本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用領(lǐng)域，同時(shí)涉及環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，是一種以作物秸稈為原料的復(fù)合液體地膜的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，地膜覆蓋技術(shù)已成為確保農(nóng)業(yè)高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的重要手段，其保水、保肥、保濕，能有效延長作物的生長期，確保農(nóng)作物產(chǎn)量的提高。然而，塑料地膜屬于高分子化合物，極難降解，長期使用會(huì)降低土壤肥力水平，引起地下水難以下滲、土壤次生鹽堿化，最終導(dǎo)致土壤質(zhì)量和作物產(chǎn)量下降，也造成嚴(yán)重的白色污染。
近年來，對(duì)可降解地膜產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用，一直是農(nóng)用地膜研究的重要課題。國內(nèi)外對(duì)可降解農(nóng)用地膜的研究，主要經(jīng)歷了生物降解、光降解、液態(tài)噴灑等薄膜產(chǎn)品。生物降解地膜大都存在加工困難、力學(xué)性能和耐水性能差等問題，難以推廣使用。光降解地膜由于降解速度很難控制，降解速度快，再加上該地膜埋在土里部分不能降解，污染土壤的問題未得到根本解決，成本也較高，因此限制了它的使用。因此，可降解、無污染、施用簡便的液體地膜應(yīng)運(yùn)而生。
液體地膜材料主要分為石油及副產(chǎn)品類、化學(xué)高分子降解材料及天然高分子降解材料等。天然高分子材料由于來源廣泛、溶解性好、吸水性強(qiáng)、無污染,易與化學(xué)高分子材料交聯(lián)增強(qiáng)成膜的機(jī)械強(qiáng)度,膜失效后可增加土壤的有機(jī)質(zhì)含量,改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu),固定表土等優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為研究熱點(diǎn)。例如申請(qǐng)?zhí)枮?00810249639.8的專利申請(qǐng)公開了“一種可降解液體地膜及其制造方法”，該專利以作物秸稈為主要原料，在成膜添加劑腐植酸、亞硫酸鈉、尿素、烏洛托品、密胺等的作用下，經(jīng)過磺化、交聯(lián)、共聚反應(yīng)，制得可降解液體地膜。該發(fā)明制得漿液噴施成膜后呈黑褐色，雖然能吸收更多的太陽熱量，但也影響了透光率，不利于作物生長。申請(qǐng)?zhí)枮?2117933.6的專利申請(qǐng)公開了一種“多功能可降解黑色液態(tài)地膜”該發(fā)明也以秸稈為主要原料，加入煤、成膜劑、表面活性劑、植物生長所需要的化肥和微肥、農(nóng)藥、除草劑等物料合成。該地膜也具有上述地膜透光率差的缺點(diǎn)，另上述的2個(gè)地膜由于是非均相交聯(lián)合成，所以膜韌性和拉伸性能也較差，實(shí)際應(yīng)用效果不理想，無法大規(guī)模推廣應(yīng)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有液體地膜存在的技術(shù)問題，提供一種成膜性能好、透光率高、增溫、保墑、保水、改善土質(zhì)的農(nóng)作物秸稈復(fù)合液體地膜。
