一种保水增肥可生物降解农用地膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种保水增肥可生物降解农用地膜及其制备方法，属于农业应用领域。技术方案包括：1)将研磨后的低阶煤与KOH溶液加热至40～90℃，反应后趁热抽滤得滤液，冷却，调节pH值至酸性，静置至无固定物析出，然后进行减压抽滤，将滤饼干燥，得到低阶煤基腐殖酸；2)将低阶煤基腐殖酸与亲水性单体、引发剂、交联剂反应制备低阶煤基腐殖酸高吸水树脂；3)取可生物降解材料和低阶煤基腐殖酸高吸水树脂，混合造粒、吹膜，制得保水增肥可生物降解农用地膜。本发明专利技术克服传统地膜带来的土壤破坏和环境污染等的问题，提供一种完全绿色、环保的可生物降解农用地膜，在地膜降解的同时释放出具有保水增肥能力的腐殖酸，从而有效提高作物的生长质量。

Biodegradable agricultural mulch film for water retention and fertility increasing and its preparation method

The invention discloses a biodegradable agricultural mulching film with water retention and fertility increasing and a preparation method thereof, which belongs to the agricultural application field. Technical solutions include: 1) the grinding of low rank coal and KOH solution is heated to 40~90 DEG C hot filtration to obtain filtrate after reaction, cooling, adjusting pH value to acidic, static to no fixed precipitation, then vacuum filter, the filter cake drying, get low rank coal humic acid; 2) the low rank coal humic acid and a hydrophilic monomer, initiator, crosslinking agent was prepared by the reaction of acid of high water absorbent resin of low rank coal based humic; 3) from biodegradable materials and low rank coal humic acid high water absorbing resin, mixing and granulating, blown film, prepared water fertility of biodegradable agricultural mulch film. The invention overcomes the traditional film caused by soil destruction and environmental pollution problems, provides a fully green and environmentally friendly biodegradable agricultural mulch film, while the film degradation release of humic acid with water retention ability of fattening, so as to improve the quality of crop growth.

【技术实现步骤摘要】
一种保水增肥可生物降解农用地膜及其制备方法
本专利技术属于农业应用领域，具体涉及一种保水增肥可生物降解农用地膜及其制备方法。
技术介绍
