一种源自蔬菜的全生物降解育苗钵及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种源自蔬菜的全生物降解育苗钵及其制备方法。其由包含如下重量百分比的原料制备得到：蔬菜基质：20~70%，草炭：5~40%，腐殖土：20~40%，无机矿物：1~5%，胶粘剂：3~10%。所制备的蔬菜基质能实现热压成型的热塑性加工，赋予了蔬菜纤维素新的熔融特性，并且利用蔬菜纤维素优异的抗压性、吸水性、保水性，不影响作物幼苗的生长，不伤害作物根系的特点，有效地优化了育苗钵的综合性能，从根本上解决了蔬菜尾菜的处理问题并提出处理途径，改善废弃农业资源再利用的难点，推动农业绿色可持续发展。持续发展。

【技术实现步骤摘要】
一种源自蔬菜的全生物降解育苗钵及其制备方法


[0001]本专利技术属于全生物降解农业材料
，具体涉及一种源自蔬菜的全生物降解育苗钵及其制备方法。

技术介绍

[0002]育苗钵具有白天吸热，夜晚保温护根、保肥的作用，干旱时还具有保水效果。随着现代农业的快速发展，通过育苗钵对农作物、花卉和苗木等经济植物进行早期培育，这种农业模式已成为促进农民收入的重要增长点。目前我国普遍使用的育苗钵绝大多数是通用塑料(如PVA、PE等)制品,其特点是成本低、质量轻和保水性好，但是使用后在自然条件下极难降解，容易造成土壤污染，并且透气性较差，不利于植物根系的生长，导致伤根、烂根，降低移栽的存活率。随着国家对生物资源的重视，为解决微塑料污染土壤的问题,采用可降解塑料为原料的可降解育苗钵代替传统的塑料育苗钵是发展的必然趋势。
[0003]蔬菜收获后将产生蔬菜废弃物，大量的菜叶资源被白白浪费，目前我国的蔬菜尾菜数量庞大，蔬菜种植户只能将其堆积在田间，或倒入沟渠。这样既未能将蔬菜的作用科学合理利用，又对生态环境造成了一定的污染。蔬菜中无霉变的废弃菜叶依然存在丰富的营养，含有果胶质、纤维素、半纤维素和木质素等成分，其所含营养的特殊性和隐性具有再利用价值。其中纤维素被广泛应用到生产纳米纤维素纤维、生产育苗钵、制备复合包装膜和畜禽养殖等领域，可以起到变废为宝的效果，逐步改善蔬菜尾菜的综合利用方式，以期拓宽蔬菜废叶在农业领域的应用范围，与此同时，可以有效地降低育苗钵产品的生产制造成本，实现蔬菜废叶中纤维素的高值化利用，对于推动生物质资源的有效利用及高分子材料的绿色化发展具有重要的划时代意义。
[0004]CN1271039A中公开了“一种含植物纤维制品及其制备方法”，采用植物纤维为主要原料，谷物淀粉作为粘结剂，菜籽油或者食品级石蜡为脱模剂。该生产方法过程中需要使用大量的谷物淀粉以及菜籽油，这无疑增加了生产成本，即使使用石蜡在某种程度上降低成本，但是石蜡在土壤中不易降解，会造成二次污染，破坏土壤结构。CN125502A中公开了“一种植物秸秆育苗容器的制造方法”，其中采用了废弃植物秸秆为原料，经过干燥、粉碎、分级，最后在模具中加热加压成型。该方法的主要加工参数：植物秸秆粉碎粒度为0.4～5mm，模具加热温度为170
‑
210℃，施加的压力为10
‑
15kg/cm2。从其加工参数可以看出，植物秸秆粉碎要求高，耗能大，热压成型过程中加热温度高，生产成本高。CN104719037A公开了“一种新型可降解育苗钵”，该育苗钵由粉碎的植物秸秆与畜禽粪便沼泽液混合密封进行发酵并压缩成型后晾干得到，存在制备工艺复杂，成品抗压强度不高等缺陷。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是解决现有技术中育苗钵的制备成本高以及蔬菜废叶等生物质资源没有得到有效利用等缺陷而提供的一种源自蔬菜的全生物降解育苗钵及其制备方法。制备的育苗钵全生物降解，具有优异的抗压性、吸水性、保水性和透气性，不影响作物幼苗的