秸稈復(fù)合液體地膜的生產(chǎn)方法是：首先將作物秸稈加工成纖維素溶液，再通過添加醚化劑一氯乙酸、引發(fā)劑過硫酸鉀、交聯(lián)劑丙烯酸丁酯，并在70℃和攪拌條件下使纖維素發(fā)生醚化、交聯(lián)化反應(yīng)，使之成為纖維素交聯(lián)液；然后在纖維素交聯(lián)液中加入具有協(xié)同作用的、能提高塑性及柔韌性的天然高分子殼聚糖-明膠共混液。殼聚糖-明膠共混液是通過配位交聯(lián)反應(yīng)形成的聚兩極電解質(zhì)，具有優(yōu)良的成膜性與成膜強(qiáng)度。之后再添加一定量的微肥、除草劑、殺蟲劑，即為本發(fā)明的秸稈復(fù)合液體地膜。
為了完成本申請(qǐng)的發(fā)明目的，本申請(qǐng)采用以下技術(shù)方案：
本發(fā)明的一種秸稈復(fù)合液體地膜的生產(chǎn)方法，它包括以下步驟：
(1)秸稈的預(yù)處理：
①秸稈煮沸處理：將秸稈用鉸刀切成5cm-6cm長的小段，然后將秸稈送入沸水鍋中煮沸1h；
②秸稈的干燥和粉碎處理：將步驟①中煮沸1h后的秸稈撈出，然后進(jìn)行干燥，使秸稈的含水量小于20％，干燥處理后的秸稈送入粉碎機(jī)中進(jìn)行粉碎，得到粒徑小于40目的秸稈粉末；
(2)高壓蒸煮提取纖維素：取步驟②中預(yù)處理后的粒徑小于40目的秸稈粉末放入到高壓蒸煮鍋中，然后加入質(zhì)量濃度為12％的氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉溶液的體積與秸稈粉末的質(zhì)量比為6:1(L/kg)，在壓力為1.6Mpa和溫度150℃下蒸煮0.5h后，停止加熱，待高壓蒸煮鍋的壓力降為大氣壓，溫度低于40℃后，進(jìn)行固液分離，分離出的固體為纖維素，進(jìn)入步驟(3)進(jìn)行處理，液體返回高壓蒸煮鍋中進(jìn)行再次利用；
(3)纖維素的溶解：在-12℃的冷庫中，將步驟(2)中分離出的纖維素加入溶解缸中，然后在溶解缸中加入預(yù)冷至-12℃的氫氧化鈉和尿素的混合溶液，質(zhì)量濃度為12％的氫氧化鈉溶液與質(zhì)量濃度為20％的尿素溶液，以體積比為1:1的比例混合后得到的混合溶液，混合溶液的體積與纖維素的質(zhì)量比為10:1(L/kg)，在-12℃的環(huán)境條件下攪拌15min—30min，使纖維素溶解在氫氧化鈉和尿素的混合溶液中，纖維素溶解后進(jìn)行固液分離,分離后的纖維素溶液用鹽酸溶液調(diào)節(jié)PH值至7.5～8.0，分離出的固體殘?jiān)腿牍虖U處理站進(jìn)行無害化處理；
(4)纖維素溶液的醚化、交聯(lián)反應(yīng)：加熱步驟(3)的溶解缸中的纖維素溶液至70℃，然后將一氯乙酸固體緩緩加入纖維素溶液中，纖維素溶液的體積與一氯乙酸固體的質(zhì)量比為1:0.06(L/kg)，反應(yīng)2h后，再分別加入質(zhì)量濃度為1‰的過硫酸鉀溶液的和質(zhì)量濃度為9‰的丙烯酸丁酯，纖維素溶液的體積與過硫酸鉀溶液的體積比為1:0.02(L/L),纖維素溶液的體積與丙烯酸丁酯的體積比為1:0.02(L/L)，在溫度為70℃和攪拌速度為60r/min的條件下進(jìn)行交聯(lián)聚合反應(yīng)1h，使之成為交聯(lián)液；
(5)殼聚糖溶液的制備：將5.0kg殼聚糖溶于95L質(zhì)量濃度比為2％的乙酸溶液中，攪拌均勻即成殼聚糖溶液；
(6)明膠溶液的制備：將8kg－12kg工業(yè)明膠溶于88L－92L清水中，在50℃溫度的恒溫下攪拌溶解即成明膠溶液；
(7)殼聚糖-明膠共混液的制備：將步驟(6)制備的明膠溶液緩慢加入步驟(5)制備的殼聚糖溶液中，攪拌均勻，使之成為混合液，用質(zhì)量濃度為20％碳酸氫鈉調(diào)節(jié)混合液的pH至5.0—6.0，然后在攪拌條件下緩緩加入15kg甘油，攪拌成粘稠且透明均勻的液體后，停止攪拌，靜置脫氣后即為殼聚糖-明膠共混液；
