一种透光薄型非织造降解农用地膜及制备方法-网络专利会-网络专利会

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本发明属于农用地膜制备的技术领域，提供了一种透光薄型非织造降解农用地膜及制备方法。该方法先将麻纤维切割为长纤维，并解束筛分除去胶质物、淀粉及灰尘等，然后采用氢氧化钠与亚硫酸钠的混合溶液浸泡处理，并采用爆破法制得纸浆液，经磨浆、打浆及抄纸过程，制得具有大孔洞的薄层无纺布，再采用热塑性淀粉对大孔洞进行喷涂处理，经热压塑化成型，即可制得透光薄型非织造降解农用地膜。与传统方法相比，该发明解决了麻纤维地膜透光性低的缺陷以及低厚度与高强度难以兼得的技术瓶颈。

1.一种透光薄型非织造降解农用地膜的制备方法，先将麻纤维切割为长纤维，并解束筛分除去胶质物、淀粉及灰尘等，然后采用氢氧化钠与亚硫酸钠的混合溶液浸泡处理，并采用爆破法制得浆液，经磨浆、打浆及抄纸过程，制得具有大孔洞的薄层无纺布，再采用热塑性淀粉对大孔洞进行喷涂处理，经热压塑化成型，即可制得透光薄型非织造降解农用地膜；制备的具体步骤如下：（1）在纤维切断机中将麻纤维切割成为长纤维，待其自然晾干至含水率低于3%后，导入辊压机中，在辊间的高压作用下使纤维结构趋于松散，进而解束得到微细纤维；然后导入筛分机中，采用网状振动筛对其进行筛分，除去麻纤维中的大部分粉状胶质、淀粉及灰尘，得到纯度较高的微细麻纤维；（2）配置一定浓度的氢氧化钠与亚硫酸钠的混合溶液，与步骤（1）所得的微细麻纤维按比例混合，搅拌均匀，在常温常压下浸泡处理一定时间，然后导入蒸汽爆破器中，施加一定压力，处理一定时间后使原料瞬间爆破进入接收器中，得到麻纤维纸浆；然后采用高浓磨浆机对纸浆进行三段磨浆，再用PFI磨对其进行打浆；然后将纸浆倒入网格布上设置有均匀大孔洞的抄纸机上，使其形成湿纸页，再经压榨脱水，制得薄层且具有大孔洞的麻纤维无纺布；（3）采用喷涂装置，在步骤（2）所得的无纺布的大孔洞处喷涂热塑性淀粉，全部喷涂完后，进行热压成型，使热塑性淀粉形成透光膜，并对无纺布纤维之间进行粘结，同时无纺布得到进一步的干燥脱水，即制得透光薄型非织造降解农用地膜。 2.根据权利要求1所述一种透光薄型非织造降解农用地膜的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述麻纤维为苎麻、黄麻、青麻、大麻、亚麻、罗布麻或槿麻中的一种或几种，其切割后的长纤维长度为50~80mm。 3.根据权利要求1所述一种透光薄型非织造降解农用地膜的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述辊压机的辊间压力为120~150MPa。 4.根据权利要求1所述一种透光薄型非织造降解农用地膜的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述网状振动筛的筛孔孔径为2~3mm。 5.根据权利要求1所述一种透光薄型非织造降解农用地膜的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述混合溶液中，氢氧化钠的质量分数为2~4%，亚硫酸钠的质量分数为5~8%。 6.根据权利要求1所述一种透光薄型非织造降解农用地膜的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述混合溶液与麻纤维的混合质量比例为1:5~1:4。 7.根据权利要求1所述一种透光薄型非织造降解农用地膜的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述浸泡处理的时间为20~24h；所述爆破处理压力为1~1.3MPa；所述打浆转数为5000~8000转；所述大孔洞的直径为3~6mm。 8.根据权利要求1所述一种透光薄型非织造降解农用地膜的制备方法，其特征在于：步骤（3）所热塑性淀粉选用固含量为25%的糊化淀粉浆、酯化淀粉浆、醚化淀粉浆料中的一种。 9.一种透光薄型非织造降解农用地膜，其特征是由权利要求1-8任一项所述方法制备得到。 10.根据权利要求9所述一种透光薄型非织造降解农用地膜，其特征在于：所述透光薄型非织造降解农用地膜是由麻纤维制备的大孔洞的无纺布，进一步喷涂热塑性淀粉，热压后热塑性淀粉在无纺布的大空洞处形成透光膜，得到的透光型非织造麻地膜。

技术领域

本发明属于农用地膜制备的技术领域，提供了一种透光薄型非织造降解农用地膜及制备方法。

背景技术

农用地膜是现代农业的重要生产资料。农用塑料地膜覆盖技术的广泛应用极大地促进了农作物产量的提高和农业生产的发展，同时，也带来了越来越严重的“白色污染”。由于塑料地膜以化纤作原料，其主要成分为聚丙烯、聚氯乙烯，可在田间残留几百年不降解。随着塑料地膜使用年数的增加，土壤中残留的塑料薄膜碎片越来越多，长此以往造成了土壤板结、通透性变差、地力下降，严重影响了作物的生长发育，造成农作物减产，有些地方减产幅度达20%以上，并且这一情况正在进一步恶化。据报道，我国农膜每年残留量35万t，残留率达42％，近一半的塑料地膜残留于土壤中。目前地膜覆盖发展迅速。随着塑料地膜覆盖面积的增长，它带来的污染问题也越来越严。因此，塑料地膜造成的严重污染已引起社会各界的严重关注和忧虑。

