一种液态地膜及其制备方法与流程

1.本发明涉及农业用地膜技术领域，尤其是涉及一种液态地膜及其制备方法。


背景技术：

2.地膜是农业生产的重要物质资料之一，具有增温保墒、抑制杂草等功能，使我国农作物产量大幅度提高，带动了我国农业生产方式的改变和农业生产力的快速发展。来自国家统计局的数据显示，2018年，我国农用薄膜使用量达246.5万吨，其中地膜使用量140.4万吨，覆盖面积2.66亿亩，在新疆、山东、内蒙古、甘肃、云南、河南、四川、河北、湖南等9省区，农膜覆盖面积均超过1000万亩，地膜覆盖已广泛应用到全国。但是，普通塑料地膜以聚乙烯等高分子化合物为原料，在自然条件下很难降解。随着地膜投入量和使用年限的不断增加，加之缺乏有效的治理措施，废旧地膜在农田土壤中逐年增多，污染持续加剧。大量地膜残留于土壤中，破坏土壤结构、导致耕地质量下降、作物减产以及农事操作受阻，且呈现逐渐加重的态势。
3.液态地膜覆盖技术在我国已有几十年的历史，其可降解性和多功能性使它日益受到人们的关注，但市场上现有的液态地膜产品仍存在许多缺陷。1.液态地膜成膜效果差，对土壤的保温、保水能力较为不足。2.液态地膜无法充分溶解，形成的未溶小颗粒容易堵塞喷头，且喷头难以清洗，费时又误工，给实际应用造成困难。3.抗冻能力差，低温易变性失效，无法使用，严重限制了产品的生产、储存和运输。4.部分液态地膜成分中含有强酸或强碱，施用后容易引起土壤酸碱度变化，不利于作物生长，而且容易造成二次污染。5.部分液态地膜制备方法繁琐复杂，费时费力，且配方复杂，成本较高，不利于实际生产应用。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种液态地膜及其制备方法，制备的地膜成膜时间短，膜维持时间长，具有较好的保温保墒功能和生物可降解性，制备方法简单，原料价格低廉，且对人体无害，对环境无污染，真正做到了环境友好型产品。
5.为实现上述目的，本发明提供了一种液态地膜，包括以下原料：以重量份数计，基质7-15份、助溶剂17.5-37.5份、成膜助剂0.125-0.655份、粘合剂0.081-0.099份、交联剂0.021-0.051份、可溶性淀粉0.0071-0.0091份、表面活性剂0.0070-0.0099份、丙三醇0.030-0.039份，其余为水。
6.优选的，所述基质为羧甲基纤维素钠。
7.优选的，所述助溶剂为95％的乙醇。
8.优选的，所述成膜助剂为聚乙烯醇。
9.优选的，所述粘合剂为粒径≤30nm的硅溶胶。
10.优选的，所述交联剂为聚丙烯酰胺。
11.优选的，所述表面活性剂为吐温-80。
12.优选的，一种液态地膜包括以下原料：以重量份数计，羧甲基纤维素钠10.5份、乙
醇26.25份、聚乙烯醇0.125份、硅溶胶0.096份、聚丙烯酰胺0.025份、可溶性淀粉0.0083份、吐温-80为0.0084份、丙三醇0.032份，其余为水。
13.一种液态地膜的制备方法，包括以下步骤：
14.s1、称取羧甲基纤维素钠于干燥容器中，加入乙醇搅拌10min，使之成絮状，作为基质浆料，在带有搅拌桨的反应釜中加入50％的水，水浴加热并不断搅拌，搅拌速度为200r/min，搅拌过程中少量多次的加入基质浆料，搅拌至糊状至少0.5h；
15.s2、在上述反应釜中，加入其余50％的水，在反应液中温度上升到40℃后，添加聚乙烯醇和硅溶胶，加热升温至60℃，搅拌2h，自然冷却至40℃以下；
16.s3、向上述混合体系中加入聚丙烯酰胺、可溶性淀粉、吐温-80和丙三醇，加热升温至80℃，先快速搅拌5min，搅拌速度为600r/min，之后调整搅拌速度到100r/min，搅拌25min，自然冷却至40℃后出料至密封罐中，得到可降解的液态地膜。
17.本发明提供的液态地膜采用羧甲基纤维素钠(cmc)作为主要基质，羧甲基纤维素钠是纤维素的羧甲基化衍生物，又名纤维素胶，具有透明度高，亲水性强，溶液稳定性好等特点，且具有一定的保水性能。本发明制作的液态地膜成膜时间短，膜维持时间长，具有较好的保温保墒功能和生物可降解性。本发明提供的液态地膜制备方法简单，原料价格低廉，且对人体无害，对环境无污染，真正做到了环境友好型产品。
18.本发明提供的液态地膜采用羧甲基纤维素钠(cmc)作为主要基质，cmc羧甲基纤维素钠是纤维素的羧甲基化衍生物，又名纤维素胶，通常是用天然纤维素与氢氧化钠及氯乙酸反应后制得的一种阴离子型高分子化合物。其结构式和天然纤维相似，在纤维素d-葡萄糖酐环节上的羟基(-oh)上的氢原子被羧甲基(-ch2coona)所取代，由于亲水基团羧甲基的存在使得cmc非常容易与水结合，在氢键与范德华力的作用下高分子聚合物相互交错形成网状结构，从而可以与大量的水结合形成水凝胶。cmc在制备成液态地膜喷施于土壤中后，可以结合土壤中的水分，将水分固定在自身形成的聚合物薄膜中，阻碍其蒸发而失水，随着cmc被微生物降解水分又会重新释放到土壤中。本发明制作的液态地膜成膜时间短，膜维持时间长，具有较好的保温保墒功能和生物可降解性。制备方法简单，原料价格低廉，且对人体无害，对环境无污染，真正做到了环境友好型产品。羧甲基纤维素钠(cmc)的结构式如下：
