一种含酶解褐煤制备的可降解液态地膜的制作方法

1.本发明涉及农业应用技术领域，具体的，涉及一种含酶解褐煤制备的可降解液态地膜。


背景技术：

2.地膜，即地面覆盖薄膜，用于栽培作物时可以满足农作物保墒、保温和保持肥力的需要，防止害虫侵袭作物和某些微生物引起的病害等，促进农作物增产增收。虽然，看上去薄薄一层，但作用相当大，不仅能够提高地温、保水、保土、保肥提高肥效，而且还有灭草、防病虫、防旱抗涝、抑盐保苗、改进地面光热条件，使产品卫生清洁等多项功能，此外对于那些刚出土的幼苗来说，还具有护根促长的作用。一般地，塑料薄膜的原料基本上是聚氯乙烯或聚乙烯，薄膜栽培会在田地内覆盖大量的塑料薄膜，虽然可以提高肥效、促进作物生长，但是效果有限，而且在作物收获后薄膜会残留在土壤中，然而由聚氯乙烯或聚乙烯制成的塑料薄膜强度低、易破碎，更重要的是不能降解，随着薄膜覆盖栽培年限的延长，残留薄膜回收率低，土壤中残留膜量逐步增加，对土壤造成严重的“白色污染”。因此，提供一种可降解、抗张强度高且促进作物生长的地膜是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

3.本发明提出一种含酶解褐煤制备的可降解液态地膜，解决了相关技术中的地膜难以降解、抗张强度低、促进作物生长效果有限的问题。
4.本发明的技术方案如下：
5.一种含酶解褐煤制备的可降解液态地膜，包括以下重量份数的原料：去离子水85～90份、酶解褐煤5～10份、瓜尔胶乳状液5～8份、聚乳酸3～5份、甘油2.5～3.5份、聚乙烯醇1～2.5份。
6.作为进一步的技术方案，所述的酶解褐煤由以下方法制备：将原褐煤粉碎过筛，与酶解溶液混合，并通入氧气进行酶解，酶解完成后烘干、粉碎，得到酶解褐煤。
7.作为进一步的技术方案，所述的酶解溶液由质量比为1:(2～3):(5～7):5:(7～9):0.005:20的尿素、氯化钠、葡萄糖、聚谷氨酸、蛋白胨、枯草芽孢杆菌和水混合而成。
8.作为进一步的技术方案，所述的酶解溶液由质量比为1:2:5:5:8:0.005:20的尿素、氯化钠、葡萄糖、聚谷氨酸、蛋白胨、枯草芽孢杆菌和水混合而成。
9.作为进一步的技术方案，所述的原褐煤与酶解溶液的质量比为7:3。
10.作为进一步的技术方案，所述酶解时，温度为40～50℃，压力为0.1～0.3mpa，时间为7～14天。
11.作为进一步的技术方案，所述的瓜尔胶乳状液由以下方法制备：将磷酸氢二钾、磷酸二氢钾和去离子水混合，升温，边搅拌边加入瓜尔胶粉末，继续搅拌均匀，加入糖蜜干粉，再次搅拌至均匀，得到瓜尔胶乳状液。
12.作为进一步的技术方案，所述的磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、去离子水、瓜尔胶粉末
与糖蜜干粉的质量比为2:3:30:5:(2～5)。
13.作为进一步的技术方案，升温至40～60℃。
14.本发明还提出了一种含酶解褐煤制备的可降解液态地膜的制备方法，包括以下步骤：依次将去离子水、酶解褐煤、瓜尔胶乳状液、聚乳酸、甘油混合搅拌，加入聚乙烯醇，继续搅拌，静置，得到液态地膜。
15.作为进一步的技术方案，依次将去离子水、酶解褐煤、瓜尔胶乳状液、聚乳酸、甘油混合搅拌20min，加入聚乙烯醇，继续搅拌10min，静置15min，得到液态地膜。
16.作为进一步的技术方案，所述的搅拌的温度为40～50℃，转速为1000rpm。
17.作为进一步的技术方案，根据以上方法所制备的一种含酶解褐煤制备的可降解液态地膜，可作为一种地膜应用在作物上。
