專利名稱：一種多功能可降解液態(tài)地膜、制備方法及應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種多功能可降解液態(tài)地膜、制備方法及應用，具體地 說是一種以高分子聚合物為主要成分的多功能可降解液態(tài)地膜，屬于設 施農業(yè)技術領域。
技術背景近三十年來，塑料地膜覆蓋技術的推廣對我國糧食的增產和人們的 菜籃子豐富做出了重要貢獻。但隨著塑料地膜的大量使用，其負面影響 日益明顯。塑料地膜回收困難，大量殘留在農田中，破壞土壤結構，導致農作物減產。據測算，在每畝土地中只要殘留狄g的塑料垃圾，就會 使玉米減產15%左右，小麥減產13°乂左右，蔬菜減產15% 60%。"白色革 命"逐漸變成了 "白色污染"。因此農業(yè)生產中急需一種即具有塑料地 膜保溫、減少土壤水分蒸發(fā)的功效又不產生環(huán)境生態(tài)污染的塑料地膜替 代品。近年來，科技工作者開始研制可降解液態(tài)地膜，主要以乳化瀝青、 聚乙烯醇、聚丙烯酸酯及其聚合物的一種或幾種為主要原料，如發(fā)明 專利公布說明書CN1232857 A公布了 "瀝青乳劑及其制備方法"，介紹 了一種以乳化瀝青為主要成分的液態(tài)地膜，該物質具有一定提高低溫的 功效，但不能避免瀝青的二次污染，且稀釋時遇硬水容易破乳導致成膜 性降低；發(fā)明專利公布說明書CNCN1445275A公布了 "聚乙烯醇改性物 -液體生態(tài)地膜的制備"，介紹了一種以聚乙烯醇、羧甲基纖維素、醋酸乙酯聚合物為主要原料的液態(tài)地膜，該物質具有一定的成膜性，因其成 膜成分中親水基較多，導致耐水能力較差；發(fā)明專利公布說明書CN1935878A公布了 "一種多功能可降解液態(tài)地膜及其制備方法"，介紹 了一種以淀粉接枝丙烯酸類聚合物為主要原料的液態(tài)地膜，該物質具有 一定的保水功效，但成膜性較差。上述發(fā)明專利產品雖然在一定程度上 避免了 "白色污染"，但普通存在成膜差，韌性小，耐水性能低，保溫 差、延遲農作物出苗時間等缺點，對使用與推廣具有一定的局限性。 發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于提供一種多功能可降解液態(tài)地膜、制備方法及應 用方向，所要解決的技術問題是使該液態(tài)地膜具有優(yōu)良的成膜性能，不 延遲農作物出苗時間，保溫、減少土壤水分蒸發(fā)的功效穩(wěn)定，不產生環(huán)土兒生態(tài))5染。本發(fā)明的技術方案是這樣實現的這種多功能可降解液態(tài)地膜，其 組成包括如下重量比例的聚醚多元醇-聚乙烯醇-聚天門冬氨酸鹽聚合 物15.0~40.0%,乳化劑1.0-5.0%,分散展著剤0.5 ~5.0%, pH值調節(jié) 剤0.1~5.0%,防凍剤1.0-5.0%,水余量；所述的聚醚多元醇-聚乙烯醇-聚天門冬氨酸鹽聚合物是由包括如 下重量比例的:聚醚多元醇60.0~70. 、聚天門冬氨酸鹽25.0~35.0%和 聚乙烯醇IOOO余量聚合得到的；所述的乳化剤是選自十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、壬基酚 聚氧乙烯(10)醚其中一種或幾種；所述的分散展著劑是選自亞甲基二萘磺酸鈉、聚羧酸鈉鹽、乙氧基改性三硅氧烷其中一種或幾種；所述的PH值調節(jié)剤是選自氨水、氯氧化鉀、氫氧化鈉其中一種或幾種；所述的防凍剤是選自乙二醇、聚乙二醇、甘油其中一種或幾種。