本發(fā)明涉及一種玉米田可降解功能地膜的制備方法，屬于農(nóng)用地膜技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
地膜即地面覆蓋薄膜，覆蓋于地面，可以提高土壤溫度，保持土壤水分，提高肥效，維持土壤結(jié)構(gòu)，防止害蟲(chóng)侵襲作物和某些微生物引起的病害等，促進(jìn)植物生長(zhǎng)的功能。自1979年對(duì)地膜進(jìn)行小面積試驗(yàn)開(kāi)始，現(xiàn)今已有30多年歷史了。目前，地膜已在全國(guó)31個(gè)省市自治區(qū)普及和應(yīng)用，用于糧、棉、油、菜、瓜果、煙、糖、藥、麻、茶、林等40多種農(nóng)作物上，深受廣大農(nóng)民的歡迎。
淀粉基地膜具有原料來(lái)源廣泛、可降解、不污染環(huán)境、防蟲(chóng)抗病等優(yōu)點(diǎn)，受到越來(lái)越多的關(guān)注。英國(guó)、美國(guó)、加拿大、荷蘭在淀粉基可降解地膜的研究方面占有優(yōu)勢(shì)，國(guó)內(nèi)有關(guān)淀粉基可降解地膜的研發(fā)報(bào)道也不少，但由于淀粉的相容性低、加工困難、產(chǎn)品的力學(xué)性能和耐水性能差等問(wèn)題，淀粉添加量受到限制，降解 性能不可靠，實(shí)際推廣和應(yīng)用效果并不顯著。
目前，我國(guó)地膜覆蓋面積已達(dá)1333萬(wàn)hm2以上，并以平均每年66．67萬(wàn)hm2左右的速度增長(zhǎng)，每年地膜的實(shí)際消費(fèi)量約45萬(wàn)噸，居世界首位。大量的殘膜存在使得土壤水分養(yǎng)分向下運(yùn)輸受到阻礙，土壤間隙和通透性降低，不利于土壤空氣循環(huán)和澆灌，土地質(zhì)量下降，從而造成作物營(yíng)養(yǎng)不良，產(chǎn)量下降。當(dāng)土壤地膜殘留量達(dá) 60 kg /hm2時(shí)，就會(huì)給農(nóng)作物造成減產(chǎn)，地膜中的重金屬會(huì)在玉米的生長(zhǎng)期內(nèi)被吸收，最終聚集在玉米的根、莖、葉上，并且還有玉米生產(chǎn)中前期缺水保苗，后期秋旱等問(wèn)題，最終影響玉米的產(chǎn)量。因此，研制可降解薄膜，對(duì)于降低白色污染、改善土壤質(zhì)量、保證玉米產(chǎn)量具有重要意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題：針對(duì)玉米田地膜殘留造成土地質(zhì)量下降，以及玉米生產(chǎn)中前期缺水保苗，后期秋旱，造成玉米減產(chǎn)的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種玉米田可降解功能地膜的制備方法，本發(fā)明以玉米秸稈為原料，經(jīng)蒸汽爆破，溶解除雜后制得玉米秸稈纖維，再通過(guò)環(huán)氧氯丙烷破壞淀粉分子內(nèi)和分子間的氫鍵，通過(guò)環(huán)氧氯丙烷接枝交聯(lián)，增強(qiáng)淀粉的可塑性和柔韌性，降低脆性，使淀粉易于加工成型，制得改性淀粉，最后將玉米秸稈纖維，改性淀粉，殼聚糖，納米二氧化硅，聚乙烯醇等混合交聯(lián)，刮制成膜，再配置氮磷鉀肥，與殺蟲(chóng)劑，除草劑的混合液，并噴涂在薄膜上，并經(jīng)熱壓機(jī)封塑，制得玉米田可降解功能地膜。本發(fā)明制備的玉米田可降解功能地膜易降解，能通過(guò)吸收空氣中的水分并儲(chǔ)存在封塑成型的格包中，在高溫時(shí)段又蒸騰成水汽并溶解部分肥料，進(jìn)入土壤，并在降解過(guò)程中將肥料緩釋入土壤，改善土壤質(zhì)量，提高玉米產(chǎn)量。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