18.本发明的工作原理及有益效果为：
19.1、本发明用含酶解褐煤制备的可降解液态地膜具有生态可降解性，并且无毒，用前是液体状态，使用时均匀喷洒在土壤表面，把土壤颗粒连接在一起，形成一层特殊的“土膜”结构，还具有保持土壤温度、土壤湿度等功能，对土壤起到增加肥效的作用。同时，聚乳酸作为一种降解催化剂，降解速度快，确保了形成固体地膜后随着时间的延长而降解，在土壤中能够做到完全降解，而且不会产生有害气体，防止了白色塑料污染。
20.2、本发明一方面利用瓜尔胶溶于水后形成胶状物质，通过在瓜尔胶溶液中复配有高抗张强度以及良好的保湿、保温效果的助剂，在确保瓜尔胶本身性质不变的情况下，甘油分子中的羟基结合水分子，能够提高抗张强度，确保了该液态地膜的抗张强度，弥补了普通塑料地膜技术的缺陷；另一方面利用瓜尔胶的增粘性，喷施在土表上，可以达到迅速增稠的功效，可渗入土壤缝隙，与土壤粘土矿物结合，随着水分蒸发，在土壤大气界面间形成固态凝聚膜，对农作物的生长发育具有很好的促进作用。
21.3、腐殖酸作为一种天然有机物，可以当作肥料、土壤改良剂、植物生长所需的刺激素。本发明利用微生物溶解法来提取腐殖酸，反应条件温和，能够清洁转化，更重要的是提取出的腐殖酸在液态地膜中为中性，可以更好的与瓜尔胶乳状液均一的混合在一起，而且其生物活性更高，抗病、抗线虫、抗逆性作用更强。
22.4、本发明中糖蜜干粉具有抗酸碱、抗氧化的能力，在形成液态地膜后，可以很好的适应各种土壤，而且糖蜜干粉的二价阳离子有很强的螯合能力，与微量元素螯合成可溶性有机矿物元素利于植物的吸收。更重要的是该液态地膜在降解后可以成为植物营养物质，随栽培年限延长，积累的有机物质越多，土壤肥力越好。
附图说明
23.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
24.图1为液态地膜盆栽玉米的正面照片；
25.图2为液态地膜盆栽玉米的俯视照片；
26.图1、图2中a、b、c、d分别是对照组、对比例3、对比例2、实施例1提供的地膜，盆栽玉米的照片。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。
28.以下实施例中酶解溶液由以下方法制备：取尿素10g、氯化钠20g、葡萄糖50g、聚谷氨酸50g、蛋白胨80g、枯草芽孢杆菌0.05g和水200g混合配制成酶解溶液。
29.实施例1
30.s1、制备酶解褐煤：将700g原褐煤经粉碎机粉碎，过80目筛后，与300g酶解溶液放在反应釜中，通入氧气进行酶解，在40℃和0.1mpa下，混合7天后，酶解完成，取出烘干，并将其粉碎，得到酶解褐煤；
31.s2、制备瓜尔胶乳状液：称取磷酸氢二钾20g和磷酸二氢钾30g，加入300ml去离子水，升温至40℃，打开搅拌，缓慢加入50g瓜尔胶粉末，以1000rpm转速搅拌30min，再缓慢加入糖蜜干粉20g，以1000rpm转速继续搅拌60min，形成均一的瓜尔胶乳状液；
32.s3、制备液态地膜：向容器中加入85g去离子水，在40℃下开动搅拌，按顺序依次加入酶解褐煤5g、瓜尔胶乳状液5g、聚乳酸3g、甘油2.5g，以1000rpm转速搅拌20min，最后加入聚乙烯醇1g，以1000rpm转速继续搅拌10min，静置15min，即得液态地膜。
33.实施例2
34.s1、制备酶解褐煤：将700g原褐煤经粉碎机粉碎，过80目筛后，与300g酶解溶液放在反应釜中，通入氧气进行酶解，在50℃和0.2mpa下，混合10天后，酶解完成，取出烘干，并将其粉碎，得到酶解褐煤；
