溶液与复合交换树脂按重 量比20:1~40:1充分搅拌混合，除去杂质，得到预处理的硅酸溶液；向部分活性硅酸溶液 中加入碱溶液，调节pH值为9-10、常压下控制70-85°C加热反应1-3小时后得粒径为硅溶 胶母液；硅溶胶母液进行脱水分、浓缩并纯化，制备得到浓度为l〇wt% -30wt%的硅溶胶， 其中二氧化娃粒径在l_l〇〇nm之间。
2. 根据权利要求1所述的保水固沙液态地膜，其特征在于：所述超细硅溶胶替换为纳 米二氧化娃。
3. 根据权利要求1所述的保水固沙液态地膜，其特征在于：所述超细硅溶胶所占重量 份数为35-40,硅溶胶浓度为20wt %。
4. 根据权利要求1所述的保水固沙液态地膜，其特征在于：所述超细硅溶胶所占重量 份数为35。
5. 根据权利要求1-3中任一项所述的保水固沙液态地膜，其特征在于：羧甲基纤维素 所占重量份数为70-90。
6. 根据权利要求1-3中任一项所述的保水固沙液态地膜，其特征在于：所述交联剂为 N，N-亚甲基双丙烯酰胺。
7. 根据权利要求1-3中任一项所述的保水固沙液态地膜，其特征在于：所述引发剂为 过硫酸钾和无水亚硫酸钠，二者质量比为1 :1。
8. -种如权利要求1所述的保水固沙液态地膜的制备方法，包括如下步骤： (1) 按权利要求1所述成分和配比进行备料； (2) 制备超细硅溶胶：将硅酸钠稀释溶于水后，超声震荡10_20min混合均匀，形成水玻 璃溶液；将强酸性阳离子交换树脂与强碱性阴离子交换树脂按体积比1:2~1:3混合得到 复合树脂；将水玻璃溶液与复合交换树脂按重量比20:1~40:1充分搅拌混合，除去杂质， 得到预处理的硅酸溶液；向部分活性硅酸溶液中加入碱溶液，调节pH值为9-10、常压下控 制70-85°C加热反应1-3小时后得粒径为硅溶胶母液；硅溶胶母液进行脱水分、浓缩并纯 化，制备得到浓度为l〇wt% -30wt%的娃溶胶，其中二氧化娃粒径在l-100nm之间； (3) 常温下，将羧甲基纤维素加入去离子水，在氮气保护下搅拌至完全溶解； (4) 依次加入超细硅溶胶溶液和二茂铁，形成溶胶液体； (5) 然后加入N-异丙基丙烯酰胺单体，在氮气氛围下，温度加热至20-50°C，搅拌溶解 5_30min ; (6) 当温度恒定时，用氢氧化钠碱溶液将pH值调至8-11后，依次加入引发剂过硫酸钾 和无水亚硫酸钠水溶液、交联剂N，N-亚甲基双丙烯酰胺水溶液，加速搅拌，使其交联聚合 充分反应，保温反应3h-l lh后，冷却至室温，得到有机-无机复合型聚合物凝胶； (7) 将凝胶配制成浓度为2% -10%的水溶液，用丙酮对聚合物进行沉淀分离后，在真 空干燥箱中进行干燥，干燥温度50-80°C，得到产品。
9. 根据权利要求8所述的保水固沙液态地膜的制备方法，其特征在于：所述超细硅溶 胶替换为纳米二氧化硅。
10. 根据权利要求8所述的保水固沙液态地膜的制备方法，其特征在于：所述超细硅溶 胶所占重量份数为35,硅溶胶浓度为20% ;所述羧甲基纤维素所占重量份数为75。
【专利摘要】本发明涉及一种保水固沙液态地膜及其制备方法，属于农业生产技术领域。该液态地膜的重量份组成为：30-50份超细硅溶胶或纳米二氧化硅、40-100份羧甲基纤维素、20-30份N-异丙基丙烯酰胺、1-5份二茂铁、0.02-0.3份交联剂和0.4-1.2份引发剂；超细硅溶胶的固含量为10wt％-30wt％，其中二氧化硅的粒径为1-100nm。本发明的液态地膜与水易形成胶体，可将土壤颗粒联接起来，将无结构分散的沙土，连接成具有弹性的稳定体，形成膜性良好、强度良好的网状膜，一方面可以封闭土壤表面孔隙，阻隔土壤水分挥发，另一方面却不阻碍水分的渗入，起到良好的保水、保墒、固沙作用，有效改善沙漠、干旱土壤的性能。
【IPC分类】C08K3-36, C08F220-54, C08F2-44, A01G13-02, C08F251-02, C08K9-04, C08L51-02
【公开号】CN104804140
【申请号】CN201510171846
【发明人】朱红
【申请人】嘉兴国兴新材料科技有限公司
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年4月13日