（1）稱(chēng)取3~5kg玉米秸稈，自然風(fēng)干后加入粉碎機(jī)中粉碎，過(guò)100目篩，將過(guò)篩后的玉米秸稈粉末裝入蒸汽爆破罐中，加熱至110~120℃，并向蒸汽爆破罐中通入水蒸汽至罐內(nèi)壓力為1.6~1.9MPa，保持壓力5~8min后，打開(kāi)蒸汽爆破罐閥門(mén)泄壓，泄壓至常壓，隨后浸泡在70~80℃去離子水中10~15min，過(guò)濾并收集濾渣，得蒸汽爆破處理玉米秸稈粉末；
（2）將上述蒸汽爆破處理玉米秸稈粉末，浸泡在500~600mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%雙氧水中，在70~80℃恒溫水浴下反應(yīng)1~2h，得混合液，再用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)混合液pH為11.0~12.0，并在80~85℃恒溫水浴下反應(yīng)2~3h，隨后真空抽濾，再用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%乙醇溶液洗滌濾餅至洗滌液呈中性，將濾餅轉(zhuǎn)入105~110℃干燥箱中干燥至恒重，得玉米秸稈纖維，備用；
（3）稱(chēng)取320~350g淀粉，加入200~300mL去離子水中，在30~35℃恒溫水浴下，以300~400r/min攪拌糊化20~30min，再加入 25~30mL環(huán)氧氯丙烷，繼續(xù)升溫至35~40℃，并持續(xù)攪拌反應(yīng)5~6h，隨后轉(zhuǎn)入干燥箱中，在70~80℃下干燥3~5h，得改性淀粉；
（4）稱(chēng)取80~100g殼聚糖，加入600~800mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%醋酸溶液中，并以300~400r/min攪拌15~20min，再加入20~30g納米二氧化硅，300~320g上述改性淀粉，30~50g步驟（2）制備的玉米秸稈纖維，100~150mL聚乙烯醇，在80~85℃恒溫水浴中，繼續(xù)攪拌加熱2~3h，冷卻至室溫，得涂膜液，用刮刀將涂膜液在光滑的玻璃板上刮制一層0.1~0.5mm薄膜，隨后置于干燥箱中，在60~65℃下，干燥20~24h，得可降解薄膜；
（5）稱(chēng)取20~25kg尿素，10~12kg五氧化二磷，5~8kg硫酸鉀，50~80g氯氰菊酯，10~30g百草枯加入15~20L去離子水中，以300~400r/min攪拌20~30min，再裝入噴霧器中，并均勻噴灑在667m2上述可降解薄膜上，隨后轉(zhuǎn)入干燥箱中，在60~65℃下，干燥10~12h，得預(yù)處理可降解薄膜；
（6）將上述預(yù)處理可降解薄膜剪裁成50cm×100cm長(zhǎng)方形薄膜，取2張薄膜，將預(yù)處理面疊加后裝入熱壓機(jī)中，在120~140℃下，用5cm×5cm格柵熱壓8~10min，取出，得玉米田可降解功能地膜。
本發(fā)明的應(yīng)用方法是：將本發(fā)明制備的玉米田可降解功能地膜覆蓋在已播種的玉米田上，18~22天后，膜內(nèi)相對(duì)濕度為92~96%，5~6個(gè)月后，地膜降解率為80~85%，玉米產(chǎn)量提高30~40%。
本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：
（1）本發(fā)明制備的玉米田可降解功能地膜保水能力好，保溫保濕效果明顯，降解效果好；
（2）本發(fā)明制備的玉米田可降解功能地膜可有效改善土壤質(zhì)量，降低玉米苗期蟲(chóng)害，提高玉米產(chǎn)量。
具體實(shí)施方式
