一種改性淀粉基地膜制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種改性淀粉基地膜制備方法，屬于環(huán)保地膜技術(shù)領(lǐng)域。針對由于淀粉的相容性低、加工困難、淀粉基地膜的力學(xué)性能和耐水性能差的問題，本發(fā)明提供了一種改性淀粉基地膜制備方法，本發(fā)明采用淀粉和粉煤灰為原料，通過環(huán)氧氯丙烷破壞淀粉分子內(nèi)和分子間的氫鍵，通過環(huán)氧氯丙烷接枝交聯(lián)，增強(qiáng)淀粉的可塑性和柔韌性，降低脆性，使淀粉易于加工成型且性能更好，通過添加粉煤灰復(fù)合聚丙烯酸凝膠和硅鋁凝膠改善淀粉的抗張強(qiáng)度、斷裂伸長率、抗沖擊強(qiáng)度、抗老化性、阻隔性、耐水性等，并與聚乙烯醇融合，進(jìn)行良好的界面粘接，在光潔聚乙烯塑板表面流延成膜，得改性淀粉基地膜。
【專利說明】
一種改性淀粉基地膜制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種改性淀粉基地膜制備方法，屬于環(huán)保地膜技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，我國地膜覆蓋面積已達(dá)1333萬hm2以上，并以平均每年66.67萬hm2左右的速度增長，每年地膜的實(shí)際消費(fèi)量約45萬噸，居世界首位。大量的殘膜存在使得土壤水分養(yǎng)分向下運(yùn)輸受到阻礙，土壤間隙和通透性降低，不利于土壤空氣循環(huán)和澆灌，土地質(zhì)量下降，從而造成作物營養(yǎng)不良，產(chǎn)量下降。當(dāng)土壤地膜殘留量達(dá)60 kg /hm2時，就會給農(nóng)作物造成減產(chǎn)，幅度為棉花10%?22%、玉米11%?23%、瓜蔬類15%?59%、小麥9%?16%。因此，研制可降解薄膜，對于降低白色污染、改善土壤質(zhì)量、保證作物產(chǎn)量具有重要意義。
[0003]近年來，有關(guān)粉煤灰再利用方面的研究主要集中在建筑材料、吸附劑、肥料和聚合物填充料等領(lǐng)域開展。研究表明，粉煤灰具有很好的親水性，在水溶液中能較好的分散，而且粉煤灰具有多孔結(jié)構(gòu)，有一定的吸水能力，吸水原理除靠顆粒之間的毛細(xì)管孔隙外，還能在玻璃顆粒的洞穴和蜂窩狀孔隙內(nèi)蓄水，與土壤水分相比，粉煤灰水分更易被作物吸收利用，粉煤灰含有多種營養(yǎng)元素，可明顯改良土壤的理化性質(zhì)，粉煤灰中種植的作物不會危害人體健康。
[0004]淀粉基地膜具有原料來源廣泛、可降解、不污染環(huán)境、防蟲抗病等優(yōu)點(diǎn)，受到越來越多的關(guān)注。英國、美國、加拿大、荷蘭在淀粉基可降解地膜的研究方面占有優(yōu)勢，國內(nèi)有關(guān)淀粉基可降解地膜的研發(fā)報(bào)道也不少，但由于淀粉的相容性低、加工困難、產(chǎn)品的力學(xué)性能和耐水性能差等問題，淀粉添加量受到限制，降解性能不可靠，實(shí)際推廣和應(yīng)用效果并不顯著。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題:針對由于淀粉的相容性低、加工困難、淀粉基地膜的力學(xué)性能和耐水性能差的問題，本發(fā)明提供了一種改性淀粉基地膜制備方法，本發(fā)明采用淀粉和粉煤灰為原料，通過環(huán)氧氯丙烷破壞淀粉分子內(nèi)和分子間的氫鍵，通過環(huán)氧氯丙烷接枝交聯(lián)，增強(qiáng)淀粉的可塑性和柔韌性，降低脆性，使淀粉易于加工成型且性能更好，通過添加粉煤灰復(fù)合聚丙烯酸凝膠和硅鋁凝膠改善淀粉的抗張強(qiáng)度、斷裂伸長率、抗沖擊強(qiáng)度、抗老化性、阻隔性、耐水性等，并與聚乙烯醇融合，進(jìn)行良好的界面粘接，在光潔聚乙烯塑板表面流延成膜，得改性淀粉基地膜。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