生长，不伤害作物根系，同时，能够改善蔬菜尾菜的综合利用方式，变废为宝，实现资源的高效化利用。
[0006]为达到以上专利技术目的，本专利技术是通过以下技术方案来实现的：
[0007]一种源自蔬菜的全生物降解育苗钵，其由包含如下重量百分比的原料制备得到：
[0008]蔬菜基质：20～70％
[0009]草炭：5～40％
[0010]腐殖土：20～40％
[0011]无机矿物：1～5％
[0012]胶粘剂：3～10％。
[0013]本专利技术中，所述的蔬菜基质是通过两步破拆法构建的永久隔离氢键网络结构的热塑性再生蔬菜纤维素共聚物；
[0014]在一种实施方式中，所述的蔬菜基质的制备方法包含如下步骤：
[0015](1)首先对蔬菜进行粉碎，经脱水、干燥后对蔬菜粉末进行筛分，将筛分后的1～20份蔬菜粉末溶解于5～80份NaOH溶液中，将体系升温至35～55℃水浴加热并搅拌0.5～1.5h，去除蔬菜粉末中的半纤维素，反应完成后将所得产物抽滤、烘干。将上述产物加入到10～100份亚氯酸钠与醋酸的混合水溶液中，将体系升温至60～75℃水浴加热并搅拌0.5～1h，去除蔬菜粉末中的木质纤维素，反应完成后，过滤、烘干提取得到蔬菜纤维素(VC)；
[0016](2)在室温下，将1～10份VC溶解于5～50份NaOH溶液中，冷冻至固体，随后将其取出放置在室温下进行解冻，同时一边搅拌一边加入10～80份蒸馏水，制得纤维素溶液。将5～20份纤维素溶液加入到20～80份凝固浴中，过滤、洗涤直至体系呈中性，通过溶解再生得到再生蔬菜纤维素(RVC)；
[0017](3)将0.1～5份RVC和1～30份增塑剂一起加入到反应器中，在30℃～60℃下预混12～48h，之后将体系温度升高至80℃～100℃，在400～800Pa的压力下除水0.5～3h，随后向反应器中加入0.001～0.005份催化剂，打开搅拌开始聚合反应，反应过程中以梯度升温的方式进行减压蒸馏：80℃～100℃，1～3h；100℃～120℃，0.5～2h；120℃～140℃，1～3h；140℃～160℃，2～4h，压力为600～700Pa。反应完成后关闭机械搅拌，等待体系温度下降；
[0018](4)当温度降低至80～100℃时，向其中加入10～50份润胀剂，在600～700Pa的压力下除水1～3h后，向体系中通入氮气，并保证聚合反应在氮气氛围下进行。随后将体系温度升高至80～120℃，向其中加入1～20份扩链剂，保温1～3h。反应完成后，在体系中加入大量的有机溶剂进行搅拌1～3h后，将得到的浑浊液进行抽滤，然后再用蒸馏水将产物洗涤至中性，得到初步产物。而后将初步产物烘干后用上述有机溶剂抽提24～48h，以除去少量均聚的副产物，提纯得到的产物即为蔬菜基质。
[0019]本专利技术中，所述的蔬菜是娃娃菜、菠菜、白菜、生菜、油菜、香菜和花椰菜中的一种或多种；
[0020]所述的蔬菜粉末按照粒径大小进行筛分，平均粒径为45～120目；所述NaOH溶液的浓度为9～16wt％；
[0021]所述的亚氯酸钠与醋酸的混合水溶液中亚氯酸钠水溶液浓度为5～10wt％，醋酸水溶液浓度为1～5wt％，二者的质量配比为1：0.5～3；
[0022]所述的凝固浴是醋酸、L
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乳酸、乙醇、丙酮和异丙醇中的一种或多种；
[0023]所述的增塑剂是L