稱(chēng)取3~5kg玉米秸稈，自然風(fēng)干后加入粉碎機(jī)中粉碎，過(guò)100目篩，將過(guò)篩后的玉米秸稈粉末裝入蒸汽爆破罐中，加熱至110~120℃，并向蒸汽爆破罐中通入水蒸汽至罐內(nèi)壓力為1.6~1.9MPa，保持壓力5~8min后，打開(kāi)蒸汽爆破罐閥門(mén)泄壓，泄壓至常壓，隨后浸泡在70~80℃去離子水中10~15min，過(guò)濾并收集濾渣，得蒸汽爆破處理玉米秸稈粉末；將上述蒸汽爆破處理玉米秸稈粉末，浸泡在500~600mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%雙氧水中，在70~80℃恒溫水浴下反應(yīng)1~2h，得混合液，再用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)混合液pH為11.0~12.0，并在80~85℃恒溫水浴下反應(yīng)2~3h，隨后真空抽濾，再用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%乙醇溶液洗滌濾餅至洗滌液呈中性，將濾餅轉(zhuǎn)入105~110℃干燥箱中干燥至恒重，得玉米秸稈纖維；稱(chēng)取320~350g淀粉，加入200~300mL去離子水中，在30~35℃恒溫水浴下，以300~400r/min攪拌糊化20~30min，再加入 25~30mL環(huán)氧氯丙烷，繼續(xù)升溫至35~40℃，并持續(xù)攪拌反應(yīng)5~6h，隨后轉(zhuǎn)入干燥箱中，在70~80℃下干燥3~5h，得改性淀粉；稱(chēng)取80~100g殼聚糖，加入600~800mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%醋酸溶液中，并以300~400r/min攪拌15~20min，再加入20~30g納米二氧化硅，300~320g上述改性淀粉，30~50g上述玉米秸稈纖維，100~150mL聚乙烯醇，在80~85℃恒溫水浴中，繼續(xù)攪拌加熱2~3h，冷卻至室溫，得涂膜液，用刮刀將涂膜液在光滑的玻璃板上刮制一層0.1~0.5mm薄膜，隨后置于干燥箱中，在60~65℃下，干燥20~24h，得可降解薄膜；稱(chēng)取20~25kg尿素，10~12kg五氧化二磷，5~8kg硫酸鉀，50~80g氯氰菊酯，10~30g百草枯加入15~20L去離子水中，以300~400r/min攪拌20~30min，再裝入噴霧器中，并均勻噴灑在667m2上述可降解薄膜上，隨后轉(zhuǎn)入干燥箱中，在60~65℃下，干燥10~12h，得預(yù)處理可降解薄膜；將上述預(yù)處理可降解薄膜剪裁成50cm×100cm長(zhǎng)方形薄膜，取2張薄膜，將預(yù)處理面疊加后裝入熱壓機(jī)中，在120~140℃下，用5cm×5cm格柵熱壓8~10min，取出，得玉米田可降解功能地膜。
實(shí)例1
稱(chēng)取3kg玉米秸稈，自然風(fēng)干后加入粉碎機(jī)中粉碎，過(guò)100目篩，將過(guò)篩后的玉米秸稈粉末裝入蒸汽爆破罐中，加熱至110℃，并向蒸汽爆破罐中通入水蒸汽至罐內(nèi)壓力為1.6MPa，保持壓力5min后，打開(kāi)蒸汽爆破罐閥門(mén)泄壓，泄壓至常壓，隨后浸泡在70℃去離子水中10min，過(guò)濾并收集濾渣，得蒸汽爆破處理玉米秸稈粉末；將上述蒸汽爆破處理玉米秸稈粉末，浸泡在500mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%雙氧水中，在70℃恒溫水浴下反應(yīng)1h，得混合液，再用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)混合液pH為11.0，并在80℃恒溫水浴下反應(yīng)2h，隨后真空抽濾，再用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%乙醇溶液洗滌濾餅至洗滌液呈中性，將濾餅轉(zhuǎn)入105℃干燥箱中干燥至恒重，得玉米秸稈纖維；稱(chēng)取320g淀粉，加入200mL去離子水中，在30℃恒溫水浴下，以300r/min攪拌糊化20min，再加入 