本發(fā)明涉及一種棉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)，防止害蟲侵襲作物和某些微生物引起的病害等，促進(jìn)植物生長的功能。自1979年對地膜進(jìn)行小面積試驗開始，現(xiàn)今已有30多年歷史了。目前，地膜已在全國31個省市自治區(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。
目前，我國地膜覆蓋面積已達(dá)1333萬hm2以上，并以平均每年66．67萬hm2左右的速度增長，每年地膜的實際消費量約45萬噸，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，從而造成作物營養(yǎng)不良，產(chǎn)量下降。當(dāng)土壤地膜殘留量達(dá) 60 kg /hm2時，就會給農(nóng)作物造成減產(chǎn)，地膜中的重金屬會在棉花的生長期內(nèi)被吸收，最終聚集在棉花的根、莖、葉上，最終影響棉花的產(chǎn)量。因此，研制可降解薄膜，對于降低白色污染、改善土壤質(zhì)量、保證棉花產(chǎn)量具有重要意義。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題：針對棉田地膜殘留使得土壤水分養(yǎng)分向下運輸受到阻礙，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，從而造成作物營養(yǎng)不良，產(chǎn)量下降的問題，本發(fā)明提供了一種棉田可降解功能地膜的制備方法，本發(fā)明以棉花秸稈為原料，經(jīng)蒸汽爆破，溶解除雜后制得棉花秸稈纖維，再通過環(huán)氧氯丙烷破壞淀粉分子內(nèi)和分子間的氫鍵，通過環(huán)氧氯丙烷接枝交聯(lián)，增強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，最后將棉花秸稈纖維，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，與殺蟲劑，除草劑的混合液，并噴涂在薄膜上，并經(jīng)熱壓機封塑，制得棉田可降解功能地膜。本發(fā)明制備的棉田可降解功能地膜易降解，能通過吸收空氣中的水分并儲存在封塑成型的格包中，在高溫時段又蒸騰成水汽并溶解部分肥料，進(jìn)入土壤，并在降解過程中將肥料緩釋入土壤，改善土壤質(zhì)量，提高棉花產(chǎn)量。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
（1）稱取3~5kg棉花秸稈，自然風(fēng)干后加入粉碎機中粉碎，過100目篩，將過篩后的棉花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，打開蒸汽爆破罐閥門泄壓，泄壓至常壓，隨后浸泡在70~80℃去離子水中10~15min，過濾并收集濾渣，得蒸汽爆破處理棉花秸稈粉末；
（2）將上述蒸汽爆破處理棉花秸稈粉末，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，得棉花秸稈纖維，備用；
（3）稱取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）制備的棉花秸稈纖維，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）稱取15~18kg尿素，8~9kg五氧化二磷，2.2~2.5kg氧化鉀，50~100g氯氰菊酯，10~50g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長方形薄膜，取2張薄膜，將預(yù)處理面疊加后裝入熱壓機中，在120~140℃下，用5cm×5cm格柵熱壓8~10min，取出，得棉田可降解功能地膜。
本發(fā)明的應(yīng)用方法是：將本發(fā)明制備的棉田可降解功能地膜覆蓋在已播種的棉田上，20~25天后，膜內(nèi)相對濕度為92~95%，5~6個月后，地膜降解率為80~85%，棉花產(chǎn)量提高30~40%。
本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：
（1）本發(fā)明制備的棉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)明制備的棉田可降解功能地膜可有效改善土壤質(zhì)量，降低棉花苗期蟲害，提高棉花產(chǎn)量。
具體實施方式
稱取3~5kg棉花秸稈，自然風(fēng)干后加入粉碎機中粉碎，過100目篩，將過篩后的棉花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，打開蒸汽爆破罐閥門泄壓，泄壓至常壓，隨后浸泡在70~80℃去離子水中10~15min，過濾并收集濾渣，得蒸汽爆破處理棉花秸稈粉末；將上述蒸汽爆破處理棉花秸稈粉末，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，得棉花秸稈纖維，備用；稱取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上述棉花秸稈纖維，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；稱取15~18kg尿素，8~9kg五氧化二磷，2.2~2.5kg氧化鉀，50~100g氯氰菊酯，10~50g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長方形薄膜，取2張薄膜，將預(yù)處理面疊加后裝入熱壓機中，在120~140℃下，用5cm×5cm格柵熱壓8~10min，取出，得棉田可降解功能地膜。