所述的多功能可降解液態(tài)地膜，其組成包括如下重量比例的聚醚多元醇-聚乙烯醇-聚天門冬氨酸鹽聚合物20.0-30.0% 、乳化劑 2.0~3.0%、分散展著剤1.0~3.0%、 pH值調節(jié)剤0.1~3.0%、防凍剤 2.0 3.(^和水余量。所述的多功能可降解液態(tài)地膜，所述的聚醚多元醇用聚醚多元醇聚 合母液、聚氧化丙烯多元醇、聚氧化乙烯多元醇或由農作物秸稈、制糖 業(yè)廢渣在催化剤作用下經濃硫酸液化得到液化產物其中一種或幾種代 替。所述的多功能可降解液態(tài)地膜，其組成包括如下重量比例的聚醚 多元醇-聚乙烯醇-聚天門冬氨酸鹽聚合物16.0-18.0%,乳化剤十二烷基 硫酸鈉1.5%、壬基酚聚氧乙烯(10)醚2.5%,分散展著剤亞甲基二萘磺 酸鈉2.0%、乙氧基改性三硅氧烷0.05%, PH值調節(jié)劑氨水1.0X，防凍 剤乙二醇4.0%,水余量。所述的多功能可降解液態(tài)地膜，其組成包括如下重量比例的聚醚 多元醇-聚乙烯醇-聚天門冬氨酸鹽聚合物25.0%,乳化剤十二烷基硫酸 鈉2.5%、壬基酚聚氧乙烯(10)醚2.0%,分散展著劑亞甲基二萘磺酸鈉 2.5%、乙氧基改性三硅氧烷0.10%, PH值調節(jié)剤氨水2.(^,防凍劑乙二所述的多功能可降解液態(tài)地膜，其組成包括如下重量比例的聚醚 多元醇-聚乙烯醇-聚天門冬氨酸鹽聚合物20.0-30.0%,乳化剤十二烷基 硫酸鈉2.5%、壬基酚聚氧乙烯(10)醚2.5%,分散展著剤亞甲基二萘磺 酸鈉3.0%、乙氧基改性三硅氧烷0.15%， PH值調節(jié)劑氨水4.5X，防凍 劑乙二醇2.0%,水余量。上述的多功能可降解液態(tài)地膜的制備方法包括以下步驟A、 聚醚多元醇-聚乙烯醇-聚天門冬氨酸聚合物的制備 在反應器中加入液態(tài)地膜組成總量30-90%的水，依次廿量加入聚醚多元醇、聚天門冬氨酸鹽，升溫至80~90 °C,加入聚乙慌醇1000，高 速剪切攪拌20 30m1n,降溫到45 。C以下得到聚合物乳液；B、 在步驟A的聚合乳液中廿量加入復合乳化剤、分散展著剤、防凍 剤、PH值調節(jié)剤及余量水，調節(jié)pH至7-8，高速剪切攪拌20 30m1n, 即可得到可降解的液態(tài)地膜。上述的多功能可降解液態(tài)地膜的應用方法是將液態(tài)地膜兌水稀釋 8~20倍，用普通噴霧器土壤表面噴施，畝用液態(tài)地膜稀釋液80 100千 克用于防風固沙，土壤保溫、抑制土壤水分蒸發(fā)。本發(fā)明田間試驗表明，具有以下主要特點與功效 1.具有傳統(tǒng)塑料地膜功效土壤增溫2 6。C,蒸發(fā)抑制率30%以上，土壤表層含水量可提高20%。該地膜兌水噴施于土壤表面后，其中的高分子與土壤顆粒結合，可迅速 在土壤表面形成一層黑色的固化膜，抑制土壤水分蒸發(fā)，促使土壤吸收 較多的太陽能，起到提高地溫的功效。2.彌補了現有液態(tài)地膜的不足①抗硬水能力強；②耐水性增強；③成膜均一該液態(tài)地膜類似于 微乳液，分散粒徑小，分散均勻，成膜性能高；④不延遲農作物出苗時間成膜物質不溶于水，只分散于水中，可迅速附著于土壤固化成膜，不會滲透到種子周圍土壤，避免影響出苗時間。3.改良土壤功效液態(tài)地膜完全降解為農作物可吸收的腐植酸類有機肥、水和二氧化 碳，降解產物有效促進土壤團粒的形成，水穩(wěn)性團粒數量提高10-15%, 土壤容重可降低5~10%。 4.提高肥料利用率降解中間產物聚天門冬氨酸可吸收和富集土壤中對植物生長有利 的元素如N、 P、 K及Ca、 Mg、 S、 Mn、 Cu、 Fe、 B等，當每畝土壤含40 60 克聚天門冬氨酸時，土壤有機質含量可提高8~10% ，全氮提高了6 8Q《， 速效磷提高11~15% ,速效鉀提高25~40%。 5.防滲集水、節(jié)水灌溉功效沙性土壤地表噴施，有效減緩水分下滲，保水、節(jié)約灌溉用水量。綜上所述，本發(fā)明可在一定范圍內替代塑料地膜及彌補現有液態(tài)地 膜使用上的不足，具有一定的社會意義及市場前景。