25mL環(huán)氧氯丙烷，繼續(xù)升溫至35℃，并持續(xù)攪拌反應(yīng)5h，隨后轉(zhuǎn)入干燥箱中，在70℃下干燥3h，得改性淀粉；稱(chēng)取80g殼聚糖，加入600mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%醋酸溶液中，并以300r/min攪拌15min，再加入20g納米二氧化硅，300g上述改性淀粉，30g上述玉米秸稈纖維，100mL聚乙烯醇，在80℃恒溫水浴中，繼續(xù)攪拌加熱2h，冷卻至室溫，得涂膜液，用刮刀將涂膜液在光滑的玻璃板上刮制一層0.1mm薄膜，隨后置于干燥箱中，在60℃下，干燥20h，得可降解薄膜；稱(chēng)取20kg尿素，10kg五氧化二磷，5kg硫酸鉀，50g氯氰菊酯，10g百草枯加入15L去離子水中，以300r/min攪拌20min，再裝入噴霧器中，并均勻噴灑在667m2上述可降解薄膜上，隨后轉(zhuǎn)入干燥箱中，在60℃下，干燥10h，得預(yù)處理可降解薄膜；將上述預(yù)處理可降解薄膜剪裁成50cm×100cm長(zhǎng)方形薄膜，取2張薄膜，將預(yù)處理面疊加后裝入熱壓機(jī)中，在120℃下，用5cm×5cm格柵熱壓8min，取出，得玉米田可降解功能地膜。
本發(fā)明的應(yīng)用方法是：將本發(fā)明制備的玉米田可降解功能地膜覆蓋在已播種的玉米田上，18天后，膜內(nèi)相對(duì)濕度為92%，5個(gè)月后，地膜降解率為80%，玉米產(chǎn)量提高30%。
實(shí)例2
稱(chēng)取4kg玉米秸稈，自然風(fēng)干后加入粉碎機(jī)中粉碎，過(guò)100目篩，將過(guò)篩后的玉米秸稈粉末裝入蒸汽爆破罐中，加熱至112℃，并向蒸汽爆破罐中通入水蒸汽至罐內(nèi)壓力為1.7MPa，保持壓力6min后，打開(kāi)蒸汽爆破罐閥門(mén)泄壓，泄壓至常壓，隨后浸泡在75℃去離子水中11min，過(guò)濾并收集濾渣，得蒸汽爆破處理玉米秸稈粉末；將上述蒸汽爆破處理玉米秸稈粉末，浸泡在550mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%雙氧水中，在75℃恒溫水浴下反應(yīng)1.5h，得混合液，再用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)混合液pH為11.5，并在82℃恒溫水浴下反應(yīng)2.5h，隨后真空抽濾，再用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%乙醇溶液洗滌濾餅至洗滌液呈中性，將濾餅轉(zhuǎn)入108℃干燥箱中干燥至恒重，得玉米秸稈纖維；稱(chēng)取330g淀粉，加入250mL去離子水中，在32℃恒溫水浴下，以360r/min攪拌糊化25min，再加入 28mL環(huán)氧氯丙烷，繼續(xù)升溫至36℃，并持續(xù)攪拌反應(yīng)5.5h，隨后轉(zhuǎn)入干燥箱中，在75℃下干燥4h，得改性淀粉；稱(chēng)取90g殼聚糖，加入700mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%醋酸溶液中，并以350r/min攪拌18min，再加入25g納米二氧化硅，310g上述改性淀粉，40g上述玉米秸稈纖維，120mL聚乙烯醇，在82℃恒溫水浴中，繼續(xù)攪拌加熱2.5h，冷卻至室溫，得涂膜液，用