[0019][0020]
因此，本发明采用上述一种液态地膜及其制备方法，制备的地膜成膜时间短，膜维持时间长，具有较好的保温保墒功能和生物可降解性，制备方法简单，原料价格低廉，且对人体无害，对环境无污染，真正做到了环境友好型产品。
[0021]
下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
具体实施方式
[0022]
本发明提供了一种液态地膜，包括以下原料：以重量份数计，基质7-15份、助溶剂17.5-37.5份、成膜助剂0.125-0.655份、粘合剂0.081-0.099份、交联剂0.021-0.051份、可
溶性淀粉0.0071-0.0091份、表面活性剂0.0070-0.0099份、丙三醇0.030-0.039份，其余为水。
[0023]
所述基质为羧甲基纤维素钠。所述助溶剂为95％的乙醇。所述成膜助剂为聚乙烯醇。所述粘合剂为粒径≤30nm的硅溶胶。所述交联剂为聚丙烯酰胺。所述表面活性剂为吐温-80。
[0024]
上述液态地膜的制备方法，包括以下步骤：
[0025]
s1、称取羧甲基纤维素钠于干燥容器中，加入乙醇搅拌10min，使之成絮状，作为基质浆料，在带有搅拌桨的反应釜中加入50％的水，水浴加热并不断搅拌，搅拌速度为200r/min，搅拌过程中少量多次的加入基质浆料，搅拌至糊状至少0.5h；
[0026]
s2、在上述反应釜中，加入其余50％的水，在反应液中温度上升到40℃后，添加聚乙烯醇和硅溶胶，加热升温至60℃，搅拌2h，自然冷却至40℃以下；
[0027]
s3、向上述混合体系中加入聚丙烯酰胺、可溶性淀粉、吐温-80和丙三醇，加热升温至80℃，先快速搅拌5min，搅拌速度为600r/min，之后调整搅拌速度到100r/min，搅拌25min，自然冷却至40℃后出料至密封罐中，得到可降解的液态地膜。
[0028]
以下通过实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
[0029]
实施例1
[0030]
一种液态地膜，包括以下原料：以重量份数计，羧甲基纤维素钠10.5份，乙醇26.2份，聚乙烯醇0.125份，硅溶胶0.096份，聚丙烯酰胺0.025份，可溶性淀粉0.0083份，吐温-80 0.0084份，丙三醇0.032份，水600份。
[0031]
制备方法为：
[0032]
(1)称取羧甲基纤维素钠于干燥容器中，加入乙醇搅拌10min使之成絮状，作为基质浆料。在带有搅拌桨的反应釜中加入300份的水，水浴加热并不断搅拌，搅拌速度为200r/min,搅拌过程中少量多次的加入基质浆料，搅拌至糊状至少0.5h；
[0033]
(2)在上述反应釜中，加入其余300份水，在反应液中温度上升为40℃后，添加聚乙烯醇和硅溶胶，加热升温至60℃，搅拌2h，自然冷却至40℃以下；
[0034]
(3)向上述混合体系中加入聚丙烯酰胺、可溶性淀粉、吐温-80和丙三醇，加热升温至80℃，先快速搅拌5min，搅拌速度为600r/min,之后调整搅拌速度到100r/min，搅拌25min，自然冷却至40℃后可以出料至密封罐中，得到可降解的液态地膜。
[0035]
实施例2
[0036]
一种液态地膜，包括以下原料：以重量份数计，羧甲基纤维素钠7份，乙醇17.5份，聚乙烯醇0.125份，硅溶胶0.096份，聚丙烯酰胺0.025份，可溶性淀粉0.0083份，吐温-80 0.0084份，丙三醇0.032份，水600份。
[0037]
制备方法同实施例1。
[0038]
实施例3：
[0039]
一种液态地膜，包括以下原料：以重量份数计，羧甲基纤维素钠15份，乙醇37.5份，聚乙烯醇0.125份，硅溶胶0.096份，聚丙烯酰胺0.025份，可溶性淀粉0.0083份，吐温-80 0.0084份，丙三醇0.032份，水600份。
[0040]
制备方法同实施例1。
[0041]
以辽宁某公司生产的液态地膜作为比较例，此公司生产的液态地膜主要成分为聚
乙烯醇和木钙，对本发明制备的液态地膜进行性能检测，试验方法及结果如下：
[0042]
减少水分蒸发试验。在相同材质相同体积的圆柱形容器中，加入经充分干燥并磨碎混匀的等量农田土壤，加水使土壤湿度保持在田间持水量75％左右，分别喷施本发明中实施例及比较例中的液态地膜，空白对照喷施等量的水，每个处理重复3次。采用定期称重法，每天定时称重，计算不同阶段土壤水分的累积蒸发量，如表1。
[0043]
表1
[0044][0045]
在大豆种植田中进行喷施地膜处理，本发明中实施例1及比较例中的液态地膜，空白对照喷施等量的水。使用温湿度检测仪定期监测土壤温湿度，每个处理5个重复，如表2。
[0046]
表2
[0047][0048][0049]
因此，本发明采用上述一种液态地膜及其制备方法，制备的地膜成膜时间短，膜维持时间长，具有较好的保温保墒功能和生物可降解性，制备方法简单，原料价格低廉，且对人体无害，对环境无污染，真正做到了环境友好型产品。
[0050]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。