(8)復(fù)合液體地膜的制備：在攪拌條件下，將步驟(7)中的殼聚糖-明膠共混液加入到步驟(4)中的交聯(lián)液中，形成地膜混合液，其中殼聚糖-明膠共混液的質(zhì)量與交聯(lián)液的質(zhì)量比為1:2-3,在地膜混合液中加入占地膜混合液質(zhì)量為0.2％—0.3％的脂肪酸甲酯硫酸鈉、1％—2％的硝酸錳或磷酸二氫鉀、1％—3％的煙堿和0.1％—1％的2-4D丁酯或乙草胺或丁草胺，攪拌1h后即得到秸稈復(fù)合液體地膜；
本發(fā)明的秸稈復(fù)合液體地膜，其中：所述秸稈是稻秸、麥秸、玉米秸、豆秸及其它農(nóng)作物秸稈中的一種或兩種；
本發(fā)明的秸稈復(fù)合液體地膜，其中：在步驟(1)中，所述秸稈通過板鏈輸送機(jī)輸送至旋轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行干燥處理，旋轉(zhuǎn)窯的溫度為100℃—130℃；
本發(fā)明的秸稈復(fù)合液體地膜，其中：所述板鏈輸送機(jī)的輸送帶是由長10cm，寬5cm的不銹鋼板組成的，板與板之間留有0.2cm的空隙，秸稈在輸送過程中，秸稈表面的水分通過此空隙和板鏈輸送帶下方的水道流回沸水鍋中再次利用；
本發(fā)明的秸稈復(fù)合液體地膜，其中：在步驟(3)中，所述的-12℃的環(huán)境為帶有溫度控制的活動(dòng)冷庫或固定冷庫；
本發(fā)明的秸稈復(fù)合液體地膜，其中：在步驟(2)和(3)中，所述的固液分離是用離心機(jī)進(jìn)行的，離心機(jī)的轉(zhuǎn)速為3500r/min；
本發(fā)明的秸稈復(fù)合液體地膜，其中：所述的脂肪酸甲酯硫酸鈉為分散劑，硝酸錳或磷酸二氫鉀為微肥，煙堿為殺蟲劑，2-4D丁酯或乙草胺或丁草胺為除草劑。
本發(fā)明液體地膜具有以下的有益效果：
1、以氫氧化鈉溶液和尿素溶液將作物秸稈中的纖維素溶解，添加醚化劑、引發(fā)劑、交聯(lián)劑進(jìn)行均相交聯(lián)反應(yīng)，將其制備成交聯(lián)液，在交聯(lián)液中，輔以生物制劑殼聚糖-明膠共混液。由于纖維素、殼聚糖和明膠都是可再生、儲(chǔ)量豐富的天然高分子，在其重復(fù)單元中都含有羥基，所以，它們具有相互協(xié)同作用，能夠生成成膜性能好、韌性和拉伸性能強(qiáng)、且呈半透明狀、透光率較高，吸水、保水、保溫、保墑性能好的液體地膜；
2、殼聚糖具有抑制植物病毒和類病毒的作用，添加到液體地膜中，用以保護(hù)植株不受病毒侵染；
3、液體地膜中的主要原料來自于大自然和生物界，所以液體地膜降解后成為優(yōu)質(zhì)的有機(jī)肥料可供農(nóng)作物吸收；
4、液體地膜中添加有微肥、殺蟲劑和除草劑，所以液體地膜具有一定的肥效和滅草、除蟲性能；
5、液體地膜中含有助劑甘油，地膜在干態(tài)時(shí)不易破裂；
6、在田間直接噴灑成膜，方便使用；
7、植物幼苗長出時(shí)，可自行將膜頂破，和塑料膜相比，可以節(jié)省大量的勞動(dòng)力；
8、液體地膜不僅可以用于農(nóng)業(yè)節(jié)水生產(chǎn)，也可用于固沙造林、鹽堿地改造治理，且變廢為利、成本低廉。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
(1)秸稈的預(yù)處理：
①秸稈煮沸處理：取稻秸110kg，用鉸刀將稻秸切成5cm長的稻秸段，送沸水鍋中煮沸1h；