刮刀將涂膜液在光滑的玻璃板上刮制一層0.4mm薄膜，隨后置于干燥箱中，在62℃下，干燥22h，得可降解薄膜；稱(chēng)取22kg尿素，11kg五氧化二磷，7kg硫酸鉀，60g氯氰菊酯，20g百草枯加入18L去離子水中，以350r/min攪拌25min，再裝入噴霧器中，并均勻噴灑在667m2上述可降解薄膜上，隨后轉(zhuǎn)入干燥箱中，在62℃下，干燥11h，得預(yù)處理可降解薄膜；將上述預(yù)處理可降解薄膜剪裁成50cm×100cm長(zhǎng)方形薄膜，取2張薄膜，將預(yù)處理面疊加后裝入熱壓機(jī)中，在130℃下，用5cm×5cm格柵熱壓9min，取出，得玉米田可降解功能地膜。
本發(fā)明的應(yīng)用方法是：將本發(fā)明制備的玉米田可降解功能地膜覆蓋在已播種的玉米田上，20天后，膜內(nèi)相對(duì)濕度為93%，5.5個(gè)月后，地膜降解率為81%，玉米產(chǎn)量提高35%。
實(shí)例3
稱(chēng)取5kg玉米秸稈，自然風(fēng)干后加入粉碎機(jī)中粉碎，過(guò)100目篩，將過(guò)篩后的玉米秸稈粉末裝入蒸汽爆破罐中，加熱至120℃，并向蒸汽爆破罐中通入水蒸汽至罐內(nèi)壓力為1.9MPa，保持壓力8min后，打開(kāi)蒸汽爆破罐閥門(mén)泄壓，泄壓至常壓，隨后浸泡在80℃去離子水中15min，過(guò)濾并收集濾渣，得蒸汽爆破處理玉米秸稈粉末；將上述蒸汽爆破處理玉米秸稈粉末，浸泡在600mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%雙氧水中，在80℃恒溫水浴下反應(yīng)2h，得混合液，再用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)混合液pH為12.0，并在85℃恒溫水浴下反應(yīng)3h，隨后真空抽濾，再用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%乙醇溶液洗滌濾餅至洗滌液呈中性，將濾餅轉(zhuǎn)入110℃干燥箱中干燥至恒重，得玉米秸稈纖維；稱(chēng)取350g淀粉，加入300mL去離子水中，在35℃恒溫水浴下，以300r/min攪拌糊化30min，再加入30mL環(huán)氧氯丙烷，繼續(xù)升溫至40℃，并持續(xù)攪拌反應(yīng)6h，隨后轉(zhuǎn)入干燥箱中，在80℃下干燥5h，得改性淀粉；稱(chēng)取100g殼聚糖，加入800mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%醋酸溶液中，并以400r/min攪拌20min，再加入30g納米二氧化硅，320g上述改性淀粉，50g上述玉米秸稈纖維，150mL聚乙烯醇，在85℃恒溫水浴中，繼續(xù)攪拌加熱3h，冷卻至室溫，得涂膜液，用刮刀將涂膜液在光滑的玻璃板上刮制一層0.5mm薄膜，隨后置于干燥箱中，在65℃下，干燥24h，得可降解薄膜；稱(chēng)取25kg尿素，12kg五氧化二磷，8kg硫酸鉀，80g氯氰菊酯，30g百草枯加入20L去離子水中，以400r/min攪拌30min，再裝入噴霧器中，并均勻噴灑在667m2上述可降解薄膜上，隨后轉(zhuǎn)入干燥箱中，在65℃下，干燥12h，得預(yù)處理可降解薄膜；將上述預(yù)處理可降解薄膜剪裁成50cm×100cm長(zhǎng)方形薄膜，取2張薄膜，將預(yù)處理面疊加后裝入熱壓機(jī)中，在140℃下，用5cm×5cm格柵熱壓10min，取出，得玉米田可降解功能地膜。
本發(fā)明的應(yīng)用方法是：將本發(fā)明制備的玉米田可降解功能地膜覆蓋在已播種的玉米田上，22天后，膜內(nèi)相對(duì)濕度為96%，6個(gè)月后，地膜降解率為85%，玉米產(chǎn)量提高40%。