35.s2、制备瓜尔胶乳状液：称取磷酸氢二钾20g和磷酸二氢钾30g，加入300ml去离子水，升温至50℃，打开搅拌，缓慢加入50g瓜尔胶粉末，以1000rpm转速搅拌30min，再缓慢加入糖蜜干粉30g，以1000rpm转速继续搅拌60min，形成均一的瓜尔胶乳状液。
36.s3、制备液态地膜：向容器中加入90g去离子水，在50℃下开动搅拌，按顺序依次加入酶解褐煤7g、瓜尔胶乳状液6g、聚乳酸4g、甘油3g，以1000rpm转速搅拌20min，最后加入聚乙烯醇2.5g，以1000rpm转速继续搅拌10min，静置15min，即得液态地膜。
37.实施例3
38.s1、制备酶解褐煤：将700g原褐煤经粉碎机粉碎，过80目筛后，与300g酶解溶液放在反应釜中，通入氧气进行酶解，在50℃和0.3mpa下，混合14天后，酶解完成，取出再次烘干，并将其粉碎，即得酶解褐煤。
39.s2、制备瓜尔胶乳状液：称取磷酸氢二钾20g和磷酸二氢钾30g，加入300ml去离子水，升温至60℃，打开搅拌，缓慢加入50g瓜尔胶粉末，以1000rpm转速搅拌30min，再缓慢加入糖蜜干粉40g，以1000rpm转速继续搅拌60min，形成均一的瓜尔胶乳状液。
40.s3、制备液态地膜：向容器中加入90g去离子水，在50℃下开动搅拌，按顺序依次加入酶解褐煤10g、瓜尔胶乳状液8g、聚乳酸5g、甘油3.5g，以1000rpm转速搅拌20min，最后加入聚乙烯醇2.5g，以1000rpm转速继续搅拌10min，静置15min，即得液态地膜。
41.实施例4
42.s1、制备酶解褐煤：将700g原褐煤经粉碎机粉碎，过80目筛后，与300g酶解溶液放
在反应釜中，通入氧气进行酶解，在45℃和0.3mpa下，混合14天后，酶解完成，取出再次烘干，并将其粉碎，即得酶解褐煤。
43.s2、制备瓜尔胶乳状液：称取磷酸氢二钾20g和磷酸二氢钾30g，加入300ml去离子水，升温至60℃，打开搅拌，缓慢加入50g瓜尔胶粉末，以1000rpm转速搅拌30min，再缓慢加入糖蜜干粉50g，以1000rpm转速继续搅拌60min，形成均一的瓜尔胶乳状液。
44.s3、制备液态地膜：向容器中加入85g去离子水，在50℃下开动搅拌，按顺序依次加入酶解褐煤5g、瓜尔胶乳状液8g、聚乳酸5g、甘油3.5g，以1000rpm转速搅拌20min，最后加入聚乙烯醇2.5g，以1000rpm转速继续搅拌10min，静置15min，即得液态地膜。
45.实施例5
46.s1、制备酶解褐煤：将700g原褐煤经粉碎机粉碎，过80目筛后，与300g酶解溶液放在反应釜中，通入氧气进行酶解，在40℃和0.3mpa下，混合10天后，酶解完成，取出再次烘干，并将其粉碎，即得酶解褐煤。
47.s2、制备瓜尔胶乳状液：称取磷酸氢二钾20g和磷酸二氢钾30g，加入300ml去离子水，升温至50℃，打开搅拌，缓慢加入50g瓜尔胶粉末，以1000rpm转速搅拌30min，再缓慢加入糖蜜干粉50g，以1000rpm转速继续搅拌60min，形成均一的瓜尔胶乳状液。
48.s3、制备液态地膜：向容器中加入90g去离子水，在40℃下开动搅拌，按顺序依次加入酶解褐煤10g、瓜尔胶乳状液6g、聚乳酸5g、甘油3.5g，以1000rpm转速搅拌20min，最后加入聚乙烯醇2.5g，以1000rpm转速继续搅拌10min，静置15min，即得液态地膜。
49.对比例1
50.与实施例1的区别仅在于s3中不添加甘油。