②秸稈的干燥和粉碎處理：將步驟①中煮沸1h后的稻秸段撈出，通過板鏈輸送機(jī)輸送至溫度控制在110℃的旋轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行干燥處理，干燥處理后的稻秸段含水率為15％，將含水率為15％的稻秸段送入粉碎機(jī)中進(jìn)行粉碎，得到粒徑小于40目的稻秸粉末100kg；
(2)高壓蒸煮提取固體纖維素：取步驟②中預(yù)處理后的稻秸粉末100kg，加入到高壓蒸煮鍋中，在高壓蒸煮鍋中加入600L質(zhì)量濃度為12％的氫氧化鈉溶液，蒸煮0.5h，高壓蒸煮鍋的溫度為150℃，壓力為1.6MPa；待蒸煮鍋的壓力降為大氣壓，溫度低于40℃后，用離心機(jī)進(jìn)行固液分離，離心機(jī)的轉(zhuǎn)速為3500r/min，分離后得到45kg固體纖維素，送入下步處理，液體返回高壓蒸煮鍋進(jìn)行再次利用；
(3)纖維素的溶解：在-12℃的冷庫中，將步驟(2)中分離后的45kg纖維素加入溶解缸中，然后加入225L提前預(yù)冷至-12℃的質(zhì)量濃度為12％的氫氧化鈉溶液和225L質(zhì)量濃度為20％的尿素溶液的混合溶液，并攪拌15min—30min，使纖維素溶解；然后用轉(zhuǎn)速為3500r/min的離心機(jī)進(jìn)行固液分離,分離后的纖維素溶液用鹽酸溶液調(diào)節(jié)PH值至7.5—8.0；分離后的殘?jiān)腿牍虖U處理站另行處理，如送炭化爐進(jìn)行炭化，調(diào)節(jié)PH值后送堆肥車間進(jìn)行堆肥化處理；
(4)纖維素溶液的醚化、交聯(lián)反應(yīng)：加熱步驟(3)溶解缸中的纖維素溶液至70℃，然后將一氯乙酸固體緩緩加入纖維素溶液中，纖維素溶液的體積與一氯乙酸固體的質(zhì)量比為1:0.06(L/kg)，反應(yīng)2h后，再按照與纖維素溶液體積比0.02：1的比例分別加入質(zhì)量濃度為1‰的過硫酸鉀溶液和質(zhì)量濃度為9‰的丙烯酸丁酯溶液，繼續(xù)在70℃、攪拌速度為60r/min的攪拌條件下進(jìn)行交聯(lián)聚合反應(yīng)1h，使之成為交聯(lián)液；
(5)殼聚糖溶液的制備：稱取5.0kg殼聚糖，溶于95L質(zhì)量比為2％的乙酸溶液中，攪拌均勻即成殼聚糖溶液；
(6)明膠溶液的制備：稱取8kg工業(yè)明膠，溶于92L清水中，在50℃恒溫下攪拌溶解即成明膠溶液；
(7)殼聚糖-明膠共混液的制備：在攪拌條件下，將步驟(6)制備的明膠溶液緩慢加入到步驟(5)制備的殼聚糖溶液中，攪拌均勻，使之成為混合液，用20％碳酸氫鈉調(diào)節(jié)混合液的pH至5.0—6.0，然后在攪拌條件下緩緩加入15kg甘油，攪拌成粘稠且透明的均勻液體后，停止攪拌，靜置脫氣后即為殼聚糖-明膠共混液；
(8)液體地膜的制備：在攪拌條件下，將步驟(7)中的殼聚糖-明膠共混液加入到步驟(4)中的交聯(lián)液中，其中殼聚糖-明膠共混液的質(zhì)量與交聯(lián)液的質(zhì)量比為1:2.5形成地膜混合液，然后在地膜混合液中加入占地膜混合液質(zhì)量比為0.3％的分散劑脂肪酸甲酯硫酸鈉、占地膜混合液質(zhì)量比為1.5％的微肥磷酸二氫鉀、占地膜混合液質(zhì)量比為2％的殺蟲劑煙堿、占地膜混合液質(zhì)量比為0.5％的除草劑2-4D丁酯，攪拌1h即為秸稈復(fù)合液體地膜。
實(shí)施例2
(1)秸稈的預(yù)處理：
①秸稈煮沸處理：取麥秸106kg，用鉸刀將麥秸切成5cm長的麥秸段，送沸水鍋中煮沸1h；
②秸稈的干燥和粉碎處理：將步驟①中煮沸1h后的麥秸段撈出，通過板連輸送進(jìn)溫度控制在120℃的旋轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行干燥處理，干燥處理后的麥秸段含水率為15％，將含水率為15％的麥秸段送入粉碎機(jī)中進(jìn)行粉碎，得到粒徑小于40目的麥秸粉末100kg；
