一种蔗渣基地膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种蔗渣基地膜及其制备方法，涉及生物质再利用领域。本发明专利技术的地膜按照重量百分比包括以下组分：蔗渣纤维40％～60％，甲壳素纳米晶须10％～20％，蔗渣生物质炭10％～20％，纳米CaCO3 1％～3％，纳米TiO2 1％～3％，聚乙烯醇3％～10％，玉米淀粉3％～10％，甘油1％～3％，保水剂1％～5％，山梨醇脂肪酸酯1％～3％，矿物质0.1％～0.5％。制备方法包括以下步骤：蔗渣纤维制备、甲壳素纳米晶须制备、蔗渣生物质炭制备、非织造成网和粘结固化。该地膜具有较好的强度和透气性，且可降解，降解后可以起到改善土壤的作用，提高利用价值。

Bagasse base membrane and preparation method thereof

The invention provides a bagasse base membrane and a preparation method thereof, relating to the field of biomass reuse. According to the weight percentage, the plastic film of the invention comprises the following components: bagasse fiber 40%-60%, chitin nano-whisker 10%-20%, bagasse biomass carbon 10%-20%, nano-CaCO3 1%-3%, nano-TiO2 1%-3%, polyvinyl alcohol 3%-10%, corn starch 3%-10%, glycerol 1%-3%, water retaining agent 1%. ~ 5%, sorbitol fatty acid ester 1% ~ 3%, mineral 0.1% ~ 0.5%. The preparation method comprises the following steps: bagasse fiber preparation, chitin nano-whisker preparation, bagasse biomass carbon preparation, nonwoven netting and bonding solidification. The film has good strength and permeability, and can be degraded. After degraded, it can improve the soil and improve the value of utilization.

【技术实现步骤摘要】
一种蔗渣基地膜及其制备方法
本专利技术涉及农作物秸秆利用领域，具体涉及一种蔗渣基地膜及其制备方法。
技术介绍
甘蔗是用于生产蔗糖的植物，蔗渣为甘蔗经过提取蔗糖后的残渣，甘蔗渣呈灰黄色到淡绿色，它是一种吸湿性很强的既含有硬纤维又含有柔软薄壁组织(蔗髓)的混合物。蔗渣来源集中，产量大，是取之不尽、用之不竭的再生性资源。全世界每年要生产5.4×106吨的甘蔗渣。我国是仅次于巴西和印度的世界第三甘蔗种植大国，我国有多个省份种植甘蔗，广西目前已成为我国最大的产糖区。2004-2005榨季甘蔗产量达到4,180万吨，糖产量531.6万吨，占全国产量的58％，年产除髓绝干蔗渣约400万吨。蔗渣中含有30-50％的纤维素，纤维素是由纤维素二糖重复单元通过β-1，4-D-糖苷键连接而成的线形高分子，将天然纤维素转化得到酒精等能源或化学品日益成为当前研究的热点。近年来，用价格低廉且可再生的农作物秸秆和甘蔗渣制造可降解的植物纤维地膜已开始研发。但是，植物纤维地膜在宏观上表现出刚性较大的特征，如易破、脆、质地硬等，给机械铺设地膜带来诸多不便，同时脆性大易破的地膜不能与地表紧密贴合，保温效果不明显，破损的地方也会有杂草滋生。利用申请号为201610923088.3的专利技术专利公开了一种甘蔗田可降解功能地膜的制备方法，制备的地膜具有杀虫和除草功能，但是仍然没有根本解决地膜脆性大的问题，而且不能很好的改善土壤结构。