51.对比例2
52.与实施例1的区别仅在于s2中不添加糖蜜干粉。
53.对比例3
54.市场上购买的pe塑料地膜。
55.抗张强度测试：称取20g实施例1～5及对比例1提供的液态地膜，将其倒入直径为10cm表面皿中，扩散均匀，制备成膜，然后将薄膜剪成2cm宽的长条，参照gb/t 1040.3-2006《塑料拉伸性能的测定第3部分：薄膜和薄片的试验条件》测其抗张强度。测试结果记录在表1中：
56.表1液态地膜的抗张强度
[0057] 实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5对比例1对比例3抗张强度(n
·
cm-2
)22.1523.5624.8927.2524.1310.1821.69
[0058]
由表1可以看出，本发明实施例1～5提供的液态地膜抗张强度达到了22.15n
·
cm-2
以上，具有优异的力学性能；对比例1中不添加甘油，提供的液态地膜的抗张强度仅为10.18n
·
cm-2
，地膜的力学性能远低于实施例，主要是由于甘油分子中的羟基，会结合水分子，从而提高液态地膜的抗张强度；对比例3使用市场上购买的pe塑料地膜，抗张强度低于实施例，因此，本发明提供的液态地膜弥补了普通塑料地膜力学性能上的缺陷。
[0059]
为了更好说明一种含酶解褐煤制备的可降解液态地膜在实际作物上应用的效果，将实施例1、对比例2～3提供的液态地膜用于盆栽玉米，将无地膜的盆栽玉米作为对照组，并将其放在同一实验室环境下作对比试验，经过15天，测量了玉米的株高和叶宽。测试数据
记录在表2中：
[0060]
表2玉米株高和叶宽
[0061] 实施例1对比例2对比例3对照组平均株高(cm)26.825.421.518.4平均叶宽(cm)0.870.860.810.77
[0062]
由表2可以看出，本发明实施例1提供的液态地膜用于盆栽玉米，玉米的平均株高为26.8cm、平均叶宽为0.87cm，对比例2中不添加糖蜜干粉，提供的液态地膜用于盆栽玉米时，玉米的平均株高为25.4cm，平均叶宽为0.86cm，株高和叶宽均低于实施例1，主要是由于实施例1中糖蜜干粉具有抗酸碱、抗氧化的能力，在形成液态地膜后，可以很好的适应各种土壤，同时糖蜜干粉的二价阳离子有很强的螯合能力，与微量元素螯合成可溶性有机矿物元素利于植物的吸收，使作物生长更好。
[0063]
对比例3使用市场上购买的pe塑料地膜盆栽玉米，玉米的平均株高和平均叶宽也低于实施例1，是由于本发明提供的液态地膜用前是液体状态，使用时均匀喷洒在土壤表面，把土壤颗粒连接在一起，形成一层特殊的“土膜”结构，还具有保持土壤温度、土壤湿度等功能，对土壤起到增加肥效的作用。
[0064]
对照组没有使用地膜，玉米的平均株高仅为18.4cm，平均叶宽仅为0.77cm，远低于本发明实施例1，一方面是由于本发明利用瓜尔胶的增粘性，喷施在土表上，可以达到迅速增稠的功效，可渗入土壤缝隙，与土壤粘土矿物结合，随着水分蒸发，在土壤大气界面间形成固态凝聚膜，对农作物的生长发育具有很好的促进作用；另一方面是由于本发明利用微生物溶解法来提取腐殖酸，反应条件温和，能够清洁转化，更重要的是提取出的腐殖酸在液态地膜中为中性，可以更好的与瓜尔胶乳状液均一的混合在一起，使其生物活性更高，抗病、抗线虫、抗逆性作用更强，因此使用实施例1提供的液态地膜盆栽玉米，玉米的株高和叶宽远高于对照组。
[0065]
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。