具體實施方式
(1)聚醚多元醇-聚乙烯醇-聚天門冬氨酸鹽聚合物的制備在反應器中加入300千克水，依次加入240.0千克聚醚多元醇聚合母液(羥值100土5mgK0H/g、粘度3000土500mPa s/25°C,聚醚多元醇含 量50%,青島瑞諾化工有限公司產)、150.0千克聚天門冬氨酸鈉溶液(石 家莊德賽化工有限公司產，分子量3000~5000，含量40%)。升溫至80~90 。C,加入15.0千克聚乙烯醇(聚合度IOOO,含量98%),高速剪切攪拌 20 30m1n,降溫到45 。C以下。得到含160~180千克聚醚多元醇-聚乙烯醇-聚天門冬氨酸聚合物的聚合乳液。 (2)液態(tài)地膜的制備在上述聚合乳液中，加入15.0千克十二烷基硫酸鈉、25.0千克壬 基酚聚氧乙烯(10)醚、20.0干克亞甲基二萘磺酸鈉、0.5千克乙氧基改 性三硅氧烷、40.0千克乙二醇，10.0千克氨水調節(jié)pH至7-8、加入余 量水至1000千克，高速剪切攪拌20 30m1n，即可得到可降解的液態(tài)地膜，其中聚醚多元醇-聚乙烯醇-聚天門冬氨酸聚合物的重量百分比為 16.0~18.0%。該液態(tài)地膜兌水稀釋8~10倍，用普通噴霧器土壤表面噴施，畝用 稀釋液80 100千克。 實施例2 :(1)聚醚多元醇-聚乙烯醇-聚天門冬氨酸鹽聚合物的制備在反應器中加入300千克水，依次加入200.O千克聚醚多元醇聚合 、母液(羥值60土5mg KOH/g、粘度2000土500mPa s/25。C,聚醚多元醇 含量8C^，青島瑞諾化工有限公司產)、250.0干克千克聚天門冬氨酸鈉 溶液(石家莊德賽化工有限公司產，分子量3000~5000,含量40%)。升 溫至80 9Q 。C,加入20.0千克聚乙烯醇(聚合度IOOO，含量98%),高速剪切攪拌20 30m1n,降溫到45 。C以下，得到含240~250干克聚醚多元醇-聚乙烯醇-聚天門冬氨酸聚合物的聚合乳液。 (2)液態(tài)地膜的制備在上述聚合乳液中，加入25.0千克十二烷基硫酸鈉、20.0千克壬 基酚聚氧乙烯(10)醚、25.0千克亞甲基二萘磺酸鈉、1.0千克乙氧基改 性三硅氧烷、30.0千克乙二醇，20.0千克氨水調節(jié)PH至7-8，加入余 量水至1000千克，高速剪切攪拌20 30m1n，即可得到可降解的液態(tài)地膜。其中聚醚多元醇-聚乙烯醇-聚天門冬氨酸聚合物的重量百分比為 25.0%。該液態(tài)地膜兌水稀釋8-10倍，用普通噴霧器土壤表面噴施，可用 于防風固沙。 實施例3 :(1) 聚醚多元醇-聚乙烯醇-聚天門冬氨酸鹽聚合物的制備 在反應器中加入200千克水，依次加入250.0干克聚醚多元醇聚合母液(羥值150土5mgK0H/g、粘度1000土200mPa .s/25。C,分子量4000, 聚醚多元醇含量80%,天津石油化工公司第三石油化工廠產)、300.0千克千克聚天門冬氨酸鈉溶液(石家莊德賽化工有限公司產，分子量 3000-5000，含量40%)。升溫至80~90 。C，加入25.0千克聚乙烯醇(聚 合度IOOO,含量98%),高速剪切攪拌20 30m1n,降溫到45 。C以下，得 到含280~300千克聚醚多元醇-聚乙烯醇-聚天門冬氨酸聚合物的聚合乳液。