农业地膜是一项成熟的栽培技术，可保持土壤水分、提高水分利用率，缓解干旱半干旱地区土壤缺水问题，同时改善农作物生长环境，有利于作物生长发育，提高作物产量及农业效益，确保了农作物产量的提高，缓解了因干旱缺水制约中国农业生产的问题。然而，目前使用的农业地膜多用高分子PE、PVC聚合物，在土壤中既不受微生物侵蚀，也不能自行分解，不仅会造成严重的“白色污染”，而且会造成土壤板结、通透性变差、根系生长受阻，后茬作物减产。腐殖酸是大多数土壤中的重要有机部分。目前我国土壤质量整体偏低，土壤退化现象较严重，不仅已退化面积较大，而且水土流失、土壤沙化、酸化和盐渍化等现象还在继续扩展。随着工业、城市污染的加剧，土壤重金属污染和有机物污染也日益严重。因此如何利用腐殖酸来制备相关产品成为有待解决的问题，低阶煤具有碳含量低，水分高，挥发分高，易粉化自燃，浸水、落下强度差等特点，不适宜远距离输送，因而限制了低阶煤的直接利用。现有技术中还未发现从低价煤中提取腐殖酸制备农业地膜的相关报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种保水增肥可生物降解农用地膜及其制备方法，以克服传统地膜带来的土壤破坏和环境污染的问题，同时能够提高低阶煤的产品利用率，获得保水、增肥、改良土壤等功能性效果。本专利技术是通过以下技术方案来实现：本专利技术公开的保水增肥可生物降解农用地膜的制备方法，包括以下步骤：1)将低价煤研磨后过筛，然后置于反应器中，加入KOH溶液，加热至40～90℃，反应30～90min后，趁热抽滤得滤液，待滤液冷却至室温，调节pH值至酸性，静置至无固定物析出，然后进行减压抽滤，收集55℃滤饼并干燥至恒重，制得低阶煤基腐殖酸；2)将低阶煤基腐殖酸、亲水性单体、引发剂及交联剂按质量比为(1～5)：(8～20)：(0.005～1)：(0.01～3)的比例混合后，在50～80℃下反应3～10h，制得低阶煤基腐殖酸高吸水树脂；3)将低阶煤基腐殖酸高吸水树脂粉碎、过筛，按可生物降解材料：低阶煤基腐殖酸高吸水树脂＝1：(0.01～0.5)的质量比，取可生物降解材料和低阶煤基腐殖酸高吸水树脂，在80～160℃下混合造粒，制得复合母粒，然后将复合母粒吹膜，制得保水增肥可生物降解农用地膜。优选地，步骤1)中，低价煤与KOH溶液的固液比为1g：(0.1～30)mL；所述KOH溶液的质量浓度为1％～40％。优选地，所述低阶煤为泥炭、褐煤、长焰煤、弱粘煤和不粘煤中的一种或几种。优选地，制得的低阶煤基腐殖酸中含有黄腐酸、棕腐酸和黑腐酸中的一种或几种。优选地，调节pH值至酸性是调节pH值至3～6。优选地，步骤2)中，亲水性单体为丙烯酸、丙烯酰胺、马来酸、顺丁烯二酸和羧甲基纤维素中的一种或几种；引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵；交联剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、硼砂、硼酸和含硼有机物中的一种或多种。优选地，所述可生物降解材料为PBS基可生物降解材料、PCL基可生物降解材料、PLA基可生物降解材料、PHB基可生物降解材料、PHA基可生物降解材料、淀粉基可生物降解材料、改性纤维素基可生物降解材料、甲壳素基可生物降解材料或蛋白质基可生物降解材料(如大豆蛋白、玉米蛋白、角蛋白、明胶蛋白质、无腺棉籽蛋白等等)。更进一步优选地，所述改性纤维素基可生物降解材料为经过琥珀酸、柠檬酸、马来酸酐酯化后的纤维素，取代度为0.1～1.5。优选地，步骤1)中过筛为过100目筛，步骤3)中过筛为过200目筛。本专利技术还公开了采用上述方法制得的保水增肥可生物降解农用地膜。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术公开的保水增肥可生物降解农用地膜的制备方法，从低阶煤中提取腐殖酸并制备高水性树脂，将所得腐殖酸高吸水性树脂与可生物降解材料复合，使得腐殖酸高吸水性树脂伴随可生物降解材料在使用过程中降解，能够被土壤充分利用，对土壤进行修复改良，提升地力，实现了农用地膜保水增肥、修复土壤、改良土壤、提升地力等功能性。而且解决了传统农用地膜造成的环境污染，土壤污染等问题，赋予农用地膜更高的附加价值，符合农业的可持续发展及绿色农业的发展方向。本专利技术制得的腐殖酸型可生物降解地膜的制备方法简单、能耗低，节省时间，加工成型方便，可用于工业化大规模生产。为目前煤炭形势的持续低迷开辟出了新的应用途径。同时，本专利技术制得的可生物降解农用地膜为棕色半透明状，具有较强的吸光作用，可提高作物的光合作用，从而进一步提高作物生长质量。具体实施方式下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。本专利技术公开的一种保水增肥可生物降解农用地膜及其制备方法，包括以下步骤：1)腐殖酸的制备：取低阶煤在球磨机上研细过100目筛，将研细的低阶煤放入反应器中，加入KOH溶液，加热至40～90℃，反应30～90min后，趁热抽滤去除不溶杂质，得到的滤液为反应液，待反应液冷却至室温后加入盐酸调节pH值至酸性，此时腐殖酸开始析出，静置至没有新的固体析出后，进行减压抽滤，将滤饼于55℃干燥至恒重后得到低阶煤基腐殖酸。2)将所得低阶煤基腐殖酸与亲水性单体、引发剂、交联剂按重量配比为(1～5)：(8～20)：(0.005～1)：(0.01～3)混合后，在50～80℃反应3～10h，制备低阶煤基腐殖酸高吸水树脂。