(1)稱取100?150g粉煤灰顆粒，加入粉碎機(jī)中粉碎，過200目篩，將過篩后的顆粒與300?500mL去離子水混合，以200?300r/min攪拌20?30min，靜置I?2h，除去上部懸浮的炭雜質(zhì)，過濾，將濾渣置入100?105 °C干燥箱中干燥至恒重，冷卻，得粉煤灰；
(2)稱取10?15g上述粉煤灰，與60?90mL質(zhì)量濃度為7.5%氫氧化鈉溶液加入離心機(jī)，以6000?8000r/min離心I?2h，取濾液，得硅鋁凝膠混合液； (3)分別稱量350?400g淀粉，100?150mL去離子水，攪拌混合20~30min，加入30~35mL環(huán)氧氯丙烷，加熱至35?37°C，以200?300r/min攪拌5?6h，得改性淀粉；
(4)量取80?10mL丙烯酸，在冰水浴下，以5mL/min緩慢加入280~350mL質(zhì)量濃度為20%氫氧化鈉溶液，攪拌20?30min，加入0.08-0.1OgN，N’-亞甲基雙丙烯酰胺，0.4?0.5g過硫酸鉀，3?5g上述步驟(I)制備的粉煤灰，以300?400r/min攪拌I?2h，加入20~30mL質(zhì)量濃度為2%聚乙烯醇溶液，在70?75°C恒溫水浴中，以300?400r/min攪拌5?6h，加入質(zhì)量濃度為4%磷酸氫二鉀溶液調(diào)節(jié)PH至6.5?7.0后，得粉煤灰復(fù)合聚丙烯酸鈉凝膠混合液；
(5)將上述步驟(2)制備的硅鋁凝膠混合液，上述步驟(3)制備的改性淀粉和上述粉煤灰復(fù)合聚丙烯酸鈉凝膠混合液共混，加入100?150mL聚乙烯醇，在80?85°C恒溫水浴中，以60?120r/min攪拌加熱2?3h，冷卻至室溫，用涂膜棒將混合液在光潔聚乙烯塑板表面流延成膜，置入60?65 °C干燥箱中，干燥20?24h，得改性淀粉基地膜。
[0007]本發(fā)明的應(yīng)用方法是:將本發(fā)明制備的改性淀粉基地膜覆蓋在已播種的農(nóng)田上，20?25天后，膜內(nèi)相對濕度為93?95%，出苗率為95?98%，55?60天后，地膜降解率為80?85%。
[0008]本發(fā)明的有益技術(shù)效果是:
(1)本發(fā)明制備的改性淀粉基地膜保水能力好，保溫保濕效果明顯，降解效果好；
(2)本發(fā)明制備工藝簡單，環(huán)保。
【具體實(shí)施方式】
[0009]稱取100?150g粉煤灰顆粒，加入粉碎機(jī)中粉碎，過200目篩，將過篩后的顆粒與300?500mL去離子水混合，以200?300r/min攪拌20?30min，靜置I?2h，除去上部懸浮的炭雜質(zhì)，過濾，將濾渣置入100?105°C干燥箱中干燥至恒重，冷卻，得粉煤灰;稱取10?15g上述粉煤灰，與60?90mL質(zhì)量濃度為7.5%氫氧化鈉溶液加入離心機(jī)，以6000?8000r/min離心I?2h，取濾液，得硅鋁凝膠混合液；分別稱量350?400g淀粉，100~15011^去離子水，攪拌混合20?30min，加入30~35mL環(huán)氧氯丙烷，加熱至35?37°C，以200~300r/min攪拌5?6h，得改性淀粉；量取80?10mL丙烯酸，在冰水浴下，以5mL/min緩慢加入280?350mL質(zhì)量濃度為20%氫氧化鈉溶液，攪拌20?30min，加入0.08-0.1gN，N ’ -亞甲基雙丙烯酰胺，0.4?0.5g過硫酸鉀，3?5g上述制備的粉煤灰，以300?400r/min攪拌I?2h，加入20?30mL質(zhì)量濃度為2%聚乙烯醇溶液，在70?75°C恒溫水浴中，以300?400r/min攪拌5?6h，加入質(zhì)量濃度為4%磷酸氫二鉀溶液調(diào)節(jié)pH至6.5?7.0后，得粉煤灰復(fù)合聚丙烯酸鈉凝膠混合液;將上述制備的硅鋁凝膠混合液，上述制備的改性淀粉和上述粉煤灰復(fù)合聚丙烯酸鈉凝膠混合液共混，加入100?150mL聚乙烯醇，在80?85°C恒溫水浴中，以60?120r/min攪拌加熱2?3h，冷卻至室溫，用涂膜棒將混合液在光潔聚乙烯塑板表面流延成膜，置入60?65 °C干燥箱中，干燥20?24h，得改性淀粉基地膜。