(2) 液態(tài)地膜的制備在上述聚合乳液中，加入25.0干克十二烷基硫酸鈉、25.0千克壬 基酚聚氧乙烯(10)醚、30.0千克亞甲基二萘磺酸鈉、1.5千克乙氧基改 性三硅氧烷、20.0千克乙二醇、45.0千克氨水調節(jié)pH至7-8、加入余 量水至1000千克，高速剪切攪拌2CH30m化，即可得到1000千克可降解的液態(tài)地膜，其中聚醚多元醇-聚乙烯醇-聚天門冬氨酸聚合物的重量百 分比為28.0~30.0%。該液態(tài)地膜兌水稀釋15 20倍，用普通噴霧器土壤表面噴施，畝用 稀釋液80 100千克。土壤保溫、抑制土壤水分蒸發(fā)效果顯著。本發(fā)明對所需聚醚多元醇的純度要求不嚴格，使用以多元醇或有機 胺為起始剤，與環(huán)氧丙烷聚合反應或與環(huán)氧丙烷、環(huán)氧乙烷共聚反應可 得到聚氧化丙烯多元醇(PPG)、由乙二醇或二甘醇為起始剤與環(huán)氧乙烷 聚合反應可得到聚氧化乙烯多元醇(PEG),或者利用農作物秸稈、制糖業(yè)廢渣在催化劑作用下經濃硫酸液化生產的聚醚多元醇均可。以上技術均 已成熟，且已大規(guī)模、工廠化生產，如上海高橋石油化工公司、青島 瑞諾化工有限公司，天津石油化工公司第三石油化工廠、福建省新達保 溫材料有限公司等。在聚合物原料選擇方面，本發(fā)明上述實施例特別給出了利用聚醚多 元醇聚合母液代替聚醚多元醇的實施例，由于聚合母液不需經過分離、 過濾、水洗等工藝，原料成本可降低三分之一至二分之一。聚天門冬氨 酸鹽既含有象蛋白質結構一樣的酰胺基團又含有羧酸側鏈，既能完全生 物降解，又具有螯合和分散等功能，是新一代可生物降解高分子材料， 本發(fā)明以聚乙烯醇為分散劑，聚醚多元醇與聚天門冬氨酸鹽在溫度80~90 。C條件下，利用單體間自交聯(lián)性質，迅速反應，得到一種褐色聚合乳液，主要成分為聚醚多元醇-聚乙烯醇-聚天門冬氨酸聚合物，該聚合反應的產率大于90%,剩余少量反應物及反應副產物不需分離，不影 響應用效果。本發(fā)明列舉的實施例旨在更進一步地闡明多功能可降解液態(tài)地膜 的制備方法及應用方向，而不對本發(fā)明的范圍構成任何限制。
權利要求
1、一種多功能可降解液態(tài)地膜，其組成包括如下重量比例的聚醚多元醇-聚乙烯醇-聚天門冬氨酸鹽聚合物15.0～40.0％，乳化劑1.0～5.0％，分散展著劑0.5～5.0％，pH值調節(jié)劑0.1～5.0％，防凍劑1.0～5.0％，水余量；所述的聚醚多元醇-聚乙烯醇-聚天門冬氨酸鹽聚合物是由包括如下重量比例的聚醚多元醇60.0～70.0％、聚天門冬氨酸鹽25.0～35.0％和聚乙烯醇1000余量聚合得到的；所述的乳化劑是選自十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、壬基酚聚氧乙烯(10)醚其中一種或幾種；所述的分散展著劑是選自亞甲基二萘磺酸鈉、聚羧酸鈉鹽、乙氧基改性三硅氧烷其中一種或幾種；所述的pH值調節(jié)劑是選自氨水、氫氧化鉀、氫氧化鈉其中一種或幾種；所述的防凍劑是選自乙二醇、聚乙二醇、甘油其中一種或幾種。
2、 根據杈利要求1所述的多功能可降解液態(tài)地膜，其組成包括如下 重量比例的聚醚多元醇-聚乙烯醇-聚天門冬氨酸鹽聚合物20.0-30.0%、 乳化劑2.0~3.0%、分散展著剤1.0-3.0%、 PH值調節(jié)劑0.1-3.0%、防凍劑 2.0~3.0%和水余量。
3、 根據權利要求1所述的多功能可降解液態(tài)地膜，其特征在于所 述的聚醚多元醇用聚醚多元醇聚合母液、聚氧化丙烯多元醇、聚氧化乙烯多元醇或由農作物秸桿、制糖業(yè)廢渣在催化劑作用下經濃硫酸液化得到液 化產物其中一種或幾種代替。