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乳酸和/或丙交酯；
[0024]所述的催化剂是辛酸亚锡和/或氯化亚锡；
[0025]所述的润胀剂是二甲基亚砜、N，N
‑
二甲基甲酰胺和二甲基乙酰胺中的一种或多种；
[0026]所述的扩链剂是ε
‑
己内酯和/或六亚甲基二异氰酸酯；
[0027]所述的有机溶剂是二氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃和丙酮中的一种或多种；
[0028]通过溶解再生的预处理方法对蔬菜纤维素的氢键网本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种源自蔬菜的全生物降解育苗钵，其特征在于：其由包含如下重量百分比的原料制备得到：蔬菜基质：20～70％草炭：5～40％腐殖土：20～40％无机矿物：1～5％胶粘剂：3～10％。2.根据权利要求1所述的一种源自蔬菜的全生物降解育苗钵，其特征在于：所述的蔬菜基质是通过两步破拆法构建的永久隔离氢键网络结构的热塑性再生蔬菜纤维素共聚物。3.根据权利要求1或2所述的一种源自蔬菜的全生物降解育苗钵，其特征在于：所述的蔬菜基质的制备方法包含如下步骤：(1)从蔬菜中提取得到蔬菜纤维素VC；(2)在室温下，将VC溶解于NaOH溶液中，冷冻至固体，随后在室温下进行解冻，加水，制得纤维素溶液，随后将纤维素溶液加入到凝固浴中，过滤、洗涤直至体系呈中性，得到再生蔬菜纤维素RVC；(3)将VRC和增塑剂一起加入到反应器中，加入催化剂，打开搅拌开始聚合反应，反应完成后关闭机械搅拌，等待体系温度下降；(4)当温度降低至80～100℃时，向其中加入润胀剂，向体系中通入氮气，随后将体系温度升高，向其中加入扩链剂，反应完成后，加入有机溶剂进行搅拌，将得到的浑浊液进行抽滤，然后再用蒸馏水将产物洗涤至中性，得到初步产物，而后将初步产物烘干后用有机溶剂抽提，提纯得到的产物即为蔬菜基质。4.根据权利要求3所述的一种源自蔬菜的全生物降解育苗钵，其特征在于：所述的蔬菜基质的制备方法包含如下步骤：(1)对蔬菜进行粉碎，经脱水、干燥后进行筛分，将筛分后的1～20份蔬菜粉末溶解于5～80份NaOH溶液中，将体系升温至35～55℃水浴加热并搅拌，去除蔬菜粉末中的半纤维素，反应完成后将所得产物抽滤、烘干，将产物加入到10～100份亚氯酸钠与醋酸的混合水溶液中，将体系升温至60～75℃水浴加热并搅拌，去除蔬菜粉末中的木质纤维素，反应完成后，过滤、烘干提取得到蔬菜纤维素VC；(2)在室温下，将1～10份VC溶解于5～50份NaOH溶液中，冷冻至固体，随后在室温下进行解冻，一边搅拌一边加入10～80份蒸馏水，制得纤维素溶液，随后将5～20份纤维素溶液加入到20～80份凝固浴中，过滤、洗涤直至体系呈中性，得到再生蔬菜纤维素RVC；(3)将0.1～5份RVC和1～30份增塑剂一起加入到反应器中，在30℃～60℃下预混，之后将体系温度升高至80℃～100℃，除水，随后向反应器中加入0.001～0.005份催化剂，打开搅拌开始聚合反应，反应过程中以梯度升温的方式进行减压蒸馏：80℃～100℃，1～3h；100℃～120℃，0.5～2h；120℃～1...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐越，刘振伟，麻宁，王磊，
申请(专利权)人：万华化学集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：