2)将低阶煤基腐殖酸高吸水树脂粉碎过200目筛，将可生物降解材料及腐殖酸高吸水树脂放入单螺杆挤出机料筒中，80～160℃下混合造粒，将复合母粒放入吹膜机中吹膜，制得一种保水增肥可生物降解农用地膜。本专利技术中，亲水性单体指的是丙烯酸、丙烯酰胺、马来酸、顺丁烯二酸、羧甲基纤维素中的一种或两种以上组合。引发剂指的是过硫酸盐(如过硫酸钾、过硫酸铵)。交联剂指的是N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、硼砂、硼酸和含硼有机物中的一种或多种混合物。可生物降解材料指的是PBS(聚丁二酸丁二醇酯)基、PCL(聚ε-己内酯)基、PLA(聚乳酸)基、PHB(聚3-羟基丁酸酯)基、PHA(聚3-羟基烷酸酯)基、淀粉基、改性纤维素基、甲壳素基或蛋白质基等可生物降解材料，能与腐殖酸高吸水性树脂复合，从而能制得生物降解农用地膜。实施例1一种保水增肥可生物降解农用地膜的制备方法，包括以下步骤：1)取褐煤在球磨机上研细过100目筛，放入反应器中，按料液质量比1:10加入质量分数为30％的KOH溶液，加热至40℃，反应50min后，趁热抽滤去除不溶杂质。待反应液冷却至室温后加入盐酸调节pH＝4，此时腐殖酸开始析出，静置一段时间待没有新的固体析出后，进行减压抽滤，55℃干燥至恒重后得到低阶煤基腐殖酸；2)将所得低阶煤基腐殖酸与丙烯酸、过硫酸钾、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺按重量配比为1：8：0.01：0.05在50℃反应5h制备低阶煤基腐殖酸高吸水树脂；3)将低阶煤基腐殖酸高吸水树脂粉碎过200目筛，将PBS基可生物降解材料与腐殖酸高吸水树脂以质量比1:0.1放入单螺杆挤出机料筒中，110℃下混合造粒，然后得复合母粒，然后将复合母粒放入吹膜机中吹膜，制得一种保水增肥可生物降解农用地膜。实施例2一种保水增肥可生物降解农用地膜的制备方法，包括以下步骤：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种保水增肥可生物降解农用地膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将低价煤研磨后过筛，然后置于反应器中，加入KOH溶液，加热至40～90℃，反应30～90min后，趁热抽滤得滤液，待滤液冷却至室温，调节pH值至酸性，静置至无固定物析出，然后进行减压抽滤，收集滤饼并干燥至恒重，制得低阶煤基腐殖酸；2)将低阶煤基腐殖酸、亲水性单体、引发剂及交联剂按质量比为(1～5)：(8～20)：(0.005～1)：(0.01～3)的比例混合后，在50～80℃下反应3～10h，制得低阶煤基腐殖酸高吸水树脂；3)将低阶煤基腐殖酸高吸水树脂粉碎、过筛，按可生物降解材料：低阶煤基腐殖酸高吸水树脂＝1：(0.01～0.5)的质量比，取可生物降解材料和低阶煤基腐殖酸高吸水树脂，在80～160℃下混合造粒，制得复合母粒，然后将复合母粒吹膜，制得保水增肥可生物降解农用地膜。

【技术特征摘要】
1.一种保水增肥可生物降解农用地膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将低价煤研磨后过筛，然后置于反应器中，加入KOH溶液，加热至40～90℃，反应30～90min后，趁热抽滤得滤液，待滤液冷却至室温，调节pH值至酸性，静置至无固定物析出，然后进行减压抽滤，收集滤饼并干燥至恒重，制得低阶煤基腐殖酸；2)将低阶煤基腐殖酸、亲水性单体、引发剂及交联剂按质量比为(1～5)：(8～20)：(0.005～1)：(0.01～3)的比例混合后，在50～80℃下反应3～10h，制得低阶煤基腐殖酸高吸水树脂；3)将低阶煤基腐殖酸高吸水树脂粉碎、过筛，按可生物降解材料：低阶煤基腐殖酸高吸水树脂＝1：(0.01～0.5)的质量比，取可生物降解材料和低阶煤基腐殖酸高吸水树脂，在80～160℃下混合造粒，制得复合母粒，然后将复合母粒吹膜，制得保水增肥可生物降解农用地膜。2.根据权利要求书1所述的保水增肥可生物降解农用地膜的制备方法，其特征在于，步骤1)中，低价煤与KOH溶液的固液比为1g：(0.1～30)mL；所述KOH溶液的质量浓度为1％～40％。3.根据权利要求书1所述的保水增肥可生物降解农用地膜的制备方法，其特征在于，低阶煤为泥炭、褐煤、长焰煤、弱粘煤和不粘煤中的一种或几种。4.根据权利要求书1所述的保水增肥可生物降解农用地膜的制备方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋洁，牛育华，骆筱，延小雨，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61