4、 根據杈利要求1所述的多功能可降解液態(tài)地膜，其組成包括如下重量比例的聚醚多元醇-聚乙烯醇-聚天門冬氨酸鹽聚合物16.0~18.0%， 乳化劑十二烷基硫酸鈉1.5%、壬基酚聚氧乙烯(10)醚2.5%,分散展著劑 亞甲基二萘磺酸鈉2.0%、乙氧基改性三硅氧烷0.05%, pH值調節(jié)剤氨水 1-0%,防凍剤乙二醇4.0%,水余量。
5、 根據杈利要求1所述的多功能可降解液態(tài)地膜，其組成包括如下 重量比例的聚醚多元醇-聚乙烯醇-聚天門冬氨酸鹽聚合物25.(^,乳化 劑十二烷基硫酸鈉2.5°^、壬基酚聚氧乙烯(10)醚2.0%,分散展著剤亞甲 基二萘磺酸鈉2.5%、乙氧基改性三硅氧烷0.10%, pH值調節(jié)剤氨水2.0X， 防凍劑乙二醇3厲，水余量。
6、 根據權利要求1所述的多功能可降解液態(tài)地膜，其組成包括如下 重量比例的聚醚多元醇-聚乙烯醇-聚天門冬氨酸鹽聚合物20.0~30.0%， 乳化剤十二烷基硫酸鈉2.5o么壬基酚聚氧乙烯(10)醚2.5%,分散展著劑 亞甲基二萘磺酸鈉3.0%、乙氧基改性三硅氧烷0.15%， pH值調節(jié)劑氨水 4.5°^,防凍剤乙二醇2.0%,水余量。
7、 根據權利要求1-7任意一項權利要求所述的多功能可降解液態(tài)地 膜的制備方法，其特征包括以下步驟A、聚醚多元醇-聚乙烯醇-聚天門冬氨酸聚合物的制備 在反應器中加入液態(tài)地膜組成總量30-90%的水，依次廿量加入聚醚 多元醇、聚天門冬氨酸鹽，升溫至80~90 。C,加入聚乙烯醇IOOO,高速剪切攪拌20 30m1n,降溫到45 。C以下得到聚合物乳液；B 、在步驟A的聚合乳液中計量加入復合乳化劑、分散展著剤、防凍剤、 PH值調節(jié)剤及余量水，調節(jié)pH至7-8，高速剪切攪拌20 30m1n,即可得 到可降解的液態(tài)地膜。
8、根據權利要求1-7任意一頊權利要求所述的多功能可降解液態(tài)地 膜的應用方法，其特征在于將液態(tài)地膜兌水稀釋8~20倍，用普通噴霧 器土壤表面噴施，畝用液態(tài)地膜稀釋液80~100千克用于防風固沙，土壤 保溫、抑制土壤水分蒸發(fā)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種多功能可降解液態(tài)地膜，其組成包括如下重量比例的聚醚多元醇-聚乙烯醇-聚天門冬氨酸鹽聚合物15.0～40.0％，乳化劑1.0～5.0％，分散展著劑0.5～5.0％，pH值調節(jié)劑0.1～5.0％，防凍劑1.0～5.0％，水余量；本發(fā)明地膜兌水噴施于土壤表面后，其中的高分子與土壤顆粒結合，可迅速在土壤表面形成一層黑色的固化膜，抑制土壤水分蒸發(fā)，促使土壤吸收較多的太陽能，起到提高地溫的功效。液態(tài)地膜完全降解為農作物可吸收的腐植酸類有機肥、水和二氧化碳，降解產物有效促進土壤團粒的形成，水穩(wěn)性團粒數量提高10～15％，土壤容重可降低5～10％。在沙性土壤地表噴施，有效減緩水分下滲，保水、節(jié)約灌溉用水量?？稍谝欢ǚ秶鷥忍娲芰系啬ぃ哂幸欢ǖ纳鐣饬x及市場前景。
文檔編號C08L29/04GK101402794SQ20081007978
公開日2009年4月8日 申請日期2008年11月19日 優(yōu)先權日2008年11月19日
發(fā)明者孫宏勇, 張喜英, 王學虎, 王艷梅, 冬 裴, 陳素英 申請人:中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所