實例1
稱取3kg棉花秸稈，自然風(fēng)干后加入粉碎機中粉碎，過100目篩，將過篩后的棉花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，打開蒸汽爆破罐閥門泄壓，泄壓至常壓，隨后浸泡在70℃去離子水中10min，過濾并收集濾渣，得蒸汽爆破處理棉花秸稈粉末；將上述蒸汽爆破處理棉花秸稈粉末，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，得棉花秸稈纖維，備用；稱取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上述棉花秸稈纖維，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；稱取15kg尿素，8kg五氧化二磷，2.2kg氧化鉀，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長方形薄膜，取2張薄膜，將預(yù)處理面疊加后裝入熱壓機中，在120℃下，用5cm×5cm格柵熱壓8min，取出，得棉田可降解功能地膜。
本發(fā)明的應(yīng)用方法是：將本發(fā)明制備的棉田可降解功能地膜覆蓋在已播種的棉田上，20天后，膜內(nèi)相對濕度為92%，5個月后，地膜降解率為80~85%，棉花產(chǎn)量提高30%。
實例2
稱取4kg棉花秸稈，自然風(fēng)干后加入粉碎機中粉碎，過100目篩，將過篩后的棉花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，打開蒸汽爆破罐閥門泄壓，泄壓至常壓，隨后浸泡在74℃去離子水中12min，過濾并收集濾渣，得蒸汽爆破處理棉花秸稈粉末；將上述蒸汽爆破處理棉花秸稈粉末，浸泡在560mL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106℃干燥箱中干燥至恒重，得棉花秸稈纖維，備用；稱取326g淀粉，加入240mL去離子水中，在32℃恒溫水浴下，以350r/min攪拌糊化24min，再加入 27mL環(huán)氧氯丙烷，繼續(xù)升溫至38℃，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上述棉花秸稈纖維，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0.3mm薄膜，隨后置于干燥箱中，在62℃下，干燥22h，得可降解薄膜；稱取16kg尿素，8.5kg五氧化二磷，2.3kg氧化鉀，70g氯氰菊酯，40g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61℃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長方形薄膜，取2張薄膜，將預(yù)處理面疊加后裝入熱壓機中，在130℃下，用5cm×5cm格柵熱壓9min，取出，得棉田可降解功能地膜。
本發(fā)明的應(yīng)用方法是：將本發(fā)明制備的棉田可降解功能地膜覆蓋在已播種的棉田上，22天后，膜內(nèi)相對濕度為93%，5.5個月后，地膜降解率為82%，棉花產(chǎn)量提高32%。
實例3
稱取5kg棉花秸稈，自然風(fēng)干后加入粉碎機中粉碎，過100目篩，將過篩后的棉花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，打開蒸汽爆破罐閥門泄壓，泄壓至常壓，隨后浸泡在80℃去離子水中15min，過濾并收集濾渣，得蒸汽爆破處理棉花秸稈粉末；將上述蒸汽爆破處理棉花秸稈粉末，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，得棉花秸稈纖維，備用；稱取350g淀粉，加入300mL去離子水中，在35℃恒溫水浴下，以400r/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上述棉花秸稈纖維，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；稱取18kg尿素，9kg五氧化二磷，2.5kg氧化鉀，100g氯氰菊酯，50g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長方形薄膜，取2張薄膜，將預(yù)處理面疊加后裝入熱壓機中，在140℃下，用5cm×5cm格柵熱壓10min，取出，得棉田可降解功能地膜。
本發(fā)明的應(yīng)用方法是：將本發(fā)明制備的棉田可降解功能地膜覆蓋在已播種的棉田上，25天后，膜內(nèi)相對濕度為95%，6個月后，地膜降解率為85%，棉花產(chǎn)量提高40%。