为了充分利用地膜的增产作用，同时消除塑料地膜带来的农田地力下降和环境污染等不良影响，近几十年来，国内外科技工作者针对这一难题开展了广泛研究，开发出了多种新型可降解塑料以取代传统的塑料。其中非织造成膜为不能通过热塑吹膜的降解材料制备地膜提供了一个较佳的路径。通过非织造成膜，将麻纤维以无纺布的形式制备成地膜，避免了一直以来纤维难以做成地膜的缺陷。将麻纤维通过非织造制备成地膜，使得地膜的降解性大幅提升，使用完后可以完全降解充当土壤的改良剂。

目前，国内外对农用地膜，尤其是麻地膜都有一些研究进展。Zhang等发明了一种纤维纸基地膜的制备方法，将苎麻纤维或粘胶短纤维或苎麻和粘胶短纤维的混合物剪切好进行预处理；然后用锦纶网过滤，滤去浆液，水洗，80℃烘干；向苎麻纤维或粘胶短纤维或苎麻和粘胶短纤维的混合物加水制成纤维分散体系；再加入分散剂、渗透剂JFC，并搅拌、打浆直至形成分散均匀的纤维浆液；将纤维浆液倒入锦纶网抄片器中抄制成手抄片，将手抄片干燥得到纸基地膜半成品；将PVA溶液刷在获得的地膜半成品的表面，通过压辊挤压使其浸胶均匀并排除气泡，烘干后再将地膜半成品在盛有液体石蜡的浸没，进行一浸一轧处理；然后进行预烘和焙烘。在麻地膜方面，中国农业科学院麻类研究所 Wang等人发明了一种环保型麻地膜及其制造工艺，该麻地膜是麻纤维用合成类树脂型粘合剂粘接而成的膜,膜表面还附有一层透气不透水的防水层。本发明麻地膜的制造工艺是:麻纤维经混合开松,除尘除杂后,先经梳理机进行一次梳理,剥麻成网,再经气流成网机进行二次成网,经二次成网后的麻纤维网用粘合剂进行化学粘合固结成膜,在固结后的麻地膜表面施加拒水剂进行表面防水处理,最后经冷轧机进行轧光整理。

综上可见，传统塑料薄膜的环境破坏性极大，而环境友好性较好的麻纤维非织造制备无纺布地膜不同于普通的热塑吹塑地膜，厚度明显比传统塑料地膜厚，其透光性极低，即使尝试使无纺布层厚更薄，由于麻纤维自身的不透光性，其透光提升不显著，而且强度会急剧降低。针对以上问题，我们提出一种透光薄型非织造降解农用地膜及制备方法，其显著的优势是通过将麻纤维预制成薄型大孔的无纺布，依此为骨架，将热塑性淀粉压制在大孔处，从而形成了以麻纤维为网，热塑性淀粉为网膜的非织造麻地膜，有效地解决了麻地膜透光性差，薄层强度差的缺陷，而且可完全降解。从而促进了麻地膜的规模化推广使用。

发明内容

针对现有降解麻地膜透光性差，较厚的缺陷，本发明提出一种透光薄型非织造农用降解麻地膜及制备方法，其显著的优势是通过将麻纤维预制成薄型大孔的无纺布，依此为骨架，将热塑性淀粉压制在大孔处，从而形成了以麻纤维为网，热塑性淀粉为网膜的非织造麻地膜，有效地解决了麻地膜透光性差，薄层强度差的缺陷，而且可完全降解。有效解决了传统方法麻纤维地膜透光性、低厚度与高强度难以兼得的技术瓶颈，具有良好的可推广性。

本发明涉及的具体技术方案如下：

一种透光薄型非织造农用降解麻地膜的制备方法，先将麻纤维切割为长纤维，并解束筛分除去胶质物、淀粉及灰尘等，然后采用氢氧化钠与亚硫酸钠的混合溶液浸泡处理，并采用爆破法制得浆液，经磨浆、打浆及抄纸过程，制得具有大孔洞的薄层无纺布，再采用热塑性淀粉对大孔洞进行喷涂处理，经热压塑化成型，即可制得透光薄型非织造农用降解麻地膜；制备的具体步骤如下：

（1）在纤维切断机中将麻纤维切割成为长纤维，待其自然晾干至含水率低于3%后，导入辊压机中，在辊间的高压作用下使纤维结构趋于松散，进而解束得到微细纤维；然后导入筛分机中，采用网状振动筛对其进行筛分，除去麻纤维中的大部分粉状胶质、淀粉及灰尘，得到纯度较高的微细麻纤维；