上述技术性问题急需通过深入研究加以解决，以促进蔗渣纤维地膜在农业生产中得到广泛推广应用。同时，随着环境污染的日益严重以及绿色植被的逐年减少，对人类生存环境提出了严峻的考验，特别是农业生产以及城市绿化等领域，其土壤中水分易流失，造成土壤结块，土壤沙漠化等问题，因此如何在土壤中将雨水或浇灌水迅速吸收并保住，不渗失，进而保证植物生长成为重要的研究方向。因此，开发一种韧性好、保水、保肥、改善土壤结构的蔗渣基地膜成为市场亟需。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的之一是，针对上述问题，提供一种蔗渣基地膜，制备的地膜具有较好的强度和透气性，且可降解，降解后可以起到改善土壤的作用，提高利用价值。为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种蔗渣基地膜，按照重量百分比包括以下组分：蔗渣纤维40％～60％，甲壳素纳米晶须10％～20％，蔗渣生物质炭10％～20％，纳米CaCO31％～3％，纳米TiO21％～3％，聚乙烯醇3％～10％，玉米淀粉3％～10％，甘油1％～3％，保水剂1％～5％，山梨醇脂肪酸酯1％～3％，矿物质0.1％～0.5％。优选的，所述保水剂按照重量份包括以下组分：粉煤灰10～20份，沸石10～20份，聚丙稀铣胺10～20份，秸秆粉末20～40份，淀粉接枝聚丙烯酸钠20～40份。优选的，所述矿物质为地下深层水的干燥粉末；干燥粉末是在250～280℃下通过对地下深层水加热10～15分钟，使水分蒸发制得。优选的，还包括生物杀虫剂0.5％～2％。优选的，所述生物杀虫剂为苏云金杆菌杀虫剂。本专利技术的另一专利技术目的是，针对上述问题，提供一种蔗渣基地膜的制备方法，采用非织造工艺制造纤维网，然后喷洒喷洒粘结剂固化成型，可以改善地膜的力学性能。工艺简单，效果明显，易于工业化生产，具有良好的市场前景。为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种蔗渣基地膜的制备方法，包括以下步骤：S1.蔗渣纤维制备:1)称取蔗渣，然后破碎、过100目筛得蔗渣粉；2)向所述蔗渣粉加入H2O2和NaOH的混合液，在80～88℃下搅拌反应3～5h，然后抽滤，干燥；3)向经过2)处理的蔗渣粉中加入CH3COOH和NaCLO2混合液，在70～80℃下搅拌反应0.5～2h，蒸馏水洗涤至中性，烘干，得到蔗渣纤维。S2.甲壳素纳米晶须制备：称取甲壳素，分散于10mol/L的盐酸中，浴比为1:8～12，在50～60℃下反应至溶液完全透明后得到混合液，将所述混合液倒入3～5倍去离子水中，离心，然后干燥得到甲壳素纳米晶须。S3.蔗渣生物质炭制备：将甘蔗渣烘干、粉碎，然后先以5℃/min的速率升温到400～450℃，保温30～60min，再以1℃/min的速率升温到500～600℃，保温1.5～3h，最后冷却至室温制得蔗渣生物质炭。S3.非织造成网：将蔗渣纤维和甲壳素纳米晶须放入搅拌机，搅拌打浆使纤维均匀地分散在水中，将均匀混合之后的浆料注入湿法成网装备进行成网并初步脱水，然后经水刺加固后烘干，制成非织造纤维层。S4.粘结固化：先将淀粉和甘油混合，并加热糊化，制得糊化淀粉待用；将聚乙烯醇加水并加热溶解，然后加入糊化淀粉、蔗渣生物质炭、山梨醇脂肪酸酯、纳米CaCO3、纳米TiO2、保水剂和矿物质，继续搅拌混合均匀制得粘合剂；将所述粘结剂均匀喷洒在所述非织造纤维层表面，轧压并加热固化制成地膜。优选的，步骤S1中，所述H2O2和NaOH的混合液与蔗渣的液料比30:1；所述CH3COOH和NaCLO2的混合液与蔗渣的料液比为30:1。优选的，步骤S2中，将所述混合液倒入3倍去离子水中，9000rpm离心10min，然后再重复离心2～3次。优选的，步骤S4中，所述加热糊化过程为在85～100℃下加热15～30min。由于采用上述技术方案，本专利技术具有以下有益效果：1.本专利技术的蔗渣基地膜，利用蔗渣纤维和甲壳素纳米晶须非织造成网，然后喷洒粘结剂固化成型，改善地膜的力学性能，并保证一定的透气性。