(2)高壓蒸煮提取固體纖維素：取步驟②中預(yù)處理后的麥秸粉末100kg，加入到高壓蒸煮鍋中，在高壓蒸煮鍋中加入600L質(zhì)量濃度為12％的氫氧化鈉溶液，蒸煮0.5h，高壓蒸煮鍋的溫度為150℃，壓力為1.6MPa；待蒸煮鍋的壓力降為大氣壓，溫度低于40℃后，用轉(zhuǎn)速為3500r/min的離心機(jī)進(jìn)行固液分離，分離后得到50kg固體纖維素，送入下步處理，液體返回高壓蒸煮鍋進(jìn)行再次利用；
(3)纖維素的溶解：在-12℃的冷庫中，將步驟(2)中分離出的50kg纖維素加入溶解缸中，然后在溶解缸中加入到提前預(yù)冷至-12℃的250L、質(zhì)量濃度為12％的氫氧化鈉溶液和250L、質(zhì)量濃度為20％的尿素溶液的混合液中，并攪拌15min—30min，使纖維素溶解；再用轉(zhuǎn)速為3500轉(zhuǎn)/min的離心機(jī)進(jìn)行固液分離,分離后的纖維素溶液用鹽酸溶液調(diào)節(jié)PH值至7.5—8.0；分離出的殘?jiān)凸虖U處理站進(jìn)行無害化處理，如送炭化爐進(jìn)行炭化，調(diào)節(jié)PH值后送堆肥車間進(jìn)行堆肥化處理；
(4)纖維素溶液的醚化、交聯(lián)反應(yīng)：加熱步驟(3)的溶解缸中的纖維素溶液至70℃，然后將一氯乙酸固體緩緩加入纖維素溶液中，纖維素溶液的體積與一氯乙酸固體的質(zhì)量比為1:0.06(L/kg)，反應(yīng)2h后，再按照與纖維素溶液體積比0.02:1的比例分別加入質(zhì)量濃度為1‰的過硫酸鉀溶液和質(zhì)量濃度為9‰的丙烯酸丁酯溶液，繼續(xù)在70℃、攪拌速度為60r/min的攪拌條件下進(jìn)行交聯(lián)聚合反應(yīng)1h，使之成為交聯(lián)液；
(5)殼聚糖溶液的制備：稱取5.0kg殼聚糖，溶于95L質(zhì)量比為2％的乙酸溶液中，攪拌均勻即成殼聚糖溶液；
(6)明膠溶液的制備：稱取12kg工業(yè)明膠，溶于88L清水中，在50℃恒溫下攪拌溶解即成明膠溶液；
(7)殼聚糖-明膠共混液的制備：在攪拌條件下，將(6)制備的明膠溶液緩慢加入(5)制備的殼聚糖溶液中，攪拌均勻，使之成為混合液，用20％碳酸氫鈉調(diào)節(jié)混合液的pH至5.0—6.0，然后在攪拌條件下緩緩加入15kg甘油，攪拌成粘稠且透明均勻的液體后，停止攪拌，靜置脫氣后即為殼聚糖-明膠共混液；
(8)液體地膜的制備：在攪拌條件下，將步驟(7)中的殼聚糖-明膠共混液加入步驟(4)中的交聯(lián)液中，其中殼聚糖-明膠共混液的質(zhì)量與交聯(lián)液的質(zhì)量比為1:2.4形成地膜混合液，然后在地膜混合液中加入占地膜混合液質(zhì)量比為0.2％的分散劑脂肪酸甲酯硫酸鈉、占地膜混合液質(zhì)量比為2％的微肥磷酸二氫鉀、占地膜混合液質(zhì)量比為1％的殺蟲劑煙堿和占地膜混合液質(zhì)量比為0.5％的除草劑2-4D丁酯，攪拌1h即為秸稈復(fù)合液體地膜。
使用方法：取本發(fā)明秸稈復(fù)合液體地膜用清水稀釋5倍—20倍，然后用噴霧器均勻噴施于作物播種帶上。667m2的面積噴灑稀釋液100kg—400kg，水分蒸發(fā)后形成一層致密的固體地膜。應(yīng)注意播種前遇干旱要灌溉，平整地面后再播種噴膜，播種后應(yīng)做到表土細(xì)碎壓平，無大土塊，確保液體地膜的噴施效果。
上描述是對(duì)本發(fā)明的解釋，不是對(duì)發(fā)明的限定，本發(fā)明所限定的范圍參見權(quán)利要求，在不違背本發(fā)明的精神的情況下，本發(fā)明可以作任何形式的修改。