（2）配置一定浓度的氢氧化钠与亚硫酸钠的混合溶液，与步骤（1）所得的微细麻纤维按比例混合，搅拌均匀，在常温常压下浸泡处理一定时间，然后导入蒸汽爆破器中，施加一定压力，处理一定时间后使原料瞬间爆破进入接收器中，得到麻纤维纸浆；然后采用高浓磨浆机对纸浆进行三段磨浆，再用PFI磨对其进行打浆；然后将纸浆倒入网格布上设置有均匀大孔洞的抄纸机上，使其形成湿纸页，再经压榨脱水，制得薄层且具有大孔洞的麻纤维无纺布；

（3）采用喷涂装置，在步骤（2）所得的无纺布的大孔洞处喷涂热塑性淀粉，全部喷涂完后，进行热压成型，使热塑性淀粉形成透光膜，并对无纺布纤维之间进行粘结，同时无纺布得到进一步的干燥脱水，即制得透光薄型非织造农用降解麻地膜。

优选的，步骤（1）所述麻纤维为苎麻、黄麻、青麻、大麻、亚麻、罗布麻或槿麻中的一种或几种，其切割后的长纤维长度为50~80mm；

优选的，步骤（1）所述辊压机的辊间压力为120~150MPa；

优选的，步骤（1）所述网状振动筛的筛孔孔径为2~3mm；

优选的，步骤（2）所述混合溶液中，氢氧化钠的质量分数为2~4%，亚硫酸钠的质量分数为5~8%；

优选的，步骤（2）所述混合溶液与麻纤维的混合质量比例为1:5~1:4；

优选的，步骤（2）所述浸泡处理的时间为20~24h；

优选的，步骤（2）所述爆破处理压力为1~1.3MPa；

优选的，步骤（2）所述打浆转数为5000~8000转；

优选的，步骤（2）所述大孔洞的直径为3~6mm；

步骤（3）所热塑性淀粉选用目前已报道的热塑性淀粉；进一步优选的，所述热塑性淀粉为固含量为25%的糊化淀粉浆、酯化淀粉浆、醚化淀粉浆料中的一种。

优选的，步骤（3）所述热压温度为120~150℃。

一种透光薄型非织造农用降解麻地膜，其特征是由上述方法制备得到。所述透光薄型非织造农用降解麻地膜是由麻纤维抄纸法制备薄层且具有大孔洞的无纺布，进一步喷涂热塑性淀粉，热压后热塑性淀粉在无纺布的大空洞处形成透光膜，得到透光型非织造麻地膜。

本发明将麻纤维切割为长纤维，然后干燥、滚压松懈使麻纤维解束为微细纤维，筛分除去大部分粉状胶质、淀粉、灰尘；然后制浆，通过抄纸法制备薄层且具有大孔洞的无纺布，进一步喷涂热塑性淀粉，热塑性淀粉不但充当纤维粘结剂，而且在热压后热塑性淀粉在无纺布的大空洞处形成透光膜，得到透光型非织造麻地膜。其显著的优势是通过将麻纤维预制成薄型大孔的无纺布，依此为骨架，将热塑性淀粉压制在大孔处，从而形成了以麻纤维为网，热塑性淀粉为网膜的非织造麻地膜，有效地解决了麻地膜透光性差，薄层强度差的缺陷，而且可完全降解。从而促进了麻地膜的规模化推广使用。

在本发明的制备过程中，微细麻纤维的制备过程属于物理过程，其控制不需过于精细。在浆液制备及磨浆、打浆、抄纸过程中，应对工艺过程加以严格控制。氢氧化钠主要与麻纤维中的酸性物质反应，并能溶出少量木素，故其用量不能太大。同时，氢氧化钠起到膨胀剂的作用，使亚硫酸钠更易浸入纤维内部，并使爆破、磨浆过程中纤维更易完整分离。亚硫酸钠可起到氧化剂作用，同时可增加纤维表面的亲水基团，利于提高热压过程中纤维与热塑性淀粉的结合强度。打浆过程是为了促使纤维的细胞壁膨松，结构各层分层剥离，在抄纸过程中重新整合，剥离出的半纤维素在打浆时起到粘接剂的作用，可增强纤维之间及纤维与热塑性淀粉之间的结合强度，以提高地膜的各项力学性能。

本发明提供了一种透光薄型非织造农用降解麻地膜及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：

1.本发明制备的麻地膜，以麻纤维为网，热塑性淀粉为网膜，相互间结合强度较高，薄膜的拉伸强度及断裂伸长率较高，满足使用要求。

2.本发明制备的麻地膜，厚度可低至0.008~0.01mm，单位面积的质量较轻，可节省成本。

3.本发明制备的麻地膜，由于结构中的网膜为热塑性淀粉，其透光性很好，不影响作物采光。

4.本发明制备的麻地膜，麻纤维及淀粉均可生物降解，环保性好。

5.本发明的方法制备方法简单、配方及工艺易于控制，可实现规模化应用。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。

实施例1