[0010]實(shí)例I
稱取10g粉煤灰顆粒，加入粉碎機(jī)中粉碎，過200目篩，將過篩后的顆粒與300mL去離子水混合，以200r/min攪拌20min，靜置lh，除去上部懸浮的炭雜質(zhì)，過濾，將濾渣置入100°C干燥箱中干燥至恒重，冷卻，得粉煤灰;稱取1g上述粉煤灰，與60mL質(zhì)量濃度為7.5%氫氧化鈉溶液加入離心機(jī)，以6000r/min離心lh，取濾液，得硅鋁凝膠混合液;分別稱量350g淀粉，10mL去離子水，攪拌混合20min，加入30mL環(huán)氧氯丙燒，加熱至35°C，以200r/min攪拌5h，得改性淀粉;量取80mL丙烯酸，在冰水浴下，以5mL/min緩慢加入280mL質(zhì)量濃度為20%氫氧化鈉溶液，攪拌20min，加入0.08gN，N ’ -亞甲基雙丙稀酰胺，0.4g過硫酸鉀，3g上述制備的粉煤灰，以300r/min攪拌Ih，加入20mL質(zhì)量濃度為2%聚乙烯醇溶液，在70°C恒溫水浴中，以300r/min攪拌5h，加入質(zhì)量濃度為4%磷酸氫二鉀溶液調(diào)節(jié)pH至6.5后，得粉煤灰復(fù)合聚丙烯酸鈉凝膠混合液;將上述制備的硅鋁凝膠混合液，上述制備的改性淀粉和上述粉煤灰復(fù)合聚丙烯酸鈉凝膠混合液共混，加入10mL聚乙烯醇，在80°C恒溫水浴中，以60r/min攪拌加熱2h，冷卻至室溫，用涂膜棒將混合液在光潔聚乙烯塑板表面流延成膜，置入60°C干燥箱中，干燥20h，得改性淀粉基地膜。
[0011]本發(fā)明的應(yīng)用方法是:將本發(fā)明制備的改性淀粉基地膜覆蓋在已播種的農(nóng)田上，20天后，膜內(nèi)相對濕度為93%，出苗率為95%，55天后，地膜降解率為80%。
[0012]實(shí)例2
稱取120g粉煤灰顆粒，加入粉碎機(jī)中粉碎，過200目篩，將過篩后的顆粒與400mL去離子水混合，以250r/min攪拌20?30min，靜置1.5h，除去上部懸浮的炭雜質(zhì)，過濾，將濾渣置入102 °C干燥箱中干燥至恒重，冷卻，得粉煤灰;稱取12g上述粉煤灰，與80mL質(zhì)量濃度為7.5%氫氧化鈉溶液加入離心機(jī)，以7000r/min離心1.5h，取濾液，得硅鋁凝膠混合液;分別稱量380g淀粉，120mL去離子水，攪拌混合25min，加入32mL環(huán)氧氯丙烷，加熱至36°C，以250r/min攪拌5.5h，得改性淀粉;量取90mL丙烯酸，在冰水浴下，以5mL/min緩慢加入300mL質(zhì)量濃度為20%氫氧化鈉溶液，攪拌25min，加入0.09gN，N ’ -亞甲基雙丙烯酰胺，0.45g過硫酸鉀，4g上述制備的粉煤灰，以350r/min攪拌1.5h，加入25mL質(zhì)量濃度為2%聚乙烯醇溶液，在72°C恒溫水浴中，以350r/min攪拌5.5h，加入質(zhì)量濃度為4%磷酸氫二鉀溶液調(diào)節(jié)pH至6.8后，得粉煤灰復(fù)合聚丙烯酸鈉凝膠混合液;將上述制備的硅鋁凝膠混合液，上述制備的改性淀粉和上述粉煤灰復(fù)合聚丙烯酸鈉凝膠混合液共混，加入120mL聚乙烯醇，在82°C恒溫水浴中，以100r/min攪拌加熱2.5h，冷卻至室溫，用涂膜棒將混合液在光潔聚乙烯塑板表面流延成膜，置入62 °C干燥箱中，干燥22h，得改性淀粉基地膜。
[0013]本發(fā)明的應(yīng)用方法是:將本發(fā)明制備的改性淀粉基地膜覆蓋在已播種的農(nóng)田上，22天后，膜內(nèi)相對濕度為94%，出苗率為96%，580天后，地膜降解率為82%。
[0014]實(shí)例3