该地膜可自然降解，降解后，蔗渣和甲壳素纳米晶须中大量的纤维素以及蔗渣生物质炭可以增加土壤的含氮量和有机肥含量，并可改善土壤的结构，提高肥力。甲壳素晶须纳米通过氢键相互作用形成网状结构，使得模量在很大一段温度范围保持不变，形成的缠结的甲壳素纳米晶须渗流网状结构还可以阻碍链的移动，提高地膜的韧性和稳定性。蔗渣纤维从甘蔗渣中提取，实现废弃物资源化和有效循环利用。方法简单，成本较低，易于推广，实现了废弃物资源化和有效循环利用，不仅有利于减轻对环境的污染，而且有利于甘蔗渣的高值化利用。生物炭富含微孔，不但可以补充土壤的有机物含量，还可以有效地保存水分和养料，提高土壤肥力。聚乙烯醇具有较好的粘结性和成膜性，与纤维素的氢键结合，可以提高复合膜的力学性能。玉米淀粉可以提高混合溶液的成膜性，并可增加复合膜的密实度，降低孔隙率，满足不同生产需求。甘油进入复合膜的分子链之间，使膜的分子链被打开，从而导致膜的结构疏松，亲水性增加，复合膜的透湿性增加。山梨醇脂肪酸酯可以改善地膜的韧性。矿物质和生物有机肥的添加，可以使地膜降解后，为植物生长提供矿物质和肥料，增加利用价值。本专利技术的蔗渣基地膜，取代塑料地膜种植蔬菜，能遮光、保暖、保湿，杂草因遮不能进行光合作用无法生成，可有效防除瓜、菜、豆等蔬菜根部附近的杂草，免除化学除草带来的费用和危害。2.本专利技术的蔗渣基地膜，所述矿物质为地下深层水干燥粉末时，矿物质中含有氯化钠、氯化镁、氯化钙、氯化钾等多达70多种成分，同使用海水的产品相比，其杂质少，作为对植物的补充最为适合，矿物质还能增加水果或蔬菜的美味。3.本专利技术蔗渣基地膜得制备方法，采用非织造工艺制造纤维网，然后喷洒喷洒粘结剂固化成型，可以改善地膜的力学性能。本制备方法，工艺简单，效果明显，易于工业化生产，具有良好的市场前景。具体实施方式为了使本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蔗渣基地膜，其特征在于，按照重量百分比包括以下组分：蔗渣纤维40％～60％，甲壳素纳米晶须10％～20％，蔗渣生物质炭10％～20％，纳米CaCO31％～3％，纳米TiO21％～3％，聚乙烯醇3％～10％，玉米淀粉3％～10％，甘油1％～3％，保水剂1％～5％，山梨醇脂肪酸酯1％～3％，矿物质0.1％～0.5％。

【技术特征摘要】
1.一种蔗渣基地膜，其特征在于，按照重量百分比包括以下组分：蔗渣纤维40％～60％，甲壳素纳米晶须10％～20％，蔗渣生物质炭10％～20％，纳米CaCO31％～3％，纳米TiO21％～3％，聚乙烯醇3％～10％，玉米淀粉3％～10％，甘油1％～3％，保水剂1％～5％，山梨醇脂肪酸酯1％～3％，矿物质0.1％～0.5％。2.根据权利要求1所述的蔗渣基地膜，其特征在于，所述保水剂按照重量份包括以下组分：粉煤灰10～20份，沸石10～20份，聚丙稀铣胺10～20份，秸秆粉末20～40份，淀粉接枝聚丙烯酸钠20～40份。3.根据权利要求1所述的蔗渣基地膜，其特征在于，所述矿物质为地下深层水的干燥粉末；干燥粉末是在250～280℃下通过对地下深层水加热10～15分钟，使水分蒸发制得。4.根据权利要求1所述的蔗渣基地膜，其特征在于，还包括生物杀虫剂0.5％～2％。5.根据权利要求4所述的蔗渣基地膜，其特征在于，所述生物杀虫剂为苏云金杆菌杀虫剂。6.根据权利要求1-5所述的蔗渣基地膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.蔗渣纤维制备:1)称取蔗渣，然后破碎、过100目筛得蔗渣粉；2)向所述蔗渣粉加入H2O2和NaOH的混合液，在80～88℃下搅拌反应3～5h，然后抽滤，干燥；3)向经过2)处理的蔗渣粉中加入CH3COOH和NaCLO2混合液，在70～80℃下搅拌反应0.5～2h，蒸馏水洗涤至中性，烘干，得到蔗渣纤维；S2.甲壳素纳米晶须制备：称取甲壳素，分散于10mol/L的盐酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆登俊，梁欣泉，蔡晨晨，李坚斌，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：广西,45