稱取150g粉煤灰顆粒，加入粉碎機(jī)中粉碎，過200目篩，將過篩后的顆粒與500mL去離子水混合，以300r/min攪拌30min，靜置2h，除去上部懸浮的炭雜質(zhì)，過濾，將濾渣置入105°〇干燥箱中干燥至恒重，冷卻，得粉煤灰;稱取15g上述粉煤灰，與90mL質(zhì)量濃度為7.5%氫氧化鈉溶液加入離心機(jī)，以8000r/min離心2h，取濾液，得硅鋁凝膠混合液；分別稱量400g淀粉，150mL去離子水，攪拌混合30min，加入35mL環(huán)氧氯丙燒，加熱至37°C，以300r/min攪拌6h，得改性淀粉;量取10mL丙烯酸，在冰水浴下，以5mL/min緩慢加入350mL質(zhì)量濃度為20%氫氧化鈉溶液，攪拌30min，加入0.10gN，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺，0.5g過硫酸鉀，5g上述制備的粉煤灰，以400r/min攪拌2h，加入30mL質(zhì)量濃度為2%聚乙烯醇溶液，在75°C恒溫水浴中，以400r/min攪拌6h，加入質(zhì)量濃度為4%磷酸氫二鉀溶液調(diào)節(jié)pH至7.0后，得粉煤灰復(fù)合聚丙烯酸鈉凝膠混合液;將上述制備的硅鋁凝膠混合液，上述制備的改性淀粉和上述粉煤灰復(fù)合聚丙稀酸鈉凝膠混合液共混，加入150mL聚乙稀醇，在85°C恒溫水浴中，以120r/min攪拌加熱3h，冷卻至室溫，用涂膜棒將混合液在光潔聚乙烯塑板表面流延成膜，置入65°C干燥箱中，干燥24h，得改性淀粉基地膜。
[0015]本發(fā)明的應(yīng)用方法是:將本發(fā)明制備的改性淀粉基地膜覆蓋在已播種的農(nóng)田上，25天后，膜內(nèi)相對濕度為95%，出苗率為98%，60天后，地膜降解率為85%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種改性淀粉基地膜制備方法，其特征在于具體制備步驟為: (1)稱取100?150g粉煤灰顆粒，加入粉碎機(jī)中粉碎，過200目篩，將過篩后的顆粒與300?500mL去離子水混合，以200?300r/min攪拌20?30min，靜置I?2h，除去上部懸浮的炭雜質(zhì)，過濾，將濾渣置入100?105 °C干燥箱中干燥至恒重，冷卻，得粉煤灰； (2)稱取10?15g上述粉煤灰，與60?90mL質(zhì)量濃度為7.5%氫氧化鈉溶液加入離心機(jī)，以6000?8000r/min離心I?2h，取濾液，得硅鋁凝膠混合液； (3)分別稱量350?400g淀粉，100?150mL去離子水，攪拌混合20~30min，加入30~35mL環(huán)氧氯丙烷，加熱至35?37°C，以200?300r/min攪拌5?6h，得改性淀粉； (4)量取80?10mL丙烯酸，在冰水浴下，以5mL/min緩慢加入280?350mL質(zhì)量濃度為20%氫氧化鈉溶液，攪拌20?30min，加入0.08-0.1OgN，N’-亞甲基雙丙烯酰胺，0.4?0.5g過硫酸鉀，3?5g上述步驟(I)制備的粉煤灰，以300?400r/min攪拌I?2h，加入20~30mL質(zhì)量濃度為2%聚乙烯醇溶液，在70?75°C恒溫水浴中，以300?400r/min攪拌5?6h，加入質(zhì)量濃度為4%磷酸氫二鉀溶液調(diào)節(jié)PH至6.5?7.0后，得粉煤灰復(fù)合聚丙烯酸鈉凝膠混合液； (5)將上述步驟(2)制備的硅鋁凝膠混合液，上述步驟(3)制備的改性淀粉和上述粉煤灰復(fù)合聚丙烯酸鈉凝膠混合液共混，加入100?150mL聚乙烯醇，在80?85°C恒溫水浴中，以60?120r/min攪拌加熱2?3h，冷卻至室溫，用涂膜棒將混合液在光潔聚乙烯塑板表面流延成膜，置入60?65 °C干燥箱中，干燥20?24h，得改性淀粉基地膜。
【文檔編號】C08J5/18GK106084308SQ201610469786
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月26日
【發(fā)明人】周榮, 王龍
【申請人】周榮